5G基站天面整合方案研究

王 雄 宋 敏

中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司

0 引言

5G（第五代通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）作為新一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，將實(shí)現(xiàn)更為廣泛的連接，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)，成為引領(lǐng)科技創(chuàng)新、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)繁榮、發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性平臺(tái)。隨著運(yùn)營(yíng)商大規(guī)模部署5G基站，天面資源緊張是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，同時(shí)由于新增5G系統(tǒng)將帶來(lái)鐵塔租賃成本的進(jìn)一步升高，因此5G基站天面安裝和壓降鐵塔租費(fèi)是急需解決的問(wèn)題。

1 現(xiàn)網(wǎng)基站天面分析

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，在城區(qū)尤其是密集市區(qū)約80%以上基站天面資源緊張，相當(dāng)一部分站點(diǎn)是兩家甚至三家運(yùn)營(yíng)商共用天面，且每家運(yùn)營(yíng)商都同時(shí)安裝多套系統(tǒng)，新增5G系統(tǒng)將尤為困難。根據(jù)鐵塔公司天面租賃收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，直接新增5G天線將產(chǎn)生較高的租賃費(fèi)用，因此從建設(shè)的可實(shí)施性以及降低鐵塔租費(fèi)兩個(gè)方面考慮，天面資源整合不僅可以解決天面資源緊張的問(wèn)題，降低物業(yè)協(xié)調(diào)難度，而且可以大大降低鐵塔租賃費(fèi)。

2 5G基站天面整合方案

對(duì)于利舊現(xiàn)網(wǎng)站址新增5G，例如某運(yùn)營(yíng)商存在C網(wǎng)、L800M、L1.8G、L2.1G等多個(gè)系統(tǒng)及天線共存，利用現(xiàn)有天面資源進(jìn)行整合，既能夠滿足工程的快速實(shí)施，又能節(jié)約鐵塔租賃成本。根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)具體情況，分如下場(chǎng)景進(jìn)行5G基站天面整合。

場(chǎng)景一：現(xiàn)網(wǎng)天面有兩套系統(tǒng)和兩套天線（例如L800M+L1.8G或C網(wǎng)+L800M或C網(wǎng)+L1.8G），需 新 增一套5G AAU。整合方案：新增8端口天線，將現(xiàn)網(wǎng)兩套系統(tǒng)的天線歸并為一套天線，騰挪出空間安裝5G AAU。以L800M+L1.8G情況為例，整合方案如圖1所示（C網(wǎng)+L800M或C網(wǎng)+L1.8G改造方式類似）。

圖1 場(chǎng)景一整合示意圖

場(chǎng)景二：現(xiàn)網(wǎng)天面有三套系統(tǒng)及兩套天線（例如C網(wǎng)單獨(dú)一套天線、L800M和L1.8G共用一套天線），需新增一套5G AAU。整合方案：拆除原C網(wǎng)2端口天線后將C網(wǎng)系統(tǒng)歸并至原有的8端口天線，騰挪出空間安裝5G AAU。但該方案會(huì)使得L800M或L1.8G由原來(lái)2T4R變?yōu)?T2R，將減少上行分集增益約3dB，覆蓋能力有所減弱。如圖2所示。

圖2 場(chǎng)景二整合示意圖

場(chǎng)景三：現(xiàn)網(wǎng)天面有三套系統(tǒng)及三套天線（例如C網(wǎng)獨(dú)立天線+L800M獨(dú)立天線+L1.8G獨(dú)立天線），需新增一套5G AAU。整合方案：拆除C網(wǎng)2端口天線，將C網(wǎng)系統(tǒng)與L800M系統(tǒng)進(jìn)行歸并，L1.8G系統(tǒng)不變。該方案改造工程量較小，但L800M將由2T4R變?yōu)?T2R，減少上行分集增益3dB，覆蓋能力有所減弱。如圖3所示。

圖3 場(chǎng)景三整合示意圖

場(chǎng)景四：現(xiàn)網(wǎng)天面有三套系統(tǒng)及三套天線（例如C網(wǎng)獨(dú)立天線+L800M獨(dú)立天線+L1.8G獨(dú)立天線），需新增一套5G AAU。整合方案：拆除原有系統(tǒng)天線，將C網(wǎng)、L800M、L1.8G三個(gè)系統(tǒng)歸并至新增的8端口天線。該方案拆除工程量較大，實(shí)施后可減少天線系統(tǒng)。但L800M或L1.8G將由2T4R變?yōu)?T2R，減少上行分集增益3dB，覆蓋能力有所減弱。如圖4所示。

圖4 場(chǎng)景四整合示意圖

場(chǎng)景五：現(xiàn)網(wǎng)天面僅有一套系統(tǒng)及一套天線（C網(wǎng)或L800M或L1.8G），需新增一套5G 2.1G NR。整合方案：拆除原有天線，替換為8端口天線，4G/5G共用天線。以L800M為例，天面改造方式如圖5所示（C網(wǎng)改造方式相同）。

圖5 場(chǎng)景五整合示意圖

場(chǎng)景六：現(xiàn)網(wǎng)天面有兩套系統(tǒng)和一套天線（例如L800M+L1.8G共用一套天線），需新增一套5G 2.1G NR。整合方案：拆除原有天線，4G/5G共用新增的12端口天線。如圖6所示。

圖6 場(chǎng)景六整合示意圖

場(chǎng)景七：現(xiàn)網(wǎng)天面有兩套系統(tǒng)兩套天線（例 如C網(wǎng)+L800M或L800M+L1.8G或C網(wǎng)+L1.8G），需新增一套5G 2.1G NR。整合方案：拆除原有天線，將原有系統(tǒng)歸并至新增的8端口天線，單獨(dú)新增4端口天線用于5G 2.1G NR RRU。該方案實(shí)施后天線總數(shù)保持不變。以L800M+L1.8G情況為例，天面改造方式如圖7所示。

圖7 場(chǎng)景七整合示意圖

場(chǎng)景八：現(xiàn)網(wǎng)天面有兩套系統(tǒng)兩套天線（例 如C網(wǎng)+L800M或L800M+L1.8G或C網(wǎng)+L1.8G），需新增一套5G 2.1G NR。整合方案：拆除原有天線，4G/5G共用新增的12端口天線。以L800M+L1.8G情況為例，天面改造方式如圖8所示（C網(wǎng)+L800M和C網(wǎng)+L1.8G改造方式相同）。

圖8 場(chǎng)景八整合示意圖

場(chǎng)景九：現(xiàn)網(wǎng)天面有三套系統(tǒng)及兩套天線（例如C網(wǎng)單獨(dú)一套天線，L800M和L1.8G共用一套天線），需新增一套5G 2.1G NR。整合方案：拆除C網(wǎng)2端口天線后，將C網(wǎng)系統(tǒng)歸并至8端口天線。但L800M或L1.8G將由2T4R變?yōu)?T2R，將減少上行分集增益3dB，覆蓋能力有所減弱。如圖9所示。

圖9 場(chǎng)景九整合示意圖

場(chǎng)景十：現(xiàn)網(wǎng)天面有三套系統(tǒng)及三套天線（C網(wǎng)+L800M+L1.8G），需新增一套5G 2.1G NR。整合方案：拆除原有系統(tǒng)天線，將原有系統(tǒng)歸并至新增的8端口天線，另外單獨(dú)新增4端口天線用于5G 2.1G NR RRU。如圖10所示。

場(chǎng)景十一：現(xiàn)網(wǎng)天面有三套系統(tǒng)及三套天線（C網(wǎng)+L800M+L1.8G），需新增一套5G 2.1G NR。整合方案：拆除原有天線，4G/5G共用新增的12端口天線，該方案可減少兩個(gè)天面平臺(tái)。如圖11所示。

圖11 場(chǎng)景十一整合示意圖

場(chǎng)景十二：現(xiàn)網(wǎng)天面有四套系統(tǒng)（C網(wǎng)+L800M+ L1.8G+ L2.1G），需新增一套5G 2.1G NR。整合方案：將L800M和L1.8G歸并至新增的8端口天線以騰挪空間用于安裝新增的5G 2.1G天線。如圖12所示。

圖12 場(chǎng)景十二整合示意圖

3 測(cè)試效果及鐵塔租金分析

為驗(yàn)證天面整合后對(duì)現(xiàn)網(wǎng)基站覆蓋指標(biāo)的影響情況，選取了某基站進(jìn)行DT測(cè)試。該基站為樓面抱桿站，現(xiàn)網(wǎng)有L800M、L1.8G及L2.1G三個(gè)頻段，其中L800M為獨(dú)立的3副天線，L1.8G和L2.1G共用3副天線，本次需新增3.5G AAU。天面整合前，路測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)由于該路段4G重疊覆蓋嚴(yán)重，導(dǎo)致該路段SINR較差，RSRP=-91dBm，SINR=-4.2dB。

本期新增3.5G AAU，采用場(chǎng)景二的天面整合方案，并結(jié)合測(cè)試情況進(jìn)行相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，調(diào)整4G小區(qū)的方位角及下傾角，減少重疊覆蓋，整合天面并優(yōu)化調(diào)整后，經(jīng)測(cè)試RSRP=-87dBm，SINR=9.8dB，指標(biāo)有所提升。

天面整合后新增5G系統(tǒng)，將對(duì)現(xiàn)網(wǎng)基站指標(biāo)產(chǎn)生影響，因此需要關(guān)注網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)變化情況，不斷對(duì)現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)整，將天面整合后的影響降到最低。天面整合后，RSRP改善率為4.12%，SINR提升率較高，達(dá)到了333.33%，主要因?yàn)樘烀嬲虾?，結(jié)合前期測(cè)試情況對(duì)4G天面方位角、下傾角等進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，使得在不增加天面資源占用的情況下，4G的SINR指標(biāo)得以改善。如表1所示。

表1 天面整合前后指標(biāo)對(duì)比

目前從鐵塔公司與運(yùn)營(yíng)商的商務(wù)談判結(jié)果來(lái)看，鐵塔天面租賃費(fèi)按產(chǎn)品單元進(jìn)行收費(fèi)，當(dāng)多余一個(gè)基本產(chǎn)品單元時(shí)，每超過(guò)3副天線，租金將增加0.3個(gè)產(chǎn)品單元，在不增加天線只新增一套系統(tǒng)的情況下，租金增加0.1個(gè)產(chǎn)品單元。以某市為例，平均一個(gè)桿塔平臺(tái)年租費(fèi)需約2000元/站，當(dāng)采用場(chǎng)景四、場(chǎng)景八、場(chǎng)景十整合天面時(shí)，新增5G系統(tǒng)后可以減少鐵塔一個(gè)平臺(tái)占用數(shù)，預(yù)估可節(jié)約1800元/站/年，當(dāng)采用場(chǎng)景十一的整合方案時(shí)，可以節(jié)約兩個(gè)鐵塔平臺(tái)占用數(shù)，預(yù)估可節(jié)約3800元/站/年，當(dāng)采用其余場(chǎng)景整合天面時(shí)，將不會(huì)額外增加鐵塔平臺(tái)占用費(fèi)，每年只增加0.1個(gè)產(chǎn)品單元的租費(fèi)，將大大減少運(yùn)營(yíng)商成本支出。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文在分析現(xiàn)網(wǎng)基站天面資源現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)基站系統(tǒng)數(shù)及天線數(shù)情況細(xì)分為十二大場(chǎng)景，針對(duì)每種場(chǎng)景提出了具體的天面整合方案，并通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證了整合方案的可實(shí)施性，同時(shí)分析了各種場(chǎng)景下每年鐵塔租賃費(fèi)用的壓降情況，為目前天面資源受限情況下5G基站建設(shè)提供了經(jīng)濟(jì)快捷的解決方案。