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摘 要：5G网络的建设依托城市智慧灯杆，智慧灯杆集成通信设备，是智慧城市发展的必然趋势。本文主要阐述了5G网络基础建设的难点，现有市政杆塔建设的瓶颈，以及智慧灯杆在通信5G建设中的应用，从而实现5G网络全覆盖建设。
关键词：5G；智慧灯杆；融合应用
中图分类号：TN929.53 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）36-0246-02
引 言
随着移动互联网技术的高速发展，智能手机得到了全面普及，移动支付、交通、餐饮、借贷、信息、媒体都已经渗入人们的生活，为了让智能手机用户能够实时的、有效的接入网络，移动通信网络在不断的发展，以满足人们对大带宽，低时延，安全可靠的网络需求。移动通信经过一代又一代的发展，现今已经迈入了5G时代，5G时代的互联不仅是人与人的互联，将会促使以智能手机为中心的无线服务拓展到其他领域，如智慧城市、无人驾驶汽车、智慧医疗、AR/VR、工厂、体育馆和城市基础设施等，物联网将切实成为生活的一部分。而万物互联的基础就是要建立一张无漏洞的5G基础网络，实现无漏洞的全覆盖。
1 建设5G的基础网络部署
5G网络采用的是高频频段即毫米波，工信部为我国的5G技术规划了4个频段：3.3～3.6GHz频段、4.8～5.0GHz频段、24.75～27.5GHz频段、37～42.5GHz频段，众所周知，频段越高，无线波束传播的距离就越短，所需要的基站建设密度就越大，4G时代的基站密度已经是3G时代的1.5倍以上，那么在5G时代，基站密度又将会是4G网络的至少2倍以上。由于5G频段的特殊性，基站的建设无法像3G网络一样，采用大范围广覆盖的原则，5G基站的最佳站型为微基站、室内分布等，而室外站址的获取成为5G网络建设的难点之一，站址的获取一方面需要依托原有的4G网络，一方面需要新的站址获取。
传统的4G网络建设多采用分布式和射频拉远的方式配置基站，LTE无线子系统由eNodeB组成，eNodeB与核心网EPC通过S1接口连接，eNodeB之间通过X2接口连接。而在基础网络连接上，BBU与核心网之间通过光缆连接，BBU与RRU之间采取光纤连接，RRU与天馈之间为馈线连接，由于馈线的信号损耗较大，4G网络建设时变改变了3G网络的基站建设方式，采用RRU上塔，缩短与天馈的距离，减少信号的损耗。而在5G时期，不仅需要缩短馈线的长度，更由于波分复用更加多样，已由原来的8T8R变为32T32R或更甚，传统的馈线连接已经无法满足，因此目前5G天馈侧的设备多采用RRU与天馈集成一体，BBU侧集中放置的方式。
微站以其两大主要优势成为了5G网络规划建设中一种主要的建站方式：①可快速部署，安装简单，工程量相对较少，通过SON快速部署，可快速实现网络补盲和提升容量；②节约投资：天馈集成度高，配套要求较低，单站总体造价低。因此，微站在5G的网络建设中起到了关键性的作用。
2 智慧灯杆的多功能应用
城市中，不仅有通信基础设备，还随着城市的快速发展和科技的不断进度，监控摄像头、交通指示牌、广告牌、智慧城市等城市公共设施的数量迅速增加，另外，新能源汽车的出现，更加需要充电桩的建设。杆塔中各类杆体各自为政，资源及数据无法统一及有效管理，基础设施重复建设，资源浪费。信息化建设中信息采集设备布点尴尬，无处可布，公共即时发布平台的缺失，各个监控系统的互不关联。如何将基础设施集成一体，成为目前城市发展的重要目标。
智慧灯杆一种是具有多载体集成和中央智能控制等特点的路灯杆，在其杆体上承载了集中控制器、视频枪、充电桩、无线AP、以及各种传感器或终端，可实现一杆多用，杆杆互联互通的承载平台。将集成智慧照明、智慧检测、智慧广告、智慧监控、智慧广播、智慧充电、智慧通信、智慧求助、智慧停车、智慧城管等强大的集成、强大的可拓展功能，最终以路灯为基础，运用物联网，链接城市感知系统，构建各类应用统一平台。慧灯杆系统整体组网架构，分为应用层、网络层和终端层。应用层主要为环境传感感知、GPS融合处理、大数据分析挖掘等技术的联合运作模式；网络层以包括光纤、网线等有线传输方式和PLC、ZigBee、3G-5G等无线传输方式，借助路灯设施实现互联互通的信息传递等多种技术融合；终端层为终端设备协议统一，实现底层互联互通，在满足电动汽车充电设施接入需求的同时，可满足智慧城市所需的各类传感器、通信接入点的加载需求。
智慧灯杆的设计一方面采用照明线路单独走线，底部箱体分仓设计，维护各系统的稳定性和独立性，保证维护人员和设备的安全性；另一方面因需要安装在杆体上的设备增多，杆体的高度、壁厚、抗风、承重、耐腐蚀等都要考虑在内。在安全性能方面，设备安全包括防水、防漏电性能，并规范各设备之间电源的连接方式；后台软件是智慧灯杆的核心部分，更是涉及公共安全。
3 智慧灯杆的在5G建设中的应用
目前，微站的建设大多依托原有视频监控杆、视频灯杆等路政灯杆，少量新建杆塔，新建杆塔不仅造价高，而且更为已经饱和的道路增加负担，不利于节资节能，而路政杆塔由于不是专用的通信杆塔，擅自加装设备会出现承重负荷不满足、外电引入困难大、防雷接地不规范等一系列的问题，且原有的路政杆塔也已经承载了路灯、视频监控设备等各类市政设施，严重影响美观性和安全性。
依托市政原有路灯杆建设5G微站已遇到建设瓶颈：①从2G到5G的网络建设、升级、改造，站点空间已变得十分紧张；②居民对居住环境的美观性和环保性有了更高的标准；③投诉点分散，现有基站无法有效改善信号覆盖。将智慧灯杆应用在5G的基站建设中，是现今的一项重要工作。
智慧灯杆与5G建设应用中，将通信天馈等设备集成在杆塔顶端，直流引电采用独立的方式，外套绝缘管，由杆体内引入；杆体设计满足承重、抗风需求；设备接地与杆体出厂时就连接在一起，无需再次接地连接，保证了设备接地的安全性；天馈设备与基带的光纤也通过杆体内部走线，不仅美观、而且安全，减少了由于人为的破坏而造成的通信中断。
未来智慧城市及信息化大建设的需要，光缆的敷设、基础设施的搭建更是必不可少的，前瞻性的建设能够有效避免重复施工。前期投入不需要政府，政府可通过每年节省的能源费用支付相关建设费用，在同等情况下可以获取更大的社会、经济效益。满足国家节能减排的政策，实现道路全网络5G覆盖，为实现全网互联互通作出贡献。
4 结束语
智慧灯杆与5G网络建设的融合，使5G网络的建设微站站址选择不再是难题，同事改变了原有的基础设施建设模式，减少了不必要的土地占用，采用统一的布局，统一划一的灯杆，保证了更好的市容市貌。
参考文献
[1]白 鷺，等.智慧城市的终端设备——一种多功能复合型路灯杆[J].中国照明电器，2017（9）：20～27.
[2]任 恺.智慧路灯建设的思考[J].科技风，2018（5）：6.
[3]广州信盛通信科技有限公司.城市智慧道路解决方案[J].
[4]南京智达康无线通信科技股份有限公司.智慧灯杆解决方案[J].
收稿日期：2018-11-6
关键词：5G；智慧灯杆；融合应用
中图分类号：TN929.53 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）36-0246-02
引 言
随着移动互联网技术的高速发展，智能手机得到了全面普及，移动支付、交通、餐饮、借贷、信息、媒体都已经渗入人们的生活，为了让智能手机用户能够实时的、有效的接入网络，移动通信网络在不断的发展，以满足人们对大带宽，低时延，安全可靠的网络需求。移动通信经过一代又一代的发展，现今已经迈入了5G时代，5G时代的互联不仅是人与人的互联，将会促使以智能手机为中心的无线服务拓展到其他领域，如智慧城市、无人驾驶汽车、智慧医疗、AR/VR、工厂、体育馆和城市基础设施等，物联网将切实成为生活的一部分。而万物互联的基础就是要建立一张无漏洞的5G基础网络，实现无漏洞的全覆盖。
1 建设5G的基础网络部署
5G网络采用的是高频频段即毫米波，工信部为我国的5G技术规划了4个频段：3.3～3.6GHz频段、4.8～5.0GHz频段、24.75～27.5GHz频段、37～42.5GHz频段，众所周知，频段越高，无线波束传播的距离就越短，所需要的基站建设密度就越大，4G时代的基站密度已经是3G时代的1.5倍以上，那么在5G时代，基站密度又将会是4G网络的至少2倍以上。由于5G频段的特殊性，基站的建设无法像3G网络一样，采用大范围广覆盖的原则，5G基站的最佳站型为微基站、室内分布等，而室外站址的获取成为5G网络建设的难点之一，站址的获取一方面需要依托原有的4G网络，一方面需要新的站址获取。
传统的4G网络建设多采用分布式和射频拉远的方式配置基站，LTE无线子系统由eNodeB组成，eNodeB与核心网EPC通过S1接口连接，eNodeB之间通过X2接口连接。而在基础网络连接上，BBU与核心网之间通过光缆连接，BBU与RRU之间采取光纤连接，RRU与天馈之间为馈线连接，由于馈线的信号损耗较大，4G网络建设时变改变了3G网络的基站建设方式，采用RRU上塔，缩短与天馈的距离，减少信号的损耗。而在5G时期，不仅需要缩短馈线的长度，更由于波分复用更加多样，已由原来的8T8R变为32T32R或更甚，传统的馈线连接已经无法满足，因此目前5G天馈侧的设备多采用RRU与天馈集成一体，BBU侧集中放置的方式。
微站以其两大主要优势成为了5G网络规划建设中一种主要的建站方式：①可快速部署，安装简单，工程量相对较少，通过SON快速部署，可快速实现网络补盲和提升容量；②节约投资：天馈集成度高，配套要求较低，单站总体造价低。因此，微站在5G的网络建设中起到了关键性的作用。
2 智慧灯杆的多功能应用
城市中，不仅有通信基础设备，还随着城市的快速发展和科技的不断进度，监控摄像头、交通指示牌、广告牌、智慧城市等城市公共设施的数量迅速增加，另外，新能源汽车的出现，更加需要充电桩的建设。杆塔中各类杆体各自为政，资源及数据无法统一及有效管理，基础设施重复建设，资源浪费。信息化建设中信息采集设备布点尴尬，无处可布，公共即时发布平台的缺失，各个监控系统的互不关联。如何将基础设施集成一体，成为目前城市发展的重要目标。
智慧灯杆一种是具有多载体集成和中央智能控制等特点的路灯杆，在其杆体上承载了集中控制器、视频枪、充电桩、无线AP、以及各种传感器或终端，可实现一杆多用，杆杆互联互通的承载平台。将集成智慧照明、智慧检测、智慧广告、智慧监控、智慧广播、智慧充电、智慧通信、智慧求助、智慧停车、智慧城管等强大的集成、强大的可拓展功能，最终以路灯为基础，运用物联网，链接城市感知系统，构建各类应用统一平台。慧灯杆系统整体组网架构，分为应用层、网络层和终端层。应用层主要为环境传感感知、GPS融合处理、大数据分析挖掘等技术的联合运作模式；网络层以包括光纤、网线等有线传输方式和PLC、ZigBee、3G-5G等无线传输方式，借助路灯设施实现互联互通的信息传递等多种技术融合；终端层为终端设备协议统一，实现底层互联互通，在满足电动汽车充电设施接入需求的同时，可满足智慧城市所需的各类传感器、通信接入点的加载需求。
智慧灯杆的设计一方面采用照明线路单独走线，底部箱体分仓设计，维护各系统的稳定性和独立性，保证维护人员和设备的安全性；另一方面因需要安装在杆体上的设备增多，杆体的高度、壁厚、抗风、承重、耐腐蚀等都要考虑在内。在安全性能方面，设备安全包括防水、防漏电性能，并规范各设备之间电源的连接方式；后台软件是智慧灯杆的核心部分，更是涉及公共安全。
3 智慧灯杆的在5G建设中的应用
目前，微站的建设大多依托原有视频监控杆、视频灯杆等路政灯杆，少量新建杆塔，新建杆塔不仅造价高，而且更为已经饱和的道路增加负担，不利于节资节能，而路政杆塔由于不是专用的通信杆塔，擅自加装设备会出现承重负荷不满足、外电引入困难大、防雷接地不规范等一系列的问题，且原有的路政杆塔也已经承载了路灯、视频监控设备等各类市政设施，严重影响美观性和安全性。
依托市政原有路灯杆建设5G微站已遇到建设瓶颈：①从2G到5G的网络建设、升级、改造，站点空间已变得十分紧张；②居民对居住环境的美观性和环保性有了更高的标准；③投诉点分散，现有基站无法有效改善信号覆盖。将智慧灯杆应用在5G的基站建设中，是现今的一项重要工作。
智慧灯杆与5G建设应用中，将通信天馈等设备集成在杆塔顶端，直流引电采用独立的方式，外套绝缘管，由杆体内引入；杆体设计满足承重、抗风需求；设备接地与杆体出厂时就连接在一起，无需再次接地连接，保证了设备接地的安全性；天馈设备与基带的光纤也通过杆体内部走线，不仅美观、而且安全，减少了由于人为的破坏而造成的通信中断。
未来智慧城市及信息化大建设的需要，光缆的敷设、基础设施的搭建更是必不可少的，前瞻性的建设能够有效避免重复施工。前期投入不需要政府，政府可通过每年节省的能源费用支付相关建设费用，在同等情况下可以获取更大的社会、经济效益。满足国家节能减排的政策，实现道路全网络5G覆盖，为实现全网互联互通作出贡献。
4 结束语
智慧灯杆与5G网络建设的融合，使5G网络的建设微站站址选择不再是难题，同事改变了原有的基础设施建设模式，减少了不必要的土地占用，采用统一的布局，统一划一的灯杆，保证了更好的市容市貌。
参考文献
[1]白 鷺，等.智慧城市的终端设备——一种多功能复合型路灯杆[J].中国照明电器，2017（9）：20～27.
[2]任 恺.智慧路灯建设的思考[J].科技风，2018（5）：6.
[3]广州信盛通信科技有限公司.城市智慧道路解决方案[J].
[4]南京智达康无线通信科技股份有限公司.智慧灯杆解决方案[J].
收稿日期：2018-11-6