基于5G 网络的通信基站建设与维护概述

广东省电信规划设计院有限公司 张明明

当前的5G 基础设施尚处于建设阶段，基站是其中最为关键的组成部分，也是5G 组网的必要条件。本文首先分析5G 网络通信基站规划的要点，然后总结了5G 基站安装的内容及方法，最后探讨了5G 网络的维护方法。

5G 网络通信基站由电源、配电单元、BBU、AAU、光纤、卫星天线等组成，其系统结构较为复杂，在建设5G 网络基站时要以地区总体资源为参考依据，进行全面的布局，选择适宜的5G 基站站址、评估通信铁塔的承载能力、评估电源的承载能力，必要时开发新的5G 站址。掌握5G 通信网络基站的规划设计方法、施工要点以及5G 网络的维护方法具有重要的工程应用价值。

1 5G 网络通信基站的特点

国内5G 通信的频段为2.6GHz、3.5GHz 以及4.9GHz,分发给不同的5G 运营商，而4G 通信网络的频段为1880～1900MHz、2320～2370MHz、2575～2635MHz。对比可知，5G 网络的通信频段均为高频，并且远高于4G 通信的频段。按照波长和频率之间的关系，单个5G基站的通信覆盖范围小于4G 基站，因此，如果5G 通信网络要实现与4G 相同的覆盖率，其基站的数量要多于4G 基站，据估计，5G 基站的数量比4G 基站多出1.5 倍到2 倍。如表1 所示列举了5G 基站的配套设施。

表1 5G 基站的配套设施Tab.1 Supporting facilities of 5G base station

2 5G 网络通信基站整体规划的要点

2.1 调查可用站址资源

5G 网络要实现足够的覆盖率，就要建设数量充足的通信基站，再加上5G 基站的数量高于4G 基站的数量，导致其站址资源相对紧张，在建设规划5G 网络之前需全面调查城市中可用的站址资源。为了降低建造成本，在5G 基站建设中应秉持“能共享不新建，能共建不独建”，国内在建设5G 基站时考虑将5G 和4G 基站的设施共享。在建设5G 网络时要调查可用通信基站的站址数量以及分布情况，必要时开辟新的站址[1]。

2.2 分析站址的承载能力

（1）通信铁塔承载力分析。在共享共建的基本原则下，现有的2G、3G、4G 通信铁塔上可搭载5G 通信的设备，主要是5G 通信的AAU，其中占用空间资源较大的是AAU 中的天线组件（合并了射频拉远单元RRU）。与3G 和4G 的天线相比较，5G 通信基站的天线尺寸更小，主要表现在长度上，整体挡风面积也更小，通常不高于0.5m2。在重量方面，5G 的AAU 比4G 的同类设备有所增加，涨幅在25%上下。可见，5G 的AAU 对通信铁塔造成了一定的负担[2]。

（2）电源承载力分析。除了通信铁塔，电源也是非常重要的5G 通信配套资源。5G 基站的基本形态为AAU+DU(分布单元)+CU（中央单元），基站本身的功耗水平大幅增加。根据统计数据，目前一个5G 室外基站单租户平均功耗在3.8kW 左右，这一数值是4G 基站的3 倍左右，再加上5G 基站的密度高于4G 基站，因而其对电力消耗显著增加。因此，5G 的电源配套设施也要提前做好规划工作，为保证其可靠性，需同时设计交流电源和蓄电池电源。随着技术的进步，未来5G 基站的功耗水平有望下降，届时对电源的要求也会有所下降。

（3）室内覆盖需求分析。5G 基站分为宏基站和微小基站两种类型，其使用场景不同，宏基站部署在室外，因而发生功率更大，其覆盖半径通常在200m 以上。由于室内环境不同于室外环境，室内空间更加复杂，信号容易受到建筑物的遮挡，因而要实现良好的通信效果，就要增加微基站的数量，按照宏基站和微基站的数量对比，通常可达到3:7 的比例。5G 楼宇分布系统建设在工程实践中存在较大的难度[3]。

2.3 总体规划

5G 基站建设时的总体规划应涵盖多方面的内容，具体为电源供电线路、通信铁塔的位置、机房的位置、AAU 的安装高度以及方位角等。在整体性规划中通常是针对某一个区域设计出5G 基站站点的分布位置，充分利用现有的站址，同时开辟新的站址。进入实际的工程建设阶段之后，发现部分5G 基站的站址受到地质条件、地形因素的影响，不利于施工，此时可在规划站址附近选择合适的位置，通常新选取的站址要位于规划站址半径的25%范围内，偏差不可过大。另外，在选择5G 基站的建设地点时要避免其他信号对其造成干扰。尤其要规避城市中的卫星站，此时可借助周边的高层建筑物，阻隔卫星站和5G 基站之间的信号[4]。

3 5G 网络通信基站施工安装要点

3.1 5G 网络通信基站的结构

如图1 所示，5G 基站分为室内和室外两个部分，涵盖了供电部分、配电单元、BBU、AAU、光纤信号回路、GPS接收器以及接地等几个核心组成部分。其中安装工程的重点是BBU、AAU 与电源和光纤线路之间的连接和调试。

图1 5G 基站结构示意图Fig.1 Structure diagram of 5G base station

3.2 BBU 安装

3.2.1 检查安装空间

BBU 设备多采用19 英寸机架或者接柜，其工作时需散热，因此安装空间需保证BBU 的左右风道不受干扰，BBU 长期工作时其入风温度需控制在-20℃～55℃之间。BBU 面板上具有大量的接线需求，因而要确保其前方空间，至少达到80mm[5]。

3.2.2 BBU 安装

在支架上选择合适的高度，将BBU 与安装孔位对齐，然后沿着滑道将BBU 推入到机柜中，将固定的螺丝拧紧。由于BBU 设备带电，为了防止其出现漏电，还需为其设置接地。BBU 上设计有专门的接地端子，将保护接地与之相连即可。

3.2.3 安装BBU 电源线和警告线

BBU 电源线在供电设备一侧使用连接器实现连接，因此，要制作出BBU 的连接器。另一端则要连接到DCDU上。BBU 出现故障时会自动发出告警信息，要将告警模块的线路同步安装到位，告警线一端为连接器，BBU 的UPEU 单板上具有对应接口。告警线的另一端与外部告警设备相连接[6]。

3.3 AAU 安装

3.3.1 确定AAU 的安装位置

AAU 安装位置主要取决于安装空间，AAU 的顶部不得高于抱杆顶部，而避雷针的高度至少要高出AAU顶部30cm，并且AAU 的安装范围必须处于避雷针45°保护范围之内。安装空间需满足其吊装点、底部出现以及水平安装间距等要求，不同型号的AAU 在空间要求上存在一定的差异性。

3.3.2 组装AAU 的组件

AAU 上存在数量较多的各类组件，安装时要先将其组装好，具体包括下倾支臂、下主扣件、光模块等，将这些组件全部安全完成之后，再去进行AAU 主体结构安装。例如，AUU 的下主扣件安装方式为将下主扣件放置于AUU 的下把手上，对其二者之间的槽位，然后使用螺栓将其紧固到位，螺栓采用扭力扳手紧固。

3.3.3 安装AUU 主体结构

AUU 上把手设计有安装转接件，在吊装绳上打一个环扣，并且环扣要绕过上把手。将牵引绳的一端绑扎到下把手上。两名作业人员同时拉吊装绳，另一名作业人员拉控制绳，当AUU 主体结构靠近定滑轮时，由一名安装人员登高将AUU 扶正，并且将上把手挂进上主扣件的卡槽内[7]。然后使用螺栓将上主扣件顶部紧固到位，为了提高紧固的精度，可使用扭力扳手。下主扣件以及辅扣件卡至抱杆上，同样使用扭力扳手拧紧其固定螺栓。安装固定到位之后需调整下倾支臂。

3.3.4 安装AUU 的保护接地线

根据AUU 的安装高度和接地网端子之间的距离确定接地线的长度，然后截取对应长度的接地线缆，在其两个线头上压接线鼻子，一端连接在接地网的接地端子上，另一端连接在AAU 保护接地的端子上。需注意一点，室外地排接地点上必须涂刷防锈漆。

3.3.5 安装AAU 光纤

光纤上标签为1A 和1B 的一端连接到AAU 的光模块上，注意对应关系，布设光纤时要做到规范，可使用扎带将光纤固定起来，光纤上粘贴标签，做好区分工作。

3.3.6 安装AAU 的电源线

在电源线连接器的下端绑扎3 根线扣，然后使用吊装绳将电源线吊装上塔。AAU 的电源接口与电源线的室外快锁电源连接器相连。电源线的另一端连接到供电设备的接口上。

3.4 安装北斗或者GPS

5G 通信技术在移动应用方面具有非常广阔的前景，典型的如自动驾驶。现在的智能手机和汽车等产品上内置了卫星定位功能，智能手机上可进行导航，原因在于卫星系统可识别和监控这些设备的实时位置，但问题在于卫星定位系统的精度还难以完全满足人们的需求，于是在5G 基站上安装北斗或者GPS 的接收天线，借此来实现载波定相位分差定位，精度可达到厘米级别。我国已经大规模推广北斗+5G 的通信组合。以北斗天线安装为例，技术上要关注以下几点。北斗卫星天线的安装位置要处于避雷针45°角保护范围之内。线头处做好防水措施，将安装好N 型接头的馈线穿过不锈钢抱杆，然后将其紧固到北斗天线上。N 型接头的防水措施具有严格的要求，具体为内层设置一层绝缘胶带，然后在绝缘胶带外侧设置一层防水胶带，最外层是一层防紫外线胶带[8]。北斗天线可安装在抱杆上或者墙体上，根据便捷性确定安装方式，在不锈钢抱杆下部管口与馈线连接处容易出现进水的问题，在安装时需最好这一部位的防水处理。

4 5G 网络的运行维护

4.1 精确的故障定位

随着5G 在商业化中的不断接入与应用，其建设规模和应用场景不断扩大，当前处于5G 建设的快速发展期，在实际应用过程中难免会出现各种类型的故障。结合实际情况，5G 通信网络中当前存在的主要问题是网速速率异常、设备接入异常等。精确的故障定位是快速故障排查的基础条件，具体的故障排查方式与4G 网络类似，重点检查内容是5G 设备状态核查、接口核查以及参数核查，进一步又可细分为NR-LTE 站点故障排查、NR-LTE 接口排查、NR 侧接入和速率参数核查、LTE 侧锚点邻区内参数核查等。当前在5G 系统的管理后台已经实现了异常信息提示功能，对于系统中出现的故障以错误码及文字的方式提示出来。

4.2 加强5G 基站日常维护工作

5G 基站中设备类型多样，日常管理中要加强对基站内各类设备的维护保养，良好的维护工作可提高基站的稳定性，降低故障的发生概率，维护与故障修复完全不同，维护是预防设备故障。5G 基站及配套设备的供应商提供了完善的基站维护手册。5G 基站运营单位首先组织基层员工充分学习和掌握5G 基站的基本构成，学习5G基站的运维管理手册，掌握故障维修的技术，组件专业的维修管理团队。其次是建立信息化的维护管理后台，通过信息技术以及软硬件设备搭建后台，管理人员可在管理后台直接读取设备故障信息。

5 结语

5G 通信网络基站建设需制定整体的规划方案，选择出合理的站址，实现较高密度的覆盖率，5G 网络的核心建设内容包括宏基站、微基站、电源以及光线回路等。单个基站的重点建设内容为AAU、BBU、配电单元等。在5G 网络建设中要进行系统性的站址规划，实现足够的覆盖率和密度，网络维护中掌握高基站维护手册，建立专业的技术团队。

引用

[1] 张剑.5G通信电源建设方案探讨[J].电信技术,2019(S1):106-108.

[2] 杨傲.5G移动通信基站建设关键技术研究[J].科学技术创新,2018(15):83-84.

[3] 刘殿锋,刘超,张军.新时代下的5G通信及其发展[J].电子技术与软件工程,2020(09):27-29.

[4] 冯振鹏.基于移动通信基站网络建设项目管理研究[J].信息系统工程,2018(4):48.

[5] 赵奕.基于5G的通信基站专项规划研究及对现网配套影响[J].信息通信,2018(11):258-259.

[6] 陈文.5G移动通信基站专项规划[J].电子技术与软件工程,2021 (20):14-16.

[7] 康立虎.兰州市中心城区5G通信基站规划与城乡规划的结合[J].智能城市,2021,7(13):112-113.

[8] 雍培,张宁,慈松,康重庆.5G通信基站参与需求响应:关键技术与前景展望[J].中国电机工程学报,2021,41(16):5540-5552.