曾海燕, 鄭 鑫

(廣西民族師范學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院, 廣西 崇左532200)

0 引 言

隨著通信技術(shù)的演進(jìn),經(jīng)歷了從2G 到5G 時(shí)代的技術(shù)更迭,盡管通信技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,但是基站選址依然是制約通信發(fā)展的關(guān)鍵因數(shù)。 傳統(tǒng)模式的基站建設(shè),通常采用宏站高塔的模式,用廣覆蓋的方式進(jìn)行建設(shè)。 隨著社會(huì)的發(fā)展,人工成本的不斷增加,傳統(tǒng)模式下的選址模式會(huì)導(dǎo)致基站建設(shè)成本劇增,與現(xiàn)行的節(jié)能減排理念相違背,宏站桿塔的覆蓋由于受到阻擋多,已經(jīng)無(wú)法滿足日趨發(fā)展的通信對(duì)基站深度覆蓋的要求。

隨著4G 和5G 的發(fā)展,宏站高塔的模式日顯其弊端,已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)基站覆蓋的要求。面向5G 通信時(shí)代,如何提高基站選址的成功率,應(yīng)當(dāng)借助于哪些方面的技術(shù)手段,成為要探究的課題。本文介紹了傳統(tǒng)的基站選址原則,分析了傳統(tǒng)選址模式下基站建設(shè)存在的困難,針對(duì)5G 時(shí)代下基站選址的要求進(jìn)行深入分析,以利用社會(huì)資源和宏微基站相結(jié)合等方式來(lái)闡述如何提高5G 基站的選址成功率,并對(duì)具體應(yīng)用案例進(jìn)行了剖析。

1 傳統(tǒng)基站選址原則

2G 時(shí)代的基站建設(shè),通常以廣覆蓋為主,基本是選擇高處建站,基站建設(shè)往往以越高越好,平均每個(gè)基站覆蓋距離達(dá)到3 到5 公里。 對(duì)于這類基站的選址,主要遵循安全性高、覆蓋范圍廣、對(duì)周邊環(huán)境影響小三大原則。 基站選址還要避開容易引發(fā)洪澇災(zāi)害、容易引起雷擊等地區(qū),避免靠近高壓設(shè)施,避免附近有強(qiáng)干擾設(shè)施,比如大功率電臺(tái)、雷達(dá)站及變電站等。 基站的選址也要考慮宏微基站相結(jié)合的原則,宏站僅能做到連續(xù)覆蓋,但對(duì)于人群密集的區(qū)域,還要做到深度覆蓋。 例如：一個(gè)高校的通信覆蓋,不僅需要建設(shè)校區(qū)外圍的若干宏站,還需要在教學(xué)樓、宿舍樓、食堂、體育館等地方進(jìn)行室內(nèi)分布建設(shè),用室內(nèi)分布基站確保流量的吸收,讓宏站更多的承擔(dān)非人流集中區(qū)域的話務(wù)及流量吸收。

2 5G 時(shí)代對(duì)選址的要求

隨著5G 時(shí)代的到來(lái),基站建設(shè)的模式也發(fā)生了巨大的變化。 頻率資源是我國(guó)稀缺資源之一,5G基站的頻率使用有嚴(yán)格的控制,其頻率均比2G、3G及4G 高很多,中國(guó)移動(dòng)5G 基站網(wǎng)絡(luò)主要采用的是2.6G 和4.9G 的頻段,其中2.6G 頻段基站覆蓋能力與4G 基站網(wǎng)絡(luò)D 頻段相當(dāng),4.9G 頻段覆蓋能力遠(yuǎn)差于4G 基站網(wǎng)絡(luò)的2.6G 頻段。 中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通5G 網(wǎng)絡(luò)采用3.5G 頻段,網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力弱于現(xiàn)有4G 網(wǎng)絡(luò),因此現(xiàn)有站址密度無(wú)法滿足5G 覆蓋需求。 由于頻率越高,基站信號(hào)的波長(zhǎng)越小,很難逾越樹木、山川等障礙物,甚至普通建筑物的隔墻也會(huì)使5G 基站信號(hào)大大削弱,所以要求5G 基站的密度越來(lái)越高,一個(gè)5G 基站的覆蓋半徑不到一公里,在密集市區(qū)甚至僅能覆蓋200～300 m。 不同的工作頻段下的不同場(chǎng)景,比如城區(qū)、縣城、郊區(qū)以及農(nóng)村對(duì)基站間距的要求也是不同的,具體要求如表1 所示。

表1 5G 基站間距規(guī)劃表Tab. 1 Spacing planning table of 5G base station

3 提高5G 基站選址成功率的方法

由前述可見,5G 時(shí)代下通信建設(shè)的選址原則由于工作頻段的原因,導(dǎo)致選址原則有所變化,因此選址方法也要有所變更,不能簡(jiǎn)單地復(fù)制原有的模式。下面,從以下4 個(gè)方面介紹提高5G 基站選址成功率的方法。

3.1 利用存量基站資源提高選址率

5G 基站建設(shè)不能完全脫離原有的存量基站進(jìn)行單獨(dú)建設(shè),大多數(shù)情況下需要在現(xiàn)有存量基站的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)容。 5G 基站因其自身的技術(shù)特點(diǎn),對(duì)電源保障的要求非常嚴(yán)格,一個(gè)普通5G 基站的用電量是2G 基站用電量的3 至5 倍,原來(lái)的單相電很難滿足5G 基站設(shè)備的用電要求,對(duì)于這樣的基站,只能進(jìn)行市電改造。 另外,還有部分基站天面空間受限,原有系統(tǒng)已占用整個(gè)天面空間資源,只能進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化,比如采用天線合路等方法,將4G 和5G天線進(jìn)行合路。 還有部分站點(diǎn)因?yàn)殡娫慈萘康膯?wèn)題無(wú)法滿足擴(kuò)容需求,則可以考慮舍棄電池續(xù)航能力,確保5G 設(shè)備正常供電。 通過(guò)這種存量改造的方式,可以提升5G 基站選址成功率。

3.2 利用各類社會(huì)塔提高5G 基站選址成功率

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,5G 通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)上升為國(guó)家戰(zhàn)略建設(shè)的高度,從中央到地方政府都非常重視5G 基站建設(shè),各地政府紛紛成立5G 通信建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組,出臺(tái)若干政策支持5G 基站建設(shè),要求開放樓堂館所、公共設(shè)施等社會(huì)資源,為5G 基站建設(shè)提供便利。 利用政策的支持,將5G 基站基站建設(shè)規(guī)劃納入城市的國(guó)土空間規(guī)劃,與城市的詳細(xì)規(guī)劃做好銜接。 5G 基站建設(shè)遵循“一切掛高皆可用”的原則,不僅可以在原來(lái)2G 及4G 基站的存量站址資源上進(jìn)行擴(kuò)容覆蓋,還可以利用諸如路燈桿、監(jiān)控桿、電力塔及水塔等社會(huì)資源。 對(duì)于有5G 基站建設(shè)需求的區(qū)域,建設(shè)路燈桿時(shí)考慮多桿合一,建設(shè)城市智慧型燈桿塔,既可以照明,又可以5G 通信覆蓋,提高社會(huì)資源的利用率,進(jìn)而提高5G 基站的選址成功率。

3.3 采用宏微基站相結(jié)合的方式建站提升5G 基站選址成功率

5G 時(shí)代80%的流量發(fā)生在室內(nèi),然而目前室內(nèi)的5G 信號(hào)未能滿足社會(huì)發(fā)展的需求。 對(duì)于人群密集的區(qū)域,不能再以簡(jiǎn)單的宏站高塔模式進(jìn)行覆蓋,需要采用宏微基站相結(jié)合的模式深度覆蓋。 例如：地鐵站的站臺(tái)是乘客滯留和換乘的公共區(qū)域,人流量大,業(yè)務(wù)高發(fā),需要重點(diǎn)關(guān)注容量問(wèn)題,可以采用有源室分和微站的方案：皮站覆蓋解決運(yùn)營(yíng)商主要頻段的覆蓋及容量需求,通過(guò)微站對(duì)PRRU 不支持的頻段進(jìn)行容量補(bǔ)充,微站設(shè)備同時(shí)可開展廣告、充電寶等業(yè)務(wù)擴(kuò)展。 這些區(qū)域也可以采用傳統(tǒng)無(wú)源分布系統(tǒng)加微站的方案：采用無(wú)源分布系統(tǒng)解決站廳臺(tái)的覆蓋及基礎(chǔ)容量,微站對(duì)站廳臺(tái)的熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行熱點(diǎn)補(bǔ)充,解決容量問(wèn)題。 通過(guò)室內(nèi)外立體組網(wǎng),釋放小區(qū)容量需求,同時(shí)降低宏站負(fù)荷,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)分流。

3.4 利用Google 地球軟件提升5G 基站選址成功率

Google 地球軟件能夠提供精確的衛(wèi)星地圖,借助其強(qiáng)大的經(jīng)緯度定位功能可以將所需要的基站覆蓋信息展現(xiàn)無(wú)遺,通過(guò)Google 地球軟件,可以查看建站位置與覆蓋目標(biāo)的高差是否符合覆蓋要求,使選址人員無(wú)需耗費(fèi)巨大的體力攀登到基站建設(shè)的具體位置就可以了解周邊的具體環(huán)境,從而提高選址的準(zhǔn)確性,避免人為失誤導(dǎo)致建站選址不理想、覆蓋效果不佳等問(wèn)題。 對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)基站的選址,Google 地球也能提供精準(zhǔn)的定位、精準(zhǔn)的路線導(dǎo)航,使得選址人員可以選擇最佳路線到達(dá)指定的區(qū)域進(jìn)行選址。 通過(guò)經(jīng)緯度的定位功能,建立與后臺(tái)管理人員之間的聯(lián)系,便于后臺(tái)管理人員通過(guò)Google 地球準(zhǔn)確判斷選址位置的地理狀況,為站點(diǎn)的規(guī)劃提供依據(jù)。 借助于該軟件,選址人員不必實(shí)地測(cè)量站間距,從而提高基站選址的成功率。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著時(shí)代的變遷,人們的生活水平越來(lái)越高,移動(dòng)通信已然演變?yōu)榕c水、電、公路同等重要的基礎(chǔ)設(shè)施,但相比于水、電、公路等基礎(chǔ)設(shè)施,人們對(duì)移動(dòng)通信的了解顯然不足,甚至對(duì)通信輻射問(wèn)題有一些誤解,導(dǎo)致部分通信基礎(chǔ)設(shè)施遭受人為破壞,制約了我國(guó)通信事業(yè)的發(fā)展。 5G 移動(dòng)通信建設(shè)是我國(guó)搶占通信技術(shù)制高點(diǎn)的重要手段,也是提高我國(guó)數(shù)字化水平的重要舉措,而5G 基站選址成功率很大程度上制約著5G 通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,直接影響5G 網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)覆蓋及試商用,甚至影響未來(lái)5G 智能應(yīng)用、云計(jì)算、人工智能等產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。 在當(dāng)今5G 移動(dòng)通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的背景下,5G 基站選址成功率顯得尤為重要,本文從優(yōu)化存量基站資源,根據(jù)“一切掛高皆可用”的原則,充分利用社會(huì)資源,采用宏微基站相結(jié)合,以及借助Google 地球軟件等幾個(gè)角度出發(fā),探討改變傳統(tǒng)的選址模式,以提高5G 基站選址成功率。