基于5G網絡的塔桅天面改造研究

田哲源 司鼎 崔素峰

【摘要】? ? 5G時代，由于基站密度增加、AAU設備尺寸及重量增加、現(xiàn)網天面資源緊張等問題，現(xiàn)有基站塔桅配套需同步改造。本文從5G站址選址、塔桅改造、天面整合及美化等方面提出改造方案，為實現(xiàn)5G基站快速規(guī)模部署提供參考。

【關鍵詞】? ? 5G? ? 塔桅改造? ? 天面整合

Abstract：In the era of 5G， due to the increase of base station density， the increase of AAU equipment size and weight， and the shortage of existing tower surface resources， the existing tower and mast needs to be reformed simultaneously. In this paper， the transformation scheme is proposed from the aspects of 5G site selection， tower mast transformation， integration of the antenna， to provide reference for the rapid scale deployment of 5G base station.

Key words：5G;Tower reconstruction;Integration of the antenna

引 言

5G時代，移動通信將從“人與人的連接”升級為“人與物、物與物的連接”，最終實現(xiàn)“萬物互聯(lián)”。由于5G網絡采用超密集組網、Massive MIMO等關鍵技術，5G時代基站數(shù)量將翻倍增加、5G網絡設備功耗和重量大幅提升，這對基站配套設施提出了更高要求。

一、5G基站對塔桅配套需求及影響

由于5G網絡“宏微結合，立體分層”的網絡架構，5G基站密度大幅提升，站址需求大幅增多。此外，5G AAU集成陣列天線且無法與傳統(tǒng)2G/3G/4G天線進行合路，5G設備尺寸相較于4G設備有大幅變化。根據(jù)5G主流設備廠家的設備指標以及現(xiàn)網4G設備運行情況，5G設備和4G設備參數(shù)對比如下：

由上表可知，標準5G基站的天面掛載重量為40Kg左右，天面擋風面積0.4m2左右?，F(xiàn)網標準4G基站的天面掛載重量為30Kg左右，天面擋風面積0.5m2左右。5G設備與4G設備相比，天面掛載重量上升約30%，天面擋風面積約下降20%。綜上分析，5G時代塔桅配套需求及影響如下：

二、5G基站選址建議

5G基站選址應采用集中式、共享式的建設方式，以降低對現(xiàn)網配套設施的影響。在5G基站規(guī)模建設時，選址建議如下：

2.1充分利舊存量站址。

5G網絡建站初期，將首先選擇現(xiàn)網LTE站址共站建設應充分挖掘存量站址資源，快速規(guī)?；ㄕ尽?/p>

2.2嚴格控制規(guī)劃站址偏移。

城區(qū)場景下，5G站間距約為200至300米，實際偏離控制應縮小至50米左右。

2.3拓展站址資源，滿足微站建設。

積極拓展站址資源，主要建設方式有利用社會桿塔資源、利用社會建筑物資源、利用自有站址資源、新建綜合桿塔。利用社會桿塔資源，主要是積極利用市政設施中的路燈桿、電力桿、水泥桿、監(jiān)控桿、交通信號桿以及公共廣告牌等;利用社會建筑物資源，主要分為建筑物樓面、外立面兩種;利用自有站址資源，結合微站體積小、重量輕的特點，選擇復核合格的桿塔，直接進行微站建設;新建綜合桿塔，綜合考慮道路已有路燈桿和監(jiān)控桿，統(tǒng)籌建設。

三、5G基站塔桅天面改造方案

由于通信鐵塔屬于高聳結構，對風荷載較為敏感，風荷載對鐵塔產生的影響超過90%，天線、設備尺寸的變化影響相較于重量的變化影響更為重要。5G設備與4G設備相比，天面掛載重量上升約30%，天面擋風面積約下降20%。5G AAU對鐵塔承載能力的要求相比傳統(tǒng)基站有所降低，對樓面抱桿的強度和變形能力的要求也有所降低。但現(xiàn)網塔桅承載負荷往往已經較高，新增5G AAU后，仍需對現(xiàn)有塔桅進行加固改造。

3.1改造原則

最大限度利用現(xiàn)有天面資源，未掛滿的鐵塔可直接加掛5G AAU，已掛滿的鐵塔可通過改造加固、增加掛載抱桿、天線整合、新建塔桅等方式加掛5G AAU，加固及改造方案前必須對存量塔桅進行專業(yè)安全評估，之后再進行改造加固。

3.2塔桅升級改造方案

（1）桿塔升級。

一是新建多功能桿塔。積極促成城市規(guī)劃部門及市政設施部門推進“多桿合一”政策，依托分布最廣的路燈桿設施，將路牌、交通指示燈和標志、公安監(jiān)控等多種功能載體與微基站盡可能合而為一設置，進一步提高基礎設施共建共享水平。目前，江浙滬等發(fā)達地區(qū)正在逐步推廣城市“多桿合一”模式。二是制定融合化、標準化、結構化的新建獨立通信桿方案，方便微站快速規(guī)模化建設。

（2）塔桅降負荷。

通過多種手段和措施減少塔桅現(xiàn)有負荷，增加存量鐵塔的承載能力。在條件允許的情況下，對存量鐵塔可拆除燈罩、美化外罩、塔身標識或拆平臺換抱桿;此外，還可采用降低天線和RRU掛高或者RRU下塔的方法降荷載。

（3）塔桅加固。

部分存量拉線塔，若塔身滿足設計要求，但拉線或錨固點出現(xiàn)松動等安全隱患，需要更換拉線后才可增加掛載;若安全評估后，塔身和拉線均不滿足設計要求，可采取增加一層拉線的措施進行加固;根據(jù)安全評估，可對原有塔體新增斜撐;根據(jù)安全評估，替換或者增加構件。

3.3天面整合方案

5G時代，5G AAU無法與現(xiàn)有2G/3G/4G天線合路，塔桅天面將出現(xiàn)2G＼3G＼4G＼5G系統(tǒng)天面“四世同堂”的情況。

聯(lián)通天面現(xiàn)狀為：GU900、GL1800、UL2100。移動天面現(xiàn)狀為：G900、D1800、TD F/A/D頻段。電信天面現(xiàn)狀為：CL800、L1800、L2100。根據(jù)不同物理站址的基站配置，鐵塔塔桅占用2-3個平臺。

各家運營商在整合現(xiàn)有天面資源時，一是替換現(xiàn)有老舊設備，升級為SDR多?；?，節(jié)省RRU安裝空間;二是騰退現(xiàn)網2G/3G/4G天線，整合為一副多端口天線，與5G AAU形成“1+1極簡天面”。

具體措施為聯(lián)通、電信將現(xiàn)有2G/3G/4G天線整合為多頻八端口或十端口天線，騰退現(xiàn)有天線，并將騰退后的優(yōu)勢平臺留給5G AAU使用;移動將現(xiàn)有2G/3G/4G天線整合為“4488”天線，騰退現(xiàn)有天線，并將騰退后的優(yōu)勢平臺留給5G AAU使用。

3.4天面美化建議

網絡建設初期，5G基站主要布放在密集城區(qū)和一般城區(qū)，站址天面美化需求較高。但5G AAU峰值功耗大于1000W，現(xiàn)用美化體采用玻璃鋼外罩散熱能力差，夏季易高溫告警退服;現(xiàn)用美化天線材料不能滿足高頻段透波率要求，影響5G覆蓋效果;由于5G AAU寬度變大，現(xiàn)用美化天線寬度不能滿足5G AAU安裝寬度要求。

依據(jù)5G AAU安裝最大尺寸以及預留5G AAU安裝和調整空間，建議美化空調尺寸大于1000mm*900mm*750mm;建議美化方柱尺寸大于1000mm*800mm*800mm;建議美化水桶內置3根抱桿，尺寸取φ1800mm*2000mm;建議落地塔美化外罩直徑不小于2000-2200mm。

對于5G AAU散熱問題，一是改造為自冷型美化外罩，采用開放式的美化外罩，上下兩面敞開以便于通風散熱;二是改造為風冷型美化外罩，通過美化外罩頂部的不銹鋼無動力風帽進行散熱;三是改造為機冷型美化外罩，增加風扇進行散熱。

對于美化罩材料透波性問題，需要美化天線廠家研究改進材料、優(yōu)化材質。

四、結 論

本文詳細比對了5G基站設備與4G基站設備的差別，針對5G基站對塔桅配套的需求及影響，提出了站址選取建議、塔桅升級改造方案、天面整合方案、天面美化方案，以保證5G基站規(guī)模部署。隨著5G技術發(fā)展和5G AAU的高度集成化，未來5G設備重量和尺寸都將進一步降低，5G網絡全面部署進程將愈發(fā)加快。

參? 考? 文? 獻：

[1] 龔戈勇.5G基站天饋系統(tǒng)解決建設方案的研究[J].信息技術與信息化，2019，（1）：141-143.

[2] 王盛軍.基于5G網絡的配套改造方案[J].電信快報，2019，（1）：34-37.

[3] 張曉江.面向5G的中國鐵塔配套改造分析[J].電信技術，2019，（2）：72-74.

田哲源（1987-），男，河南鄭州人，本科，中級工程師，主要研究方向為無線通信的規(guī)劃設計與網絡優(yōu)化。

司鼎（1989-），男，河南夏邑人，本科，中級工程師，主要研究方向為無線通信的規(guī)劃設計與網絡優(yōu)化。

崔素峰（1983-），男，河南鄭州人，本科，中級工程師，主要研究方向為光通信及有線接入技術。