面向5G演进的现有天面整改方案

1 引言

通信技术发展飞快，从2G到4G，再到即将到来的5G，仅仅是经过了短短的十几年时间，快速的发展为人们的生活带来了日新月异的变化。而伴随着技术的快速的更新换代，实际的工程建设中也面临着不小的挑战，经过了几代的通信技术的发展，如今的无线基站天面可谓是“四世同堂”，越来越臃肿、复杂的天线系统对应的现实情况是越来越紧迫的安装资源和越发高昂的租金成本，而在国家多年的“降费增速”的指导思想下，运营商近些年的“量收剪刀差”问题愈加明显，摆在运营商面前的只有“降本增效”这条出路，因此在5G的大规模建设的过程中，不可能无节制的投入。5G无线基站的建设必将以节省投资为大前提，直接新址站址，新增杆塔等措施将大量占用投资成本，相反通过现有天面整合为5G天线腾挪安装位置能够达到“降本增效”的总体目标。

2 网络现状

随着网络建设的不断推进，多系统、多制式的技术特征导致天面天线数量不断增加，中国移动现有GSM900、GSM1800、LTE-D、LTE-F、FDD900、FDD1800等 制式的网络覆盖，目前的2G、4G建设已经接近尾声，后续主要以局部的弱覆盖补盲为主，未来TDD/FDD协同组网将成为5G发展的必然趋势，TD-LTE/LTE FDD融合发展，以TD-LTE为主、以LTE FDD为信号覆盖和热点容量的补充。如图1所示。这就意味着在未来的较长一段时间内多套系统将同时共存，基站天面多套系统天线将会同时占用天面资源。

图1 多频段、多制式的协同情况

多运营商共用、多系统共存等因素，导致目前的无线基站天面都较为复杂、臃肿，留给新增系统建设利用的空间越来越小。如图2所示。

图2 某楼面站点天线安装情况

3 改造思路

在保障网络质量的前提下，主设备利用共模硬件，积极整合现网2/4G站址天面资源，采用多系统共天线的建设方式，推动一次设计完成整体天面改造，避免重复进场重复建设，提升建设效率，同时对天线、主设备进行整改，减少天线，为5G建设预留天面资源，努力降低后期建设的租赁成本，降低网络运营成本。

根据目前现有的天面情况，未来5G的AAU(Active Antenna Unit 基于AAS技术、将射频与天线一体化设计)建设类型可基本细分如表格中5种类型，如表1所示。其中方案1/2/4/5需要增加杆体的占用数量（直接替换D频天线除外），相应地需要增加租金费用，方案3为对现有天线进行整合后腾出空间，该类型整改符合目前运营商“降本增效”的主题思路，因此，在5G演进过程中，通过整合方式获取天线安装资源将是一个较为有简单、有效的措施。

表1 5G AAU天线建设类型表

天面整合过程中优先考虑是否有LTE-D频天线可直接替换，其次根据单扇区的抱杆数量与实际的抱杆承重能力、抱杆安装环境、业主敏感度等因素综合考虑制定整合方案。

4 整改后天面发展趋势

随着近些年通信天线技术的发展，各种多通道合路天线的出现满足了目前对于天面整改的需求。常见的“4+4”天线、“4+4+8+8”天线的天线端口示意图如图3所示，其基本参数如表2所示。

图3 某厂家4+4天线及4+4+8+8天线端口示意图

表2 某厂家4+4天线及4+4+8+8天线基本参数表

通过2/4G系统的天面整合以及后期的5G系统建设后，未来天馈系统将更加趋向于集中化，精简化，智能化，未来天面的几种主要形态（如图4所示）。

图4 未来天面发展形态1

利用4+4+8+8天线对现有2/4G系统进行高度整合，LTE-D与 5G共模建设，该天面类型最为简洁对天面的安装空间要求最低，，但由于其整合度很高，对于后续的优化维护等方面提出更高要求，该天线形态并非所有现实场景（如图5所示）。

图5 未来天面发展形态2

利用4+4双频电调天线对现有FDD900/FDD1800系统进行整合，LTE-F独立天线，LTE-D与5G共模建设，该天面类型相对简洁，整合度较高，对于单个系统的优化也提出较高要求，该天线形态适应较多现实场景（如图6所示）。

图6 未来天面发展形态3

该状态下，各系统间天线各自独立，整合度最低，但针对各系统的覆盖需求，分布灵活，后续的优化维护等方面也较为方便，在安装条件允许的情况下，该形态在覆盖方面的效果最佳。

5 场景划分及整改方案

（1）单系统天面（如表3所示）

整改方案

场景1/2：单扇区单抱杆情况下，优先考虑是抱杆是否有空余安装位置（包括对GSM天线进行挪位），其次考虑抱杆接续和安装辅助杆、支臂等，最后考虑新增杆体；单扇区多抱杆情况下，将GSM设备整改为最新支持GNF三模设备，同时天线整合为4通道或4+4通道天线，利用整改后空出抱杆安装5G AAU天线

表3 单系统天面组合方式表

场景3：直接替换为5G AAU，LTE-D采用共模方式进行建设，BBU需要更换支持3D-MIMO功能的基带板（如图7所示）。

图7 整改示意图（单系统天面）

场景4：优先考虑是否有空余抱杆安装（包括对F频天线进行挪位），其次考虑抱杆接续和安装辅助杆、支臂等，最后考虑新增。

（2）双系统站点（如表4所示）

表4 双系统天面组合方式表

整改方案

场景1：单扇区单抱杆情况下，5G AAU优先考虑抱杆空余位置，其次考虑GSM900、GSM1800整合在4+4双频天线空出安装位置，最后考虑新增抱杆安装。单扇区多抱杆情况下，将GSM设备整改为支持GNF三模最新设备，天线整改为4+4双频电调天线，空出抱杆安装5G AAU天线（如图8所示）。

图8 整改示意图（双系统天面场景1）

场景2/4：LTE-D采用独立抱杆的情况下，直接替换为5G AAU进行建设；LTE-D非独立抱杆的情况下，单扇区单杆情况下，承重满足的情况下优先考虑替换，其次考虑抱杆接续、加辅助杆等方式，最后考虑新建抱杆；单扇区多杆，将GSM设备整改为最新支持GNF三模设备，同时天线整合为4通道或4+4通道天线，利用整改后空出抱杆安装5G AAU天线

场景3/5：单扇区单抱杆情况下：5G AAU优先考虑利旧原有抱杆空余位置，其次考虑若2/4G天线整合在4+4+8+8天线中是否可空出安装位置，最后考虑新增抱杆安装。单扇区多抱杆情况下，将2/4G天线整合在4+4+8+8天线中，空出抱杆安装5G AAU天线（如图9所示）。

图9 整改示意图（双系统天面场景3/5）

场景6：LTE-D、LTE-F，采用独立天线，单抱杆时承重满足的情况下，D频天线直接替换为5G AAU，其次考虑新增；多抱杆时D频天线直接替换为5G AAU；LTE-D、LTE-F采用合路天线时，原有合路天线继续给F频使用，5G AAU首先考虑通过利旧空余抱杆、抱杆接续、新装辅助杆等形式进行安装，其实考虑新建抱杆安装，D频与5G共模建设。

（3）三系统站点（如表5所示）

表5 单系统天面组合方式表

整改方案

场景1/3/4：LTE独立抱杆情况下，直接替换为5G AAU，LTE非独立抱杆情况下，首先通过“4+4”双频电调天线整合GSM900、GSM1800或者“4+4+8+8”整合GSM、LTE-F腾出安装空间，其次考虑通过新增辅助杆等方案安装天线，最后在满足承重的情况下考虑替换D频天线。

场景2：单扇区单杆的情况下，首先考虑通过“4+4+8+8”天线整合GSM900、GSM1800、LTE-F天线是否可以腾出空余位置安装5G AAU，其次考虑采用利旧空余抱杆，抱杆接续，新增辅助杆的方式安装AAU，最后考虑新增抱杆的形式；单扇区多杆，通过“4+4+8+8”天线整合GSM1800、LTE-D、LTE-F天线，腾出空余位置进行AAU天线的安装（如图10所示）。

图10 整改示意图（三系统天面）

（4）四系统站点（如表6所示）

表6 四系统天面组合方式表

整改方案

场景1：LTE-D采用独立抱杆的情况下，直接替换为5G AAU进行建设；LTE-D非独立抱杆的情况下，单扇区单杆则考虑利旧原有抱杆，抱杆接续、加辅助杆等方式，承重满足的情况下考虑替换，最后采用新增抱杆的方式安装天线；单扇区多杆，通过“4+4”双频电调天线整合GSM900、GSM1800或者“4+4+8+8”整合2/4G天线腾出安装空间

6 结束语

在5G基站建设的过程中，天面部分的实际情况错综复杂，天线的整合需要结合实际安装环境、杆塔承重能力、覆盖区域需求等要素，更要结合各个地市不同的建设思路来进行，切不可盲目整合，在覆盖质量以及资金投入两者间要做好充分评估，过度整合而导致牺牲覆盖质量或者过度强调覆盖质量而导致投入超支均不可取。