面向5G網絡的鐵塔公司網絡規劃及應用策略研究

摘要：當今，隨著5G技術的日益成熟和國家網絡部署計劃的全面推進，建設基礎網絡設施成為推動5G網絡發展不可或缺的先決條件。鐵塔公司肩負著基礎通信設施的建設、系統運營以及戶外基站運維的重要使命，在進行網絡規劃時，不僅要充分考慮用戶的個性化和創新性需求，還要特別關注5G技術頻率更高、基站設備能耗更大、站址密集性更高等特點。該文探討了面向5G網絡的鐵塔公司網絡規劃與應用策略，旨在為其健康可持續發展提供重要的理論支持和實踐指導。

關鍵詞：5G；鐵塔公司；網絡規劃；覆蓋半徑

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.10.008

中圖分類號：TN 929.5 文獻標志碼：A 文章編碼：1672-7274（2024）10-00-03

Research on Network Planning and Application Strategy of Iron Tower Company for 5G

Abstract： Today， with the increasing maturity of 5G communication technology and the comprehensive promotion of national network deployment plans， building basic network infrastructure has become an indispensable prerequisite for promoting the development of 5G networks. The Iron Tower Company shoulders the important mission of constructing basic communication infrastructure， operating systems， and maintaining outdoor base stations. When planning the network， it is not only necessary to fully consider the personalized and innovative needs of users， but also to pay special attention to the characteristics of 5G technology， such as higher frequency， higher energy consumption of base station equipment， and higher site density. The article explores the network planning and application strategies of the iron tower company for 5G， aiming to provide important theoretical support and practical guidance for its healthy and sustainable development.

Keywords： 5G; iron tower company; network planning; coverage radius

0 引言

5G技術作為當前信息通信領域的最新技術，以其卓越的性能特點日益受到關注。相較于之前的通信，5G技術不僅實現了更高的數據傳輸速率和更低的傳輸延遲，更為重要的是，它還開啟了大規模物聯網（IoT）、智能城市和工業自動化等新興應用的新篇章[1]。例如，在智能交通系統中，5G網絡技術的低延遲和高可靠性使得車輛與基礎設施之間能夠實現實時互聯，從而大幅提升了交通管理的效率和安全性。5G網絡技術雖然具有傳輸信息量更大、速率更快的特點，但這不僅需要更多的基站覆蓋以確保信號穩定，同時也帶來了基站設備能耗的大幅增加。5G基站供電系統示意圖如圖1所示。5G基站的能耗主要包括核心設備能耗和輔助設備能耗兩大方面。核心設備中有以BBU-AUU為核心的數據收發裝置，輔助設備則包括空調、蓄電池等輔助核心設備正常運行的配套設備。一方面，由于5G網絡的高頻段特性，基站覆蓋范圍相對較小，導致需要更多的基站點密集布局，這不僅增加了設備的投資和維護成本，還對空間資源的利用提出了更高的要求。另一方面，5G基站設備的復雜性和高能耗，使得在現有基礎設施上的升級和更新工作愈加復雜。為了提供廣泛的覆蓋和高質量的服務，運營商需要細致地規劃基站的位置和覆蓋范圍，以最大程度地優化網絡性能和用戶體驗。

面向5G網絡的鐵塔公司在網絡規劃和應用策略上面臨著諸多挑戰和機遇，有效應對5G網絡的高能耗特點，合理規劃基站設備的部署和管理，不僅是提升網絡效率和服務質量的關鍵，而且也是推動鐵塔公司健康可持續發展的重要保障。

1 5G基站點規劃、設計依據

5G基站址的規劃和設計原則涉及多方面的考慮，從道路便利性到供電設施、穿損場景多樣性和業務場景的豐富度，每個因素都直接影響到網絡的性能和覆蓋效果。站址的選擇必須考慮道路的便利性。良好的道路網絡可以保證基站建設和維護的效率，同時有助于快速響應和解決潛在問題。供電區域的便利性也是至關重要的考慮因素。5G基站對穩定可靠的電力供應有著嚴格要求，選址時需優先考慮供電設施完備的區域。選擇位于城市主要電力供應線路附近的站址，可以最大程度地降低供電設備的建設和運營成本，保障基站長期穩定運行。同時對5G網絡信號對于建筑物和植被的穿透能力需要在不同環境下進行充分測試，在密集城區和一般城區內選擇具有不同建筑結構和植被密度的測試場景，可以確保網絡在各種復雜環境下的穩定性和覆蓋性能。與此同時，設計規劃時需要注意業務場景的豐富度，選取多場景區域進行規劃設計。道路測試的難易度也應綜合考慮。有些地區可能存在道路狹窄、交通擁堵等情況，這會影響基站建設和維護的難度。

2 基站點形態設計

5G網絡的基站建設在當前的規劃和設計中，突出了“密、小、低”的特征。這不僅反映了對基礎設施空間利用效率的追求，也體現了對環境影響的最小化考慮。站址形態策略需要在共享城市資源和復用現有基礎設施的基礎上確定可用資源，所以5G基站往往會選擇在現有的建筑物、燈桿或公共設施上安裝天線，以減少新建設施的需求。

基站群是網絡布局理念中的關鍵概念，它強調室內外結合、宏觀微觀結合的整合策略，以確保網絡覆蓋的連續性和效率。在城市密集區域，可以通過組建多個基站小區（Small Cell），并與室內分布的微基站（Micro Cell）和室外的宏基站（Macro Cell）相結合，來提供更加均衡和穩定的覆蓋。多層次、多場景的布局不僅可以彌補不同環境下的信號傳輸差異，還能夠有效應對用戶密集和高流量的需求。

站址形態策略還需要全面考慮傳輸接入和供電保障的問題。5G基站對傳輸接入速度和穩定性有較高的要求，因此選擇傳輸接入設備時需要考慮網絡架構和拓撲結構，以確保數據傳輸的高效和可靠。供電保障是基站正常運行的基礎，需要在站址選擇和設計中優先考慮電力穩定、供電設備的可靠性和靈活性。

3 基站點獲取策略

在5G基站建設中，站址獲取策略至關重要，需要綜合考慮社會資源分析、部署戰略合作和大融合、大共享理念。為了有效利用社會資源，網絡規劃前期必須進行詳盡的社會資源分析，包括將社會資源劃分為社會桿塔資源和建筑物資源等不同類型。發展較迅速的城市中往往擁有大量的公共建筑或高層住宅，這些建筑可以成為部署5G基站的理想選擇。關注部署戰略合作問題尤為重要，特別是面對5G基站建設資源的儲備問題。這意味著運營商和城市管理者應該積極協商合作，共同解決站址獲取問題。站址獲取還必須立足于“大融合、大共享”的理念，將同步規劃、同步設計的理念融入通信基礎設施建設中。不同運營商或基礎設施提供者應該共享資源，避免重復建設，提高資源利用率。

4 5G網絡規劃覆蓋方法

4.1 規劃流程

鐵塔公司在進行5G網絡規劃時主要需要考慮業務需求分析、預規劃、站址規劃、網絡仿真等方面的內容，具體流程如圖2所示。

業務需求分析階段是整個規劃過程的基礎，需要深入了解用戶需求、業務場景和預期的服務質量水平。這一階段的關鍵是收集和分析大量數據，包括用戶數量、設備密度、數據傳輸需求、覆蓋范圍等，以確保網絡設計能夠有效地滿足未來的需求。

預規劃階段在具體站址規劃之前，預規劃涵蓋網絡拓撲結構、頻譜規劃、技術標準選擇等方面。在這一階段，可以利用仿真工具對不同的網絡設計方案進行評估和比較，以確保選擇最優方案。

站址規劃是5G網絡規劃的核心環節之一，它直接影響到網絡的覆蓋效果和性能。站址規劃階段需要考慮地理信息、建筑物高度、障礙物影響等因素，以選擇最佳的基站位置。

網絡仿真不僅是驗證和優化規劃方案的關鍵步驟，更是通過使用各種仿真工具和模型，能夠精確模擬不同場景下網絡的運行情況，并評估其性能和穩定性的關鍵。通過仿真模擬，可以以較低的成本預測網絡的容量需求和負載分布，為實際建設和部署提供精準的指導和支持。這種系統化的仿真分析能力使得在實際投資前就能發現潛在的問題和瓶頸，從而有效地降低實施過程中可能面臨的風險和成本。在網絡規劃階段，仿真能夠幫助工程師更好地理解網絡在不同負載和環境條件下的表現，進而調整和優化網絡設計。通過仿真模型可以預測高峰時段的流量變化，評估不同設備配置和部署策略的效果，以及確定最佳的資源分配方案。這些信息對于決策者來說至關重要，能夠確保在實際建設過程中避免不必要的資源浪費和性能下降。

4.2 覆蓋半徑分析

為了確定覆蓋指標要求及傳播模型，規劃工程師需要詳細分析目標區域的地形地貌、建筑密度以及預期的服務質量需求。這些因素決定了覆蓋范圍和覆蓋強度的基本參數，如覆蓋半徑和信號強度衰減模型的選擇。對于城市中心區域，由于高樓大廈密集分布，可能需要選擇能夠有效穿透建筑物的傳播模型，以確保覆蓋的連續性和穩定性。通過9ElX2+yyDoNVI88AVOGTRm83DvkTV+EPrtzALy6iS50=鏈路預算分析上、下行鏈路的覆蓋能力是確定基站位置和數量的關鍵步驟，上行鏈路和下行鏈路的覆蓋能力計算需要考慮頻率、天線高度、發射功率以及地形和建筑物的阻擋效應等因素。對于高密度的商業區域，往往需要增加基站密度以彌補信號覆蓋的空白區域，確保用戶在移動過程中無縫切換并提供穩定的通信服務。

根據規劃區域的面積和單個基站的覆蓋面積，可以計算出滿足覆蓋需求的基站數量及其位置。這需要將規劃區域劃分為若干覆蓋單元，每個覆蓋單元內的基站位置和覆蓋范圍應能夠互補覆蓋整個區域，從而實現全面的服務覆蓋。通過地圖分析和仿真模擬，可以確定每個基站的最佳放置位置，以最大化覆蓋范圍并避免重疊覆蓋區域，從而提高網絡效率和資源利用率。鏈路預算的結果顯示，3.5 GHz和4.9 GHz頻率的5G基站相較于LTE基站，在小區半徑上有所縮短。具體而言，LTE基站采用1.8 GHz頻率，2T4R配置，其覆蓋半徑為0.32 km。對比之下，以64T64R配置的5G基站，使用3.5 GHz頻率時，其覆蓋半徑可達0.2 km；而使用4.9 GHz頻率時，其覆蓋半徑則可達0.14 km[2]。

5 室內建設和項目管理規劃

5G網絡室內建設和項目管理策略在當今數字化時代的通信基礎設施中顯得尤為關鍵，為了有效地實現5G網絡覆蓋和服務質量，必須構建穩定可靠的光纖分布系統（有源室分）。光纖作為傳輸介質具有高帶寬和低延遲的優勢，能夠支持5G網絡的高速數據傳輸需求[3]。大型商業中心、醫院或體育館等高密度人群的室內場所，通過光纖分布系統可以有效地支持多用戶同時享受高速數據服務，提升用戶體驗。為了優化5G網絡的覆蓋效果，可以設立分布式的微站，結合4G網絡分布式微站的經驗與技術，這種多模共用的策略可以有效利用已有的基礎設施，并通過升級和優化現有設備，適應不同頻段的需求。將現有的4G微站升級為5G網絡兼容的設備，通過這種分布式部署可以靈活覆蓋大范圍的室內區域，減少新建基站的需求和成本，同時提升網絡覆蓋的一致性和穩定性。

在項目管理方面，特別是在選址過程中，需要進行一頭一尾的監督工作。因此從選址的最初階段直至項目完成都需要嚴格的監督和管理，選址階段需要綜合考慮地理信息、建筑結構、網絡容量需求等因素，確保選擇最佳的站址位置。監督工作還包括施工過程中的質量控制和安全保障，以及后期的網絡優化和維護管理。有效的項目管理和監督，可以保證5G網絡室內建設的順利進行，并最大化其在數字化轉型中的效益。

6 結束語

隨著5G網絡建設逐漸完成，在原有覆蓋范圍內新規劃基站，對于中國鐵塔公司而言，意味著需有更高的要求及更成熟的規劃部署。重點技術包括全雙工與頻譜共享、靈活雙工、D2D通信、先進的編碼調制、新型多載波技術、高級多址技術、超密集組網以及全頻譜接入等方面。5G網絡對鐵塔公司發展的潛在影響也需進行深入分析，以便提出切實可行的解決方案。這些措施將有助于鐵塔公司在5G網絡建設期內高質量完成建設任務，確保相關設施和網絡的有效部署，從而實現更高效的運營和服務水平。

參考文獻

[1] 權文．面向5G的鐵塔公司網絡規劃及應用策略研究[J]．南京：南京郵電大學，2019．

[2] 李廣平．規劃先行需求引領，全面助力5G產業發展[J]．數字通信世界，2019（12）：136-137．

[3] 萬方．面向5G基站的綜合節能技術分析研究[J]．數字通信世界，2024（5）：57-59．