5G建設過程中通信鐵塔承載能力的研究

房志剛 孫巖

摘要：隨著5G技術的發展，無線網絡基站的需求也相應增加。從某種程度上來看，5G建設給存量鐵塔承載能力帶來了巨大的考驗。基于此，本文針對5G建設過程中通信鐵塔承載能力進行深入地研究。首先闡述了5G相關概念、鐵塔建設的現狀以及5G建設對通信鐵塔的需求等；然后提出了幾點切實可行的提高措施，主要包括一體化塔房加固建設、拆除鋪材、替換單管塔主材、延長通信鐵塔的天線抱桿、減少天線數量等，盡可能使用多頻天線，合理調節天線掛高等，從而提高通信鐵塔承載能力。

關鍵詞：5G建設；通信鐵塔承載能力

一、引言

當前，移動通信鐵塔已經成為無線網絡通信中一項最主要的基礎設施，同時也是強國建設的基礎，能夠更好地滿足用戶網絡通信的需求。隨著5G技術的發展，移動通信鐵塔正逐步地推廣應用，并促進其他技術的發展，尤其是物聯網、大數據和人工智能技術，這也對無線網絡質量提出了更高要求。現有的鐵塔基站承載能力已經難以滿足當前發展的實際需求。因此，應從現有的鐵塔資源入手，充分考量新建鐵塔造價和難度等因素，不斷優化和開發，并采取有效的措施，優化通信鐵塔承載能力。

二、5G相關概述

5G技術即第五代移動通信技術，也是新一代蜂窩移動通信技術，與3G和4G相比，5G技術具有很多優勢，包括高速率、低成本和節約能源等，最重要的是能夠連接大規模設備，強化網絡系統的容量性能，但也相應地提高了對5G基站的要求。

三、鐵塔建設的現狀

在通信鐵塔建設的過程中，一般應加大規劃力度，考察周圍建筑環境，合理規劃區域，以滿足信號覆蓋高度和范圍的要求。同時，鐵塔的高度和類型也應根據實際情況和覆蓋區域規劃確定。

目前，美化塔、單管塔和角鋼塔是主要的通信鐵塔塔形，能夠解決2G、3G和4G信號覆蓋的需求，但對于5G建設的需求還沒有充分考慮。現有的鐵塔預留平臺難以滿足不同運營商對于5G建設的需求。此外，42米高度的五層平臺單管塔在滿足運營商需求的同時，無法為新增的5G天線提供更好的建設支持。

5G天線與現網天線相比具有更高的集成化程度，并具有小尺寸和大重量等特點。在擴容現有網絡的同時，還需考慮鐵塔中合理設置RUU以提高負載能力。因此，在5G建設過程中，需要充分考慮鐵塔的承載能力和其他相關因素。

現有的通信鐵塔在確保2G、3G和4G網絡信號覆蓋方面都展現出了關鍵性價值，能夠為運營商提供更優質的服務。然而，這些鐵塔在設計和建設過程中沒有充分考慮到5G網絡建設的要求，因此無法很好地滿足不同移動網絡運營商對5G建設的需求。例如，單管塔的設計對于滿足5G網絡建設需求并不理想。在實際場景中，應該根據實際情況，在這些塔上增加6副以上的5G天線。與現有的天線相比，5G天線具有較高的集成水平和重量。

四、5G建設對通信鐵塔的需求

隨5G技術的持續發展，通信鐵塔的需求變得尤為明顯。

首先，從宏觀視角分析，在我國數字新基建方面，5G技術對于我國數字經濟和信息通信行業的推進起到了核心作用。它不僅推動了智慧社會和工業互聯網的發展，還在信息通信領域中持續促進各個方面的整合，如行業和經濟社會的結合。5G技術所帶來的效益能夠進一步激發產業鏈的活力，并加強各部門的協同合作。為了達到這些效果，通信鐵塔這一基礎設施變得不可或缺。考慮到我國龐大的用戶群體和對網絡質量的期望，需要進一步加強通信鐵塔的功能，應對網絡覆蓋帶來的各種挑戰，同時也要增強其承載能力。

其次，在5G通信建設方面，不管是通信鐵塔頻譜分配現狀，還是對鐵塔使用效率進行分析，都可以發現5G建設要求不斷完善信號覆蓋，讓用戶有所感知。尤其在企業的數字化轉型過程中，通信鐵塔的規模和布局都呈現出大量需求。然而，5G設備因其高度的集成和優良的性能，即便有大量通信鐵塔資源，也需要根據實際情況和5G網絡的需求進行具體改造和建設。

最后，對我國通信鐵塔層面進行分析，鐵塔負責向各個社會領域提供應用服務。在規劃、建設和運營的過程中，需要加大維護力度，進一步維護基站的穩定運行。

在5G時代，無論是移動互聯網技術，還是移動智能設備，都已得到廣泛應用和普及，并且使用需求持續增長。這不僅拓展了我國5G的發展潛力，同時也對通信鐵塔的應用提出了新的標準。隨著我國社會經濟水平的逐步提升和技術的不斷創新，市場對5G網絡建設的需求持續變化。而促進5G網絡建設的重點在于提升基站的速度，強化其供應能力。但我國通信鐵塔還面臨著一定問題，如沒有合理的選址、無法及時響應需求等，這種情況不利于我國鐵塔的發展。

五、5G建設中提高通信鐵塔承載能力的有效方法

在5G時代，隨著大數據和物聯網的發展，對無線網絡的“質”和“量”都提出了相應的要求，而以往的鐵塔基站已經無法滿足新要求。在城市新建鐵塔具有一定難度，應加大開發力度，合理開發現有鐵塔子資源，提出相應的方案。為了提升通信鐵塔承載能力，以滿足用戶高標準通信的需求，可從以下幾個方面入手：

（一）基于通信鐵塔建設優化承載能力

與4G無線通信網絡相比，5G建設所需的天線重量和尺寸都較大，這對通信鐵塔的承載能力提出了挑戰。為了確保通信鐵塔的穩固性和可靠性，需要在建設過程中進行優化和改進，以滿足5G建設的高載荷需求[1]。

1.一體化塔房加固建設

為提高通信鐵塔的承載能力，使其得到合理優化，在利用建設這一手段去優化的過程中，應讓5G建設具有的優勢得到充分發揮，且還有鐵塔資源的優勢。在我國成立鐵塔前期，所擁有的鐵塔存量就已經有數百，在建設5G網絡的過程中，應當重視對這類資源的改造和升級。然而，傳統的一體化塔房難以支撐5G的建設需求，因此，一體化塔房的加固變得尤為關鍵。在改造過程中，可以采用增設斜撐和增加配重的方法，穩固整個一體化塔房，提升其載荷能力，并擴展平臺，從而更有效地滿足5G網絡的建設需求。

2.拆除鋪材，替換單管塔主材

相較于一體化塔房的細小塔身直徑和薄壁，單管塔具有更寬闊的塔身直徑和厚實的壁體。這種設計雖然具有較高的強度，但也存在受力弱點。為了提高這類通信鐵塔的承載能力，可以采取替換主材和拆除鋪材的方法，并對其進行不斷地強化。對于某些早期設計的單管塔而言，盡管它們可以較好地滿足4G網絡的建設和運營需求，但在滿足5G網絡建設的強度方面仍有所不足。因此，在改造單管塔的過程中，應當強調使用高強度的螺栓進行替換，主要使用10.9級的30-M24螺栓，并特別關注通信鐵塔的基部，增強其整體抗風荷載能力，以提高其承載能力。此外，有些單管塔的建設目的是協調周邊環境，并解決周圍的一些投訴問題。在建設初期，以美化形式為主要目的，即按照相關要求合理安裝美化外罩在單管塔的塔頂。雖然這可以防止問題的進一步發展，但美化罩會進一步地擴大通信鐵塔迎風面。因此，在塔設計初期，工作人員應該意識到這種情況[3]，并合理地對美化外罩單管塔進行加裝，以提升其抵抗風荷載能力和強度。在當前時代背景下，推進科普宣傳工作至關重要，能夠幫助公眾正確了解通信鐵塔，并糾正過去的誤解，從而減少居民的投訴。在此基礎上，可以增加拆除和改造的力度，例如優化單管塔的外觀，減少鐵塔頂部的風阻，從而提高其承載能力，并滿足新增天線支撐的需求。

3.延長通信鐵塔的天線抱桿

在初期的通信鐵塔設計中，支撐桿的長度約為2米。然而，現在的雙頻天線高度范圍是1.5米至2米，加上RUU的安裝位置限制，一個支撐桿只能安裝一組天線。而5G天線具有高度集成的特點，其高度通常低于1米，這就需要延長支撐桿的長度，以提供更多的安裝容量。具體而言，可以將通信鐵塔原本的2米抱桿延長至2.5米，以安裝5G 網絡相關設備，從而合理利用通信鐵塔平臺，提高其利用率[4]。但需要注意的是，高集成化使得5G設備具有較大的重量，因此，在延長抱桿的過程中，應增強加固處理力度，以提高通信鐵塔的承載能力，從而滿足5G網絡建設的需求。

4. 做好存量鐵塔詳細資源查摸

為了解決好通信鐵塔的塔桅承載能力問題，鐵塔負責方應進行詳細的模擬和分析，以了解現有桿塔的空間和載荷能力。如果沒有額外的安裝余地，應該聯系檢測單位加大檢測力度，并出具相應的報告。同時，進一步調整單管塔的水平位移限值，核準掛載天線面積，對格構塔進行阻尼比的優化設計，從而真正增強通信鐵塔的掛載性能，為5G建設的有效推進提供支撐。

總的來說，5G建設對通信鐵塔的要求在多個方面都非常明確，特別是在支臂載重和風荷載方面。而在市區的5G相關場景中，如景觀塔等，通信鐵塔中具有一定的應用價值。這種鐵塔可以掛載多組天線，但整體載荷水平并不明顯增加[5]。基于此，為了增強其承載能力，并根據5G建設對通信塔承載能力的要求進行調整，以更好地滿足需求。

（二）從運營商方面提高鐵塔承載能力

中國移動通信運營商主要采用租賃的方式獲取鐵塔資源，這種方式確保了履約和續約的穩定性，再加上中國人口眾多，使得運營商有很大的租用需求[6]。因此，為了強化通信鐵塔的承載能力，在5G網絡建設的過程中，運營商應加大對現有鐵塔資源的改造和建設力度，可利用以下方法：

1.減少天線數量，盡可能使用多頻天線

現在，無論是2G、3G還是4G網絡，當運營商提供支持時，主要采取的是簡單的疊加策略。為了全方位覆蓋信號區域并滿足多種信號的傳輸需求，理論上需要疊加9個天線。但隨著技術的進步，現在已經合理利用了多頻天線。例如，“4488”四頻天線，該天線能夠支持885-960MHz 1710-1830MHz等信號的收發功能[7]。與單頻天線不同的是，這種天線具有較高的網絡性能，在天饋合路的幫助下，可以逐步減少天線的數量，進而合理利用通信鐵塔的天面空間，進一步的提升鐵塔承載能力。

2.合理調節天線掛高

在一般情況下，通信鐵塔的塔底直徑比塔頂要大，且塔底的壁厚也比塔頂更厚。此外，還需考慮鐵塔的迎風面積，并進一步復核鐵塔承載能力。如果天線高度高，鐵塔頂部迎風面積大，鐵塔會承受風載力[8]。如果天線掛高，風荷載主要集中在通信鐵塔的頂部，長時間的影響會導致塔頂位移增大，從而直接影響鐵塔的承載能力，同時也與5G網絡建設的需求有關。為了更好地滿足信號收發和區域覆蓋的需求，運營商可以降低通信鐵塔的掛高，減少鐵塔頂部受到強風荷載的可能性，避免塔頂水平位移，增強通信鐵塔的承載能力，為5G網絡建設提供更好的支持[9]。

六、結束語

總而言之，在5G網絡不斷建設的背景下，必須采取有效措施，進一步地提高通信鐵塔承載能力。除此之外，在不斷改造的過程中，增加通信鐵塔的天面空間可以更好地滿足5G建設的需求。隨著5G網絡的商用化，通信網絡的發展將增加對鐵塔的需求量。基于此，不斷地研究鐵塔承載能力，并探索新的改造工藝和技術，以提高通信鐵塔的承載能力。

作者單位：房志剛 孫巖 山東省郵電規劃設計院有限公司

參? 考? 文? 獻

[1]劉倩，項朝君，呂艷娜，等.基于5G承載的智能城域網部署研究及實現[J].電子產品世界，2023，30（03）：44-52.

[2]翟坤，王麗霞.5G SPN承載網關鍵技術分析及應用[J].通信管理與技術，2023，183（01）：32-36.

[3]張明明.基于5G網絡的通信基站建設與維護概述[J].數字技術與應用，2023，41（01）：104-106.

[4]孫繼平.智能礦山信息綜合承載網與網絡切片路由器[J].智能礦山，2023，4（01）：14-17.

[5]曲方明.5G建設過程中通信鐵塔的承載能力分析[J].電子技術與軟件工程，2021，201（07）：3-4.

[6]葉帆.5G桿塔新建及改造方案研究[J].低碳世界，2020，10（07）：218-219.

[7]李晨.5G對通信基礎設施的影響分析[J].現代信息科技，2020，4（09）：59-60，63.

[8]靳宏圓.5G建設過程中通信鐵塔的承載能力分析[J].中國新通信，2019，21（22）：9-11.

[9]賈全.簡析5G對通信基礎設施的影響[J].信息通信，2019，194（02）：271-273.