鄭銘康

（廣東南方通信建設(shè)有限公司，廣東 廣州 510308）

0 引言

隨著現(xiàn)代技術(shù)的飛速發(fā)展，5G 網(wǎng)絡(luò)以其高速率、低時(shí)延和大連接數(shù)的優(yōu)勢(shì)，為人們的生活和工作提供了極大便利，并逐漸成為通信領(lǐng)域的主流技術(shù)。5G 網(wǎng)絡(luò)的普及和應(yīng)用離不開(kāi)通信基站的建設(shè)和維護(hù)，但在實(shí)際建設(shè)和維護(hù)過(guò)程中難以避免會(huì)遇到各種難題。因此對(duì)基于5G 網(wǎng)絡(luò)的通信基站建設(shè)與維護(hù)研究是十分有必要的。

1 5G 網(wǎng)絡(luò)概述

1.1 5G 網(wǎng)絡(luò)組成

5G 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行如圖1 所示，5G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要包括無(wú)線接入網(wǎng)（RAN）、核心網(wǎng)（CN）、傳輸網(wǎng)（TN）以及業(yè)務(wù)網(wǎng)（SN）4 個(gè)主要組成部分。其中，無(wú)線接入網(wǎng)（RAN）主要負(fù)責(zé)設(shè)備與基站之間的無(wú)線通信，包括基站、中繼站等；核心網(wǎng)（CN）需要發(fā)揮自身控制功能，包括用戶數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)交換等；傳輸網(wǎng)（TN），主要是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸，包括光傳送網(wǎng)、IP 承載網(wǎng)等；業(yè)務(wù)網(wǎng)（SN）主要是面對(duì)用戶，為其提供各種業(yè)務(wù)應(yīng)用，如云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等[1]。

圖1 5G 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行

1.2 5G 網(wǎng)絡(luò)頻譜分配與傳輸速率

頻譜分配是運(yùn)用5G 網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中的重點(diǎn)內(nèi)容，主要包括低頻段、中頻段和高頻段。其中，低頻段主要提供廣覆蓋和高速移動(dòng)通信服務(wù)，中頻段提供較好的覆蓋和數(shù)據(jù)傳輸性能，高頻段則提供極高速率和大容量的服務(wù)。在傳輸速率方面，相較于傳統(tǒng)4G 網(wǎng)絡(luò)，5G 網(wǎng)絡(luò)有著極強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)不同的頻段和場(chǎng)景，5G 網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率存在較大差異，通常情況下，在低、中頻段，5G 網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率可以達(dá)到1Gbit/s 以上；而在高頻段，傳輸速率甚至可以超過(guò)10Gbit/s，能夠滿足各種高帶寬應(yīng)用需求，更好地提供高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)等服務(wù)。

2 基于5G 網(wǎng)絡(luò)的通信基站建設(shè)案例分析

2.1 基站現(xiàn)狀

以廣東省某市5G 基站建設(shè)為例，經(jīng)過(guò)對(duì)當(dāng)?shù)赝ㄐ殴镜葐挝坏恼{(diào)研和分析，得到當(dāng)前該城市現(xiàn)有基站數(shù)據(jù)情況，如表1 所示。從當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)情況來(lái)看，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了2G、3G、4G 的全面覆蓋，信號(hào)質(zhì)量也較好，但是在實(shí)際基站建設(shè)以及網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的過(guò)程中，存在選址難度較大的情況，而且共享站點(diǎn)比例較低，實(shí)際整合規(guī)劃難度較大，改建成本高。

表1 現(xiàn)狀基站情況

2.2 基站建設(shè)問(wèn)題及解決對(duì)策

結(jié)合案例地區(qū)實(shí)際情況，基于5G 網(wǎng)絡(luò)的通信基站建設(shè)過(guò)程中存在的主要問(wèn)題包括以下3 個(gè)方面。

（1）用地資源浪費(fèi)較為嚴(yán)重，案例地區(qū)當(dāng)前現(xiàn)有的基站，均為聯(lián)通、移動(dòng)和電信三個(gè)運(yùn)營(yíng)商各自建設(shè)的，同一區(qū)域基站重復(fù)建設(shè)的情況較為嚴(yán)重，造成了大量土地資源的浪費(fèi)。隨著城市化發(fā)展腳步的加快，用地資源的浪費(fèi)將會(huì)給城市發(fā)展和建設(shè)帶來(lái)極大影響。針對(duì)這一情況，在實(shí)際建設(shè)5G 通信基站的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)現(xiàn)有基站情況進(jìn)行計(jì)算分析，對(duì)于距離較近的基站應(yīng)進(jìn)行科學(xué)整合，最終保留6 個(gè)站點(diǎn)，案例地區(qū)站點(diǎn)整合情況如表2 所示。

表2 站點(diǎn)整合情況

（2）部分區(qū)域信號(hào)較弱。案例城市雖然當(dāng)前基站信號(hào)覆蓋度較高，能夠?qū)崿F(xiàn)大面積覆蓋和通信服務(wù)供應(yīng)，但由于長(zhǎng)期選址、建設(shè)困難，不同網(wǎng)絡(luò)頻段的覆蓋能力不同，存在部分信號(hào)較弱的區(qū)域。因此需要積極開(kāi)展5G 網(wǎng)絡(luò)基站的選址和建設(shè)工作，科學(xué)展開(kāi)規(guī)劃，全面確?；窘ㄔO(shè)的技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、發(fā)展性以及安全性[2]。

（3）城市預(yù)留資源不足。隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展，以及新型城市建設(shè)過(guò)程中對(duì)于通信業(yè)務(wù)的需求不斷變化和升級(jí)，對(duì)于5G 通信基站的需求愈發(fā)迫切，但由于城市發(fā)展規(guī)劃年限久遠(yuǎn)，現(xiàn)有城市預(yù)留資源不足，嚴(yán)重制約了5G 基站的建設(shè)，不僅選址困難，而且空間使用受限嚴(yán)重。在實(shí)際展開(kāi)5G 通信基站建設(shè)的過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)基站規(guī)模展開(kāi)科學(xué)預(yù)測(cè)，明確建設(shè)空間要求，并結(jié)合城市發(fā)展規(guī)劃需求，合理進(jìn)行基站的選址，同時(shí)保障基站建設(shè)能夠滿足當(dāng)前環(huán)境保護(hù)要求，實(shí)現(xiàn)社會(huì)與生態(tài)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展[3]。

2.3 5G 通信基站建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 基站規(guī)模預(yù)測(cè)

5G 網(wǎng)絡(luò)基站建設(shè)過(guò)程中，不僅要關(guān)注投資、覆蓋等方面的問(wèn)題，同時(shí)還應(yīng)重視應(yīng)用場(chǎng)景的建設(shè)，以此確保信號(hào)覆蓋效果，滿足不同通信服務(wù)需求?；诖?，在實(shí)際展開(kāi)基站建設(shè)前，需要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，預(yù)測(cè)基站規(guī)模。常用的預(yù)測(cè)方法包括容量需求法和地塊需求法兩種。其中容量需求預(yù)測(cè)，需要根據(jù)案例所在區(qū)域近幾年移動(dòng)通信用戶的發(fā)展情況，估算寬帶需求量。5G 主要業(yè)務(wù)包括高清視頻和云VR 兩個(gè)方面，根據(jù)近年來(lái)通信用戶數(shù)量以及增長(zhǎng)頻率，可實(shí)現(xiàn)對(duì)于寬帶需求的有效估算，經(jīng)計(jì)算，案例區(qū)域5G 用戶忙時(shí)吞吐量為546kbit/s，單個(gè)基站按平均帶寬150Mbit/s 進(jìn)行計(jì)算，預(yù)測(cè)5G 基站總數(shù)為1356 個(gè)。

地塊需求預(yù)測(cè)法是通過(guò)對(duì)案例區(qū)域用地進(jìn)行分類，并對(duì)基站建設(shè)條件進(jìn)行合理分區(qū)，將其劃分為適建區(qū)、限建區(qū)、禁建區(qū)，如表3 所示。然后需要對(duì)通信設(shè)置場(chǎng)景進(jìn)行劃分，在此過(guò)程中，不僅要考慮人口情況、業(yè)務(wù)流量需求，同時(shí)還應(yīng)充分考量區(qū)域地貌、花草樹(shù)木等，以免影響信號(hào)傳播，導(dǎo)致5G 網(wǎng)絡(luò)信號(hào)較弱，影響通信服務(wù)質(zhì)量，對(duì)此可將基站劃分為密集市區(qū)、一般市區(qū)、縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)、農(nóng)村以及線狀等類型，并根據(jù)不同區(qū)域類型的情況和特點(diǎn)，合理進(jìn)行5G 基站的建設(shè)[4]。

表3 5G 基站建設(shè)條件分區(qū)與城市規(guī)劃用地

在此基礎(chǔ)上，還需要計(jì)算分析基站服務(wù)半徑，明確邊緣速率、進(jìn)行鏈路預(yù)算，并計(jì)算小區(qū)半徑，并由此確定基站密度。根據(jù)案例區(qū)域?qū)嶋H情況，計(jì)算得到的5G基站站址密度如表4 所示。然后進(jìn)行地塊需求預(yù)測(cè)以及基站規(guī)模預(yù)測(cè)，最終確定案例區(qū)域5G 網(wǎng)絡(luò)基站約需要建設(shè)1902 個(gè)基站。

經(jīng)過(guò)研究分析，容量需求法預(yù)測(cè)的站點(diǎn)數(shù)量明顯較小，根據(jù)相關(guān)研究以及其他案例數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該預(yù)測(cè)方法存在較大偏差，而且不利于城市發(fā)展，在未來(lái)城市發(fā)展建設(shè)的過(guò)程中，可能存在5G 基站覆蓋不全面、信號(hào)質(zhì)量較差等問(wèn)題，在此次案例項(xiàng)目當(dāng)中采用了地塊需求法確定5G 基站建設(shè)數(shù)量。

2.3.2 基站布置要求

5G 基站布置應(yīng)根據(jù)場(chǎng)景情況合理展開(kāi)，確保網(wǎng)絡(luò)通信功能得以正常發(fā)揮，樓頂基站選址排序如圖2 所示，落地基站排序如圖3 所示。對(duì)于業(yè)務(wù)高密度區(qū)域場(chǎng)景，基于5G 網(wǎng)絡(luò)的通信基站應(yīng)能夠滿足各種業(yè)務(wù)需求，包括超高清視頻、智慧醫(yī)療等，并能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享，在此過(guò)程中5G 基站的建設(shè)高度應(yīng)控制在25～35m，站間距離在100～200m，采用三層異構(gòu)組網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)深度覆蓋；對(duì)于工業(yè)園區(qū)場(chǎng)景，應(yīng)展開(kāi)邊緣計(jì)算，并確保其支持網(wǎng)絡(luò)切片、海量傳感器接入等功能需求，為工業(yè)生產(chǎn)提供可靠支持，在工業(yè)園區(qū)內(nèi)的5G 基站高度應(yīng)控制在20～30m，站間距離在200～300m；其他場(chǎng)景基站建設(shè)布置要求如表5 所示。

表5 其他場(chǎng)景基站建設(shè)布置要求

圖2 樓頂基站選址排序

圖3 落地基站排序

3 5G 通信基站維護(hù)技術(shù)

3.1 5G 基站故障診斷與預(yù)測(cè)

5G 基站具有分布廣泛、數(shù)量眾多的特點(diǎn)，因此實(shí)際維護(hù)成本和難度較大。而且基站的設(shè)備種類繁多，技術(shù)更新?lián)Q代迅速，對(duì)維護(hù)人員的技能提出了更高的要求。除此之外，基站建設(shè)位置通常較為偏遠(yuǎn)，容易受到環(huán)境因素、自然災(zāi)害等因素的影響，維護(hù)工作存在諸多不確定性[5]。

為提高通信基站維護(hù)水平，應(yīng)積極借助智能化手段和技術(shù)，采取有效故障診斷與預(yù)測(cè)方法。當(dāng)前常見(jiàn)的故障診斷方法包括基于硬件的診斷、基于軟件的診斷以及基于人工智能的診斷等，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理選擇適當(dāng)?shù)脑\斷方法。并借助大數(shù)據(jù)等技術(shù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)設(shè)備故障趨勢(shì)、概率等，以此提高維護(hù)效率，降低故障發(fā)生的概率。

3.2 5G 基站維護(hù)策略

為保障5G 基站維護(hù)管理工作的有效性，需要采取有效維護(hù)策略。首先，應(yīng)加強(qiáng)基站的巡檢工作，定期對(duì)基站設(shè)備進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的故障隱患。其次，提高維護(hù)人員的技能水平，加強(qiáng)培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，確保維護(hù)人員具備較強(qiáng)的維護(hù)能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。最后，還需要建立完善的維護(hù)管理制度，規(guī)范維護(hù)流程，以此提高維護(hù)工作的效率和質(zhì)量[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于5G 網(wǎng)絡(luò)的通信基站建設(shè)與維護(hù)，與實(shí)際網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)質(zhì)量和效果之間有著密切的聯(lián)系，在建設(shè)5G 基站的過(guò)程中，應(yīng)充分明確區(qū)域當(dāng)前基站建設(shè)情況，合理預(yù)測(cè)5G 基站規(guī)模，明確5G 基站布置要求，并結(jié)合實(shí)際需求對(duì)基站站點(diǎn)進(jìn)行合理整合規(guī)劃，同時(shí)還需要積極運(yùn)用大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)于5G 基站故障的快速診斷和有效預(yù)測(cè)，并通過(guò)定期檢查、加強(qiáng)人員培訓(xùn)等方式，全面提高5G 基站維護(hù)水平和效果。