5G 基站技術(shù)提升研究＊

王子陽(yáng)，葛新權(quán)，2，郭向茹

（1.北京信息科技大學(xué)，北京 100192；2.中國(guó)社會(huì)科學(xué)院，北京 100732）

面向高技術(shù)發(fā)展需要，第五代移動(dòng)通信（以下簡(jiǎn)稱“5G”）作為新基建之首，以便更加適應(yīng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等要求，是與其他“新基建”項(xiàng)目融合的基礎(chǔ)。在第四次工業(yè)革命到來之際，誰先依靠信息化技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革進(jìn)入智能化時(shí)代誰在國(guó)際上就有話語(yǔ)權(quán)。5G 網(wǎng)絡(luò)憑借其高可靠、低時(shí)延、大規(guī)模覆蓋等特性提供的無線通信服務(wù)，促進(jìn)各行各業(yè)的發(fā)展與相互融合，促進(jìn)人工智能（AI）、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧園區(qū)等的快速發(fā)展[1]。因此，5G 技術(shù)在一定程度上影響新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高5G 基站的技術(shù)，將離不開技術(shù)研究的提升路徑和機(jī)制建設(shè)。

盡管國(guó)內(nèi)3 大運(yùn)營(yíng)商已進(jìn)入5G 基站建設(shè)平穩(wěn)階段，但初期建設(shè)存在諸多問題，因此本文旨在用科技檢測(cè)來發(fā)現(xiàn)建設(shè)過程中存在的問題，提高5G 基站的技術(shù)[2]。5G 基站設(shè)施建設(shè)將從“有”到“優(yōu)”推進(jìn)，注入新的動(dòng)能，使數(shù)字經(jīng)濟(jì)在下一步發(fā)展中更加穩(wěn)定。

1 5G 基站技術(shù)現(xiàn)狀與問題

1.1 5G 基站技術(shù)現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)正在規(guī)模建設(shè)的5G 基站，主要分為機(jī)房/方艙與鐵塔/抱桿2 個(gè)部分。鐵塔和機(jī)房相比4G 宏基站，RRU（射頻拉遠(yuǎn)單元）和天線饋線“合并”，變成了AAU（有源天線單元），通過BBU（基帶處理單元）和光纖相連[3]。在4G 基站的基礎(chǔ)上做改進(jìn)，成本相對(duì)較低。但是對(duì)5G 基站的密度要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)在4G 基站之上，5G 基站的數(shù)量將會(huì)是4G 基站的1.5～1.8 倍，因此除了改造現(xiàn)有的4G 基站，還要建設(shè)更多的5G 基站才能保證5G 信號(hào)傳輸?shù)募皶r(shí)性和準(zhǔn)確性[4]。由于在5G 基站的建設(shè)過程中并沒有全面啟動(dòng)使用，其技術(shù)越早提升越有利于接下來新基站建設(shè)技術(shù)的提高，進(jìn)而提高5G 基站建設(shè)的效率。

1.2 5G 基站技術(shù)問題

在將4G 基站改建成5G 基站時(shí)，首先技術(shù)人員是否對(duì)4G 基站原有部件進(jìn)行了可靠性測(cè)試，并融合進(jìn)行改裝？測(cè)試之后的部件是否需予以替換？新增5G 基站部件是否與原部件匹配？5G 基站建設(shè)過程中能否進(jìn)行流程優(yōu)化？在建設(shè)5G 基站時(shí)，5G 信號(hào)是否能覆蓋目標(biāo)區(qū)域？用電是否安全？如何進(jìn)行日常維護(hù)？

很顯然，答案是否定的。自5G 投入使用以來，5G用戶褒貶不一，在提高速度的同時(shí)技術(shù)卻不到位，很多用戶用著5G 卡卻始終使用4G 網(wǎng)絡(luò)。

在排除了眾多科技因素，如確定芯片的供應(yīng)商華為、中興通訊等質(zhì)檢合格之后，意識(shí)到不僅是技術(shù)層、研發(fā)人員，還有在建設(shè)過程中以及投入使用后的維修是否監(jiān)測(cè)到位，都存在能夠影響5G 基站技術(shù)的問題。

2 5G 基站技術(shù)診斷理論

根據(jù)5G 移動(dòng)通信的特點(diǎn)，5G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)逐漸商業(yè)化的過程需要建設(shè)大量的通信基站。根據(jù)通信施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和數(shù)據(jù)采集發(fā)現(xiàn)，通信工程項(xiàng)目施工技術(shù)是確保整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)暢通的關(guān)鍵，所以通信工程的技術(shù)管理就顯得尤為重要。影響通信施工技術(shù)管理的主要因素包含人為因素、機(jī)械設(shè)備因素、通信材料因素、管理因素與環(huán)境因素5 個(gè)方面[5]?；窘ㄔO(shè)主要包含以下7 個(gè)部分，分別為土建、地網(wǎng)、電源配套、市電引入、動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)、無線設(shè)備及天饋線系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)[6]。

2.1 實(shí)地考察法

本文通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察實(shí)勘基站選址，與技術(shù)員溝通；專家由遠(yuǎn)及近進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)。

2.2 用戶感觀調(diào)查

立足5G 用戶真實(shí)業(yè)務(wù)使用，涵蓋網(wǎng)絡(luò)覆蓋、基礎(chǔ)業(yè)務(wù)（語(yǔ)音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）、典型上網(wǎng)應(yīng)用，切實(shí)解決5G用戶使用過程中出現(xiàn)的問題。

了解5G 基站目前存在的技術(shù)問題及隱患，收集到以下信息：①通信施工技術(shù)管理人員技術(shù)素養(yǎng)不高，缺乏全方位控制能力的高級(jí)技工人才；②通信施工中材料和設(shè)備方面供應(yīng)商提供的原材料或設(shè)備技術(shù)參差不齊，導(dǎo)致采購(gòu)的產(chǎn)品型號(hào)和相關(guān)技術(shù)參數(shù)存在一定的誤差，從而影響了施工技術(shù)；③在通信工程建設(shè)施工方法方面，存在工程前期準(zhǔn)備不足、施工方法不當(dāng)、施工單位資源與技術(shù)水平參差不齊等方面的問題；④用戶反饋信號(hào)時(shí)好時(shí)弱，會(huì)自動(dòng)切換成4G，移動(dòng)過程中尤其明顯。

針對(duì)以上問題和潛在風(fēng)險(xiǎn)，為了盡可能地解決通信施工過程因?yàn)橥ㄐ攀┕ぜ夹g(shù)水平低、材料和設(shè)備相關(guān)技術(shù)參數(shù)不達(dá)標(biāo)等問題，控制通信項(xiàng)目施工過程中的施工技術(shù)，提高通信施工的整體技術(shù)。

3 5G 基站技術(shù)體系構(gòu)建

3.1 5G 基站“全鏈路”技術(shù)提升路徑呈現(xiàn)

根據(jù)實(shí)現(xiàn)提高5G 基站技術(shù)的戰(zhàn)略方針，5G 基站由中國(guó)移動(dòng)公司、中國(guó)聯(lián)通公司、中國(guó)電信公司3 家建設(shè)，基于“全鏈路”路徑結(jié)合5G 基站建設(shè)的特點(diǎn)，一方面是建設(shè)5G 基站時(shí)自主提高基站技術(shù)，即圖1“全鏈路”的視角展開全面技術(shù)提升工作；另一方面是以約束激勵(lì)制度為核心，即采用政策驅(qū)動(dòng)技術(shù)[7]。

由于5G 基站建設(shè)的組裝工序很多，從選址到組件獲取、技術(shù)控制、用戶反饋、維修要經(jīng)歷較多階段，且每個(gè)階段都強(qiáng)調(diào)對(duì)產(chǎn)品的嚴(yán)格管控以此實(shí)現(xiàn)再次利用及持續(xù)改善。以下將從技術(shù)管理、持續(xù)改善、資源管理、產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)這4 個(gè)方面，設(shè)計(jì)5G 基站的技術(shù)提升路徑[8]。

從選址上需要獲得土地使用權(quán)?！蛾P(guān)于推動(dòng)5G 加快發(fā)展的通知》中提出，“加大基站站址資源支持。鼓勵(lì)地方政府將5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)所需站址等配套設(shè)施納入各級(jí)國(guó)土空間規(guī)劃，并在控規(guī)中嚴(yán)格落實(shí)；在新建、改擴(kuò)建公共交通、公共場(chǎng)所等工程時(shí)，統(tǒng)籌考慮5G 站址部署需求等”。

首先，技術(shù)管理為6G 革命做準(zhǔn)備。5G 還沒有完全普及，6G 已開始出現(xiàn)在大眾視野。最前沿的技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)為下一步的升級(jí)換代做準(zhǔn)備，在5G 基站中的設(shè)計(jì)技術(shù)、安裝技術(shù)、再利用技術(shù)，應(yīng)盡可能與6G 研發(fā)相結(jié)合。

持續(xù)改善考慮人均5G 基站數(shù)，由于全國(guó)各省市人口不同，響應(yīng)國(guó)家政策每萬人擁有26 個(gè)5G 基站的政策，根據(jù)計(jì)算，僅僅人均基站數(shù)排名第一的天津達(dá)標(biāo)。

在資源管理方面，布局5G 基站選址時(shí)一方面要計(jì)算人均基站數(shù)，另一方面也要考慮人口密度和基站效率的影響。例如在地鐵、火車站、商場(chǎng)、寫字樓等地建設(shè)小基站，增大5G 基站可承載的人口數(shù)。資源管理可持續(xù)利用化，4G 基站站址已建成并有大量可以繼續(xù)利用的組件，一部分可以作為5G 基站建設(shè)的原材料，既節(jié)約了成本，又降低了消耗，符合資源可循環(huán)重復(fù)利用。

在產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)方面，由組件組裝成5G 基站的過程中技術(shù)連接要求嚴(yán)格，由于在建設(shè)過程中工程量大、工程煩瑣，對(duì)團(tuán)隊(duì)要求更高；另外，組裝完成后由于不是每一個(gè)螺絲都會(huì)檢查，對(duì)員工責(zé)任心的要求就更高。在實(shí)地考察的過程中，發(fā)現(xiàn)有的組裝人員并不是技術(shù)人員，其操作規(guī)范未可知，因此在技術(shù)人員數(shù)量不足以組裝5G 基站時(shí)，對(duì)工人培訓(xùn)和可視化的操作示范很有必要。

維護(hù)5G 基站的組件安全是必不可少的環(huán)節(jié)。在調(diào)查過程中，丟失基站組件的消息時(shí)有傳來，這無疑增加了基站的不安全性和成本，甚至人的安全受到威脅。防竊電也是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，很多團(tuán)隊(duì)在建設(shè)5G基站的過程中沒有考慮到這些因素而造成不必要的損失。本文創(chuàng)新性地提出在技術(shù)控制過程中保證安全監(jiān)測(cè)問題，一方面維護(hù)了5G 基站不受破壞，降低了成本；另一方面減少了意外發(fā)生，減少損失。

為保證5G 基站的長(zhǎng)效工作機(jī)制，創(chuàng)新性地提出2套維修體系，預(yù)防維修與專項(xiàng)維修，并制訂了基站檢查步驟，如圖2 所示。

圖2 5G 基站技術(shù)檢查要點(diǎn)

現(xiàn)代電子化設(shè)備更新?lián)Q代速度加快，每18 個(gè)月就會(huì)大規(guī)模更換芯片，因此在這期間維護(hù)和檢修的重要程度不亞于損耗維修，做好維護(hù)和檢修能夠提前預(yù)防零件失效時(shí)造成大規(guī)模信號(hào)丟失和用戶不滿意的情況。

3.2 5G 基站融合驅(qū)動(dòng)技術(shù)提升路徑

除了建設(shè)5G 基站3 大企業(yè)從“全鏈路”視角展開系統(tǒng)性的技術(shù)提升之外，在協(xié)同性政策體系加快構(gòu)建的背景下，更要以約束激勵(lì)制度為核心，將市場(chǎng)作為重要驅(qū)動(dòng)力，反向推動(dòng)通信企業(yè)技術(shù)提升。5G 基站技術(shù)提升政策驅(qū)動(dòng)路徑構(gòu)建圖如圖3 所示，在行政法規(guī)政策、市場(chǎng)監(jiān)管機(jī)制和通信獨(dú)立第三方公司考核機(jī)制的反向推動(dòng)下，通信公司有意識(shí)地提升5G 基站技術(shù)。

圖3 5G 基站技術(shù)提升政策驅(qū)動(dòng)路徑構(gòu)建圖

4 結(jié)論

5G 基站建設(shè)目前在選址、技術(shù)管理、資源管理、維修等方面存在不足，造成用戶感觀評(píng)價(jià)不夠積極。本研究應(yīng)用科技檢測(cè)從用戶視角出發(fā)改善流程，例如增加電量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，防竊電并增加科研人員、技術(shù)人員考核制度，在基站選址時(shí)考慮人均基站量和基站密度以選擇宏、小基站，進(jìn)而提高5G 基站建設(shè)技術(shù)。科技檢測(cè)技術(shù)管理方法層層剖析流程，最終制作了完善的5G 基站技術(shù)提升方案。

5G 基站技術(shù)的提高，不但需要政府的協(xié)助，還要構(gòu)建一個(gè)有效的技術(shù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，這與其隊(duì)伍的責(zé)任心和技術(shù)能力有著密切的關(guān)系。5G 基站的投入期短、建設(shè)周期短、投入使用規(guī)模還較小，為了加速5G 創(chuàng)新產(chǎn)品和應(yīng)用的規(guī)?；l(fā)展，運(yùn)營(yíng)商可在自主研發(fā)、生態(tài)協(xié)同的同時(shí)，進(jìn)行資源整合，聯(lián)合建設(shè)5G 基站以提高基站建設(shè)技術(shù)。通過端到端的5G 用戶體驗(yàn)提升，運(yùn)營(yíng)商可以加強(qiáng)與互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)商的協(xié)同合作提升用戶感知技術(shù)；構(gòu)建并開放用戶反饋平臺(tái)，使用戶在無服務(wù)的情況下也能發(fā)出反饋，并及時(shí)對(duì)反饋信息進(jìn)行分析與解決。