摘要：當(dāng)今，隨著5G技術(shù)的日益成熟和國家網(wǎng)絡(luò)部署計(jì)劃的全面推進(jìn)，建設(shè)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施成為推動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展不可或缺的先決條件。鐵塔公司肩負(fù)著基礎(chǔ)通信設(shè)施的建設(shè)、系統(tǒng)運(yùn)營以及戶外基站運(yùn)維的重要使命，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，不僅要充分考慮用戶的個(gè)性化和創(chuàng)新性需求，還要特別關(guān)注5G技術(shù)頻率更高、基站設(shè)備能耗更大、站址密集性更高等特點(diǎn)。該文探討了面向5G網(wǎng)絡(luò)的鐵塔公司網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與應(yīng)用策略，旨在為其健康可持續(xù)發(fā)展提供重要的理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：5G；鐵塔公司；網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；覆蓋半徑

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.10.008

中圖分類號：TN 929.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編碼：1672-7274（2024）10-00-03

Research on Network Planning and Application Strategy of Iron Tower Company for 5G

Abstract： Today， with the increasing maturity of 5G communication technology and the comprehensive promotion of national network deployment plans， building basic network infrastructure has become an indispensable prerequisite for promoting the development of 5G networks. The Iron Tower Company shoulders the important mission of constructing basic communication infrastructure， operating systems， and maintaining outdoor base stations. When planning the network， it is not only necessary to fully consider the personalized and innovative needs of users， but also to pay special attention to the characteristics of 5G technology， such as higher frequency， higher energy consumption of base station equipment， and higher site density. The article explores the network planning and application strategies of the iron tower company for 5G， aiming to provide important theoretical support and practical guidance for its healthy and sustainable development.

Keywords： 5G; iron tower company; network planning; coverage radius

0 引言

5G技術(shù)作為當(dāng)前信息通信領(lǐng)域的最新技術(shù)，以其卓越的性能特點(diǎn)日益受到關(guān)注。相較于之前的通信，5G技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更低的傳輸延遲，更為重要的是，它還開啟了大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、智能城市和工業(yè)自動(dòng)化等新興應(yīng)用的新篇章[1]。例如，在智能交通系統(tǒng)中，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的低延遲和高可靠性使得車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)互聯(lián)，從而大幅提升了交通管理的效率和安全性。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)雖然具有傳輸信息量更大、速率更快的特點(diǎn)，但這不僅需要更多的基站覆蓋以確保信號穩(wěn)定，同時(shí)也帶來了基站設(shè)備能耗的大幅增加。5G基站供電系統(tǒng)示意圖如圖1所示。5G基站的能耗主要包括核心設(shè)備能耗和輔助設(shè)備能耗兩大方面。核心設(shè)備中有以BBU-AUU為核心的數(shù)據(jù)收發(fā)裝置，輔助設(shè)備則包括空調(diào)、蓄電池等輔助核心設(shè)備正常運(yùn)行的配套設(shè)備。一方面，由于5G網(wǎng)絡(luò)的高頻段特性，基站覆蓋范圍相對較小，導(dǎo)致需要更多的基站點(diǎn)密集布局，這不僅增加了設(shè)備的投資和維護(hù)成本，還對空間資源的利用提出了更高的要求。另一方面，5G基站設(shè)備的復(fù)雜性和高能耗，使得在現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施上的升級和更新工作愈加復(fù)雜。為了提供廣泛的覆蓋和高質(zhì)量的服務(wù)，運(yùn)營商需要細(xì)致地規(guī)劃基站的位置和覆蓋范圍，以最大程度地優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能和用戶體驗(yàn)。

面向5G網(wǎng)絡(luò)的鐵塔公司在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和應(yīng)用策略上面臨著諸多挑戰(zhàn)和機(jī)遇，有效應(yīng)對5G網(wǎng)絡(luò)的高能耗特點(diǎn)，合理規(guī)劃基站設(shè)備的部署和管理，不僅是提升網(wǎng)絡(luò)效率和服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵，而且也是推動(dòng)鐵塔公司健康可持續(xù)發(fā)展的重要保障。

1 5G基站點(diǎn)規(guī)劃、設(shè)計(jì)依據(jù)

5G基站址的規(guī)劃和設(shè)計(jì)原則涉及多方面的考慮，從道路便利性到供電設(shè)施、穿損場景多樣性和業(yè)務(wù)場景的豐富度，每個(gè)因素都直接影響到網(wǎng)絡(luò)的性能和覆蓋效果。站址的選擇必須考慮道路的便利性。良好的道路網(wǎng)絡(luò)可以保證基站建設(shè)和維護(hù)的效率，同時(shí)有助于快速響應(yīng)和解決潛在問題。供電區(qū)域的便利性也是至關(guān)重要的考慮因素。5G基站對穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)有著嚴(yán)格要求，選址時(shí)需優(yōu)先考慮供電設(shè)施完備的區(qū)域。選擇位于城市主要電力供應(yīng)線路附近的站址，可以最大程度地降低供電設(shè)備的建設(shè)和運(yùn)營成本，保障基站長期穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)對5G網(wǎng)絡(luò)信號對于建筑物和植被的穿透能力需要在不同環(huán)境下進(jìn)行充分測試，在密集城區(qū)和一般城區(qū)內(nèi)選擇具有不同建筑結(jié)構(gòu)和植被密度的測試場景，可以確保網(wǎng)絡(luò)在各種復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定性和覆蓋性能。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)需要注意業(yè)務(wù)場景的豐富度，選取多場景區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。道路測試的難易度也應(yīng)綜合考慮。有些地區(qū)可能存在道路狹窄、交通擁堵等情況，這會(huì)影響基站建設(shè)和維護(hù)的難度。

2 基站點(diǎn)形態(tài)設(shè)計(jì)

5G網(wǎng)絡(luò)的基站建設(shè)在當(dāng)前的規(guī)劃和設(shè)計(jì)中，突出了“密、小、低”的特征。這不僅反映了對基礎(chǔ)設(shè)施空間利用效率的追求，也體現(xiàn)了對環(huán)境影響的最小化考慮。站址形態(tài)策略需要在共享城市資源和復(fù)用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上確定可用資源，所以5G基站往往會(huì)選擇在現(xiàn)有的建筑物、燈桿或公共設(shè)施上安裝天線，以減少新建設(shè)施的需求。

基站群是網(wǎng)絡(luò)布局理念中的關(guān)鍵概念，它強(qiáng)調(diào)室內(nèi)外結(jié)合、宏觀微觀結(jié)合的整合策略，以確保網(wǎng)絡(luò)覆蓋的連續(xù)性和效率。在城市密集區(qū)域，可以通過組建多個(gè)基站小區(qū)（Small Cell），并與室內(nèi)分布的微基站（Micro Cell）和室外的宏基站（Macro Cell）相結(jié)合，來提供更加均衡和穩(wěn)定的覆蓋。多層次、多場景的布局不僅可以彌補(bǔ)不同環(huán)境下的信號傳輸差異，還能夠有效應(yīng)對用戶密集和高流量的需求。

站址形態(tài)策略還需要全面考慮傳輸接入和供電保障的問題。5G基站對傳輸接入速度和穩(wěn)定性有較高的要求，因此選擇傳輸接入設(shè)備時(shí)需要考慮網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝Ш涂煽?。供電保障是基站正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，需要在站址選擇和設(shè)計(jì)中優(yōu)先考慮電力穩(wěn)定、供電設(shè)備的可靠性和靈活性。

3 基站點(diǎn)獲取策略

在5G基站建設(shè)中，站址獲取策略至關(guān)重要，需要綜合考慮社會(huì)資源分析、部署戰(zhàn)略合作和大融合、大共享理念。為了有效利用社會(huì)資源，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃前期必須進(jìn)行詳盡的社會(huì)資源分析，包括將社會(huì)資源劃分為社會(huì)桿塔資源和建筑物資源等不同類型。發(fā)展較迅速的城市中往往擁有大量的公共建筑或高層住宅，這些建筑可以成為部署5G基站的理想選擇。關(guān)注部署戰(zhàn)略合作問題尤為重要，特別是面對5G基站建設(shè)資源的儲(chǔ)備問題。這意味著運(yùn)營商和城市管理者應(yīng)該積極協(xié)商合作，共同解決站址獲取問題。站址獲取還必須立足于“大融合、大共享”的理念，將同步規(guī)劃、同步設(shè)計(jì)的理念融入通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中。不同運(yùn)營商或基礎(chǔ)設(shè)施提供者應(yīng)該共享資源，避免重復(fù)建設(shè)，提高資源利用率。

4 5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃覆蓋方法

4.1 規(guī)劃流程

鐵塔公司在進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)主要需要考慮業(yè)務(wù)需求分析、預(yù)規(guī)劃、站址規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)仿真等方面的內(nèi)容，具體流程如圖2所示。

業(yè)務(wù)需求分析階段是整個(gè)規(guī)劃過程的基礎(chǔ)，需要深入了解用戶需求、業(yè)務(wù)場景和預(yù)期的服務(wù)質(zhì)量水平。這一階段的關(guān)鍵是收集和分析大量數(shù)據(jù)，包括用戶數(shù)量、設(shè)備密度、數(shù)據(jù)傳輸需求、覆蓋范圍等，以確保網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)能夠有效地滿足未來的需求。

預(yù)規(guī)劃階段在具體站址規(guī)劃之前，預(yù)規(guī)劃涵蓋網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、頻譜規(guī)劃、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選擇等方面。在這一階段，可以利用仿真工具對不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評估和比較，以確保選擇最優(yōu)方案。

站址規(guī)劃是5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的核心環(huán)節(jié)之一，它直接影響到網(wǎng)絡(luò)的覆蓋效果和性能。站址規(guī)劃階段需要考慮地理信息、建筑物高度、障礙物影響等因素，以選擇最佳的基站位置。

網(wǎng)絡(luò)仿真不僅是驗(yàn)證和優(yōu)化規(guī)劃方案的關(guān)鍵步驟，更是通過使用各種仿真工具和模型，能夠精確模擬不同場景下網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況，并評估其性能和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。通過仿真模擬，可以以較低的成本預(yù)測網(wǎng)絡(luò)的容量需求和負(fù)載分布，為實(shí)際建設(shè)和部署提供精準(zhǔn)的指導(dǎo)和支持。這種系統(tǒng)化的仿真分析能力使得在實(shí)際投資前就能發(fā)現(xiàn)潛在的問題和瓶頸，從而有效地降低實(shí)施過程中可能面臨的風(fēng)險(xiǎn)和成本。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段，仿真能夠幫助工程師更好地理解網(wǎng)絡(luò)在不同負(fù)載和環(huán)境條件下的表現(xiàn)，進(jìn)而調(diào)整和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。通過仿真模型可以預(yù)測高峰時(shí)段的流量變化，評估不同設(shè)備配置和部署策略的效果，以及確定最佳的資源分配方案。這些信息對于決策者來說至關(guān)重要，能夠確保在實(shí)際建設(shè)過程中避免不必要的資源浪費(fèi)和性能下降。

4.2 覆蓋半徑分析

為了確定覆蓋指標(biāo)要求及傳播模型，規(guī)劃工程師需要詳細(xì)分析目標(biāo)區(qū)域的地形地貌、建筑密度以及預(yù)期的服務(wù)質(zhì)量需求。這些因素決定了覆蓋范圍和覆蓋強(qiáng)度的基本參數(shù)，如覆蓋半徑和信號強(qiáng)度衰減模型的選擇。對于城市中心區(qū)域，由于高樓大廈密集分布，可能需要選擇能夠有效穿透建筑物的傳播模型，以確保覆蓋的連續(xù)性和穩(wěn)定性。通過9ElX2+yyDoNVI88AVOGTRm83DvkTV+EPrtzALy6iS50=鏈路預(yù)算分析上、下行鏈路的覆蓋能力是確定基站位置和數(shù)量的關(guān)鍵步驟，上行鏈路和下行鏈路的覆蓋能力計(jì)算需要考慮頻率、天線高度、發(fā)射功率以及地形和建筑物的阻擋效應(yīng)等因素。對于高密度的商業(yè)區(qū)域，往往需要增加基站密度以彌補(bǔ)信號覆蓋的空白區(qū)域，確保用戶在移動(dòng)過程中無縫切換并提供穩(wěn)定的通信服務(wù)。

根據(jù)規(guī)劃區(qū)域的面積和單個(gè)基站的覆蓋面積，可以計(jì)算出滿足覆蓋需求的基站數(shù)量及其位置。這需要將規(guī)劃區(qū)域劃分為若干覆蓋單元，每個(gè)覆蓋單元內(nèi)的基站位置和覆蓋范圍應(yīng)能夠互補(bǔ)覆蓋整個(gè)區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)全面的服務(wù)覆蓋。通過地圖分析和仿真模擬，可以確定每個(gè)基站的最佳放置位置，以最大化覆蓋范圍并避免重疊覆蓋區(qū)域，從而提高網(wǎng)絡(luò)效率和資源利用率。鏈路預(yù)算的結(jié)果顯示，3.5 GHz和4.9 GHz頻率的5G基站相較于LTE基站，在小區(qū)半徑上有所縮短。具體而言，LTE基站采用1.8 GHz頻率，2T4R配置，其覆蓋半徑為0.32 km。對比之下，以64T64R配置的5G基站，使用3.5 GHz頻率時(shí)，其覆蓋半徑可達(dá)0.2 km；而使用4.9 GHz頻率時(shí)，其覆蓋半徑則可達(dá)0.14 km[2]。

5 室內(nèi)建設(shè)和項(xiàng)目管理規(guī)劃

5G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)建設(shè)和項(xiàng)目管理策略在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代的通信基礎(chǔ)設(shè)施中顯得尤為關(guān)鍵，為了有效地實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋和服務(wù)質(zhì)量，必須構(gòu)建穩(wěn)定可靠的光纖分布系統(tǒng)（有源室分）。光纖作為傳輸介質(zhì)具有高帶寬和低延遲的優(yōu)勢，能夠支持5G網(wǎng)絡(luò)的高速數(shù)據(jù)傳輸需求[3]。大型商業(yè)中心、醫(yī)院或體育館等高密度人群的室內(nèi)場所，通過光纖分布系統(tǒng)可以有效地支持多用戶同時(shí)享受高速數(shù)據(jù)服務(wù)，提升用戶體驗(yàn)。為了優(yōu)化5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋效果，可以設(shè)立分布式的微站，結(jié)合4G網(wǎng)絡(luò)分布式微站的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)，這種多模共用的策略可以有效利用已有的基礎(chǔ)設(shè)施，并通過升級和優(yōu)化現(xiàn)有設(shè)備，適應(yīng)不同頻段的需求。將現(xiàn)有的4G微站升級為5G網(wǎng)絡(luò)兼容的設(shè)備，通過這種分布式部署可以靈活覆蓋大范圍的室內(nèi)區(qū)域，減少新建基站的需求和成本，同時(shí)提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋的一致性和穩(wěn)定性。

在項(xiàng)目管理方面，特別是在選址過程中，需要進(jìn)行一頭一尾的監(jiān)督工作。因此從選址的最初階段直至項(xiàng)目完成都需要嚴(yán)格的監(jiān)督和管理，選址階段需要綜合考慮地理信息、建筑結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)容量需求等因素，確保選擇最佳的站址位置。監(jiān)督工作還包括施工過程中的質(zhì)量控制和安全保障，以及后期的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和維護(hù)管理。有效的項(xiàng)目管理和監(jiān)督，可以保證5G網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)建設(shè)的順利進(jìn)行，并最大化其在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的效益。

6 結(jié)束語

隨著5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)逐漸完成，在原有覆蓋范圍內(nèi)新規(guī)劃基站，對于中國鐵塔公司而言，意味著需有更高的要求及更成熟的規(guī)劃部署。重點(diǎn)技術(shù)包括全雙工與頻譜共享、靈活雙工、D2D通信、先進(jìn)的編碼調(diào)制、新型多載波技術(shù)、高級多址技術(shù)、超密集組網(wǎng)以及全頻譜接入等方面。5G網(wǎng)絡(luò)對鐵塔公司發(fā)展的潛在影響也需進(jìn)行深入分析，以便提出切實(shí)可行的解決方案。這些措施將有助于鐵塔公司在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)期內(nèi)高質(zhì)量完成建設(shè)任務(wù)，確保相關(guān)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)的有效部署，從而實(shí)現(xiàn)更高效的運(yùn)營和服務(wù)水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 權(quán)文．面向5G的鐵塔公司網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及應(yīng)用策略研究[J]．南京：南京郵電大學(xué)，2019．

[2] 李廣平．規(guī)劃先行需求引領(lǐng)，全面助力5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展[J]．?dāng)?shù)字通信世界，2019（12）：136-137．

[3] 萬方．面向5G基站的綜合節(jié)能技術(shù)分析研究[J]．?dāng)?shù)字通信世界，2024（5）：57-59．