楊 珩 胡 勇

中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司安徽分公司 合肥 230041

引言

從當(dāng)前的實際使用情況來看，運(yùn)營商市政道路通信管道管孔資源已相當(dāng)緊張，個別業(yè)務(wù)密集區(qū)域甚至連眼前的建設(shè)需求都無法保障。一個原因固然是和建設(shè)之初無法預(yù)測到現(xiàn)在全業(yè)務(wù)發(fā)展策略，管孔配置略為保守有關(guān)，但同時我們應(yīng)該看到局部管道建設(shè)受阻、維護(hù)與使用帶來的問題，給基礎(chǔ)資源也帶來了更不利的影響。

5G來臨后，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)明顯加快，網(wǎng)絡(luò)覆蓋持續(xù)、深入推進(jìn)，必然會引發(fā)一波密集的新建站建設(shè)熱潮[1]，加上原有站點因集中化帶來的前傳網(wǎng)絡(luò)改造，管道資源將面臨5G基站接入光纜建設(shè)的嚴(yán)峻考驗。了解導(dǎo)致當(dāng)前通信管道資源不足的成因，有針對性提出解決管道基礎(chǔ)資源短板的策略，事關(guān)各大運(yùn)營商5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成敗，理應(yīng)引起我們足夠的重視。

1 形成當(dāng)前資源瓶頸的成因分析

管道基礎(chǔ)資源形成瓶頸，可以說是規(guī)劃、建設(shè)、維護(hù)和使用這四個方面因素共同作用的結(jié)果。

1.1 管道規(guī)劃存在一定偏差

早期的移動業(yè)務(wù)運(yùn)營商因業(yè)務(wù)定位問題，傳輸網(wǎng)基本都是圍繞局房中繼及基站回傳需求建設(shè)，有限的投資既要滿足快速發(fā)展的無線站點建設(shè)，又要圍繞站點高效、快速形成配套資源，因此不管是出于基站建設(shè)需求不明確還是投資考量角度的原因，前期規(guī)劃建設(shè)的通信管道能力，在滿足當(dāng)下5G及綜合業(yè)務(wù)接入時力不從心。

1)從路由規(guī)劃角度來看。城市中確實有一些道路的管道建設(shè)，在前期規(guī)劃階段就沒有得到及時關(guān)注和跟進(jìn)。早期對于傳輸需要滿足的需求較為單一，即便無管道，少量基站接入光纜建設(shè)時，也因為光纜條數(shù)少，通過墻壁吊線、釘固或共享其他運(yùn)營商資源都可得到解決，不會對業(yè)務(wù)造成太大的影響。各大運(yùn)營商全業(yè)務(wù)運(yùn)營后，部分道路沒有通信管道造成業(yè)務(wù)發(fā)展受困的局面，也日漸凸顯出來。

2)從管孔容量規(guī)劃角度來看。早期基站站點少，回傳光纜網(wǎng)絡(luò)較為簡單，隨著基站的逐步增多，回傳光纜網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模越來越大，早期管道管孔配置基本不超過2孔(此處及下文無特別說明，均指φ110標(biāo)準(zhǔn)孔徑)，在運(yùn)營商全業(yè)務(wù)接入光纜網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)入快車道后，光纜增速遠(yuǎn)超基礎(chǔ)資源的建設(shè)速度，管道管孔的平均使用率快速增長，原有的管孔配置，特別是業(yè)務(wù)密集區(qū)域，容量已經(jīng)無法應(yīng)對光纜建設(shè)需求。

3)管道位置的規(guī)劃也帶來一些問題。早期因為業(yè)務(wù)定位，管道單純服務(wù)于基站回傳光纜和核心局房局間中繼光纜，人手孔除了接續(xù)外，最主要是作為光纜敷設(shè)的中間操作井，因此在規(guī)劃建設(shè)時，管道建在車行道上并沒有凸顯出問題。到了全業(yè)務(wù)發(fā)展時期，這些人手孔需要發(fā)揮的作用遠(yuǎn)不止施工操作，還擔(dān)負(fù)向周邊企事業(yè)單位、樓宇、住宅小區(qū)等目標(biāo)延伸覆蓋的支點作用，此時車行道內(nèi)的人手孔就成了無法突圍的牢籠，成為業(yè)務(wù)拓展的阻礙。

1.2 建設(shè)上受制于市政影響

管道建設(shè)需要破路破土，涉及水、電、氣及其它地下管線，實施起來對路面、交通、民生影響大，主動開挖建設(shè)管道的審批手續(xù)通常較為嚴(yán)格。相比之下，隨道路新建、改擴(kuò)建工程同步建設(shè)通信管道，更易于通過審批，也沒有破復(fù)路面、綠化帶額外需承擔(dān)的費(fèi)用，因此當(dāng)前隨市政道路工程新建管道已成為通信管道建設(shè)的主要模式。

隨路建設(shè)不可避免也將會受到市政道路建設(shè)計劃的影響：1)通信管道無法根據(jù)自身業(yè)務(wù)需求的迫切程度來排優(yōu)先級；2)跟隨市政道路建設(shè)管道進(jìn)度不可控；3)管道段落的起止由市政道路建設(shè)方案決定，市政道路分期建設(shè)帶來很多斷頭管道的問題。

1.3 維護(hù)上無法跟進(jìn)解決帶來的問題

管道建成投入使用后，從管道自身來看常會遇到以下的問題：1)購置的管道本身質(zhì)量問題，后期會出現(xiàn)管道變形、斷點，致使瓶頸增多；2)道路改擴(kuò)建、水電氣相關(guān)單位維修動土影響到管道；3)路面或地基沉降導(dǎo)致管道變形、阻斷。

以上這些因素，除了相關(guān)部門動土帶來管道破損、變形，可通過維護(hù)巡線工作及時發(fā)現(xiàn)維修，其他問題都是日積月累過程中逐步形成的，通過巡線無法準(zhǔn)確、及時發(fā)現(xiàn)問題并維修解決。故障點長期積累得不到解決，嚴(yán)重時可導(dǎo)致整條道路資源不暢以致報廢，使用陷入困局。

1.4 管道使用上存在的問題

管道基礎(chǔ)資源陷入瓶頸，從使用角度來看，反映在指標(biāo)上通常都是局部甚至整體管孔使用率偏高，而管孔使用率是與管孔容量、管孔穿放光纜規(guī)模等因素有關(guān)。

總體來看，在可有效使用管孔規(guī)模緩慢增長或不變的前提下，管孔使用率提升過快，是因為光纜長度增長過快。

在滿足業(yè)務(wù)需求、纖芯使用率保持基本穩(wěn)定的情況下，如果纖芯配置N比較小，過多使用小芯數(shù)光纜，那么光纜長度就會變大，推高了管孔使用率；

在滿足業(yè)務(wù)需求、光纜芯數(shù)配置N保持基本不變的情況下，光纜實際使用效率較低，不能統(tǒng)籌需求來使用光纜，那么光纜長度一樣也會變大，同樣也會推高了管孔使用率。

因此，除了管孔資源配置，管道投入使用后，光纜的組網(wǎng)架構(gòu)、光纜纖芯配置、路由方案以及一些被動因素，都會影響到管道資源。

1)市政道路管道網(wǎng)絡(luò)不完善，以及管道存在大量斷頭和故障點，這些問題會給光纜網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)帶來不可忽視的影響，壓力轉(zhuǎn)嫁到了周邊的管道中。一方面，瓶頸路段管孔使用率不高，平衡了總體使用率數(shù)據(jù)，掩蓋了周邊道路管道不堪重負(fù)的現(xiàn)狀；另一方面，光纜路由無謂繞行，滿足的業(yè)務(wù)沒變，但總體光纜皮長卻增加了，過多地占用了管孔。

2)部分光纜路由方案的編制存在一定缺陷，方案編制者對于新增管道信息掌握不及時，或在慣性思維模式下，憑經(jīng)驗反復(fù)利用固有道路管道去走光纜，人為造成資源使用的不均衡性，導(dǎo)致部分路段管道局部擁塞。

3)對于部分有雙中心或多中心的城市，中心與中心之間連接的道路少，客觀上造成了跨區(qū)域溝通的光纜，都需要反復(fù)通過少數(shù)管道路由來敷設(shè)，最終形成區(qū)域與區(qū)域之間溝通的瓶頸。

4)面向客戶接入的光纜架構(gòu)、光纜纖芯配置以及使用不合理，小芯數(shù)點對點長路徑單獨(dú)布放的光纜過多，業(yè)務(wù)分散纖芯使用率不高，無疑增大了城市光纜總體規(guī)模，推高了管道的總體使用率，在局部業(yè)務(wù)密集的中心城區(qū)，管孔資源甚至已經(jīng)全部消耗殆盡，而這些區(qū)域本就是5G站點密集建設(shè)和優(yōu)先建設(shè)的主戰(zhàn)場。

管道資源在使用方面的若干問題如圖1所示。

圖1 管道資源在使用方面的若干問題

2 如何有效破局

通過以上各種成因分析可以清楚認(rèn)識到，通信管道陷入資源不足的困局不是短期內(nèi)形成的，也不僅僅是管道自身的問題，而是在各種因素共同作用下長期形成的。圍繞全生命周期，從“規(guī)、建、維、用”多方面入手，是解決管道基礎(chǔ)資源不足的根本。

2.1 從管道規(guī)劃入手必不可少

1)充分考慮全業(yè)務(wù)需求，對于未來業(yè)務(wù)拓展、城市發(fā)展規(guī)劃、城建法律法規(guī)等做到更深入的了解和調(diào)研，抓住新城區(qū)、開發(fā)區(qū)建設(shè)的契機(jī)，緊盯市政道路建設(shè)規(guī)劃，實施通信管道全覆蓋策略。對于事關(guān)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展全局的骨干光纜路由和業(yè)務(wù)密集區(qū)域道路，應(yīng)主動協(xié)調(diào)，尋求通過破路、微控定向鉆等方式加以解決。

2)管道位置應(yīng)遵從市政道路規(guī)劃給定的弱電管網(wǎng)位置，設(shè)置于人行道或人行道側(cè)綠化帶，不得設(shè)置于車行道。如位置受限，應(yīng)在主干管道建設(shè)的同時，做好分支管道，以利于后期通過該管道人手孔向周邊做業(yè)務(wù)延伸覆蓋。

3)不拘泥于管道規(guī)劃建設(shè)指導(dǎo)意見，管孔容量配置應(yīng)建立在全面的需求調(diào)研分析之上，充分考慮需求和冗余進(jìn)行配置。

運(yùn)營商指導(dǎo)意見中常以主干道路、次干道路、一般道路等維度配置管孔容量，一般情況下，主干道路管孔容量＞次干道路管孔容量＞一般道路管孔容量，某運(yùn)營商通信管道容量配置指導(dǎo)要求如表1所示。

表1 某運(yùn)營商城域網(wǎng)管道容量配置表

表2 某城市管道管孔容量配置總體范圍一覽表

《城市道路工程設(shè)計規(guī)范CJJ37-2012(2016年版)》將道路等級分為快速路、主干路、次干路、支路等四級[2]。其對于主干路及以上級別道路的定義如下：快速路應(yīng)中央分隔，全部控制出入、控制出入口間距及形式，應(yīng)實現(xiàn)交通連續(xù)通行，單向設(shè)置不應(yīng)少于兩條車道，并應(yīng)設(shè)有配套的交通安全與管理設(shè)施；主干路應(yīng)連接城市各主要分區(qū)，應(yīng)以交通功能為主。主干路兩側(cè)不宜設(shè)置吸引大量車流、人流的公共建筑物的出入口。

可以看出，城市道路工程設(shè)計規(guī)范中的快速路和主干路主要是發(fā)揮交通“主動脈”作用，道路兩側(cè)不設(shè)置密集人流出入的高價值商業(yè)中心或住宅小區(qū)，很明顯其與通信管道建設(shè)指導(dǎo)意見中主干道路不等同。在執(zhí)行指導(dǎo)意見建設(shè)管道時，不應(yīng)盲目地套用城市道路分級體系，管道分級應(yīng)更傾向于指在通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中發(fā)揮主干、次干、一般作用的道路。

主干管道應(yīng)發(fā)揮的作用：主要承擔(dān)干線光纜、核心層光纜、市到縣本地網(wǎng)光纜、匯聚層光纜等光纜的建設(shè)，兼顧面向基站接入層光纜、面向客戶綜合接入光纜等層面光纜。主干管道的建設(shè)最為重要，其優(yōu)先滿足城域骨干層面及以上光纜的布放，重在主動、快速獲取，在造價和協(xié)調(diào)上可給予傾斜。

次干管道發(fā)揮的作用：主要承擔(dān)市到縣本地網(wǎng)光纜、匯聚層光纜、面向基站接入層光纜、綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)主干光纜的建設(shè)，兼顧面向客戶綜合接入光纜等層面光纜。

一般管道發(fā)揮的作用：主要承擔(dān)面向基站接入層光纜、面向客戶接入層光纜的敷設(shè)，可兼顧一部分匯聚層光纜。一般管道是通往末端“毛細(xì)血管”的主要資源。

規(guī)劃時，對于道路管道管孔容量的配置，應(yīng)在正確的光纜網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)前提下，逐路分析其所需承擔(dān)哪些層面光纜，各層面光纜終期可能敷設(shè)條數(shù)，再結(jié)合一定的冗余系數(shù)，推導(dǎo)出管孔的終期配置。

以某中型城市管道規(guī)劃為例，規(guī)劃對該地市各條道路管道管孔使用分別進(jìn)行了測算，容量配置總體范圍如表2所示。

根據(jù)該規(guī)劃方法，從每一條道路光纜穿放需求預(yù)測入手，推導(dǎo)出該道路管孔配置需求。一般管道重要性雖不及支撐干線光纜的主干、次干管道，但其卻是城市管孔資源消耗的“主戰(zhàn)場”，因此對其應(yīng)側(cè)重保障容量。

表2反映出來的管孔容量需求，雖然與傳統(tǒng)認(rèn)知中主干管道管孔容量配置要高于次干、一般管道的思維不同，但只要在需求方面做到合理、詳盡分析論證，不遺漏，不浮夸，管道投入使用后光纜建設(shè)也能遵從正確的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，那么正常情況下規(guī)劃配置完全可以滿足中長期發(fā)展需求。

2.2 緊抓市政道路改擴(kuò)建契機(jī)新建或擴(kuò)建管道

在全業(yè)務(wù)發(fā)展戰(zhàn)略實施前，運(yùn)營商失去了一些道路跟建管道的良機(jī)，現(xiàn)在要想在這些成型道路上再協(xié)調(diào)建設(shè)很困難。相較于主動破路，跟隨市政道路改擴(kuò)建工程同步去建設(shè)管道，無論從審批難度還是費(fèi)用投入來看，都是最優(yōu)的選擇。

當(dāng)前國內(nèi)大多數(shù)城市市政道路都以瀝青結(jié)構(gòu)路面為主，材料性能好、摩擦力大、壽命相對較長，養(yǎng)護(hù)得當(dāng)最高可達(dá)十幾年[3]。但事實上幾乎所有城市道路翻修時間間隔都無法超過十年，主要原因包括：緩解交通壓力，路面擴(kuò)寬改造；綠化養(yǎng)護(hù)建設(shè)；沿途纜線下地；市政給排水系統(tǒng)整治；綜合管廊建設(shè)；軟基道路翻修；老城區(qū)、棚戶區(qū)改造。

縱觀國內(nèi)城市大部分的道路，其擴(kuò)寬、翻新、改造、整修的間隔時間已經(jīng)縮短到5～10年，因此在沒有通信管道的道路上，抓住市政道路改擴(kuò)建機(jī)會跟進(jìn)管道建設(shè)，是可行的，也是中長期的最佳解決之道。

2.3 多種方法靈活解決管道存在的故障點

對于原來建有管道，但是因為種種原因形成故障斷點、瓶頸的路段，要靈活使用各種方式方法去解決問題。斷點較多、整體資源不足的路段，從長遠(yuǎn)來看，還是要緊盯市政道路改造契機(jī)；斷點較少、個別點存在瓶頸的路段，通過往街巷、小區(qū)縱深處繞行的方式，或通過局部架空、墻壁吊線來解決；對于發(fā)揮主干作用，承擔(dān)城域骨干層面及以上光纜布放用途的路段，應(yīng)不惜代價，協(xié)調(diào)破復(fù)道路或全程定向鉆頂管來加以破解。

2.4 正確使用管道

1)新建光纜應(yīng)選擇最捷近路由，原有光纜因前期管道不具備、斷頭、資源不足制約繞行的，在條件具備后，也應(yīng)割接調(diào)整至最捷近的路由上。

2)多中心城市，且中心與中心之間連接的管道路由較少時，應(yīng)：①規(guī)劃打造城域骨干層面的傳輸調(diào)度層架構(gòu)，匯聚和疏導(dǎo)城市副中心業(yè)務(wù)，避免建設(shè)大量直達(dá)光纜，占用有限的管孔；②規(guī)劃打造大芯數(shù)調(diào)度光纜，匯集多個系統(tǒng)的纖芯需求，從而減少光纜條數(shù)，減少管孔資源的消耗。

3)管孔使用單位密切關(guān)注管道網(wǎng)絡(luò)新增信息，改變慣性思維模式，本著盡量均衡使用資源、分?jǐn)倶I(yè)務(wù)到不同道路管道的原則去編制光纜建設(shè)方案。

4)運(yùn)營商面向客戶綜合業(yè)務(wù)接入光纜網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過多年的建設(shè)，在市區(qū)建成區(qū)內(nèi)基本都完成了覆蓋[4]。原有通過小芯數(shù)光纜、基站內(nèi)SDH/MSTP資源接入的政企客戶，可就近割接至分纖箱或接入光交，利用大芯數(shù)的綜合業(yè)務(wù)區(qū)主干光纜或聯(lián)絡(luò)光纜，匯集送至PON網(wǎng)絡(luò)平臺或CRAN機(jī)房內(nèi)PTN平臺，將割走業(yè)務(wù)的小芯數(shù)光纜拆除，從而緩解主干路段和業(yè)務(wù)密集區(qū)域的管孔資源。割接調(diào)整業(yè)務(wù)承載如圖2所示。

圖2 通原有小芯數(shù)光纜割接調(diào)整業(yè)務(wù)承載示意圖

5)整合面向基站接入層光纜，優(yōu)先割接利舊現(xiàn)有光纜建設(shè)5G前傳網(wǎng)絡(luò)，減少單獨(dú)新建5G接入層光纜規(guī)模，提高接入層光纜纖芯使用率，減緩光纜規(guī)模的增長，達(dá)到控制管孔使用率過快增長的目的。5G前傳接入光纜建設(shè)方式示意圖如圖3所示。

圖3 5G前傳接入光纜建設(shè)方式示意圖

3 理性看待破局的艱巨性

管道建造協(xié)調(diào)不易，不能錯失建設(shè)良機(jī)，也不能因局部路段一時的管道建設(shè)受挫、管孔資源不足，而把眼睛只瞄向管道，盲目地加大管孔配置，無謂地耗費(fèi)管道投資，還是應(yīng)該理性辯證地去看待這件事。

既然困局不是短期內(nèi)能形成的，那么破局也一定會是一個漸進(jìn)的過程。管道與業(yè)務(wù)需求的匹配基本會經(jīng)歷三個明顯的階段：

第一階段，擁有管道的道路數(shù)量增速較緩，管道網(wǎng)絡(luò)不成形，但業(yè)務(wù)總體需求提升較快，因此管孔的總體使用率呈現(xiàn)不斷上升態(tài)勢。該階段下，單路段管道管孔可以說“多多益善”，可在斷點整治、光纜網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)優(yōu)化調(diào)整入手，控制使用率增速。

第二階段，管道網(wǎng)絡(luò)不斷完善，斷點減少，光纜網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)也得到優(yōu)化，且擁有管道的道路增速較快，總體來看可有效利用資源的增速已經(jīng)超過業(yè)務(wù)需求增速，管孔總體使用率將呈下降趨勢。該階段下，管道網(wǎng)絡(luò)將更健壯，斷點和瓶頸都能得以解決。

第三階段，市政道路網(wǎng)絡(luò)成型，光纜架構(gòu)穩(wěn)定合理，再輔以一些管道建設(shè)新技術(shù)和新材料，有效資源的增速與5G等綜合業(yè)務(wù)的增速相一致或相近，管孔使用率將趨于穩(wěn)定或緩慢增長。該階段下，管孔總體使用率是穩(wěn)定的，也是符合管道目標(biāo)網(wǎng)管孔容量規(guī)劃的。

破解管道資源困局所要經(jīng)歷的三個階段，管孔使用率趨勢預(yù)測如圖4所示。

圖4 三個階段管孔使用率趨勢預(yù)測圖

顯然，很多城市還處于第一階段，管孔絕對需求呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢，這個階段需要在“規(guī)、建、維、用”這四個方面同時發(fā)力。在5G建設(shè)如火如荼地展開之際，既要重視和把握來之不易的建設(shè)良機(jī)，也不能為度過眼前難關(guān)盲目浪費(fèi)投資。不加分析地增大管孔配置，不解決好當(dāng)前建設(shè)、維護(hù)、使用上的弊端，再多的管孔資源也將會被消耗殆盡，最后不僅破解不了資源瓶頸，還會使光纜網(wǎng)絡(luò)變得更復(fù)雜，隱患更多，傳輸網(wǎng)絡(luò)看似強(qiáng)壯實則脆弱，經(jīng)不起任何風(fēng)險的沖擊。

4 結(jié)語

當(dāng)大家津津樂道5G給我們的世界帶來了怎樣變化的時候，看一看腳下卻發(fā)現(xiàn)，在5G無線網(wǎng)、核心網(wǎng)甚至是動力配套方面傾注了太多心血的同時，還得為日趨緊張的管道資源憂心忡忡，其是否健壯已成為影響5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)展的關(guān)鍵。

破解資源困局，一方面來看難度不大，就管道本身而言協(xié)調(diào)難度大于施工方案；另一方面來看難度又很大，因為想要解決資源不足問題，不僅僅需要從管道自身想辦法，也還要涉及到傳輸、線路網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)化整治，可謂是困難重重。

管道基礎(chǔ)資源的破局是一道有加有減的計算題，如同治水，既要擴(kuò)寬河道，打通瓶頸和斷點，也要構(gòu)建更為合理的河道網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行疏導(dǎo)、減少流量壓力。冰凍三尺非一日之寒，解凍也不是一朝一夕，管道管孔資源不足是長期形成的，解決也需要以一顆耐心、細(xì)心和平常心，踏實地做好整治工作，這將使得5G及后續(xù)網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模建設(shè)來臨時，通信管道基礎(chǔ)資源能夠經(jīng)受得住考驗。