移动通信5G 基站配套建设浅析

［安雪峰］

1 引言

我国5G 商用牌照于2019 年6 月发放，11 月面向用户开放。网络覆盖也从城区逐步延伸至郊区、农村地区。与以往的网络建设和组网需求不同，5G 网络具有自身的特性和要求。经过多年建设，一个基站往往承载了多个网络、多个不同营商，再新增5G 设备，对于多数基站的杆塔、电源、机房等的改造都是难点。因此，在快速建设和组网布局的同时，需要进行合理规划，以降低整改投资并减少对现有网络的影响。

2 发展现状

目前国内5G 建设采用独立组网 (SA)方式，完全独立建设一张新网络，全新的无线接入网和核心网，以实现更高的网络速率、更低的网络延迟和更好的网络可靠性。在无线接入层，分为D-RAN、C-RAN、CU 云化三种架构，目前主要是C-RAN、D-RAN 两种方式，随着网络的演进，后期将向CU 云化发展，这将进一步降低基站的机房空间、电能需求。

频段使用上，目前使用的有 4.9 G、3.5 G、2.6 G、2.1 G、900 M、700 M。根据覆盖场景使用不同的频段，如图1 所示。频率越高，路径损耗越大，但频率资源较为丰富，能提供更多的高业务量数据，低频一般用于业务量较低的郊区、农村等广覆盖。

图1 频段使用示意图

5G 网络新增了4.9G/3.5G 高频频段，同时5G 作为国家基础性战略，对推动经济社会数字化转型，促进数字经济高质量发展起到重要作用，是智慧城市、无人驾驶等新场景的应用的关键，为达到理想的覆盖效果，必然需要部署更多的基站，而大规模MIMO 天线的应用，设备的高功耗，进一步加剧了建设的困难。

经多年的网络建设，现有的3G/4G 基站布局已较为完善，新增5G 基站大部分是对现有基站的升级改造，主要涉及到天馈、机房、电源等。在快速布署5G 基站的同时还需考虑施工的难度、成本以及降低对现有网络的影响等。改造的方式应结合现场情况、场景，网络的演进，了解新产品、新设备、新技术发展，选择合理、经济的方案。

3 天馈系统

在高业务区域，由于需要更高的容量和速度支持，一般采用64TRx 或32TRx 及MIMO 天线，并与AAU 集成。这些设备无法与以前的天线共用，因此需要独立空间安装。如果空间不足，则应优先考虑整合现有天线。现有的多频段天线可以实现700 M～2.6 G 频段的整合。电信和联通合作共建5G 网络，而移动和广电则是合作共建700 M 5G网络。必要时可以协商跨不同运营商进行天线整合，以实现快速、低成本开通5G，但需协调资产归属等问题，并确保系统间能够兼容及稳定运行。

在一般业务区域中，为了减少RRU/AAU 架设并降低成本，在8TRx 或4TRx 情况下通过替换新设备或升级设备来实现4G/5G 共享射频单元、天馈系统。但由于使用了共享天馈系统，各个网络无法独立调整其参数，因此可能会影响到网络优化效果，运营商需要在成本和网络性能之间做出权衡，并根据实际情况进行选择。

4 杆塔改造

5G 网络的建设优先考虑通过升级改造存量站址的机房、杆塔、电源等配套资源提升共享能力。新增站址优先对社会公共资源进行统筹利用，降低谈点难度，实现低成本、高质量快速建网。如城市街道、工业园区、景区等场景利用现有市政公共基础设施，如利用路灯杆、监控杆、路牌杆等现有杆体挂载。

升级改造中，对杆塔承载力、空间不足的，可通过对杆塔进行多种方式的改造，增加承载力或空间。

（1）楼面抱杆，增加支撑、增加连架等。对于楼面新增抱杆困难的情况下，通过改造现有杆体，满足5G 设备的架设要求。如更换加粗角钢、增加支撑，采用双向拉线等，也可将相邻的抱杆通过角钢连接起来，增加安装空间，如图2 所示。

图2 抱杆改造示意图

因抱杆及楼面塔涉及楼面楼板施工，施工前，施工单位或杆塔厂家需与业主明确楼面情况和要求，严格把控施工工艺和质量，按要求做好防护，以免破坏楼面。

（2）通过去美化，增加承载力和空间。对于民众及景观要求不敏感的站点，通过去除美化外罩，以减少风阻，提升杆塔承载能力，如图3 所示。

图3 去美化示意图

（3）拆除铁塔大平台、装饰等。去除平台或不改要的装饰，减少荷载及风阻，提升杆塔承载能力，如图4、图5 所示。

图4 拆除大平台示意图

图5 拆除装饰示意图

（4）通过加固技术，提升承载力。通过在塔体外周增加刚性索，改变原单管塔受力体系，提高其承载能力和稳定性，如索力加固、“火箭平台”，可增加承载力30～50%，减少位移30～80%，适用于插接式、法兰式单管塔，缺点是加固成本较高，投资回报周期较长，如图6 所示。

图6 杆塔加固示意图

现场环境种种差异以及造改方式多样性，在确定方案时应优先考虑降低费用和最小化的环境影响，选用合适的方式，以下列出了各种改造方式的比较以供参考，如表1、表2 所示。

表1 抱杆改造方式对比

表2 地面塔改造方式对比

5 电源改造

一套标准5G 宏站设备（3 小区，64TRx）的典型功率约为3.5 kW，是4G 宏站设备功耗的2 倍左右，对现有电源设备需求较高，大部分电源均需要改造。对于整流模块容量、电源端子不足的情况，可进行整流模块扩容，替换合适空开、新增配电单元等简单改造。对于后备电池容量不足的情况，一般建议协商不预留5G AAU 后备供电时间。对于重点区域、重点场景，必需增加后备电池时，可使电池合路器或新增智能锂电池，解决铅酸电池与锂电池、新旧电池、不同厂家、不同型号规格电池不能混用问题，直接与原电源并连，提升容量。

6 新技术应用

极简建站是未来建站的趋势之一，随着技术发展，更高的集成度、体积更小设备不断开发，如刀片电源，高度集成化，并采用自然散热，支持模块化扩容，可实现设备挂墙、抱杆、塔装。这种设计不仅能够减少天面空间的需求，还可以降低基站建设的成本，提高建设效率，如图7 所示。

图7 极简建站示意图

此外，新材料杆塔的应用也为移动通信基站的建设带来了新的思路。聚氨酯复合材料杆塔是一种新型的复合材料杆塔，具有优异的力学性能和防水性能，重量轻，方便搬运，可以更好地满足基站建设的需求。目前已展开规模应用，受限于材料，塔高一般不高于30 m。

对于承载力不足，传统杆塔加固方式，如索力塔加固、增加支撑等，造价高，占地面积大，对城市景观有较大影响，无法很好的满足改造建设需求。而新型复合材料杆塔加固的应用，则可以更好地提高杆塔的稳定性和抗风能力，确保基站的安全稳定运行。新型纤维增强复合材料加固方式，采用粘结方式加固修复，具有耐久性好、施工方便、维护费用低等优点，既不破坏城市景观协调性，不占地、不占道，可以很好的解决传统加固方式的不足，如图8 所示。

图8 新型加固效果图

7 结语

在移动通信领域，目前处于第五代通信系统，从1991年第一代开始，平均每十年就出现新一代技术迭代。国内从2G开始大规模建设基站，为满足不同用户、终端的需求，目前还有较多的站址是“4 代”共存的情况，基站建设难度的不断增加。移动通信建设者应时刻关注网络的演进和设备技术的更新，不断探索新的建设方案，以实现更加高效、便捷的基站建设，为移动通信的持续发展提供了有力支持。