基于5G网络建设的天面改造方案研究

门少杰，刘博光，张力伟，栾英博（.中国移动通信集团设计院有限公司河北分公司，河北石家庄 0500；.中国移动通信集团河北有限公司，河北石家庄0500）

0 前言

随着5G商用牌照的正式发放，各运营商已经开始了5G 网络建设，中国移动选择了50 个城市进行了5G网络的连续或非连续覆盖，既促进了5G 产业链的发展，也为今后在更多的城市部署5G网络积累经验。

5G 网络建设初期，中国移动联合设计院、设备厂家等相关单位对5G 网络建设方案进行深入的探讨研究，同时结合多种类型站点的现场勘察信息，发现5G网络建设需要面临天面改造、电源系统改造、机房空间及传输承载等突出问题。

经过近几年LTE 网络建设及2G 替换工程的持续推进，现网的天面存在GSM、DCS、FDD 和TDD 多网络并存情况，天线多种类型并存，天面情况复杂，5G 建设必然涉及天面整合改造。为了使5G 网络建设顺利推进，本文对基于5G 网络建设的天面改造方案进行研究，提出了天面改造原则与目标，同时对天面改造进行工程造价及运维成本分析。

1 现网天面分析

随着共建共享的深化及2G、3G、4G 网络的持续建设，基站天面多运营商、多厂家、多系统的天线共存，构成复杂且数量多，各运营商对天面资源的争夺对提升自身网络质量至关重要。以中国移动为例，天线种类大概分为单频900 MHz、单频1800 MHz、双频900 MHz +1800 MHz、单频F、单频D、多频FAD、3D-MI⁃MO、多频段2288/4488 天线等多种类型，基站根据覆盖区域及覆盖场景的不同一般会多系统共存，这样造成天线种类会有各种不同的排列组合。根据近年来中国移动TD-LTE、LTE FDD 以及2G 主设备替换工程的持续建设，考虑到为5G AAU 预留安装位置，天线的替换及整合也在持续进行。当前典型的基站天线系统分为以下4类。

a）四天线。基站中4个系统共存，且天线独立，一般2G 天线与4G 天线分别占用一层平台，这类情况由于需要缴纳2层平台的租金，且浪费天面资源，所以现网中较少。如图1（a）所示。

b）三天线。FDD900与FDD1800系统合路使用一套4+4双频天线，F频段与D频段独立天线。这种情况的组合在现网较为常见，后期安装5G AAU 时还可适度进行天线整合，为AAU 腾出安装位置。对于运营商而言，既保留了天面资源，且集成度适中。如图1（b）所示。

c）两天线。2G 系统的FDD900 与FDD1800 合路使用一套4+4 双频天线，4G 系统的F 频段与D 频段合路使用一套FAD 天线。这种情况的组合在现网也较为常见，集成度较高，节省天面资源。如图1（c）所示。

图1 典型基站天线构成图

d）单天线。FDD900、FDD1800、F 频段、D 频段共用一套2288/4488 全频段天线，这种情况集成度最高，且节省天面资源与租金，但缺点也较为突出，各系统方位角不能单独进行调整。如图1（d）所示。

2 天面改造方案

2.1 天面改造原则及方案

天面改造原则总体上应利旧现有站址，严格控制新增站址，严格控制新增平台，加强现有平台整合。首先当现网天面中有TDS 或3D MIMO 天线时，进行拆除为AAU 腾出安装位置。其次考虑对独立D 频段天线进行替换，安装AAU，通过5G 反向开通4G 的形式实现5G 与4G 的D 频段覆盖。再次考虑进行天线系统整合，通过系统整合天线合并的方式为AAU 腾出安装位置。最后如果天面已经无法通过整合提供AAU 的安装位置，再考虑新增平台或抱杆。

工程实施前，应统筹考虑天线替换或整合方案，避免出现刚整合完的天线在后续工程中又被替换的情况，且应避免过度整合，导致系统减少但铁塔租金不减，使得网络灵活性降低。在不影响现网系统的基础上，进行天线替换和整合，且不增加或少增加铁塔租金，以达到“降本增效”的目的。

通过思维导图的形式对天面改造方案进行细化，如图2所示。

2.2 天面改造目标

天面改造应以“合理布局、降低成本”为目标，通过对现网天馈系统的分析和天线整合方案研究，达到每小区“最佳3面天线，最少2面天线”的目标。

针对典型的基站天线配置的目标改造方案如下。

目标方案1：对TDD与FDD系统分别进行整合，将D 频段与F 频段天线整合为FAD 天线，将FDD900 与FDD1800 天线整合为4+4 双频天线，AAU 独立安装部署，达到最佳3 面天线的目标。这种方案适用于4G 与5G异厂家或5G采用单模设备场景。

目标方案2：对FDD 系统进行整合，将FDD900 与FDD1800 天线整合为4+4 双频天线，FA 天线独立部署，AAU 采用与4G 共模设备安装部署，反向开通D 频段，达到最佳3 面天线的目标。这种方案适用于4G 与5G同厂家或5G采用共模设备场景。

图2 天面改造方案

目标方案3：对TDD与FDD系统统一进行整合，将D 频段、F 频段、FDD900 以及FDD1800 天线整合为2288/4488 全频天线，AAU 独立安装部署，达到2 面天线的目标。这种方案适用于4G 与5G 异厂家或5G 采用单模设备场景。

目标方案4：对TDD 的F 频段与FDD 系统统一进行整合，将F 频段、FDD900 以及FDD1800 天线整合为2288/4488 全频天线，AAU 采用与4G 共模设备安装部署，反向开通D 频段，达到最佳3 面天线的目标。这种方案适用于4G与5G同厂家或5G采用共模设备场景。

3 改造方案造价及运维成本分析

根据天面改造原则和目标，结合具体站点的天面情况制定相应的改造方案，改造方案中主要涉及原有天线及RRU 拆除、新增天线的安装等工作，为了简单直观地体现天面改造方案的造价成本，相关费用主要分为设备材料费及施工费，天面改造方案造价=设备材料费+施工费，暂不考虑设计、监理等其他费用。设备材料费主要为天线费用，施工费主要为安装、拆除天线及RRU 的费用，根据工程中常用的天线单价及施工费用估算，给出相关费用估算价格（如表1 和表2 所示）。

天面改造后的运维成本分析主要是根据塔型、共享情况、天线挂高等信息，结合各类改造方案中新增租赁或退租平台等情况，同时依据移动公司与铁塔公司签订合同的租赁价格及二次谈判的折扣系数、场租费用等，计算出各类改造方案的运维成本增加、减少的费用。

铁塔公司提供的塔类产品分为地面塔与楼面塔2种，地面塔包括普通地面塔、灯杆景观塔、简易灯杆，楼面塔包括普通楼面塔、楼面抱杆。各类塔型根据不同的挂高进一步进行细分，各类塔型产品的基准价格如表3所示。

表1 天线单价估算表

表2 施工费用估算表

表3 铁塔租金基准价格计算表

基准价格=（Σ（标准建造成本①/折旧年限②）×（1+折损率③）+维护费用④）×（1+毛利加成率⑤）

产品价格=（基准价格+场地费+电力引入费）×（1-共享折扣），其中场地费与电力引入费由铁塔公司附属省级公司与电信企业附属省级公司协商而定，共享折扣为多家电信企业使用同一站址，且相关设施发生共享使用时，可享受共享的折扣（见表4）。

表4 共享折扣表

4 结束语

随着5G 网络建设的逐步展开，共址新建5G 站点的机房、电源、传输、天面等问题会更加凸显，天面改造作为5G 网络建设的重要环节受到更多的关注。本文通过对各类现网天面资源的梳理与分析，给出天面改造的原则和目标，并对典型场景给出具体的改造方案。同时由于5G 单站点投资相对4G 巨大，所以有必要对5G单站点建设进行经济分析，本文通过建立天面改造方案造价模型及铁塔租金计算模型，为5G网络建设中天面改造提供了丰富的思路和造价分析。