中国铁塔公司街边微基站解决方案探讨

2017-07-19杜发辉

移动通信 2017年12期

杜发辉

中国铁塔公司街边微基站解决方案探讨

杜发辉

（中国铁塔股份有限公司青海省分公司，青海西宁 810007）

从中国铁塔公司通过微基站方式解决电信运营商密集城区黑点的角度出发，将美化路灯杆、广告牌、公交站牌等新型街边微基站融入现场环境中，以达到满足覆盖效果、共享市政资源、降低选址难度的目的。并从选址要求、天线设备、电力引入、防雷接地、传输配套、荷载要求等技术细节出发，系统地梳理微基站的建设思路，全面总结与工程建设相关的经验，为目前国内铁塔公司微基站需求提供参考。

微基站路灯杆电力引入防雷

1 引言

近年来，随着移动数据业务量的激增，4G和未来5G网络对基站密度的要求越来越高。但是，站址获取难、协调费用高、配套造价高等问题使得移动无线网络在密集城区容易形成弱覆盖或盲区，这不但严重影响了客户感知，而且也影响了电信运营商网络覆盖的完整率和质量合格率。而单纯依靠传统高增益大天线的宏基站，已不能满足高楼林立、遮挡严重的密集城区覆盖要求。如何经济、快速、合理地解决网络覆盖黑点问题，这已经成为目前运营商最为关注的问题，也是铁塔公司如何满足日益增长的基站建设需求的一道难题。

2 街边微基站的意义

体积小、隐藏美化、能够快速部署的路灯杆、广告牌、公交站牌等街边微基站成为传统宏站的有效补充，它具有补盲覆盖、吸收话务量、节约能耗、降低电磁辐射等作用。街边微基站的意义如下所示：

（1）良好的深度覆盖：通过设置高密度的街边微基站，能够增强网络信号覆盖质量，充分解决高层楼宇遮挡下的低层商铺或路面区域网络弱覆盖问题，提升用户感知。

（2）丰富的站址资源：根据网络覆盖需求的不同，微基站类型也不同，可共享的站址资源很多。通过同市政部门合作，可以大幅降低工程投资成本、缩短施工工期、避免实施过程中业主协调难的问题，快速批量解决以往建站难、选址难的问题。

（3）充分的资源共享：可以借助路灯杆、监控杆、电线杆及广告牌等市政资源，无需额外再建设机房或者安装室，实现环境友好、隐形基站、无视觉污染的节能减排绿色环保作用。

（4）灵活的建设方式：不拘一格的安装挂放方式，能够达到出人意料的覆盖效果，给予了建设单位更多的想象空间。

3 街边微基站的建设模式

通常为了增高天线挂高，通信基站杆体主要通过铁塔、拉线塔、楼顶增高架、H杆、抱杆等方式实现，而对环境美观要求较高的区域，比如广场、步行街、公园、绿化带、居民区、繁华街道和文物名胜景点等区域，基站配套设施的建设会破坏周边环境的和谐美，这就增加了建站选址的难度。

作为公共设施的路灯杆、广告牌、公交站牌资源遍布于城市的每条道路及大部分公共场所。对于一些宏基站建设不合适的区域，若适当利旧这些公共基础资源，就能快速建站以解决相应的网络覆盖盲区问题，有效提升网络质量。因此，在城市热点区域，通过安装新型隐蔽基站配套设施，将基站融入到现场环境中，达到与环境的和谐统一，降低站点获取难度，消除居民对基站电磁辐射的恐慌和抵触心理，达到完善通信覆盖的目的。

3.1 路灯杆建设方案

市政路灯杆、电杆、监控杆、警用交通杆等高度一般为6m～20m，基本能满足网络覆盖黑点区域补盲覆盖的要求。得益于只需安装设备、天线和落实传输即可建站开通，居民阻工干扰较小，施工改造影响面较小，建站风险降低，建站便捷迅速，基站建设周期明显缩短，在提供公共杆照明等基本功能的同时解决了移动通信网络信号覆盖的问题，极大地节约和活用了社会资源。

因为市政杆塔工艺各式各样，在增加微基站设备和天线之前，需核实原杆塔的荷载能力并在满足要求的情况下进行挂放或改造。改造杆体可通过增加拉线或其他方式加固，另外可用加固件把微基站设备、天线以及相关的线缆安装在杆塔上，常见的有以下两种场景：

（1）微基站设备+外接天线

考虑到微基站设备重量、尺寸等荷载参数，确认承重符合安全要求，把体积小、重量轻的微基站设备用抱箍安装在杆身，然后再根据周围环境选择适当的基站天线。

（2）微基站设备集成天线

该类场景多采用一体化的微基站设备，在满足安全要求的前提下，直接采用加固件把微基站设备安装在杆身适当位置。

3.2 广告牌建设方案

广告牌的类型、大小、形式都不尽相同，一般较典型的广告牌有两种：架空型和落地H型。

（1）架空型

这种类型主要包括双排长方体和三角连接型。在广告牌内部的槽钢上及广告牌内正中立体柱上安装抱杆，因为双排长方体和三角连接型广告牌的钢结构面积较大，钢结构内有足够的空间放置基站设备、配套设备，而且不易被发现。

（2）落地H型

H型落地广告栏一般有两根或两根以上的钢结构立柱，为利旧此类站址资源，需增设并加固抱杆安装微基站天线，基站设备、配套设备可放置在LED展示灯箱内或直接加固在新增的抱杆上。

3.3 公交站牌建设方案

铁塔公司在获取公交资源及运营商需求后，通过主动规划，需求预判，并结合建设基站的要求，为运营商提供杆塔、电源、管道以及其他配套服务。公交站牌街边基站应用方式主要有两种：

（1）改造站台设计微基站

通过初步勘察，核实原公交站牌支撑钢架基础，在增设抱杆、基站设备、天线后，满足其稳定使用的前提下，改造站台的支撑钢架，通过增设螺栓来固定抱杆。此类站址如使用非一体化设备方案，建议将设备安装在站台不活动的广告页内，或者直接加固在新增的抱杆上。

（2）站台作为小型设备间

仿照一体化机柜内部结构设计公交站牌箱体，公交站牌箱体需和公交公司沟通后统一进行设计定制、安装，箱体内可提供足够的设备空间给运营商，天线可延伸至附近的美化灯杆、广告牌等位置，对指定区域进行网络信号覆盖。

箱体设计制作需充分考虑体积、受风面积、形状、承重、散热孔、预留线孔、接地点、锁具、钥匙等因素。其中设备箱体主要用于安装无线设备、ODF模块等，独立式箱体可进行拆卸、重复安装，充分考虑了维护以及运营商日后可能增加设备的需求。

4 技术要点

街边微基站设备一般安装在高度为6m～20m的灯杆、广告牌、公交站牌等市政设施载体上，通常设置在道路旁或广场等位置。微基站建设需综合考虑选址、设备、天线、电力引入及防雷、传输配套、荷载能力等方面的要求，在满足安全性的前提下，结合覆盖需求和建设条件，合理选择建设方案。

4.1 选址要求

根据运营商网络覆盖黑点分布，选择站址时除应遵循常规选址要求外，还应充分结合覆盖目标、传播环境以及造价成本等，选择适宜的路灯杆、广告牌或公交站牌进行利旧改造，使得基站外观与环境协调。在站址选择时应注意勘査施工场地作业面要求，考虑基础尺寸能满足场地实际情况。考虑网络覆盖黑点需求，保证选址的准确性。同时保证电力、传输的及时接入，防止因电力和传输管道不通成为“呆站、死站”，确保成本与效益最优化。

4.2 设备要求

（1）一体化机柜方案

机柜可以直接放置于户外环境之下，以实现内部通信设备的机械和环境保护，机柜内部安装有BBU、交直流配电、温控、监控、防雷接地、通信电源等系统模块。如果其中各模块有故障，可以单独更换。

对机柜的要求：节能减排、噪声较小、绿色环保；安装工艺简单，建设周期缩短；维护高效快捷；占地面积显著减少，缩减至2m²左右，约为普通机房面积的十分之一。

（2）微基站设备上塔方案

在街边的市政物业用地面积紧张的情况下，可直接使用微基站设备直接上塔方案。因微基站设备体积小、重量轻、功耗低、安装便利，可附挂于墙壁、灯杆、电线杆、广告牌等，可以就近采用美化隐藏方式安装在市政设施载体内，并根据覆盖需求选择相应功率级别的功放微基站。近年来，为了满足不断增加的市场需求，华为、中兴、阿尔卡特朗讯等主流通信设备厂家不断研发紧凑型美化天线、射频一体化微基站，为运营商的微基站部署提供了更多的选择。

4.3 天线要求

通过采用美化伪装天线，可以实现城市环境与基站建设相协调，从而打消居民对无线电磁波环境的抵触和恐慌心理。美化天线包括一体化美化天线和美化外罩产品这两种典型的形式。一体化美化天线即为一副有特殊外观的基站天线，包含安装支架、天线罩、辐射单元等部件。天线罩有保护天线的作用和美化伪装的功能，从而可以起到减缓各种外界环境因素（如大风、温湿度变化、冰冻、腐蚀、雨淋等）对天线主体的影响。美化外罩是天线之外加装的具有美化效果和保护功能的外罩，在进行美化外罩设计时，不同尺寸、外形会产生不同的电磁边界，产品的性能会受到这些因素的影响。在选用美化外罩时，首先要关注它的电气性能，以了解在增加美化外罩后，天线覆盖的效果是否能达到预定要求。其次还要关注它的美化效果，在不同的场景中选择不同颜色和外形，从而使美化效果与周围环境相协调。美化外罩可以根据要求订制成不同的形状，其中比较常见的有方柱型、烟囱型、空调室外机型、圆柱型、水箱型等。另外，当天面多个系统存在时，可考虑多频天线的应用，实现多系统共用一套天馈系统。

4.4 电力引入

街边微基站一般采用小型天线，功耗较小，引接市电为220V的交流电源，配置嵌入式开关电源和电池作为后备电源，确保通信设备运行安全。通过和市政管理部门协商，直接采取接路灯、广告霓虹灯或公交站牌等市政设施载体供电系统取电开通，并安装电能计量表，独立计费，基站开通方便快捷。

具体引入方案需根据站点引电条件进行选择，引入方案主要如下：

（1）选择从附近的电力系统中直接引电

通常公交站牌、广告牌或路灯杆旁边都设有施工维护井及市政管道，在微基站中，公交站牌、广告牌或路灯杆的配电箱引电可通过市政管道来实现。基站建设与电力引入方案实施基本同步，可以减少部分建设协调环节，加快基站建设进度。但是受到载体距配电箱距离及市政管理部门管制的影响较大，是不允许共用电力系统的。

（2）单独从供电局引电

按与常规基站相同的引电方案进行，引电需要向供电局申请，引接一路交流电，其与载体供电系统独立。由该方案提供的电源相对安全可靠，但也可能由于施工时间较长、引电申请的流程较长及费用较高，从而会出现一些问题。

（3）直流远供

当站址与存量基站机房距离较近，且机房内电力系统容量和机房空间足够的情况下，街边微基站的供电方案可以考虑采用直流远供系统。与交流方案开关电源相比，直流供电方案摆脱传统供电的限制，远端设备所占空间更小，现场布置更为灵活，更好地解决外电引入困难、征地困难、谈站困难等问题。直流远供系统电力传输线路可以采用电力电缆或复合光缆等新技术，便于资源整合，降低施工费用，又有利于节能环保，符合长期利益。

综上所述：无论采用何种电力引入方案，都需结合站点实际情况、市政环境、投资配置、施工难易程度、建站效率、基站负荷等多种因素综合考虑。

4.5 防雷接地

新建街边微基站防雷接地网建设可分为新建和利旧两种方式。

微基站接地网应充分利用公交站牌、路灯杆、广告牌等杆塔基础或地下其他金属设施作为接地体的一部分。当地网的接地电阻值达不到要求时，可扩大地网的面积，即在地网外围增设1圈或2圈环形接地装置，也可采用液状长效降阻剂、接地棒或外引接地等方式。在条件充裕的情况下，为保证通信设备安全运行、方便维护，基站防雷接地系统应区别于市政设施载体原有接地系统，有单独的接地引入点。

对于利旧市政设施载体的微基站，需根据现场勘察确定原有防雷接地系统是否满足雷与接地要求，如果满足要求，则可直接运用原有载体的防雷接地网，若不合格，则需进行改造或新建接地系统。

接地形式采用TN-S系统，将工作地、保护地和防雷地组成一个联合接地网，站内各类接地线应从接地汇集排或接地网上分别引入，接地汇集排与预留的接地端子进行可靠连接。

街边微基站的直击雷防护，应在公交站牌、路灯杆、广告牌等杆塔或平台上面安装避雷针作为闪接器，天线及设备应在避雷针的保护范围内，避雷针至地网应设置专门的接地引下线。如果基站杆塔位于具备防雷保护措施的建筑物的下倾角45°的保护区域内，则无需安装避雷针。

4.6 接入管道

街道微基站尽可能利用既有管网，不再进行管道建设。如要新建管道，要求如下：主干引接管道按4孔建设，交接箱与街道基站设备箱间按2孔建设；光交引入站牌部分按15孔直径50mm，采用高强度PVC管建设；街道基站箱体引入站牌部分按5孔直径50mm，采用高强度PVC管建设。

4.7 荷载能力

确保广告牌、公交站牌、路灯杆杆体满足基站建设和安全生产的要求，需选择规格较大的杆体。在进行施工中，需收集载体的壁厚、结构以及基础参数进行负荷测算。把不符合荷载指标的载体识别出来，并对结构进行改造或用新的设施来替换原载体。微基站杆塔的承载能力直接影响着网络运行的安全性，在确保路灯杆、广告牌、公交车牌等安全、适用、经济的同时，为移动通信发展提供有力的支持，需确保其承载能力满足网络发展的最低要求。

4.8 安全性要求

对路灯杆、广告牌或公交车站结构进行加固改造，达到设备承重要求，当载体新增设备受风面积较大或重量较大时，应考虑对杆体及其基础进行安全检测，建议由专业检测单位进行整体及局部评估，由设计单位进行其整体及局部安全性验算。在共享改造前检测资料必须齐备，且通过结构安全复核并有加固改造设计图纸后才能实施，同时做好防尘、防水、防盗、防雷接地等相关工作，并按需配置后备电源，保障供电。

5 应用案例

微基站天线设备的微型化、集约化为快速便捷地建站提供了有利的条件。现以青海铁塔利用路灯杆监控杆、广告牌和公交站牌为载体实施的三种微基站为例进行阐述说明。

5.1 路灯、监控杆方案

对于周围多为平房、古建筑、商场、步行街等区域可借助灯杆或者监控杆进行局部热点分流、补盲或深度覆盖，配套可借助现有的灯杆、监控杆等公共设施。主设备采用拉远或一体化设备，利旧原有杆体挂放天馈或设备，将一体化设备用抱箍安装于杆体上，电源、ODF模块集中安装在交转直配电箱内，并核算承重满足安全条件。路灯杆监控杆方案示意图如图1所示。

5.2 公交站牌改造方案

（1）公交站牌改造方案一

公交站牌改造方案一示意图如图2所示，对公交站候车牌箱体进行升级改造，将光交设备、电源配套、无线基站及天线设备同时置于公交站牌内，一方面对附近区域进行网络信号覆盖，另一方面作为城域网光交箱布放传输节点，为电信运营商后续网络发展、传输网改造提供灵活、丰富的基础资源。

图1 路灯杆监控杆方案示意图

图2 公交站牌改造方案一示意图

（2）公交站牌改造方案二

公交站牌改造方案二示意图如图3所示，对公交站候车牌箱体进行升级改造，将光交设备、电源配套和无线基站设备置于公交站牌内，而天线延伸至附近美化灯杆、街道基站灯杆或传统天面等，对指定区域进行网络信号覆盖。

5.3 广告牌改造方案

公交站牌示意图如图4所示。在原有杆体增加抱杆或横担，在原广告牌杆体上加装微基站天线，通过固定器件连接，再结合原杆塔基础的现场情况加固杆体基础。微基站挂高一般设置为6m～8m，须经过初步承重核算，改造后天线桅杆稳定性满足要求。中间的广告牌内可以放置设备或者在抱杆上加挂设备箱，为设备提供了安置空间。经过勘察测试，原有防雷接地条件不满足要求，需改造设计防雷接地系统，将水平接地体采用-40×4热镀锌扁钢作为电位联结线，垂直接地体采用L50×5热镀锌角钢，长2.5m垂直接地体需离杆塔基础1.5m，垂直接地体、水平接地体埋置深度必须大于0.7m，广告牌改造方案有H杆型和架空型两种。

6 微基站建设的发展方向

6.1 从供电方面看

在进行微基站光缆和电力线缆布放时，增大了路面重复开挖、重复穿管的风险，但是高效能远供复合光缆将就近选择附近基站拉远取电。第一：光缆传输和电力引入通过同一路由实现；第二：避免受限于现场无法取电导致的困难；第三：大大降低了由路由布放和破土开挖产生的工程费用。目前远供供电系统难点在于电能随着距离的增加而不断衰耗，因此，电源供电稳定性仍然是大型通信产品厂家正在突破的关键技术难题。

6.2 从传输方面看

随着微站规模和应用场景的进一步扩大，许多站点无法实现传输引入，导致站点无法开通，无线回传技术将完善其最后的接入难题，在使用无线回传的微站处就近设置回传接入点，克服光缆一步之遥的瓶颈。

图3 公交站牌改造方案二示意图

6.3 从网络发展规模方面看

虽然微基站仍然还有一些不足的地方，但是从网络发展规模方面上看，在热点城市密集区，微基站正在成为经济、可靠的替代方案。近年来，三大电信运营商均在三年滚动规划中提出微基站的规模应用，其不仅作为室外覆盖的补盲补热，而且也是深度覆盖的重要解决方案之一。无线网络架构正逐渐由传统宏站覆盖向“分层化”的方向发展。室外覆盖应以宏站为基础，微基站实现吸收分流宏基站的数据话务的目的，结合宏基站共同打造异构立体网，实现宏微协同，立体组网，灵活组网。在资源紧张的情况下，能够尽可能做到基站资源的共享化、高效化，满足节能减排的要求。

6.4 从多功能共享趋势看

一方面，不断增多的高层楼宇，使得城区弱覆盖区域一直在增加，只有微基站才可以有效进行深度覆盖。另一方面，铁塔公司可以利用政策优势，和市政管理部门展开有效合作，进行微基站模式的开发和使用。也可以充分利用在街边微基站配置WLAN、广告位出租等增值或公益项目，与灯杆、监控杆等社会公共服务设施共建共享，推进“多杆合一”，适合用于高频段、高速率、小半径的5G网络部署，再结合其他行业共同拓展新业务。如智能照明系统、智能安防系统、环境监控系统、信息交互系统、充电桩等，有效地整合移动通信等功能，有利于美化城市环境，节约土地和配套资源。

6.5 微型化趋势

用户对于基站的心理抗拒程度远大于家庭路由器和无线接入点，随着设备技术革新和需求细分化，微站设备可实现家用化和微型化，可以整合或者形成在家用路由器的形态中。在各种性质楼宇部署AP的同时完成蜂窝网络微站的部署，大大降低了独立部署的成本和用户心理抗拒的程度。微站的形态随着技术的发展将走入立体化布局的方向，不再受限于横向，楼顶下倾的传统方式，例如井盖基站的建设方式，能实现很多不具备传统安装条件场景的基站安装。

7 结束语

本文从建设方案、选址、设备、天线、电力、防雷、管道、荷载和安全性等方面探讨了街边微基站的技术解决方案，以西宁城区三个街边微基站为实例，充分论证了街边微基站的可行性。铁塔公司通过有利政策积极参与城市规划和市政谈判，充分获取市政资源，并通过共享和改造市政基础设施来满足密集城区的补盲补弱覆盖，既提高了基站建设效率，又节省了社会资源，使得通信基站建设和市政规划达到和谐统一的状态。

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Discussion on Solution to On-Street Micro Base Station for China Tower

DU Fahui
(C h i n a T o w e r Qi n g h a i C o., L t d., X i n i n g 810007, C h i n a)

China Tower Company deals with the black spots in the dense urban areas by means of the micro base station for telecommunication operators and integrates the novel on-street micro base stations of light poles, advertising boards and bus stop signs into the surrounding environment to achieve the goal to satisfy the coverage effect, share the municipal resources and reduce the dif fi culty of site selection. From technical aspects of site selection requirement, antenna equipment, electric power introduction, lightning protection, transport accessory and load requirements, the construction idea of micro base stations were systematically elaborated. Related experience to the engineering construction was completely summarized to provide the useful reference to the requirements on micro base stations for the domestic Tower Company.

micro base station light pole electric power introduction lightning protection

杜发辉：中级通信工程师，工程硕士毕业于重庆邮电大学，现任职于中国铁塔股份有限公司青海省分公司，主要研究方向为移动通信室分工程及室分优化、移动通信网络规划、移动通信基站配套建设。