摘要：5G，全称第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术。随着近年来我国无线通信技术的迅猛发展，5G网络技术研究取得了快速进展，未来它将成为主导智慧社会发展的核心动力。本文主要简述了5G网络的特点、介绍了移动通信系统的网络架构、基站设备的内部结构和功耗等几方面内容。

关键词：5G网络；智能基站；管理维护

1 5G网络的特点

5G，全称第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，国际通信标准组织3GPP于2017年2月9日正式宣布“5G”的官方Logo，我国工信部于2017年11月15日发布《关于第五代移动通信系统使用3300-3600MHz和4800-5000MHz频段相关事宜的通知》，正式确定5G中频频谱，并于12月21日正式冻结并发布5G NR首发版本。2018年6月26日，中国联通表示在2019年进行5G试商用；8月13日，北京市首批5G站点同步正式启动；12月10日，工信部正式对外公布已向中国电信、中国移动、中国联通发放了5G系统中低频段试验频率使用许可。2019年1月24日，华为发布5G基带芯片Balong5000；2月18日上海虹桥火车站正式启动5G网络建设。

为顺利迎接下一波科技浪潮的到来，5G网络需要在4G网络的基础之上，凸显出以下几个特点：一是5G网络信号的可靠性更高、时延更低，能够满足智能制造、自动驾驶等行业应用的特定需求；二是5G网络的速率更高、带宽更宽，预计5G网速将比4G提高10倍左右，能够满足消费者对虚拟现实、超高清视频等更高的网络体验需求；三是5G网络的发展，需要在全球各地政府的支持下，与物联网尤其是互联网汽车等产品建立紧密联系；四是未来的5G网络将朝着网络多元化、宽带化、综合化、智能化的方向发展；五是未来的5G基站建设模式将向密集化、小型化、智能化转变。随着4K/8K、VR/AR、自动驾驶、机器人、视频监控等应用蓬勃生长，一场伴随着5G万物智联而来的数据海啸正滚滚袭来，海量数据引发的电力消耗也必将成倍增长，到2025年，通信行业将消耗全球20%的电力。全球多家领先运营商已公开表态：要以最低的成本建设最好的5G网络。可随着5G流量需求暴增，运营商的电费成本压力越来越大，电费至少占运营商总运营成本的15%，已被一些运营商确定为最高的OPEX支出，在移动通信网络中，基站是耗电大户，大约80%的能耗来自广泛分布的基站。越加密集的基站意味着更高的能耗，这是5G网络面临的一大成本挑战。

5G网络技术推广普及环节中的重中之重是科学布局5G通信基站的建设和测试，这就需要我们改变传统大型基站占地面积大、费时费工不安全、建站周期长、建设成本高、不能快速移动调配等缺点，创新研究开发出一种能主动适应新技术发展、满足快速布站、可重复使用等要求的5G智能基站系统，可同时满足快速大规模建站、深度覆盖、及时优化等需求。

2 移动通信系统的网络架构

移动通信系统从第一代移动通信系统（1G）开始，目前已经发展到第四代移动通信系统（4G），第五代移动通信系统（5G）也已经开始标准化，预计2020年商用。纵观移动通信系统的网络架构，我们可以发现：第一，2G通信系统采用BTS-BSC-核心网的3级网络架构，其中核心网同时包含CS域和PS域，起初主要采用一体式基站架构，基站的天线位于铁塔上，其余部分位于基站旁边的机房内，天线通过馈线与室内机房连接，这种一体式基站架构需要在每一个铁塔下面建立一个机房，建设成本和周期较长，且不方便实现网络架构的拓展；后来采用将BTS分为RRU和BBU两部分，两者之间采用光纤连接的分布式基站架构，RRU位于铁塔上，主要负责跟射频相关的模块，包括4大模块：中频模块、收发信机模块、功放和滤波模块，BBU位于室内机房，主要负责基带处理和协议栈处理等，每个BBU可以连接多个（3-4个）RRU。第二，3G通信系统同样采用3级网络架构，即NodeB–RNC-核心网，其中核心网同时包含CS域和PS域。3G时代主要采用分布式基站架构，将NodeB分为BBU和RRU两部分。4G时代到来时，基站架构发生了较大的变化。为了降低端到端时延，4G采用了扁平化的网络架构。第三，4G通信系统基本采用eNodeB-核心网2级分布式基站的架构，RNC的功能一部分分割在eNodeB中，一部分移至核心网中。同时中国移动提出并推动的C-RAN架构也逐渐推广。C-RAN架构将BBU的功能进一步集中化、云化和虚拟化，每个BBU可以连接10-100个RRU，进一步降低网络的部署周期和成本。4G基站与传统的分布式基站不同，C-RAN打破了远端无线射频单元和基带处理单元之间的固定连接关系。每个远端无线射频单元不属于任何一个基带处理单元实体。每个远端射频单元上发送和接收信号的处理都是在一个虚拟的基带基站完成的，而这个虚拟基站的处理能力是由实时虚拟技术分配基带池中的部分处理器构成的。第四，5G通信系统采用DU-CU-核心网（5GC）3级的网络架构，DU和CU共同组成gNB，每个CU可以连接1个或多个DU。

3 基站设备的内部结构和功耗

基站是指固定在一个地方的高功率多信道双向无线电发送机，广义的基站是基站子系统的简称，狭义的基站是指在一定的无线电覆盖区域中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。基站的供电系统由市电引入，通过交流配电箱、开关电源转换为-48V直流后连接到基站设备，基站设备再通过馈线/光纤连接到铁塔上的天线。基站设备的内部结构主要包含：BBU、射频（RF）单元、功率放大器（PA）、主电源、天线接口、扇热系统等，其中BBU包含控制单元、传输单元和基带处理单元等，主要负责信号滤波、OFDM、调制解调、频域处理（符号映射/解映射和MIMO均衡等）、CPRI、DPD（数字预失真处理）等功能。5G智能基站主要由：配重系统、拉线平衡系统、气压、电动控制系统、传输系统、基站及天馈线设备等组成。快速响应基站建站过程简单：首先将配重系统摆放完毕，将铝镁合金塔体上升至运营商所需高度，达到合适位置后基站即可开通投入使用。5G基站的两大主要特征是采用密集分布的小/微基站和Massive MIMO天线。一方面，Massive MIMO本身是以更高的计算成本为代价降低传输功耗；而小基站覆盖范围小，PA更低，也意味着传输功耗更低；另一方面，由于5G传输速率将成倍提升，5G基站将处理海量数据，且随着5G业务的不断发展，5GBBU的计算功耗将逐渐上升。基站功耗分为三大类型：传输功耗、计算功耗和额外功耗。其中，传输功耗指功率放大器（PA）和射频（RF）部分所消耗的电量，其主要执行基带信号与无线信号之间的信号转换，馈电线的功耗包括在传输功耗之内；计算功耗指BBU消耗的电量，包括数字部分处理、管理和控制、与核心网和其他基站间通信等相关功耗；额外功耗指从市电引入到基站直流供电的整个转换过程中的额外损失的电量，也包括机房空调、制冷设备所消耗的电量。

4 5G智能基站的关键技术

根据国际通信标准组织3GPP最新发布的5G NSA标准，将采用LTE与5G NR新空口双连接(LTE-NRDC)的方式，以4G作为控制面的锚点，4G基站(eNB)为主站，5G基站(gNB)为从站。在LTE双连接下，数据流在PDCP层分离和合并，可实现不同无线技术之间的聚合，随后将用户数据流通过多个基站同时传送给用户。除此之外，还采用了以下几项关键技术：第一，拥有采用铝镁合金气压升降塔桅、升降过程快速稳定、能满足网络的快速部署和覆盖要求的气压升降杆体系统，可实现塔桅、超柔馈线、天线自动升降，安装过程中可满足无线通信信号不中断需求；第二，拥有馈线同步升降系统，其中馈线为盘绕式方式升降，有效解决了馈线升降过程中的拉扯力对馈线的损害，减轻了对信号的衰竭率；第三，拥有基站微波、智能天线控制系统，可以利用手持操作系统和天线控制系统及天线抱杆组件有效的避免了操作人员登高作业，使安装维护更加安全可靠，能快速建站并投入使用，现场组装灵活2小时内完成建站；第四，拥有配重式基础，产品运输安装便捷，可根据不同风压、塔高，采用标准模块化设计，在工厂内预制完成，可根据客户基站建设需要，进行重复利用，节能降耗，无需单独开挖设置基础，达到快速建站的目的，缩短基站建设工期。

5 5G智能基站的管理维护

基站维护包括基站环境和供电设备的日常巡检、故障管理和网络优化。要实现基站的成本更低、架构更灵活、性能更高、集成度更高，需要我们将RFID技术应用到基站管理维护中，遵循按时、按计划巡检，及时、快速、有效的进行故障处理，以预防为主进行安全管理，资料管理细致、保密，工程随工负责、细心，投诉处理耐心周祥，建立科学的管理制度和工作流程，努力做到以下几个方面：第一，基站机房内禁止吸烟，进入基站的维护人员不得携带任何易燃、易爆、腐蚀性、强电磁、辐射性、流体物质等对设备正常运行构成威胁的物品；机房及基站内严禁使用与生产无关的电器，须注意用电安全；机房附近应遵守用火管理制度;第二，持有电气资格证的人员方可安装相应的电气设备和电气线路；所有维护人员，均应熟悉并严格执行安全规定；凡进行危险性较大、操作复杂的工作时,必须事先拟定技术安全措施;第三，操作前检查操作命令、操作程序、涉及的设备、工具和防护用具,当确认安全可靠时,方可进行工作；各种测试仪表和电器设备的外壳，要接地良好;第四，定期派人对机房及设施进行巡视检查；在狂风雷雨等恶劣天气前后和雷雨季节应加强巡视检查，定期开展消防安全检查，懂得消防安全的基本常识;第五，维护人员在基站内发电时，必须注意室内通风、氧气充足，防止安全事故的发生，活动油机必须在室内的发电的，油机排烟管必须朝门外，发电时维护人员不允许长时间在站房内停留。

6 结语

5G智能基站克服了传统基站征地难、选址难、建设成本高、施工周期长等缺陷，集配重式基础、升降杆塔为一体，具有集成度高、重量轻、强度高、可承受负荷大、安装施工方便、建设周期短、占地小等优势，能够快速响应城市突发事件应急通信保障，可根据网络信号覆盖需求及时建设通信基站，完成任务后可将该基站产品回收或用于其它区域无线网络保障或替代常规基站建设。在传统基站搬迁或建设过程中，基站周边无线网络信号覆盖可通过该基站实现覆盖，满足基站周边用户的无线网络需求，因此，我们需要充分运用新技术，重点监控问题易发的基站，提升巡查的密度，全力以赴，解决定位难、检测难等难题，为客户提供个性化、满意度高的服务，努力提升基站的养护水平，降低基站维护的人工成本和时间成本，提高基站维护的精确度和效率，最终实现节能环保。

参考文献：

[1]邱利民,余炎.新技术开辟移动通信基站节能新天地[N].人民邮电.2010(6).

[2]戴维.融合、协同、创新面向未来的5G移动通信基站管理趋势[N].人民邮电.2018(8).