基于5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的天面改造方案研究

門(mén)少杰，劉博光，張力偉，欒英博（.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司河北分公司，河北石家莊 0500；.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)河北有限公司，河北石家莊0500）

0 前言

隨著5G商用牌照的正式發(fā)放，各運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)始了5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，中國(guó)移動(dòng)選擇了50 個(gè)城市進(jìn)行了5G網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)或非連續(xù)覆蓋，既促進(jìn)了5G 產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，也為今后在更多的城市部署5G網(wǎng)絡(luò)積累經(jīng)驗(yàn)。

5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合設(shè)計(jì)院、設(shè)備廠家等相關(guān)單位對(duì)5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案進(jìn)行深入的探討研究，同時(shí)結(jié)合多種類型站點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)勘察信息，發(fā)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要面臨天面改造、電源系統(tǒng)改造、機(jī)房空間及傳輸承載等突出問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)近幾年LTE 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及2G 替換工程的持續(xù)推進(jìn)，現(xiàn)網(wǎng)的天面存在GSM、DCS、FDD 和TDD 多網(wǎng)絡(luò)并存情況，天線多種類型并存，天面情況復(fù)雜，5G 建設(shè)必然涉及天面整合改造。為了使5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)順利推進(jìn)，本文對(duì)基于5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的天面改造方案進(jìn)行研究，提出了天面改造原則與目標(biāo)，同時(shí)對(duì)天面改造進(jìn)行工程造價(jià)及運(yùn)維成本分析。

1 現(xiàn)網(wǎng)天面分析

隨著共建共享的深化及2G、3G、4G 網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)建設(shè)，基站天面多運(yùn)營(yíng)商、多廠家、多系統(tǒng)的天線共存，構(gòu)成復(fù)雜且數(shù)量多，各運(yùn)營(yíng)商對(duì)天面資源的爭(zhēng)奪對(duì)提升自身網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量至關(guān)重要。以中國(guó)移動(dòng)為例，天線種類大概分為單頻900 MHz、單頻1800 MHz、雙頻900 MHz +1800 MHz、單頻F、單頻D、多頻FAD、3D-MI?MO、多頻段2288/4488 天線等多種類型，基站根據(jù)覆蓋區(qū)域及覆蓋場(chǎng)景的不同一般會(huì)多系統(tǒng)共存，這樣造成天線種類會(huì)有各種不同的排列組合。根據(jù)近年來(lái)中國(guó)移動(dòng)TD-LTE、LTE FDD 以及2G 主設(shè)備替換工程的持續(xù)建設(shè)，考慮到為5G AAU 預(yù)留安裝位置，天線的替換及整合也在持續(xù)進(jìn)行。當(dāng)前典型的基站天線系統(tǒng)分為以下4類。

a）四天線。基站中4個(gè)系統(tǒng)共存，且天線獨(dú)立，一般2G 天線與4G 天線分別占用一層平臺(tái)，這類情況由于需要繳納2層平臺(tái)的租金，且浪費(fèi)天面資源，所以現(xiàn)網(wǎng)中較少。如圖1（a）所示。

b）三天線。FDD900與FDD1800系統(tǒng)合路使用一套4+4雙頻天線，F(xiàn)頻段與D頻段獨(dú)立天線。這種情況的組合在現(xiàn)網(wǎng)較為常見(jiàn)，后期安裝5G AAU 時(shí)還可適度進(jìn)行天線整合，為AAU 騰出安裝位置。對(duì)于運(yùn)營(yíng)商而言，既保留了天面資源，且集成度適中。如圖1（b）所示。

c）兩天線。2G 系統(tǒng)的FDD900 與FDD1800 合路使用一套4+4 雙頻天線，4G 系統(tǒng)的F 頻段與D 頻段合路使用一套FAD 天線。這種情況的組合在現(xiàn)網(wǎng)也較為常見(jiàn)，集成度較高，節(jié)省天面資源。如圖1（c）所示。

圖1 典型基站天線構(gòu)成圖

d）單天線。FDD900、FDD1800、F 頻段、D 頻段共用一套2288/4488 全頻段天線，這種情況集成度最高，且節(jié)省天面資源與租金，但缺點(diǎn)也較為突出，各系統(tǒng)方位角不能單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整。如圖1（d）所示。

2 天面改造方案

2.1 天面改造原則及方案

天面改造原則總體上應(yīng)利舊現(xiàn)有站址，嚴(yán)格控制新增站址，嚴(yán)格控制新增平臺(tái)，加強(qiáng)現(xiàn)有平臺(tái)整合。首先當(dāng)現(xiàn)網(wǎng)天面中有TDS 或3D MIMO 天線時(shí)，進(jìn)行拆除為AAU 騰出安裝位置。其次考慮對(duì)獨(dú)立D 頻段天線進(jìn)行替換，安裝AAU，通過(guò)5G 反向開(kāi)通4G 的形式實(shí)現(xiàn)5G 與4G 的D 頻段覆蓋。再次考慮進(jìn)行天線系統(tǒng)整合，通過(guò)系統(tǒng)整合天線合并的方式為AAU 騰出安裝位置。最后如果天面已經(jīng)無(wú)法通過(guò)整合提供AAU 的安裝位置，再考慮新增平臺(tái)或抱桿。

工程實(shí)施前，應(yīng)統(tǒng)籌考慮天線替換或整合方案，避免出現(xiàn)剛整合完的天線在后續(xù)工程中又被替換的情況，且應(yīng)避免過(guò)度整合，導(dǎo)致系統(tǒng)減少但鐵塔租金不減，使得網(wǎng)絡(luò)靈活性降低。在不影響現(xiàn)網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行天線替換和整合，且不增加或少增加鐵塔租金，以達(dá)到“降本增效”的目的。

通過(guò)思維導(dǎo)圖的形式對(duì)天面改造方案進(jìn)行細(xì)化，如圖2所示。

2.2 天面改造目標(biāo)

天面改造應(yīng)以“合理布局、降低成本”為目標(biāo)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)網(wǎng)天饋系統(tǒng)的分析和天線整合方案研究，達(dá)到每小區(qū)“最佳3面天線，最少2面天線”的目標(biāo)。

針對(duì)典型的基站天線配置的目標(biāo)改造方案如下。

目標(biāo)方案1：對(duì)TDD與FDD系統(tǒng)分別進(jìn)行整合，將D 頻段與F 頻段天線整合為FAD 天線，將FDD900 與FDD1800 天線整合為4+4 雙頻天線，AAU 獨(dú)立安裝部署，達(dá)到最佳3 面天線的目標(biāo)。這種方案適用于4G 與5G異廠家或5G采用單模設(shè)備場(chǎng)景。

目標(biāo)方案2：對(duì)FDD 系統(tǒng)進(jìn)行整合，將FDD900 與FDD1800 天線整合為4+4 雙頻天線，F(xiàn)A 天線獨(dú)立部署，AAU 采用與4G 共模設(shè)備安裝部署，反向開(kāi)通D 頻段，達(dá)到最佳3 面天線的目標(biāo)。這種方案適用于4G 與5G同廠家或5G采用共模設(shè)備場(chǎng)景。

圖2 天面改造方案

目標(biāo)方案3：對(duì)TDD與FDD系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行整合，將D 頻段、F 頻段、FDD900 以及FDD1800 天線整合為2288/4488 全頻天線，AAU 獨(dú)立安裝部署，達(dá)到2 面天線的目標(biāo)。這種方案適用于4G 與5G 異廠家或5G 采用單模設(shè)備場(chǎng)景。

目標(biāo)方案4：對(duì)TDD 的F 頻段與FDD 系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行整合，將F 頻段、FDD900 以及FDD1800 天線整合為2288/4488 全頻天線，AAU 采用與4G 共模設(shè)備安裝部署，反向開(kāi)通D 頻段，達(dá)到最佳3 面天線的目標(biāo)。這種方案適用于4G與5G同廠家或5G采用共模設(shè)備場(chǎng)景。

3 改造方案造價(jià)及運(yùn)維成本分析

根據(jù)天面改造原則和目標(biāo)，結(jié)合具體站點(diǎn)的天面情況制定相應(yīng)的改造方案，改造方案中主要涉及原有天線及RRU 拆除、新增天線的安裝等工作，為了簡(jiǎn)單直觀地體現(xiàn)天面改造方案的造價(jià)成本，相關(guān)費(fèi)用主要分為設(shè)備材料費(fèi)及施工費(fèi)，天面改造方案造價(jià)=設(shè)備材料費(fèi)+施工費(fèi)，暫不考慮設(shè)計(jì)、監(jiān)理等其他費(fèi)用。設(shè)備材料費(fèi)主要為天線費(fèi)用，施工費(fèi)主要為安裝、拆除天線及RRU 的費(fèi)用，根據(jù)工程中常用的天線單價(jià)及施工費(fèi)用估算，給出相關(guān)費(fèi)用估算價(jià)格（如表1 和表2 所示）。

天面改造后的運(yùn)維成本分析主要是根據(jù)塔型、共享情況、天線掛高等信息，結(jié)合各類改造方案中新增租賃或退租平臺(tái)等情況，同時(shí)依據(jù)移動(dòng)公司與鐵塔公司簽訂合同的租賃價(jià)格及二次談判的折扣系數(shù)、場(chǎng)租費(fèi)用等，計(jì)算出各類改造方案的運(yùn)維成本增加、減少的費(fèi)用。

鐵塔公司提供的塔類產(chǎn)品分為地面塔與樓面塔2種，地面塔包括普通地面塔、燈桿景觀塔、簡(jiǎn)易燈桿，樓面塔包括普通樓面塔、樓面抱桿。各類塔型根據(jù)不同的掛高進(jìn)一步進(jìn)行細(xì)分，各類塔型產(chǎn)品的基準(zhǔn)價(jià)格如表3所示。

表1 天線單價(jià)估算表

表2 施工費(fèi)用估算表

表3 鐵塔租金基準(zhǔn)價(jià)格計(jì)算表

基準(zhǔn)價(jià)格=（Σ（標(biāo)準(zhǔn)建造成本①/折舊年限②）×（1+折損率③）+維護(hù)費(fèi)用④）×（1+毛利加成率⑤）

產(chǎn)品價(jià)格=（基準(zhǔn)價(jià)格+場(chǎng)地費(fèi)+電力引入費(fèi)）×（1-共享折扣），其中場(chǎng)地費(fèi)與電力引入費(fèi)由鐵塔公司附屬省級(jí)公司與電信企業(yè)附屬省級(jí)公司協(xié)商而定，共享折扣為多家電信企業(yè)使用同一站址，且相關(guān)設(shè)施發(fā)生共享使用時(shí)，可享受共享的折扣（見(jiàn)表4）。

表4 共享折扣表

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的逐步展開(kāi)，共址新建5G 站點(diǎn)的機(jī)房、電源、傳輸、天面等問(wèn)題會(huì)更加凸顯，天面改造作為5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)受到更多的關(guān)注。本文通過(guò)對(duì)各類現(xiàn)網(wǎng)天面資源的梳理與分析，給出天面改造的原則和目標(biāo)，并對(duì)典型場(chǎng)景給出具體的改造方案。同時(shí)由于5G 單站點(diǎn)投資相對(duì)4G 巨大，所以有必要對(duì)5G單站點(diǎn)建設(shè)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，本文通過(guò)建立天面改造方案造價(jià)模型及鐵塔租金計(jì)算模型，為5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中天面改造提供了豐富的思路和造價(jià)分析。