一、介绍

当今社会，手机、电脑等电子设备已经进入我们的生活，成为我们生活的一部分。而当我们用手机与他人进行联系，电脑查找所需的内容时，打开朋友圈时。信息的交互——通信便产生了，通信技术伴随着手机等电子产品的发展，而现在我们即将迈入5G时代，5G通信技术将逐渐进入我们的生活，取代我们以往所需的通信技术。如何让我们更加方便的使用5G变成了当今通信发展的主旋律，城市通信灯杆基站便是其中担任信息交互的重要的组成部分。

5G通信技术：

移动通信延续着每十年一代技术的发展规律，已历经1G、2G、3G、4G的发展。每一次代际跃迁，每一次技术进步，都极大地促进了产业升级和经济社会发展。从1G到2G，实现了模拟通信到数字通信的过渡，移动通信走进了千家万户；从2G到3G、4G，实现了语音业务到数据业务的转变，传输速率成百倍提升，促进了移动互联网应用的普及和繁荣。当前，移动网络已融入社会生活的方方面面，深刻改变了人们的沟通、交流乃至整个生活方式。4G网络造就了繁荣的互联网经济，解决了人与人随时随地通信的问题，随着移动互联网快速发展，新服务、新业务不断涌现，移动数据业务流量爆炸式增长，4G移动通信系统难以满足未来移动数据流量暴涨的需求，5G技术5th Generation Mobile Communication Technology即第五代移动通信技术便是在这样的背景之下发展出来。

作为新一代通信技术的5G，3GPP（国际标准化组织）定义了5G的三大场景。即：

1. eMBB指3D/超高清视频等大流量移动宽带业务。

① 网速高：在现有的移动宽带业务场景的基础上，网速提升，4G网络6Mbps提升到1Gbps，用户下载一部超清电影只需1秒钟；

② 体验感提升：4G视频直播上传只有6Mbps，无法提供高清视频，5G可把原来的移动宽带速度大大提升，可以达到高清直播/高清视频/高清视频转播/VR体验等。用户体验感大幅提升。

1. mMTC指大规模物联网业务。

此业务就是突破了人与人之间的通信，使得人与机器/机器与机器的通信成为可能。

① 低功耗：目前相当多的物联网无法使用固定电源供电，只能使用电池，需要消耗较大的功耗，mMTC可提供让功耗降到极低水平的能力，让大量的物联网设备可以一个月或者更长的时间不需要充电；

② 海量接入：预计2025年。China移动终端产品会达到100亿，其中有80亿以上物联网终端，目前4G网络显然无法支持如此大数量的设备接入。mMTC将提供海量接入能力，支持大量的物联网设备接入。

1. URLLC指如无人驾驶、工业自动化等需要低时延、高可靠连接的业务。

①　高可靠：网络保持稳定性，保证在运行的过程中，不受干扰；

② 低延时：4G网络时延只能做到20毫秒，但uRLLC能做到1~10毫秒。

以及基于三大场景衍生的六大基本特点。即：

1. 高速度2、泛在网2、低功耗3、低时延4、万物互联5、重构安全

基站：

基站即公用移动通信基站也便是无线通信的载体。是移动设备接入互联网的接口设备，也是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，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。移动通信基站的建设是移动通信运营商投资的重要部分，移动通信基站的建设一般都是围绕覆盖面、通话质量、投资效益、建设难易、维护方便等要素进行。随着移动通信网络业务向数据化、分组化方向发展，移动通信基站的发展趋势也必然是宽带化、大覆盖面建设及IP化。

而5G通信技术由于通信频段高波长短所以型号覆盖范围也就越小，也就是说相比于3G、4G基站建设，5G基站的数量将远远高于3G、4G基站数量。

现今，5G基站的建设以“宏基站为主，小基站为辅”的组网方式是未来网络覆盖提升的主要途径。主要是 5G 时期采用 3.5G 及以上的频段，在室外场景下覆盖范围减小，加上由于宏基站布设成本较高，因此，需要小基站配合组网。根据 3GPP 制定的规则，无线基站可按照功能可划分为四大类，分别为：

1、宏基站：标准宏基站的定义：宏基站就是架设在铁塔上的基站，这种基站体型很大，承载的用户数量很大，覆盖面积很广，一般都能达到数十公里。

2、微基站：标准宏基站的定义：宏基站就是架设在铁塔上的基站，这种基站体型很大，承载的用户数量很大，覆盖面积很广，一般都能达到数十公里。

3、皮基站：皮基站是一种比微基站更小的基站，通常被用于图书馆或者商场等较大建筑。

4、飞基站：飞基站是四种基站中最为小型的基站，飞基站是为家庭基站使用，由家庭宽带接入。

城市灯杆基站建设前景

正如上文基站所述的那样，5G通信技术由于通信频段高波长短所以型号覆盖范围也就越小，也就是说相比于3G、4G基站建设，5G基站的数量将远远高于3G、4G基站数量。为实现5G网络的全覆盖，四类基站的相辅相成共同作用成为了解决问题的唯一途径，而在城市通信建设中宏站、微站、杆站成为了主力，其中我们所研究的灯杆基站便是属于杆站的一种，主要承担起高楼或者高塔上的宏基站所无法覆盖或覆盖较弱的地方以及城市人流量和移动设备终端使用较多地方的通信。而作为通信设备，基站的能量消耗也十分巨大，所以对于灯杆进行加装太阳能板和充电设备也十分方便。2020年2月28日，工信部发布了2019年通信业统计公报，统计公报数据显示，2019年我国网络基础设施能力不断夯实，全国净增移动电话基站174万个，总数达841万个，其中4G基站总数达到544万个。而5G基站由于覆盖范围限制所以以覆盖全国所需的基站数量将远远大于4G基站的数量。而5G应用领域广泛如：工业领域、车联网与自动驾驶、能源领域、教育领域、医疗领域。所以城市通信灯杆基站建设前景优渥。

二、系统组成：

本系统大体由:1、电源模块2、基站模块3、监控传感器模块此三大模块组成。电源模块为路灯和基站运行及监控传感信息的采集提供能量；基站模块是通信灯杆基站最为重要的模块，负责终端用户的上网信息交互；监控传感器模块是检测和监控基站安全和运行是否正常，使得运营商可以远程对灯杆基站进行即时维护和查看。

从外在来看城市灯杆基站佑LED灯、监控器、微基站、传感器组成。而内部基站由5G中的AAU(有源天线处理单元）[即4G中天线和RRU（射频拉远功能）集成]以及CU&DU模块组成用以区分实时性功能并进行面向核心网络的信息传输和接收。