城區5G室外基站規劃和建設的技術研究

張毅　陳曉波

摘 要：5G，即第五代移動通信技術。相較于4G，5G在帶寬、時延以及連接密度等方面有質的飛躍。5G的主要頻段在3.5 GHz，而4G網絡主要工作在2 GHz（1 710 MHz～2 170 MHz）頻段，5G的覆蓋半徑較4G要小很多。要達到4G同等的覆蓋，5G室外站點的建設數量大概是4G的3倍，合理的規劃建設難度降低運營成本是一項重要的課題。該文從5G基站的建設角度出發，研究室外站點規劃和建設技術，討論在優化5G網絡的同時，有效利用現有資源并降低建設成本，為5G技術應用的后續研究打下基礎。

關鍵詞：5G-第五代移動通信技術;無線建設;無線基站

中圖分類號： TN91? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 概述

通信技術的發展給人們的生活方式帶來了巨大的變化，“4G改變生活、5G改變未來”。由ITU-R確定，通信行業認可的5G? 3大主要應用場景分別為：增強移動寬帶（eMBB），低時延高可靠通信（URLLC）和大規模物聯網（mMTC）[1]。5G是為萬物互聯設計的，將會開啟萬物互聯的時代，憑借5G的種種優勢，在自動化控制、智能制造等方面將會開啟新一輪產業革命。2019年6月6日，工信部正式向電信、移動、聯通及廣電發放5G商用牌照，這標志著5G產業的網絡部署全面提速。

5G站點的建設對于各大運營商具有至關重要的戰略意義。如何利用現有鐵塔站點資源進行網絡規劃并建設一張穩定可靠滿足市場需求、同時能最大限度降低營運成本的5G網絡，是各大運營商在5G建設中需要研究的重要課題。

1 5G室外站點建設存在的困難和問題

1.1 站址資源緊張

在我國，5G頻譜規劃為分配方式，2.6 GHz、3.5 GHz和4.9 GHz是當前運營商5G站點使用的核心頻段。其中，3.5 GHz頻段良好地兼顧了無線網絡容量和無線覆蓋面積，成為了世界運營商5G普遍采用的頻段。同樣的，3.5 GHz頻段為中國電信和中國聯通初期部署的主要連續覆蓋頻段。

雖然3.5 GHz在容量和覆蓋上能同時做到兼顧，是目前5G運用廣泛和成熟的頻段，但是由于5G所采用的3.5 GHz頻段高于現有的4G頻段，增加基站信號到達用戶的傳輸損耗。建設與4G覆蓋相當的5G網絡，站點建設數量約為4G站點的2倍以上，運營商可選站址非常緊張，天面空間、光纜和電源等基礎配套物資等捉襟見肘。因此在建設規劃上如何利用好現有資源對于5G建設至關重要。

1.2 站點運營成本高

5G單站功耗約為4G的2.5～3.5倍，AAU功耗增加是5G功耗增加的主因，單站滿載功率3 700 W。通信網絡的能耗成本，占運營商網絡維護成本（OPEX）的20%左右。如何降本增效對于運營商非常重要。

特別是城區建筑密集，站點建設的主要形式為樓面建設，而樓面站的租金因為增加了場租費，通常要高于地面站。5G建設為提高原有站址的利用率，通常會選擇在原有4G站址上增加設備，這就造成了部分站點場租大幅漲價。

能耗和場租的增加，無疑會給運營商5G站點的運營帶來困難。因此，平衡覆蓋效果和運營成本，是運營商面臨的又一重大的挑戰。

1.3 敏感站點協調困難

5G建設需要大量安裝5G設備，在居民敏感區域安裝設備時會遭到周邊居民阻撓或者投訴。因此，在居民區和周邊安裝5G站點設備時如何在不引起敏感區投訴的情況下順利完成此類區域覆蓋以滿足市場需求，如何處理敏感區域投訴，如何協調敏感區域的5G建設，是每個運營商在5G建設中需要研究的一項重要課題。

2 城區5G室外站點規劃和建設的應對策略

2.1 充分利用鐵塔存量站點資源，提高共享率降低運營成本

由于歷史原因，鐵塔成立之前各運營商在核心城區的站址共享率非常低。鐵塔成立后，運營商的站址資源大部交給鐵塔運營。運營商通過租金的方式向鐵塔公司支付運營費用。鐵塔公司新建站址基準價格折扣見表1，鐵塔單產品單元租金標準見表2。產品租金價格=（基準價格+場地費+電力引入費）×折扣率。場租和電力引入費只對新建站收取，利舊存量不再收取，而折扣系數是根據共享家數來定的。顯然“利舊”“共享”是壓降成本最重要的措施。

2.2 利用鐵塔產品單元計算規則開展天面整合，降低成本

城區5G站點建設主要是以燈桿、樓面抱桿和美化罩的形式進行建設。其中燈桿主要用于覆蓋主干道路的室外覆蓋場景，樓面抱桿和美化罩主要用于居民區、商圈等樓盤區域的室外覆蓋場景。雖然采用的覆蓋方式不盡相同，但對于5G室外站點站址規劃的基本思路是基本一致的，以利用現有站點資源為主，新建為輔。而在同一個站點上同時承載2G、3G和4G業務。以電信為例，多數站點都同時有800 MHz、1 800 MHz、2 100 MHz等頻段，因非同一時間建設多為獨立天線。如再新增面臨空間不足與建筑承重等問題，運營商重復支付產品服務費。

產品單元計算方法為：普通地面塔和樓面站天線數為6副及以下時，按1個產品單元核算[2];超過標準產品單元，每超出3副天線，按增加1個產品單元的30%收費;如果不增加天線，每增加1套系統，則按1個產品單元的10%收費[3]。

例如華彩印務基站，該站有CDMA BTS、L800、L1.8G、L2.1G，每個系統兩面天線。如按照原有思路建設5G，該站產品單元數為1.9。同時天面空間和承重的問題該站無法實施。按照整合方式利用兩面8端口天線將L800通過共模方式1X信號，拆除BTS設備，將L1.8和2.1G用一臺4T4R設備進行替換，不僅解決了天面不足和承重的問題，還將產品單元數下降到1.3，CDMA BTS退網節省了電費。

2.3 合理改造現有站點塔桅高度，提高基站覆蓋效率降低站址數

城區5G建設因協調原因，部分站點選擇了公安監控、交通指示牌和通信電桿等簡易塔桅。隨著城市綠化和樹木生長，經測試臨近樹葉信號衰減達17 dB，造成站點覆蓋效率低。以渝中國際村到鵝嶺加油站段為例，不到1 km，4G建設時（如圖1所示）建了5個基站才完成覆蓋。

該次5G規劃分析該路段站點分布發現，1（交通指示牌）、2（電桿）、3（3層樓面）、4（紅綠燈）號站天線掛高較低，因樹木阻擋嚴重，利用4G原址建設，弱覆蓋依然會存在。所以該次通過分析、仿真，對1、3號基站進行調整，將1號站改到旁邊7層樓頂、3號站改成30 m通信桿，去除2號和4號站。建成后該路段路測結果顯示覆蓋效果優于4G，隨后將4G和5G進行了同址優化搬遷。

按照鐵塔公司單產品單元的租金標準核實，該路段基站年租金從37 092元下降到了35 424元。實現覆蓋效率提升、塔租下降。設備和光纜等投資節約。

2.4 敏感站點建設應對策略

對于敏感站點，通過實踐與總結建議從以下4個方面進行應對以提高5G建站成功率。1）整合站點的天面資源，盡量減小站點的天線規模，弱化居民感知。2）天線遠離居民窗戶，減少視覺沖擊。3）使用美化天線罩隱蔽設備。4）多專業同步組織施工，減少上站次數。5）積極做好站點的環評工作，利用政府公信力向居民做好解釋工作。

3 結語

該文主要針對城區室外的5G覆蓋的場景，對5G站點規劃和建設的策略進行了研究。主要通過對城區5G室外站點存在的典型問題進行分析，并對問題提出了應對策略。對于5G建設，該文所提出的站點規劃和建設策略主要是基于站點建設運營商一般會關心的典型問題，并且適用于城區5G站點的建設。然而5G建設的實際情況要遠復雜于此，涉及的場景也不能僅局限于城區范圍。要實現5G的全覆蓋，還需要對其他的場景進行研究。同樣，該文研究內容的提出，對于其他場景的5G建設的研究也是有幫助的。可以從建設進程中運營商所普遍關心問題著手，為后續的研究打下基礎。

參考文獻

[1]王超， 李超. 5G移動通信技術的現狀及發展趨勢[J]. 中國新通信， 2018， v.20（10）：28.

[2]張強，于克衍.中國聯通降低鐵塔租金方案探討[J].中國新通信，2017（5）：160.

[3]宋廣飛，常戰庭，常兵.鐵塔共享模式下運營商基站資源整合研究[J].郵電設計技術，2017（12）：51-54.