基于5G 移动通信基站选址方法的探究

曾海燕, 郑 鑫

(广西民族师范学院 物理与电子工程学院, 广西 崇左532200)

0 引 言

随着通信技术的演进,经历了从2G 到5G 时代的技术更迭,尽管通信技术有了突飞猛进的发展,但是基站选址依然是制约通信发展的关键因数。 传统模式的基站建设,通常采用宏站高塔的模式,用广覆盖的方式进行建设。 随着社会的发展,人工成本的不断增加,传统模式下的选址模式会导致基站建设成本剧增,与现行的节能减排理念相违背,宏站杆塔的覆盖由于受到阻挡多,已经无法满足日趋发展的通信对基站深度覆盖的要求。

随着4G 和5G 的发展,宏站高塔的模式日显其弊端,已经不能适应当今社会对基站覆盖的要求。面向5G 通信时代,如何提高基站选址的成功率,应当借助于哪些方面的技术手段,成为要探究的课题。本文介绍了传统的基站选址原则,分析了传统选址模式下基站建设存在的困难,针对5G 时代下基站选址的要求进行深入分析,以利用社会资源和宏微基站相结合等方式来阐述如何提高5G 基站的选址成功率,并对具体应用案例进行了剖析。

1 传统基站选址原则

2G 时代的基站建设,通常以广覆盖为主,基本是选择高处建站,基站建设往往以越高越好,平均每个基站覆盖距离达到3 到5 公里。 对于这类基站的选址,主要遵循安全性高、覆盖范围广、对周边环境影响小三大原则。 基站选址还要避开容易引发洪涝灾害、容易引起雷击等地区,避免靠近高压设施,避免附近有强干扰设施,比如大功率电台、雷达站及变电站等。 基站的选址也要考虑宏微基站相结合的原则,宏站仅能做到连续覆盖,但对于人群密集的区域,还要做到深度覆盖。 例如：一个高校的通信覆盖,不仅需要建设校区外围的若干宏站,还需要在教学楼、宿舍楼、食堂、体育馆等地方进行室内分布建设,用室内分布基站确保流量的吸收,让宏站更多的承担非人流集中区域的话务及流量吸收。

2 5G 时代对选址的要求

随着5G 时代的到来,基站建设的模式也发生了巨大的变化。 频率资源是我国稀缺资源之一,5G基站的频率使用有严格的控制,其频率均比2G、3G及4G 高很多,中国移动5G 基站网络主要采用的是2.6G 和4.9G 的频段,其中2.6G 频段基站覆盖能力与4G 基站网络D 频段相当,4.9G 频段覆盖能力远差于4G 基站网络的2.6G 频段。 中国电信和中国联通5G 网络采用3.5G 频段,网络覆盖能力弱于现有4G 网络,因此现有站址密度无法满足5G 覆盖需求。 由于频率越高,基站信号的波长越小,很难逾越树木、山川等障碍物,甚至普通建筑物的隔墙也会使5G 基站信号大大削弱,所以要求5G 基站的密度越来越高,一个5G 基站的覆盖半径不到一公里,在密集市区甚至仅能覆盖200～300 m。 不同的工作频段下的不同场景,比如城区、县城、郊区以及农村对基站间距的要求也是不同的,具体要求如表1 所示。

表1 5G 基站间距规划表Tab. 1 Spacing planning table of 5G base station

3 提高5G 基站选址成功率的方法

由前述可见,5G 时代下通信建设的选址原则由于工作频段的原因,导致选址原则有所变化,因此选址方法也要有所变更,不能简单地复制原有的模式。下面,从以下4 个方面介绍提高5G 基站选址成功率的方法。

3.1 利用存量基站资源提高选址率

5G 基站建设不能完全脱离原有的存量基站进行单独建设,大多数情况下需要在现有存量基站的基础上进行扩容。 5G 基站因其自身的技术特点,对电源保障的要求非常严格,一个普通5G 基站的用电量是2G 基站用电量的3 至5 倍,原来的单相电很难满足5G 基站设备的用电要求,对于这样的基站,只能进行市电改造。 另外,还有部分基站天面空间受限,原有系统已占用整个天面空间资源,只能进行系统优化,比如采用天线合路等方法,将4G 和5G天线进行合路。 还有部分站点因为电源容量的问题无法满足扩容需求,则可以考虑舍弃电池续航能力,确保5G 设备正常供电。 通过这种存量改造的方式,可以提升5G 基站选址成功率。

3.2 利用各类社会塔提高5G 基站选址成功率

随着网络技术的发展,5G 通信基础设施建设已经上升为国家战略建设的高度,从中央到地方政府都非常重视5G 基站建设,各地政府纷纷成立5G 通信建设领导小组,出台若干政策支持5G 基站建设,要求开放楼堂馆所、公共设施等社会资源,为5G 基站建设提供便利。 利用政策的支持,将5G 基站基站建设规划纳入城市的国土空间规划,与城市的详细规划做好衔接。 5G 基站建设遵循“一切挂高皆可用”的原则,不仅可以在原来2G 及4G 基站的存量站址资源上进行扩容覆盖,还可以利用诸如路灯杆、监控杆、电力塔及水塔等社会资源。 对于有5G 基站建设需求的区域,建设路灯杆时考虑多杆合一,建设城市智慧型灯杆塔,既可以照明,又可以5G 通信覆盖,提高社会资源的利用率,进而提高5G 基站的选址成功率。

3.3 采用宏微基站相结合的方式建站提升5G 基站选址成功率

5G 时代80%的流量发生在室内,然而目前室内的5G 信号未能满足社会发展的需求。 对于人群密集的区域,不能再以简单的宏站高塔模式进行覆盖,需要采用宏微基站相结合的模式深度覆盖。 例如：地铁站的站台是乘客滞留和换乘的公共区域,人流量大,业务高发,需要重点关注容量问题,可以采用有源室分和微站的方案：皮站覆盖解决运营商主要频段的覆盖及容量需求,通过微站对PRRU 不支持的频段进行容量补充,微站设备同时可开展广告、充电宝等业务扩展。 这些区域也可以采用传统无源分布系统加微站的方案：采用无源分布系统解决站厅台的覆盖及基础容量,微站对站厅台的热点区域进行热点补充,解决容量问题。 通过室内外立体组网,释放小区容量需求,同时降低宏站负荷,实现业务分流。

3.4 利用Google 地球软件提升5G 基站选址成功率

Google 地球软件能够提供精确的卫星地图,借助其强大的经纬度定位功能可以将所需要的基站覆盖信息展现无遗,通过Google 地球软件,可以查看建站位置与覆盖目标的高差是否符合覆盖要求,使选址人员无需耗费巨大的体力攀登到基站建设的具体位置就可以了解周边的具体环境,从而提高选址的准确性,避免人为失误导致建站选址不理想、覆盖效果不佳等问题。 对于偏远地区基站的选址,Google 地球也能提供精准的定位、精准的路线导航,使得选址人员可以选择最佳路线到达指定的区域进行选址。 通过经纬度的定位功能,建立与后台管理人员之间的联系,便于后台管理人员通过Google 地球准确判断选址位置的地理状况,为站点的规划提供依据。 借助于该软件,选址人员不必实地测量站间距,从而提高基站选址的成功率。

4 结束语

随着时代的变迁,人们的生活水平越来越高,移动通信已然演变为与水、电、公路同等重要的基础设施,但相比于水、电、公路等基础设施,人们对移动通信的了解显然不足,甚至对通信辐射问题有一些误解,导致部分通信基础设施遭受人为破坏,制约了我国通信事业的发展。 5G 移动通信建设是我国抢占通信技术制高点的重要手段,也是提高我国数字化水平的重要举措,而5G 基站选址成功率很大程度上制约着5G 通信网络的发展,直接影响5G 网络的连续覆盖及试商用,甚至影响未来5G 智能应用、云计算、人工智能等产业应用。 在当今5G 移动通信基础设施建设的背景下,5G 基站选址成功率显得尤为重要,本文从优化存量基站资源,根据“一切挂高皆可用”的原则,充分利用社会资源,采用宏微基站相结合,以及借助Google 地球软件等几个角度出发,探讨改变传统的选址模式,以提高5G 基站选址成功率。