一體化便攜式基站技術應用研究

劉永毓

（中國移動通信集團廣東有限公司，廣州 510630）

1 概述

隨著 4G牌照的發放，移動通信市場競爭愈加激烈，新一輪通信網絡基站建設高潮正在進行，基站站址規劃規模較大。

無線通信技術的發展以及各通信運營商競爭的加劇，使得無線基站建設規模不斷擴大。而市政規劃力度的加大及廣大居民環保意識的增強，造成基站選址及建設越來越困難。

常規基站建設由于建設周期長、對環境影響較大，對一些敏感區域存在很大的困難和挑戰。在信息化建設、移動通信網絡建設受到高度重視的前提下，為促進移動通信發展，提高移動通信網絡規劃和建設的科學性、經濟性和合理性。為了解決在公園、廣場、綠化帶、高級小區、大學園區、高速公路、工業園區等敏感、可征地面積小、需要快速部署的區域基站建設需求，需要引入一種模塊化、快速化建站基站解決方案。經過一系列解決模式的分析對比，本次針對一體化便攜式基站的關鍵技術、特點及應用情況進行深入研究。

一體化便攜式基站是對傳統分列式基站的一次革新，它是集機房、鐵塔為一體的，采用目前國際流行工業標準化設計和生產模式，預先在工廠制作完畢，將空調、保溫、照明、饋線窗、防雷、防腐、防火等基站設備設施全部集中一體化解決方案。各組件均采用標準化生產，集成度高，安裝施工簡單，基站外觀美觀，顏色醒目，明顯區別于傳統鐵塔，給運營商樹立了良好的品牌形象。

2 常規建設模式存在的挑戰

基站負責和本小區內移動臺之間通過無線電波進行通信，并與核心網相連，以保證移動終端在不同小區之間移動時也可以進行通信。基站系統的物理設備包括基站設備及天線、饋線。其中設備部分安裝于機房（室外型設備也可安裝于天面、地面或者塔頂等室外空間)，天線部分需在天面、外墻、飄臺或鐵塔等處安裝，饋線部分需從天線沿走線架進入機房與設備連接。常見的常規基站設備結構及實景圖如圖1所示。

常規基站配套一般由機房、桿塔、兩大部分組成，機房一般有土建機房、租用機房、簡易機房、鐵甲機房、一體化室外柜等類型。天線安裝桿塔種類比較多，如常規抱桿、鐵塔、通信桿、升高架、各種類型的美化外罩和美化天線等。

常規基站配套的建設難點主要是:

（1)對于一些租用機房和樓面桿基站，機房和桿塔一般比較分散，饋線需要經過較長的饋線路由，各小區饋線長度不一，路由復雜。

（2)對于一些地面站，機房和桿塔一般分開建設，需要分別進行基礎建設，施工比較困難。

（3)建設周期長：由于涉及到基礎的建設，房屋和桿塔等設備都是需要現場施工安裝，導致建設周期較長。

（4)建設成本較高：一般常規基站獨立設計、獨立施工，機房和桿塔分開建設，導致建設成本比較高。

圖1 常規基站設備結構及實景圖

（5)環境協調性較差：一般常規解決方案環境協調性較差，容易導致站點施工受阻或者被逼遷。比如采用原有的支撐桿方式會造成天面上天線林立，雜亂無章，既有礙美觀，也容易帶來周圍居民的抵觸情緒甚至激烈阻礙施工的行為。雖然有些站點可以采用一定的美化方式，但是由于美化建設的分散性，往往美化成本極高。

3 一體化便攜式基站

一體化便攜式基站是一種快速集成通信裝置，由通信桿、通信機房、底座框架和配重地梁四部分組成，通過配重地梁提升整體自重來達到抗傾覆要求。整體安裝無需基礎，僅需對安裝場地做夯實平整或砼硬化即可。一體化便攜式基站僅需4h即可建站并投入使用。

在某地試點建設的一體化便攜式基站安裝完成后示意圖如圖2所示。

通信桿采用外法蘭連接，GR65高強鋼材，塔體高度10～45 m可任意選擇。桿體造型多樣化，比如燈桿型、雙輪型、三環型等。配重地梁是預制混凝土地梁，在工廠鋼模成型，可以實現工廠流程化生產，質量穩定可靠，地梁內置鋼筋，并預埋固定螺絲及安裝吊環。通信機房可以根據需求定制，可選用普通型彩鋼板機房或鐵甲防盜機房，機房面積可在10～25m2之間任意選擇，能滿足不同基站的設備安裝需求。

該類基站解決方案基站根據布置方法一般可分為兩類：配重+機房+鐵塔的組合（可再細分為升降和固定式)、鐵甲機房+鐵塔的組合。同時，桿塔還可以根據場景環境的需求進行多種美化設計。

圖2 一體化便攜式基站圖

一體化移動基站機房解決方案囊括了基站機房、天線桿塔、安全防護、消防、環境、供電系統、空調系統等各個方面，可全面滿足各種移動通信設備和工作人員對溫度、濕度、潔凈度、安全防護、防水、隔熱、電源質量、防雷和接地等的要求。相對于傳統的分散采購、分散建設和分散管理模式，全面的、整體的、一體化的解決方案和一站式服務可節省人力投入、縮短工程建設周期。

移動基站機房一體化解決方案充分考慮并利用了各種分系統之間的緊密配合關系，不僅有效保證了移動基站的整體安全和可靠性，而且還可避免一些不必要的重復投資。

4 一體化便攜式基站關鍵技術

一體化便攜式基站主要采用了自重抗傾覆技術、天線桿塔采用標準的多樣化設計、一體化便攜式基站機房設計、整體模塊化預制工藝等關鍵技術。

4.1 自重抗傾覆技術

一體化便攜式基站主要采用了自重抗傾覆技術、基站采用多根通過鋼模成型、流程化生產的鋼筋混凝土反梁作為活動基礎，直接布防在經過夯實平整或砼硬化的地面，機房底座及桿塔直接安裝在活動配重地梁預制螺栓上。鋼結構底座與機房底座和桿塔底座整體焊接。

整個基站通信桿、機房、底座、混凝土反粱基礎形成一個整體，依靠底座自身重量預防基站傾覆。

根據不同場景，機房大小的不同和桿塔高度及天線平臺數量的不同，合理調整基礎反梁的設計參數，特殊的塔體和框架材料的選用以及巧妙的結構設計，保證了整個塔體的力學性能，能抵御36.9 m/s陣風（12級臺風)。

4.2 天線桿塔多樣化設計

一體化便攜式基站桿塔通過模塊化工廠設計、加工、運輸、安裝，與機房基礎一體化整體安裝，天線桿塔可根據安裝場景的需要進行靈活的整體設計。

（1)桿塔高度多樣化設計，可以根據需要設計成10～45m高度不等，不同高度桿塔配置不同標準的底座和地梁基礎。

（2)桿塔類型多樣化設計，根據場景需要，可以設計成普通的鋼管式通信桿，還可以設計成各種類型的美化桿類型，比如美化路燈桿、美化集束桿、美化樹等多種美化類型，桿塔可噴涂成與環境協調的顏色。

（3)為了運輸方便，桿塔類型可以設計成拆卸式桿塔和伸降式桿塔，自立式桿塔主要是采用標準鋼管塔結構，中間用法蘭盤連接，搬運時拆卸后分段吊裝。伸降式桿塔是在桿塔分段之間采用滑輪實現升降安裝。

一體化便攜式基站常見桿塔類型舉例如圖3所示。

4.3 一體化便攜式基站機房設計

一體化便攜式基站機房主體結構為鋼板一體化六面體集裝箱式結構，各主要部件均采用工業化的結構設計，采用完全防水的物理結構，能夠有效的抵御各種惡劣氣候和自然災害的危害，機房內所有配套設備可以在工廠配備安裝完畢，整體搬運至站點，大大節省了工程施工時間。

（1)由于采取整體鋼結構，并安裝在預制混泥土配重地梁上，通過高強度螺桿固定，故可抗強度8級的地震和12級強風，均能滿足建設地的設防標準。

（2)機房采用的鋼板是熱鍍鋅鋼板作為基材，箱體表面為熱反射隔熱涂料，適應環境溫度為：-40℃～70℃，相對濕度為10%～100%，可適用于平原、山區等多種地域，具有防盜、防火、防水、防塵、防凍等性能，具有極強的環境適應能力。

（3)可以集成配置照明、應急照明、消防、空氣調節、防雷與接地等功能。

（4)可以根據需求配備滿足遠期機房設備運行和日常維護需要的交流和直流供電系統。

（5)機房可配備完善的遠程監控系統，可以實現無人值守功能。

（6)機房可根據需求配置空調系統，滿足機房設備運行溫度控制要求。

（7)機房可根據需求定制配備防護欄，防護欄一般不低于2 m，加強了機房的防盜功能。

4.4 整體模塊化預制工藝

一體化便攜式基站機房、桿塔、基礎、配重地梁以及機房內配套設備、安全防護設備都可以通過定制，在工廠實現模塊化預制，機房可以將配套電源、監控、防盜等設施在工廠根據站點需求進行預制安裝，施工時直接搬運至現場，對安裝場地做夯實平整或砼硬化后即可實現安裝。

5 一體化便攜式基站特點及適用場景

一體化便攜式基站是一種快速集成通信裝置，由通信機房、鐵塔（可升降)和底座框架組成，通過配備不同的通信設備，滿足相應通信要求。

一體化便攜式基站有以下主要特點：

建站快速便捷：2～4 h內即可完成機房的組裝、塔體裝配；

無需開挖基礎：自重抗傾覆，無需開挖基礎，無需拉線，大大縮短建站周期；

圖3 便攜式基站常見桿塔配置類型

塔房一體設計：塔房一體，結構緊湊，節省用地；

塔體高度超高：最高高度可達35 m，無須拉線；

抗風能力極強：特殊的塔體和框架材料的選用以及巧妙的結構設計，保證了整個塔體的力學性能，能抵御36.9 m/s陣風（12級臺風)；

安裝搬運方便：全防盜螺栓連接，結構組裝靈活，一輛普通卡車即可搬運；

節能環保降耗：由于無需基礎開挖施工，也就無需大型機械作業設備，所以也就不會有廢氣、廢渣、噪音等污染；同時也不會因為基站的搬遷或廢棄而留下的鋼筋混泥土基礎給環境帶來永久性的破壞；

可重復使用：這是一個鮮明特點，在幾乎不增加任何成本的情況下，該產品可反復拆遷、反復搬運、反復使用；

整體協調大方：塔體紅白相間，機房采用淺灰色，地梁采用黃黑相間的斜條紋，加上四周的綠白相間的防盜圍欄，整體顯得色調柔和、形體大方；

建站成本低廉：遠低于移動通信車造價，僅為同等高度永久性基站成本的60%～80%（含基礎、機房、地勘、圍墻等土建項目)。通過常規通信桿+機房的建設模式與一體化便攜式基站建設成本對比，一體化便攜式基站一次建設成本相對節約，同時由于一體化便攜式基站可以方便拆遷和重復使用，因此一體化便攜式基站長期折算成本進一步降低在某地市試點基站成本預算對比如表1所示。

根據一體化便攜式基站的特點，針對如下特殊建設情況和場景，可以采用一體化便攜式基站來滿足建設需要。

表1 便攜式基站建設成本分析

大型集會，解決臨時信號擁堵； 重大事件，如大地震等，需要大量基站快速解決通信；網優壓力極大的站點，特別是運營商激烈競爭需快速建站時；民擾敏感站點，建站極其困難，建設永久基站風險很大；在某些舊城改造、房屋拆遷、工業區、道理綠化帶建設等還未定型，建永久基站的條件還不確定的情況；城市規劃尚未批復且急需建站站點。

6 結束語

通過以上分析和地市試點應用結果，一體化便攜式建站模式在當地和諧融入現場環境，而且實現了站點的快速部署。目前，站點運行良好，目前還沒有接到周邊居民的反對，建站模式試點成功。

從試點情況看，該建站模式在站點選址、租賃成本、配套安裝時間、可重復使用等方面都具有較強的優勢。

不足之處在于工程造價較高，但可通過談判、集采等方式降低，另外由于站點可重復利用的特性，對于存在逼遷的敏感區域成本折舊程度高。

一體化便攜式基站主要適用場景主要有公園、廣場、綠化帶、高級小區、大學園區、高速公路、工業園區等敏感，征地面積小、需要快速部署或者臨時性部署的區域等。