面向5G演進的現有天面整改方案

1 引言

通信技術發展飛快，從2G到4G，再到即將到來的5G，僅僅是經過了短短的十幾年時間，快速的發展為人們的生活帶來了日新月異的變化。而伴隨著技術的快速的更新換代，實際的工程建設中也面臨著不小的挑戰，經過了幾代的通信技術的發展，如今的無線基站天面可謂是“四世同堂”，越來越臃腫、復雜的天線系統對應的現實情況是越來越緊迫的安裝資源和越發高昂的租金成本，而在國家多年的“降費增速”的指導思想下，運營商近些年的“量收剪刀差”問題愈加明顯，擺在運營商面前的只有“降本增效”這條出路，因此在5G的大規模建設的過程中，不可能無節制的投入。5G無線基站的建設必將以節省投資為大前提，直接新址站址，新增桿塔等措施將大量占用投資成本，相反通過現有天面整合為5G天線騰挪安裝位置能夠達到“降本增效”的總體目標。

2 網絡現狀

隨著網絡建設的不斷推進，多系統、多制式的技術特征導致天面天線數量不斷增加，中國移動現有GSM900、GSM1800、LTE-D、LTE-F、FDD900、FDD1800等 制式的網絡覆蓋，目前的2G、4G建設已經接近尾聲，后續主要以局部的弱覆蓋補盲為主，未來TDD/FDD協同組網將成為5G發展的必然趨勢，TD-LTE/LTE FDD融合發展，以TD-LTE為主、以LTE FDD為信號覆蓋和熱點容量的補充。如圖1所示。這就意味著在未來的較長一段時間內多套系統將同時共存，基站天面多套系統天線將會同時占用天面資源。

圖1 多頻段、多制式的協同情況

多運營商共用、多系統共存等因素，導致目前的無線基站天面都較為復雜、臃腫，留給新增系統建設利用的空間越來越小。如圖2所示。

圖2 某樓面站點天線安裝情況

3 改造思路

在保障網絡質量的前提下，主設備利用共模硬件，積極整合現網2/4G站址天面資源，采用多系統共天線的建設方式，推動一次設計完成整體天面改造，避免重復進場重復建設，提升建設效率，同時對天線、主設備進行整改，減少天線，為5G建設預留天面資源，努力降低后期建設的租賃成本，降低網絡運營成本。

根據目前現有的天面情況，未來5G的AAU(Active Antenna Unit 基于AAS技術、將射頻與天線一體化設計)建設類型可基本細分如表格中5種類型，如表1所示。其中方案1/2/4/5需要增加桿體的占用數量（直接替換D頻天線除外），相應地需要增加租金費用，方案3為對現有天線進行整合后騰出空間，該類型整改符合目前運營商“降本增效”的主題思路，因此，在5G演進過程中，通過整合方式獲取天線安裝資源將是一個較為有簡單、有效的措施。

表1 5G AAU天線建設類型表

天面整合過程中優先考慮是否有LTE-D頻天線可直接替換，其次根據單扇區的抱桿數量與實際的抱桿承重能力、抱桿安裝環境、業主敏感度等因素綜合考慮制定整合方案。

4 整改后天面發展趨勢

隨著近些年通信天線技術的發展，各種多通道合路天線的出現滿足了目前對于天面整改的需求。常見的“4+4”天線、“4+4+8+8”天線的天線端口示意圖如圖3所示，其基本參數如表2所示。

圖3 某廠家4+4天線及4+4+8+8天線端口示意圖

表2 某廠家4+4天線及4+4+8+8天線基本參數表

通過2/4G系統的天面整合以及后期的5G系統建設后，未來天饋系統將更加趨向于集中化，精簡化，智能化，未來天面的幾種主要形態（如圖4所示）。

圖4 未來天面發展形態1

利用4+4+8+8天線對現有2/4G系統進行高度整合，LTE-D與 5G共模建設，該天面類型最為簡潔對天面的安裝空間要求最低，，但由于其整合度很高，對于后續的優化維護等方面提出更高要求，該天線形態并非所有現實場景（如圖5所示）。

圖5 未來天面發展形態2

利用4+4雙頻電調天線對現有FDD900/FDD1800系統進行整合，LTE-F獨立天線，LTE-D與5G共模建設，該天面類型相對簡潔，整合度較高，對于單個系統的優化也提出較高要求，該天線形態適應較多現實場景（如圖6所示）。

圖6 未來天面發展形態3

該狀態下，各系統間天線各自獨立，整合度最低，但針對各系統的覆蓋需求，分布靈活，后續的優化維護等方面也較為方便，在安裝條件允許的情況下，該形態在覆蓋方面的效果最佳。

5 場景劃分及整改方案

（1）單系統天面（如表3所示）

整改方案

場景1/2：單扇區單抱桿情況下，優先考慮是抱桿是否有空余安裝位置（包括對GSM天線進行挪位），其次考慮抱桿接續和安裝輔助桿、支臂等，最后考慮新增桿體；單扇區多抱桿情況下，將GSM設備整改為最新支持GNF三模設備，同時天線整合為4通道或4+4通道天線，利用整改后空出抱桿安裝5G AAU天線

表3 單系統天面組合方式表

場景3：直接替換為5G AAU，LTE-D采用共模方式進行建設，BBU需要更換支持3D-MIMO功能的基帶板（如圖7所示）。

圖7 整改示意圖（單系統天面）

場景4：優先考慮是否有空余抱桿安裝（包括對F頻天線進行挪位），其次考慮抱桿接續和安裝輔助桿、支臂等，最后考慮新增。

（2）雙系統站點（如表4所示）

表4 雙系統天面組合方式表

整改方案

場景1：單扇區單抱桿情況下，5G AAU優先考慮抱桿空余位置，其次考慮GSM900、GSM1800整合在4+4雙頻天線空出安裝位置，最后考慮新增抱桿安裝。單扇區多抱桿情況下，將GSM設備整改為支持GNF三模最新設備，天線整改為4+4雙頻電調天線，空出抱桿安裝5G AAU天線（如圖8所示）。

圖8 整改示意圖（雙系統天面場景1）

場景2/4：LTE-D采用獨立抱桿的情況下，直接替換為5G AAU進行建設；LTE-D非獨立抱桿的情況下，單扇區單桿情況下，承重滿足的情況下優先考慮替換，其次考慮抱桿接續、加輔助桿等方式，最后考慮新建抱桿；單扇區多桿，將GSM設備整改為最新支持GNF三模設備，同時天線整合為4通道或4+4通道天線，利用整改后空出抱桿安裝5G AAU天線

場景3/5：單扇區單抱桿情況下：5G AAU優先考慮利舊原有抱桿空余位置，其次考慮若2/4G天線整合在4+4+8+8天線中是否可空出安裝位置，最后考慮新增抱桿安裝。單扇區多抱桿情況下，將2/4G天線整合在4+4+8+8天線中，空出抱桿安裝5G AAU天線（如圖9所示）。

圖9 整改示意圖（雙系統天面場景3/5）

場景6：LTE-D、LTE-F，采用獨立天線，單抱桿時承重滿足的情況下，D頻天線直接替換為5G AAU，其次考慮新增；多抱桿時D頻天線直接替換為5G AAU；LTE-D、LTE-F采用合路天線時，原有合路天線繼續給F頻使用，5G AAU首先考慮通過利舊空余抱桿、抱桿接續、新裝輔助桿等形式進行安裝，其實考慮新建抱桿安裝，D頻與5G共模建設。

（3）三系統站點（如表5所示）

表5 單系統天面組合方式表

整改方案

場景1/3/4：LTE獨立抱桿情況下，直接替換為5G AAU，LTE非獨立抱桿情況下，首先通過“4+4”雙頻電調天線整合GSM900、GSM1800或者“4+4+8+8”整合GSM、LTE-F騰出安裝空間，其次考慮通過新增輔助桿等方案安裝天線，最后在滿足承重的情況下考慮替換D頻天線。

場景2：單扇區單桿的情況下，首先考慮通過“4+4+8+8”天線整合GSM900、GSM1800、LTE-F天線是否可以騰出空余位置安裝5G AAU，其次考慮采用利舊空余抱桿，抱桿接續，新增輔助桿的方式安裝AAU，最后考慮新增抱桿的形式；單扇區多桿，通過“4+4+8+8”天線整合GSM1800、LTE-D、LTE-F天線，騰出空余位置進行AAU天線的安裝（如圖10所示）。

圖10 整改示意圖（三系統天面）

（4）四系統站點（如表6所示）

表6 四系統天面組合方式表

整改方案

場景1：LTE-D采用獨立抱桿的情況下，直接替換為5G AAU進行建設；LTE-D非獨立抱桿的情況下，單扇區單桿則考慮利舊原有抱桿，抱桿接續、加輔助桿等方式，承重滿足的情況下考慮替換，最后采用新增抱桿的方式安裝天線；單扇區多桿，通過“4+4”雙頻電調天線整合GSM900、GSM1800或者“4+4+8+8”整合2/4G天線騰出安裝空間

6 結束語

在5G基站建設的過程中，天面部分的實際情況錯綜復雜，天線的整合需要結合實際安裝環境、桿塔承重能力、覆蓋區域需求等要素，更要結合各個地市不同的建設思路來進行，切不可盲目整合，在覆蓋質量以及資金投入兩者間要做好充分評估，過度整合而導致犧牲覆蓋質量或者過度強調覆蓋質量而導致投入超支均不可取。