“5G+智慧灯杆”在智慧城市中的应用

“5G+智慧灯杆”在智慧城市中的应用

王涛1 ,陈玮2

1.淮安市城市照明管理服务中心  江苏淮安  223001

2.中国移动通信集团江苏有限公司淮安分公司  江苏淮安  223001

摘要：随着通讯行业的快速发展，各大城市的基站建设结构也在不断地改变。由于运营商对站点用户的需求的复杂性和网站上的模块数目的增长，使得操作费用不断上升因此，在构建多频多模网络的过程中，对基站进行简化已成为一个趋势。随着城市通信网络的不断完善，城市通信网络的畅通，用户使用体验，改善无线通信系统，减少污染，美化城市环境，出现了越来越多的智慧灯杆的基站。

关键词：智慧灯杆；5G；智慧城市

前言：

从目前的情况来看，随着互联网的飞速发展，我们国家正加快朝着万物互联趋势迈进，特别是在当下互联网时代，人工智能、大数据等新技术的涌现，对网络的性能要求越来越高。而5G是各方公认、在众多行业中已得到广泛应用的较为成熟的移动通讯技术。在5G网络的支撑下，新型智慧城市的建设成为可能。而城市路灯，由于其覆盖规模大、分布范围广等特点，在城市规划、发展、管理中，起着举足轻重的作用。智慧灯杆与5G网络的全面结合，将为智慧城市的建设与发展提供有力的支持。

1.智慧灯杆的内涵概述

智慧城市，是指利用各种信息技术或创新概念，将城市的系统和服务打通、集成，以提升资源运用的效率，优化城市管理和服务，以及改善市民生活质量。因此，在发展智慧城市时，这就需要信息采集技术、信息传输技术等技术的支持。作为城市发展的一种重要手段，智慧灯杆具有广泛的分布和广泛的用途，因而，在智慧城市的建设与发展中，智慧灯杆已成为人们的主要感知终端，也是城市建设的方向与重点。而智慧路灯，就是用智慧灯杆作为承载工具，集现代科技与智慧工业于一体，具备智慧照明、环境信息采集、道路监控等多种功能。

2.智慧灯杆应具备的功能

2.1物联感知

对于物联感知，它能够实现对环境的智能感知。智慧灯杆是一种覆盖范围广、数量大的基础设施，其主要功能是利用环境监测传感器和视频监控系统，可实现对环境和治安信息的全面监控。

2.2网络通信

网络通讯包括大容量的、高宽频的光纤网络以及全城市覆盖的无线网络。智慧灯杆既能用作光纤网络，又能用作移动通信的小型基站。尤其是在5G时代，智慧灯杆能够很好的解决目前存在的问题。

2.3智慧应用

智慧应用是各个行业或领域的智慧应用和集成。智慧灯杆是智慧城市建设的重要手段，它可以丰富智慧城市的功能，比如照明、充电、安全提示等[1]。

3.智慧灯杆在5G建设中的必要性和可行性

近几年，5G基站建设难度大、规模大、投资高、能耗高，成为通信运营商面临的一个普遍问题。同时，4G已占用大部分通信资源，而5G具有毫米波穿透能力差、易衰减等缺点，若5G仍沿用3G、4G时期的“宏基站”，则无法保证能有效覆盖到距离稍远的区域。由于对障碍的穿透性和绕射性较差，5G基站的间距一般宜设置在300-400米之间。高密度布站，在偏远的地方或许可以做到，但在人口密集的聚集区，土地征用和建站势必会存在极大的阻力。如何能建成一批符合要求的基站，这是电信公司面临的一个共同问题。为解决这一问题，5G微型基站的规模和功耗均比宏基站要小得多，因此更适合使用基于智慧灯杆的高密度布站。

3.1智慧灯杆的优势

在市区的主要街道上，大约每35米就有一根路灯杆。根据现有网络的分布情况，运营商可依据已有的基站布置，选取合适的节点，采用分布式建设，不仅可以保留城市原有的景观灯光，而且可以有效地解决地面基站布局问题。其优势在于：分布规则、位置最佳、地理坐标准确、电力供应充足。因此，在5G微基站中，智慧灯杆将成为首选的载体。

3.2关键技术要点分析

将通信基站和智慧灯杆结合起来，是一种新型的建设方式，它必须在现有的设备选型和组网方案的基础上，对其进行全面的研究。智慧灯杆基站由四大部分组成：智慧灯杆+户外电源箱（视具体情况而定）+无线主机+运行维护。

（1）智慧灯杆：作为设备的主体，需要考虑它的重量和风力，还有美观度。

（2）室外电源柜：常用供电方式为单相或三相交流电，特殊需求可以使用直流供电，但安全是第一要素。配电系统一般采用地下电缆线路供电。

（3）无线主设备：结合实际建设，综合考虑覆盖能力，尽可能降低二次扩展等。

（4）运营维护：要确保基站的正常运转和维护。

3.3组网策略研究

5G网络必将由广域覆盖、深覆盖直至滴灌覆盖，根据实际街巷智慧灯杆资源，将其分为一扇区、两扇区、三扇区，并将其覆盖区域分为孤点覆盖、线状覆盖、面状覆盖。每个AAU都可以使用星型网络，并通过单独的基站进行覆盖。BBU一般是由光纤牵引而成，它可以被放置在相邻的宏站或室内的机房中，通过光纤连接到相邻的AAU[2]。

4.智慧灯杆在5G网络中的应用建议

4.1智慧城市区域覆盖

在城市范围内，智慧灯杆的定位可依据通讯厂商的实际需要而定，包括密集巷道、城市道路、广场等。智慧灯杆的建造，要根据用户的实际需要，宜设置在8米以上的高度，无线设备可以安装在最上面，也可安装在外面。根据实际需要，选用智慧灯杆产品。结合目前各厂商所制造的产品，适用于智慧灯杆的产品在功率上相对较低，覆盖范围不到250米，此产品更适用于目前的无线网络补充覆盖，能够满足小型范围覆盖的要求。在实际应用中，当覆盖面分布较密集时，应采取埋设方式，将装置置于杆体内，并能根据覆盖方向调整；当覆盖点分布较为零散时，应在覆盖区域的中心选取特定的位置，并以外挂装置的方式，形成多个覆盖方向。

4.2规划区全覆盖

目前，园区、景区都会出现很大的问题，对基站的外形有很大的要求，但在这些地区，用户密度很大，需要布局更多的5G基站。智慧灯杆的运用，它不仅能满足园林绿化的要求，而且能很好的解决用户的覆盖要求。另外，智慧灯杆的其它功能还可以为公园、景区的运营提供方便。根据园区、景区的无线网络覆盖情况，必须进行科学的规划，根据园区、景区的预测用户数量，根据不同的通信企业的实际需求，确定所需的智慧灯杆数量。通过实地调研，从网络估算、站点选择等方面，对园区及景区网络进行了科学的规划。一般而言，5G基站的建设间隔要大于路灯杆的间隔，其间隔一般与道路的宽度、高度相关。在具体的方案中，可以将5G无线设备安装在不同的灯杆上，在6根灯柱之间安装一个无线设备。

4.3其他方面的建议

一是要规范化。由于智慧灯杆的设计、施工、运行的涉及的标准还在完善，没有统一的标准，导致各地的建设都是各自为政，无法形成规模。二是智慧灯杆应倡导模块化构件设计，连接尺寸标准化，可实现厂家之间的模块化构件互换，又能体现地方文化特色及各厂家的创新技术与智慧灯杆的拓展功能性。三是要加强综合协调。“5G+智慧灯杆”的每一个功能，都是由不同的职能部门来完成的，需要打破条线限制，实现统一建设。四是加大投资。“5G+智慧灯杆”的建设成本较高，要大规模的推广和应用，必须投入较多资金，如何建设、如何管理，都是一个值得深思的问题[3]。

结语：

总之，智慧灯杆是支撑智慧城市建设和发展的重要基础设施，它在城市建设和发展中起着举足轻重的作用。是一个需要长期探索的实践过程，不仅要解决技术问题，更要做好功能规划，强化施工管理，并在实践中不断改进。

参考文献：

[1]陈凯.探讨智慧灯杆在智慧城市和建设中的作用[J].通讯世界，2021，28(8)：173-174.

[2]张鹏，赵洪亮."5G+智慧灯杆"推进智慧城市建设[J].通讯世界，2019，26(8)：194-195.

[3]吴建荣.智慧灯杆在智慧城市中的应用[J].工程技术研究，2021，6(17)：124-125.