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摘要：在4G网络建设中,改造市政路灯杆基站是一种全新的尝试,此类基站具有美观和谐,同时实现路灯照明和无线网络覆盖、节省社会资源、施工方便快捷等优点。具体阐述了改造路灯杆基站在无线网络覆盖、设备安装、土建配套实施等方面的重点、难点问题,明确了具体的建设方式。
关键词：基站建设新模式;模块化设计;双系统设计;市政路灯杆;
随着我国城市化建设的规划和发展,原有的路灯杆基站建设模式已经无法适应现代化建设的实际需求。同时随着城镇居民对环保意识和安全意识的重视,造成了基站建设过程中投诉多、选址难、逼迁多等问题。因此新型基站模式应运而生,其主要的优势在于全面提升了无线信号的覆盖范围,提升用户的感知程度,降低基站构建的运行投入成本,降低工程建设难度,有效的保证了路灯的舒适性、安全性和稳定性。
1路灯杆构架的主要规格
1.1路灯杆主要的应用范围
路灯杆主要适用于新建道路、大型广场、各类公园、多层建筑构以及人口密集区,因此导致在路灯杆基站的建设过程中,居民投诉意见较多、征址难度加大,这也在一定程度上限制了路灯杆的科学发展[1]。
1.2机柜的主要类型及应用原则
机柜主要用在通信设备之中,一般采用风扇或者空调作为温度控制系统。主要分为三种形式:①普通机柜:a.规格:普通机柜呈现出小型化的特点,其规格为深1m×宽2m×高2m;b.应用原则:在市政路灯杆基站建设中,有限应该考虑使用普通机柜,对于其他附加型条件可以适当采用美化机柜或者迷你型一体化机柜。②美化机柜:a.规格:美化机柜的尺寸一般与普通机柜呈现一致性(深1m×宽2m×高2m),在外观的选择主要考虑业主要求以及现场勘查情况,优先考虑能否融入到周边绿化之中;b.应用原则:可以在业主有明确的美化需求及较为敏感的区域使用。③迷你型机柜:a.规格:迷你型机柜的外尺寸规格为(深905mm×宽1085mm×高2155mm),在柜体的基本组合方式中有1单元柜、2单元柜以及3单元柜三种形式。b.应用原则:受限于迷你机柜的尺寸,因此在应用环节中主要用在外市电场的场景之中。由于迷你机柜具有较强的延伸性,因此能够实现较强的室外防护特点,因此可以适度考虑安排在盗窃严重的区域之中。
2路灯杆基站建设的新方式
2.1进行无线网络覆盖和设备安装
综合分析路灯杆的承载能力以及美观效果,在基站建设中使用双通道RRU以及美化集束电线。和传统的八通道RRU基站相比较,双通道RRU基站若想达到相同的覆盖范围,需要进行更为密集的站点建设。根据计算,在密集城区需要增加30%左右的站点,而一般城区需要增加50%左右。
路灯杆基站一般采用一体化机柜安装基站通讯系统,能够实现无线设备、电源设备以及传输设备等的机柜内部安装要求。一体化机柜模式能够直接处于户外气候环境之中,为设备内部的通讯系统提供足够的机械保护和环境保护。同时在机柜内部构成设备电源、配电系统、温控系统、监控系统、防雷触底系统等部分,保证在各集成系统发生故障时,可以进行单独更换。路灯杆基站建设一般采用单机柜模式,在工程或实际需求下,可以适时采用双机柜[2]。
2.2土建配套措施方面的实施措施
路灯杆基站一般采用双通道RRU以及美化集束天线,线缆主要布控在灯杆杆体内部;路灯照明系统的电缆主要采用1根1/2英寸的电缆,在移动通信基站建设方面则考虑9根同样规格的跳线、3根电源线、1根GPS线。综合烤炉布线方面的因素,要求路灯杆的底径大于30cm,梢径大于15cm,在购买中,应该预留一个不小于6cm×10cm的进线孔,顶部预留1个直径6cm的出线孔,保证路灯能够符合通信基站和照明两项基本要求,同时因为双通道天线的接入电缆数目较小,对于路灯杆的损伤也相对较少。
2.3防雷接地系统的基本要求
为保证路灯照明系统和电子通信系统的高效运转,方便进行后期的维护工作,避免不必要的损失,对于接地系统进行双重设置,构建出符合照明需求和通信需求的防雷接地系统。在防雷接地系统的设计中,如果利用杆体自身进行接地导电,应该将杆体底板和预留接地端进行焊接,否则应该安装避雷针及引下线,保证整个设备的安全性[3]。
3无线网络覆盖和设备安装
3.1网络覆盖范围和效果分析
考虑美观因素及路灯杆的承载能力,RRU不能安装在路灯杆杆体上,需放置在室外一体化机柜内。机柜距离杆体约5m,单根跳线长度合计约18m,超过普通基站平均跳线长度约9m,因跳线增长带来的覆盖影响计算如下:
馈线损耗变化:L=11.9×0.19-11.9×0.09=1.19dB;
覆盖变化:D2=D1×power(10,1.19/20)=0.87×D1。
可见,路灯杆基站因跳线增长导致覆盖半径较普通基站减少13%。现网LTE基站规划平均单站覆盖半径约300m,路灯杆基站的覆盖半径可达260m,符合道路基站和室外补盲基站的覆盖要求。
同样考虑美观因素及路灯杆的承载能力,此类基站只能使用双通道RRU及天线,天线可选用美化集束天线。与八通道RRU基站相比,双通道RRU基站若达到相同的覆盖效果,需要更加密集的站点。据计算,密集城区需增加30%的站点,一般城区需增加50%的站点.
3.2室外一体化机柜设备安装
路灯杆基站采用一体化机柜安装基站通信设备,无线设备、电源设备、传输设备等均可直接安装在机柜内部。一体化机柜可直接处于户外气候环境下,为内部通信设备提供机械和环境保护。机柜内部集成通信电源、交直流配电、温控、监控、防雷接地等系统功能,各集成模块若发生故障,可单独更换。
4土建配套实施
4.1路灯及基站的工艺实现
路灯杆基站采用双通道RRU及天线,线缆布放在灯杆杆体内;路灯照明系统考虑采用1根1/2英寸的电缆;移动通信基站考虑采用9根1/2英寸的跳线、3根1/2英寸的电源线、1根1/2英寸的GPS线。综合考虑布线因素,路灯杆的底径不应小于300mm,梢径不应小于150mm,底部预留1个不小于60mm×100mm的进线方孔(尽量远离市政检修孔),顶部预留1个不小于Φ60mm的出线圆孔。这样,改造后的路灯杆同时满足了路灯照明和通信基站的工艺要求,而且双通道天线的线缆较少,使得管径比改造前的略粗,与周围环境相协调,美观和谐,也使得进出线预留洞口较小,对杆体的主体结构损伤较小。
路灯杆管径较细,天馈线在管内无法附着、固定,可以将线缆绑扎在钢丝绳上,钢丝绳的规格根据线缆重量选用,钢丝绳顶部采用绑扎等方式固定在灯具支臂或美化天线法兰盘上,线缆采用馈线夹、绑扎带等方式对钢丝绳多点固定保护。这样,基站天馈线系统就集结成束状,既安全可靠,又方便现场施工和后期维护。
路灯杆梢径较小,而美化天线的尺寸大、重量重,保证美化天线的安全可靠连接尤为重要。采用法兰盘插接及焊接的连接方式,天线与法兰盘螺栓连接,法兰盘下部的圆管构件插接在路灯杆杆体内,法兰盘与杆体顶部焊接。这种插接及焊接双重保护的连接方式非常稳固,确保了基站安全。
4.2配套设施的模块化设计
考虑到现场施工方便快捷,改造路灯杆基站创新性地提出灯杆杆体、灯杆基础、设备平台三部分的模块化设计方法:杆体考虑自身、灯具及支臂、美化天线的风荷载,结合布线工艺要求,设计计算确定杆体的底径、梢径和壁厚等;路灯杆基站体量小、荷载轻,基础一般采用预制的、浅埋的方柱独立基础即可;设备平台采用预制的、中空的钢筋混凝土构件,基础平面尺寸略大于单机柜尺寸,中空构造更利于布线和后期维护,4个侧壁中下部的同一位置预留穿线管,既可根据现场实际情况灵活布线(天馈线、市电引入电缆、传输光缆),拼装后也可实现机柜间的线缆布放。这样,施工前制作好钢结构杆体、预制灯杆基础、预制设备平台,施工现场只需吊车、少量的施工人员进行吊装拼装,辅以工程量较小的开挖回填、地网敷设、线缆布放等操作,可将现场安装的时间控制在0.5~1天。
结束语
路灯杆基站建设作为现代化城市发展的必然趋势,顺应了时代发展需求。因此,优化路灯杆基站建设,能够有效提升基站建设过程中存在的问题,节约基站建设的成本,进一步推动城市建设和基础设施建设的良性发展。
参考文献
[1]邓立新,徐锋,肖斌,等.基于路灯杆基站的规划建模研究[J].广西通信技术,2013(2):27~31.
[2]季聪,罗鹏.市政路灯杆基站建设模式探讨[J].电信技术,2016(2):82~84.
[3]周利辉,孙朝晖,蒋招金,等.路灯杆资源在基站建设中的应用研究[J].电信工程技术与标准化,2014(8):57~61.