承載5G基站的物聯(lián)網(wǎng)智慧路燈

在城市智能化、智慧化不斷發(fā)展的今天，智慧城市概念不斷深入，5G 時代的路燈、物聯(lián)網(wǎng)及智能照明不斷結合，智慧城市和城市照明的關系變得越來越緊密。智慧城市發(fā)展是趨勢也是未來。共享5G通信基站燈桿、智慧燈桿的出現(xiàn)，使得燈桿等城市照明設施逐漸切入智慧城市建設，也將給未來城市的精細化管理帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。

一、應用背景
      隨著城市建設的快速發(fā)展，城區(qū)范圍不斷擴大，常駐人口、通訊終端設備等也不斷增加，對語音及數(shù)據(jù)等的通信業(yè)務需求日益提升，基站需求也持續(xù)增長，特別是5G 時代的需求更是成幾何倍數(shù)增長。而基站建設選址涉及的拆遷、征地、輻射等問題，致使建設難度越來越大。

      路燈桿作為城市公共基礎設施和可掛高資源，一是分布廣泛，有路就有路燈（桿），就有穩(wěn)定的配套電源、供電管網(wǎng)；二是間隔均勻、高度適合，平均約35～40 米，主干道路燈普遍在12～16 米，中桿燈等在18.5 米以上，具有較好的信號傳播高程；三是資源易得，相比較居民樓、辦公樓等設施，更易于共享實施。路燈桿等可掛高資源在共享經(jīng)濟形勢下是一種應用趨勢。
二、技術方案
       燈桿掛高共享通信微站建設涉及照明設施運維及用電安全，并與市容美觀息息相關，通信微站的建設技術方案是否切合實際起著重要的作用。
（一）常用5G 通信微基站設備簡析
      5G 網(wǎng)絡中，RAN（接入網(wǎng)）由4G 及以前網(wǎng)絡的BBU( 信號調(diào)制單元)、RRU( 射頻處理單元)以及饋線( 連接RRU 和天線) 兩級結構演變?yōu)镃U（集中單元）、DU（分布單元）和AAU（有源天線單元）3 個功能實體組成：CU 負責處理非實時協(xié)議和服；DU 負責處理物理層協(xié)議和實時服務；AAU包括射頻處理、BBU 的部分物理層處理功能及無源天線，簡單來講AAU 即射頻模塊與天線一體集成。
      據(jù)了解，華為、中興、諾基亞貝爾、愛立信、大唐5 個基站設備廠家均已推出符合3GPP R15 版本的“CU 和DU 合設+AAU” 形態(tài)的64T/32TMassive MIMO 基站。
（二）路燈桿共享通信微基站的主要建設方式
       路燈桿共享通信基站原則上通過共享路燈桿進行建設，主要采取在現(xiàn)有路燈加掛通信微基站和整體改造集成通信基站路燈桿兩種方式。

1. 路燈桿加掛通信微基站

       結合覆蓋要求和建設條件，在滿足一定高度的路燈桿上，通過緊固件外掛安裝AAU 單元等完成設置。
2. 一體化集成燈桿

       建設多功能一體化燈桿。
（三）主要優(yōu)缺點對比
         外掛式與一體式優(yōu)缺點對比如下表所示。

三、濰坊市存量路燈桿共享情況
（一）存量路燈桿情況
        截止到2019 年4 月，山東省濰坊市共有存量路燈桿約12 萬基，其中，中心城區(qū)4 萬基，其他各縣市區(qū)8 萬基。按照5G 組網(wǎng)200 米左右的間隔，每4 基路燈需要整體更換一基，約3 萬基。
（二）現(xiàn)有路燈桿共享利用情況
        2016 年，根據(jù)濰坊市政府會議紀要批復，由濰坊市智慧辦和市路燈處按程序，公開招標采購了《無線城市網(wǎng)建設運營服務及LED 路燈提升改造項目》，由山東中微中標，基于路燈桿架設了超級wifi，一期工程已在東風街、勝利街、東方路、四平路、福壽街、和平路和新華路完成了wifi 建設；二期在北海路等23 條道路開展wifi 建設，目前已基本完成。主要運作模式是施工單位籌集資金利用高光效LED 光源對現(xiàn)有路燈進行整體更換，同步集成wifi 功能，通過節(jié)約的電費逐年返還施工單位，輔以wifi 的信息發(fā)布政府補貼及商業(yè)廣告（目前應尚未啟用）。
（三）其他社會資源對路燈桿等可掛高資源
      普遍期待隨著城市免費wifi、4G 網(wǎng)絡等的普及，路燈桿作為城市通信微站可掛高載體，已越來越受到鐵塔公司等通信建設單位關注，越來越多的社會資源渴望“搭車”“共享”。未來的路燈桿，不僅需要系統(tǒng)考慮5G 通信、智能交通、城市監(jiān)控、數(shù)字城管等多種應用，還需要思考如何統(tǒng)籌建設、規(guī)范管理、高效運維。
四、應用實例與分析
（一）山東省
      據(jù)了解，山東省內(nèi)十六地市目前均未開展5G微站的建設。但部分城市進行了4G 基站與路燈共享的試點。  

      濟南市在一條城市支路浪潮路進行了小規(guī)模4G 智慧路燈試點，由浪潮集團投資，對浪潮路的路燈按150 米間隔距離進行整體更換，并布設供電、網(wǎng)絡等設施，更換后的集成式智慧路燈桿具備接駁通信、監(jiān)控、110 報警、充電等多種功能。

      青島市首先在八大關景區(qū)進行了4G 共享基站建設，在庭院燈上增設了4G 天線，2018 年又在敦化路進行了一體化多功能燈桿試點；2018 年底又出臺了《青島市通信設施建設與保護管理辦法》，第十一條約定“規(guī)劃市政道路、綠地、路燈等市政設施，應當根據(jù)通信基礎設施專項規(guī)劃，為通信基礎設施預留空間。通信設施建設應當充分利用地下管線空間或者附著于既有建（構）筑物設置，并符合城市市容標準?！?/span>
（二）國內(nèi)其他地市
       經(jīng)對接城市照明相關協(xié)會、學會，目前國內(nèi)各地市未見大規(guī)模商用的案例，但有部分城市開展了試點探索。

     成都市由四川移動牽頭，在成都西部智谷安裝了5G 智慧燈桿，具有安防監(jiān)控系統(tǒng)多角度識別人臉，以及井蓋監(jiān)測、水位監(jiān)測、電纜防盜、漏電監(jiān)測、緊急呼叫等功能。
       武漢市路燈管理服務中心與中國鐵塔股份有限公司共同研究了5G 微基站建設規(guī)劃，并在三陽路、澳門路建設了150 余套智慧路燈，包含5G 微站、視頻監(jiān)控、充電樁等多項功能。雄安新區(qū)2018 年底完成容城容東片區(qū)截洪渠景觀一期照明工程的招標采購，計劃設置400 余根集成多種功能的智慧路燈，能夠?qū)崿F(xiàn)智慧化照明、環(huán)境監(jiān)測、氣象監(jiān)測、無線網(wǎng)絡覆蓋、巡更、地圖、廣播等，還可完成滿足物聯(lián)網(wǎng)場景化基礎需求的5G網(wǎng)絡信號的覆蓋。
五、現(xiàn)存問題
（一）頂層規(guī)劃欠缺
       通過調(diào)研，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)各地5G 燈桿微站等的建設大多是在支路、景區(qū)，對城市路燈桿資源的利用或由路燈管理部門、或由通信建設單位實施試點，缺乏統(tǒng)一組織領導。
（二）建設標準平臺不一
       各地實施的試點，從設置方式上看，有的是在現(xiàn)有存量路燈桿上加裝通信微站，有的是更換一體化集成         通信微站的全新路燈；從功能上，有的僅承載通信功能，有的包含通信微站、物聯(lián)網(wǎng)、智能監(jiān)控、廣告顯示、充電樁等功能，甚至預留了更多的接口；從市容美觀性上看，有的天線林立美觀性較差，有的一體設計造型優(yōu)美，成為城市一景；從供電安全上看，有的直接接入路燈電纜，導致路燈電纜白天也供電，存在一定安全隱患，彼此之間缺乏統(tǒng)一的協(xié)調(diào)平臺。
（三）投資運作模式不明
       從投資建設角度，缺乏相應的投資建設模式、政策保障、業(yè)務監(jiān)督和健全的管理機制。
六、應用思考
       綜合上述調(diào)研分析，就濰坊市路燈桿通信微站乃至智慧路燈建設，筆者建議從現(xiàn)存問題入手，進一步明確思路定位，加快通信微站等智慧路燈的建設。
（一）完善頂層規(guī)劃設計
      堅持規(guī)劃引領，濰坊市政府應成立推進組織領導體系，編制覆蓋中心城區(qū)的路燈桿5G 通信基站乃至智慧路燈實施方案或規(guī)劃，明確相關政策、實施方案、安全規(guī)范、運維機制、監(jiān)管制度、特許經(jīng)營等，對城區(qū)路燈桿資源進行整合利用。
（二）統(tǒng)一建設標準
       在明確組織領導體系的基礎上，積極與行業(yè)協(xié)會等進行對接，出臺相關的建設、運維標準，對基于燈桿共享的5G 路燈桿微站等多功能智慧路燈桿的結構標準、一體化路燈等適用不同道路等級市容美觀性的設計要求、需納入的不同功能的接口規(guī)格、主次干道及支路的設置模式、不同場景下的供配電方案等，形成統(tǒng)一的標準規(guī)范。
（三）構建投融資建設新模式
       應對其涉及的不同內(nèi)容，探索政府招標采購及社會企業(yè)投融資建設、政府運維及購買服務的建設階段，分層投資、有效運營；探索涵蓋全階段采購方式、政策保障、業(yè)務監(jiān)管的統(tǒng)籌共享的良性體制。
（四）搭建運維平臺
       建設業(yè)務融合、技術匯通、數(shù)據(jù)共享合為一體的協(xié)同服務集約平臺，對不同業(yè)務端口明確各運維部門職能責任，建立數(shù)據(jù)共享到位、管理規(guī)范、責任明晰、維護有序、運作良好、機制完善的運維管理平臺。