5G建設(shè)過程中通信鐵塔承載能力的提升策略

【摘要】通信鐵塔作為5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)?；渴鸷蛻闷占暗年P(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其承載能力的提升對于實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的廣覆蓋、多場景、低時延、高帶寬等性能訴求有著非常重要的意義。本文從5G通信技術(shù)特點入手，剖析了5G發(fā)展對通信鐵塔承載能力的影響和要求，并深入分析了當前通信鐵塔在規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)等環(huán)節(jié)面臨的實際困難和問題。在此基礎(chǔ)上，本文從戰(zhàn)略規(guī)劃、存量盤活、模式創(chuàng)新、共建共享等維度，提出了一系列切實可行的舉措和方案，希望能夠為通信鐵塔承載能力的全面提升提供參考，助力5G網(wǎng)絡(luò)的快速建設(shè)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)良性發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】5G網(wǎng)絡(luò)；通信鐵塔；承載能力；設(shè)施共享；鐵塔創(chuàng)新

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.18.013

5G通信技術(shù)是新一代移動通信技術(shù)，相比4G通信技術(shù)，具有高頻譜、大帶寬、低時延、廣連接等優(yōu)勢，能夠支撐萬物互聯(lián)、人機交互等全新應用場景。通信鐵塔是移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要承載設(shè)施，擔負著基站設(shè)備的安裝、電力供給、信號傳輸?shù)戎匾δ堋?G時代對通信鐵塔提出了更高的承載能力要求，傳統(tǒng)鐵塔在設(shè)計規(guī)劃、結(jié)構(gòu)承載、站址資源等方面面臨諸多挑戰(zhàn)和不足，如何提升通信鐵塔的承載能力，對于支撐5G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模化部署、推動5G應用的普及融合、賦能經(jīng)濟社會的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，具有十分重要的戰(zhàn)略意義。本文從戰(zhàn)略規(guī)劃、存量盤活、模式創(chuàng)新、共建共享等維度對5G建設(shè)過程中通信鐵塔承載能力的提升策略進行了分析，希望可以為5G發(fā)展提供幫助。

1. 5G通信技術(shù)發(fā)展對通信鐵塔提出了新要求

1.1 5G通信的高頻譜、多天線等特點對鐵塔承載提出了挑戰(zhàn)

5G通信技術(shù)相比于4G通信技術(shù)，在頻譜使用、天線技術(shù)等方面有明顯的特點，這對通信鐵塔的承載能力提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。5G通信采用更高的頻段，如3.5 GHz、4.9 GHz等，這些高頻段雖然可以提供更大的帶寬和容量，但是其傳播距離較短，穿透能力較弱[1]，需要更加密集的基站部署來實現(xiàn)連續(xù)覆蓋，這就需要通信鐵塔能夠提供更多的安裝空間和承載能力，以支撐大規(guī)模的5G基站設(shè)備部署。

同時，5G通信還采用了大規(guī)模MIMO、波束賦形等多天線技術(shù)，通過增加天線數(shù)量和靈活調(diào)控天線方向，可以實現(xiàn)更高的頻譜效率和覆蓋性能，但是大量天線的集成也顯著增加了鐵塔的風荷載和機械應力，對鐵塔的結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性提出了嚴峻考驗。5G天線尺寸更大、重量更重，需要鐵塔提供更大的平臺空間和更強的承重能力，這對鐵塔的升級改造提出了迫切要求。

1.2 5G基站設(shè)備集成度高、重量大，加重鐵塔荷載

與4G基站設(shè)備相比，5G基站設(shè)備具有集成度高、重量大的特點，加重了通信鐵塔的荷載壓力，對鐵塔的承載能力提出了更高的要求。5G基站采用了AAU、CSU等新型設(shè)備形態(tài)，將無線單元、天線、濾波器等部件高度集成，雖然大幅減少了設(shè)備數(shù)量和站址空間，提高了基站部署的靈活性和便捷性，但是設(shè)580d2a0592736f61c947ee7c224cb0ca備的高度集成也帶來了體積和重量的急劇增加，一個5G AAU設(shè)備的重量可達50 kg以上，遠超傳統(tǒng)RRU設(shè)備，當大量的AAU設(shè)備集中安裝在鐵塔上時，會給鐵塔帶來巨大的重力荷載，考驗鐵塔結(jié)構(gòu)的承載極限。

5G基站設(shè)備還采用了更加復雜的射頻技術(shù)和散熱技術(shù)，如大功率放大器、液冷系統(tǒng)等，進一步增加了設(shè)備的重量和體積，這要求鐵塔提供更大的安裝平臺和更高的承重能力，這對鐵塔選材、制造、施工等環(huán)節(jié)提出了更加嚴格的要求[2]。同時，5G基站設(shè)備由于功耗大、發(fā)熱量高，還需要配備更加強大的配套電源和散熱裝置，這無疑會進一步加重鐵塔的附加荷載，對鐵塔的供電和環(huán)境適應性提出了新的挑戰(zhàn)。

1.3 5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力需求大幅提升，鐵塔站址資源緊張

5G網(wǎng)絡(luò)對覆蓋連續(xù)性和用戶體驗有著更高的要求，公司需要在熱點區(qū)域、城區(qū)、郊區(qū)等不同場景實現(xiàn)深度覆蓋和泛在連接，這就需要通信鐵塔提供更加密集的站址資源和更加靈活的部署方案。然而，在城市中心區(qū)、景區(qū)、交通樞紐等區(qū)域，可用的鐵塔站址資源十分有限，已有鐵塔大多已經(jīng)被2G、3G、4G等設(shè)備所占用，缺乏足夠的空間和荷載冗余來滿足5G設(shè)備的部署需求，導致5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋進展緩慢，難以實現(xiàn)預期的網(wǎng)絡(luò)性能和用戶體驗。

同時，5G網(wǎng)絡(luò)還要求在室內(nèi)場景實現(xiàn)更加精細化的覆蓋，需要在樓宇、場館、地鐵等復雜環(huán)境中部署大量的小基站，這就需要鐵塔公司與業(yè)主、物業(yè)等多方進行協(xié)調(diào)，在有限的空間內(nèi)爭取站址資源，并解決供電、散熱、美化等問題，這無疑加大了5G鐵塔部署的難度和成本。5G網(wǎng)絡(luò)對站址位置和密度的要求更高，需要在更加精細化的粒度上進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化，這就要求鐵塔公司具備更加專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃能力和更加靈活的站址獲取能力，能夠根據(jù)不同區(qū)域的用戶分布、業(yè)務(wù)需求、地形地貌等因素，科學合理地規(guī)劃和布局鐵塔站址，最大限度地挖掘和利用有限的站址資源。

2. 5G建設(shè)中提升通信鐵塔承載能力的策略

2.1 加強前瞻性規(guī)劃設(shè)計，提高鐵塔建設(shè)的前瞻性和可擴展性

在5G建設(shè)過程中，運營商和鐵塔公司需要加強前瞻性規(guī)劃設(shè)計，提高通信鐵塔建設(shè)的前瞻性和可擴展性，從而更好地適應5G網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，滿足未來無線通信覆蓋的需求，避免重復建設(shè)和資源浪費，實現(xiàn)鐵塔基礎(chǔ)設(shè)施的可持續(xù)利用。

運營商在規(guī)劃5G網(wǎng)絡(luò)時，需要對未來一段時期內(nèi)的業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢、用戶需求增長、技術(shù)演進路線等進行科學預測和分析，結(jié)合自身發(fā)展戰(zhàn)略，合理布局5G基站，并對鐵塔選址、高度、平臺數(shù)量等提出明確要求[3]。對于一些用戶密集、數(shù)據(jù)流量需求高的區(qū)域，如商業(yè)中心、交通樞紐、大型場館等，運營商可以考慮超前規(guī)劃，在現(xiàn)有鐵塔的基礎(chǔ)上預留出足夠的安裝空間和承重余量，以便于后期靈活擴容，提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量和用戶體驗。

鐵塔公司在開展鐵塔建設(shè)時，需要充分考慮5G基站設(shè)備的特點，在確保鐵塔安全和穩(wěn)定的前提下，盡可能提高鐵塔的承載能力和使用效率。例如，在設(shè)計鐵塔平臺時，可以根據(jù)不同區(qū)域的覆蓋需求，合理確定平臺的數(shù)量、間距和方位角，為每個方向上天線的安裝預留30%～50%的余量，方便后期擴容。在選擇鐵塔材料時，可以采用新型高強度鋼材、復合材料等，在保證鐵塔強度和剛度的同時，減輕自身重量，提高抗風能力。在優(yōu)化鐵塔結(jié)構(gòu)時，可以采用多管塔、角鋼塔等新型塔型，減少風阻，并通過增加斜撐、加強連接等措施，進一步提升鐵塔的整體穩(wěn)定性。

2.2 積極開展存量鐵塔改造，提高鐵塔的承載能力和使用效率

在5G建設(shè)過程中，鐵塔公司和運營商需要積極開展存量鐵塔的改造工作，通過技術(shù)和管理手段提升既有鐵塔的承載能力和使用效率，盤活存量資源，減少新建鐵塔的數(shù)量和投資，加快5G網(wǎng)絡(luò)的部署進度，實現(xiàn)鐵塔資源的集約化利用和可持續(xù)發(fā)展。

鐵塔公司需要對存量鐵塔進行全面的篩查和評估，根據(jù)鐵塔的位置、高度、型號、安裝平臺數(shù)量、現(xiàn)有負荷等參數(shù)，判斷其是否滿足5G設(shè)備的建設(shè)需求，并對可改造鐵塔進行分類，制定針對性的改造方案。對于使用條件較好、位置適中、平臺富余的鐵塔，可以優(yōu)先改造，在鐵塔頂部加裝5G獨立天線，在中間平臺預留小型基站空間，同時加固鐵塔主體，提高防風能力。對于較老舊、超過使用年限或存在安全隱患的鐵塔，則需要進行拆除重建，嚴格按照5G建設(shè)標準進行設(shè)計施工，并納入周邊規(guī)劃。

運營商需要根據(jù)5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，梳理自身存量鐵塔的使用情況，將一些閑置、低效的鐵塔資源釋放出來，供其他運營商共享使用，提高鐵塔利用率，并與鐵塔公司協(xié)商，對一些關(guān)鍵站點的鐵塔進行超前改造，滿足未來2～3年的發(fā)展需要[4]。例如，在人口密集的城區(qū)，可以將一些樓頂自建鐵塔拆除，改為室內(nèi)分布式部署，節(jié)省塔址空間。在郊區(qū)、農(nóng)村等區(qū)域，可以利用既有鐵塔替代美化天線，減少新建數(shù)量。在地鐵、高鐵等場景，可以將鐵塔和軌道設(shè)施集約化建設(shè)，實現(xiàn)資源共享。

鐵塔公司和運營商還需要加強對存量鐵塔改造的精細化管理，建立完善的鐵塔共享共用機制，細化鐵塔共享空間劃分、費用分攤、權(quán)責界定等內(nèi)容，提高多方共享積極性。在鐵塔維護方面，要定期開展安全隱患排查，加強鐵塔防腐、除銹等養(yǎng)護作業(yè)，延長鐵塔使用壽命，并做好技術(shù)升級改造，及時更換老化構(gòu)件，提升鐵塔的安全可靠性。鐵塔公司還需要加快IT系統(tǒng)建設(shè)，提高鐵塔管理的信息化、智能化水平，建立鐵塔可視化管控平臺，實現(xiàn)鐵塔信息的集中管理和共享應用，為鐵塔資源的優(yōu)化配置提供數(shù)據(jù)支撐。

2.3 創(chuàng)新鐵塔建設(shè)模式，采用一體化鐵塔、景觀塔等新型鐵塔

在5G建設(shè)過程中，鐵塔公司需要積極創(chuàng)新鐵塔建設(shè)模式，采用一體化鐵塔、景觀塔等新型鐵塔，突破傳統(tǒng)鐵塔建設(shè)的局限，滿足5G網(wǎng)絡(luò)對站址的多樣化需求，實現(xiàn)鐵塔與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，提升鐵塔建設(shè)的科技含量和美觀度，樹立鐵塔企業(yè)的社會形象和品牌價值。

鐵塔公司可以大力推廣一體化鐵塔，將基站設(shè)備、電力配套、避雷設(shè)施等集成到鐵塔主體結(jié)構(gòu)中，簡化鐵塔外部附著物，減少鐵塔對周邊環(huán)境的影響，提高鐵塔的承載能力和抗干擾能力。一體化鐵塔可以采用模塊化設(shè)計，根據(jù)不同的應用場景和容量需求，靈活組合和拆分各功能單元，實現(xiàn)鐵塔建設(shè)的標準化和定制化相結(jié)合，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本。例如，在人口密度較高、用戶流量較大的城區(qū)，可以采用大容量、多平臺的一體化鐵塔，集中布局多家運營商的設(shè)備，滿足高密度組網(wǎng)需求。在人口稀疏、用戶分布較分散的鄉(xiāng)村，可以采用小型化、一體化的鐵塔，實現(xiàn)快速部署和廣泛覆蓋。

鐵塔公司還需要因地制宜地采用景觀塔，將鐵塔與周邊景觀、建筑風格相+2sDXd+vDk+oeKOIdDp+tQ==融合，提升城市形象和環(huán)境質(zhì)量，增強民眾對5G建設(shè)的認同感和支持度。景觀塔可以采用仿生、抽象等多種藝術(shù)化設(shè)計手法，模擬自然界中的樹木、花卉、山石等元素，或以簡潔、流暢的線條勾勒出鐵塔輪廓，再輔以燈光照明、色彩裝飾等，營造出與周邊環(huán)境相呼應的視覺效果，成為城市的新地標和亮點。例如，在公園、景區(qū)等開放空間，可以采用樹狀、藤蔓狀的景觀塔，與周邊植被相協(xié)調(diào)。在商業(yè)街區(qū)、文化廣場等人流密集區(qū)，可以采用現(xiàn)代簡約風格的景觀塔，與周邊建筑遙相呼應。在高速公路、鐵路沿線等窗口地區(qū)，可以采用流線型、標志性的景觀塔，彰顯城市個性和魅力。

2.4 加強鐵塔共享共用，提高資源利用效率，減少重復建設(shè)

在5G建設(shè)過程中，鐵塔公司和電信運營商需要進一步加強鐵塔共享共用，打破行業(yè)壁壘和部門界限，建立完善的鐵塔共建共享機制，整合各方資源，統(tǒng)籌規(guī)劃布局，提高鐵塔資源的利用效率，減少重復建設(shè)和資源浪費，加快5G網(wǎng)絡(luò)的部署進度，實現(xiàn)鐵塔建設(shè)的集約化發(fā)展和規(guī)?；?jīng)營。

鐵塔公司需要與各電信運營商加強溝通協(xié)調(diào)，摸清各方的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃和鐵塔需求，科學制定鐵塔建設(shè)方案，在滿足各方覆蓋要求的基礎(chǔ)上，最大限度地實現(xiàn)鐵塔資源的共享共用。鐵塔公司可以根據(jù)各運營商的網(wǎng)絡(luò)制式、頻段、容量等因素，合理劃分鐵塔的共享單元，為不同運營商分配獨立的安裝平臺和天線掛高，既可保證各方的通信質(zhì)量和安全，又能避免重復建設(shè)和干擾[5]。例如，在城區(qū)、高鐵等用戶密集區(qū)域，鐵塔公司可以采用大型多方位鐵塔，集中容納多個運營商的設(shè)備。在農(nóng)村、山區(qū)等邊遠地區(qū)，鐵塔公司可以采用小型共享鐵塔，同時滿足廣電、電力等部門的通信需求。

電信運營商需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)思路，樹立鐵塔共享共用的意識，將鐵塔建設(shè)與自身網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃相結(jié)合，主動與鐵塔公司對接，共同制定鐵塔共享方案，并積極履行鐵塔共享協(xié)議，及時推進自身設(shè)備的安裝和調(diào)測。運營商可以根據(jù)自身網(wǎng)絡(luò)特點和市場需求，靈活選擇鐵塔共享模式，如全塔共享、平臺共享、機房共享等，在保證自身網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和差異化服務(wù)的同時，盡可能減少新建鐵塔的數(shù)量，提高現(xiàn)有鐵塔的利用率。例如，在已有鐵塔資源較為充足的區(qū)域，運營商可以優(yōu)先選擇鐵塔共享，減少自建鐵塔。在鐵塔資源不足或需要新增覆蓋的區(qū)域，運營商可以與鐵塔公司協(xié)商，采用共建共享方式，按比例分攤鐵塔建設(shè)成本和運維費用。

鐵塔公司還需要加強鐵塔共享共用的精細化管理和服務(wù)保障，為各運營商提供優(yōu)質(zhì)高效的鐵塔服務(wù)，提升鐵塔運營的專業(yè)化水平和綜合效益。鐵塔公司可以建立完善的鐵塔共享管理平臺，實現(xiàn)鐵塔資源的可視化監(jiān)控和智能化調(diào)度，對鐵塔的位置、高度、荷載等信息進行實時采集和動態(tài)更新，為鐵塔的規(guī)劃、建設(shè)、維護等提供數(shù)據(jù)支撐和決策依據(jù)。鐵塔公司還需要完善鐵塔共享服務(wù)流程和標準，細化鐵塔共享的操作規(guī)范和服務(wù)等級，為各運營商提供一站式的鐵塔服務(wù)，包括鐵塔選址、勘察、設(shè)計、施工、維護等環(huán)節(jié)，并建立健全的鐵塔共享服務(wù)考核和評價機制，根據(jù)各運營商的滿意度和鐵塔利用率等指標，不斷優(yōu)化鐵塔共享服務(wù)模式和內(nèi)容。

3. 結(jié)束語

5G通信技術(shù)的發(fā)展對通信鐵塔的承載能力提出了更高的要求，現(xiàn)有通信鐵塔在規(guī)劃、建設(shè)、運營等環(huán)節(jié)還面臨諸多困難和問題，亟需從頂層規(guī)劃、存量改造、模式創(chuàng)新、資源整合等方面入手，系統(tǒng)性地提升鐵塔的承載水平。未來，鐵塔行業(yè)要立足5G發(fā)展需求，樹立創(chuàng)新發(fā)展理念，加強行業(yè)協(xié)同聯(lián)動，注重復合型人才培養(yǎng)，加快數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型升級，為5G基礎(chǔ)設(shè)施的供給保障和高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐，為數(shù)字經(jīng)濟時代的產(chǎn)業(yè)繁榮和社會進步貢獻力量。

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[5]黃顯剛.5G基站電子設(shè)備防雷與接地技術(shù)研究[J].通信與信息技術(shù)，2022（03）：62-63，21.

作者簡介：盧超（1982—），男，陜西西安人，工程師，研究方向：通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程管理、移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、優(yōu)化及工程建設(shè)管理。