5G建设与城市风貌融合的流程与方法

1 概述

继2019 年6 月6 日5G 牌照颁发后，2019 年10 月31 日我国5G 开始商用。据统计，2019 年我国新开通5G 基站超12 万座，5G 终端的出货量将达1 000 万台。2019 年9 月9 日，中国联通和中国电信发布公告，2 家将在全国范围内共建一张5G 接入网络。而中国移动已经充分利用2.6 GHz 的频段优势，紧锣密鼓地在全国重点城市大规模建设5G 基站。新晋运营商中国广电，目前初步确定以700 MHz 频段打底，4.9 GHz 频段吸热，已加入3GPP国际组织，牵头制定700 MHz 5G 大频宽国际标准。

2019 年10 月22 日，工业和信息化部介绍2019 年前3 季度工业通信业发展情况。对于5G 商用是否会加速2G、3G 退网问题，信息通信发展司司长、新闻发言人闻库表示，我国移动通信的网络面临着2G、3G 退网的条件逐渐成熟，鼓励运营企业积极引导用户迁移转网。未来我国将实现4G 和5G 协同组网，2G、3G 将退出历史舞台。但是用户完全的迁移转网必将是一个漫长的过程，这和经济发展，人们生活水平提高，通信需求的培养都分不开。可以预见在未来的2～3 年，我国将面临四大运营商共舞、4 代通信网络共存、多制式频段混用的局面。部分站点天面随着运营商共建共享以及各制式的叠加，已经变得混乱不堪，难以为继（见图1）。

图1 当前多制式多运营商基站站址普遍天面情况

十九大报告指出，中国特色社会主义进入新时代，我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。当前基站建设不再能像以往2G、3G 时代那么粗放。政府对于站点的美观性有越来越高的要求，站点建设必须和城市市容市貌和谐统一越来越多地被写进了指导意见中。而民众各种“通信闹”事件也屡屡发生。5G 时代，基站数量相比以往制式将成倍增长，面对超密集站址布局需求，必须全面推行美化建站的思路。

2 传统美化方式

传统的基站美化方式出发点是基站本身，考量的主要是隐蔽性。在2G、3G、4G 时代，射频拉远单元和天线分设，之间以馈线相连。所以传统的美化方式更多的是指天线以及承载杆塔的美化。以下是几种典型的传统美化方式。

2.1 排气管型美化

将天线伪装成排气管的形状（见图2），具有一定的隐蔽性。根据天线振子排列不同，有细高型和粗矮型，一般直径在200～300 mm，天线挂高在2～4 m。随着制式的叠加，多频多端口天线使用的需求增加，排气管天线直径越来越粗，甚至有直径接近500 mm的产品，隐蔽效果大打折扣。而且排气管天线依靠底部法兰盘使用膨胀螺栓与楼面固定，缺乏斜撑，随着高度增加，在恶劣工况中，排气管天线发生中部弯折以及倒塌的风险加大。与排气管型类似的，还有排水管型、楼面集束型等。

图2 排气管型

在5G 时代，射频拉远单元和天线已经集成为一体，成为5G AAU（5G 有源天线处理单元）。为了达到Massive MIMO 的效果，目前5G AAU 基本都是立方体的形态。未来设备厂家可能会对5G AAU 的振子排列方式进一步优化，推出排气管型的美化AAU，但是这种AAU 会牺牲一定的MIMO 性能。目前排气管型的5G AAU设备仍不成熟。

2.2 外罩型美化

利用方柱型、圆柱形、空调型、水塔型、栅格型等各种形状的美化外罩（见图3），将天线进行遮蔽，实现一定程度的美化效果。这种类型的美化，实际相当于在原抱杆和天线的外面，增加一层外罩，所以外观体积往往比较大。

到了5G 时代，由于AAU 端口数增加，体积和重量比部分传统天线都要大，同时考虑散热要求，5G 美化外罩尺寸甚至达到800 mm×800 mm×2 000 mm（宽×深×高）。如此巨大的外罩，在建筑物天面出现是非常突兀的，难以实现隐蔽美化效果。

图3 外罩型美化天线

2.3 美化杆塔

排气管型和美化外罩型美化基站主要应用于楼面基站。而对于路边落地建设的基站，为了增加天线挂高，保障信号质量，必须建设十几米到几十米高的杆塔。对于这种基站的美化，需要考虑杆身以及塔顶天线平台的美化。对于塔身，不再使用角钢塔、钢管塔等形式，而采用单管塔；对于塔顶平台，往往使用外罩、栅格等进行围蔽。为了更好地美化，部分杆塔顶部则增加灯罩，伪装成路灯杆。在公路、桥梁两侧或者公园、广场、小区等绿化较多场景，还可以采用美化树、指示牌、景观灯等进行伪装（见图4）。

虽然部分传统美化方式已经能够做到以假乱真，让人无法分辨出天线。但是其最大的局限在于将基站和城市建筑设施割裂开来考虑，从基站单方面出发去设计如何美化才能够更好地符合隐蔽性要求。因为城市建筑和基站往往是2 个设计和建设主体，难以协同，所以传统美化方式无法实现基站建设和城市风貌的真正融合。

3 5G建设与城市风貌相融合的流程

图4 美化杆塔方案

要实现5G建设与城市风貌相融合，关键在城市的规划设计中，提前纳入通信建设的需求，统筹考虑融合美化要求。在城市建设中，提前为通信基础配套设施进行建设或者预留，城市建筑和通信建设同时施工，同时验收。因为是同时统筹考虑，并将通信基础配套设施纳入城市建设主体中共同建设，所以能够实现通信建设和城市建设完美整体融合。图5 为5G 建设与城市风貌相融合的流程。

a）5G 建设与城市风貌相融合关键在于实现通信建设和城市建设“四同步”：同步规划设计、同步进场实施、同步竣工验收、同步投入使用。

b）提前做好5G通信规划，基础电信企业编制《5G通信网络规划》，联合铁塔公司编制《5G通信基站站址规划》，提出5G 通信基础配套设施在城市建设中的需求。5G 通信基础配套设施包含天面、管道、机房、电力等。

图5 5G建设与城市风貌融合流程图

c）通信领域和城市建设领域协同编制《5G 通信基站站址专项规划》，将通信需求纳入城乡规划体系。同时编制5G 通信配套设施在城市建设中纳入的《5G风貌融合标准图集》，便于城市建设过程中按图建设，协同预留。

d）在城市规划环节，特别是控规制定中，应将5G通信需求纳入，将5G通信在城市建设中的预留要求赋予法定地位，并在土地规划设计条件中明确。

e）在城市建筑建设过程中，应将5G 通信要求作为设计、验收的重要标准，整体考虑风貌融合。在施工过程中，根据工期安排，及时协同通信建设单位进场，同步完成相关建设，避免后期反复实施对建筑风貌造成破坏。

f）在验收环节，城市建筑建设和5G 通信建设2 个部分内容应同时进行验收，并将是否满足5G通信需求作为城市建筑建设能否通过验收的重要标准。保障城市建筑和5G通信同步投入使用，及时满足人民通信需求。

4 5G建设与城市风貌融合的几种可行方法

4.1 方法1：预留室外天面平台法

该方法主要针对5G天面的预留，在建筑设计阶段提前预留5G需求的天面以及相应管道资源，并提前做好天面的美化外罩。比如在女儿墙预留开口，或者在建筑物外墙合适位置预留平台，供5G天线仓安装。预留天面大小必须满足各基础电信企业的共建共享要求（见图6）。

图6 预留室外天面平台效果示意图

这种方法能够在建筑设计施工时提前考虑5G 建设需要的天面，并将美化外罩的设计和建筑设计一同优化，实现5G 天面与建筑整体美观，达到良好的融合效果，基本不影响建筑室内空间布局设计。其局限是女儿墙预留开口时，为了和5G 天线仓高度统一，女儿墙需要设计得比较高，对于某些屋面可能不适用；而外墙预留天面平台时，辐射方向受限于建筑四面朝向，信号发射效果可能会受建筑自身突出墙体以及相邻建筑影响。

4.2 方法2：预留室内安装空间法

预留室内安装空间即在建筑设计时，在室内合适的各个方向靠近外墙提前预留5G建设需要的空间，方便5G安装天馈设备、建设机房等（见图7）。

图7 预留室内安装空间法效果示意图

这种方法的好处是不会对建筑外观造成影响，最大限度保持建筑的整体协调。缺点是需要在室内额外预留空间，甚至是预留夹层，对室内空间的规划使用有一定的影响。而且相对于方法1，方法2受到建筑自身突出墙体影响的可能性要更大一些。

4.3 方法3：天面景观遮蔽法

方法1 和方法2 均受限于建筑物的墙面方向以及高度，难以发挥站址的最佳覆盖效果。天面景观遮蔽法是在建筑物的天面按需建设5G天馈系统，在外围建设遮挡物进行遮蔽及美化（见图8）。

此方法的优点是能够在天面按需建设5G 天馈系统，同时天线挂高能够按需在一定范围内调节。因为能够和建筑一同设计施工，所以能最大限度保障景观遮蔽与建筑风貌融合。但是这个方法的前提是建筑天面资源能够不受限地应用在通信建设上，部分建筑可能无法满足。

图8 天面景观遮蔽法效果示意图

4.4 方法4：落地多功能智慧杆法

方法1～方法3 均是附着于建筑的融合方法。在5G 时代，因为频段较高，仅仅利用建筑物天面的宏基站无法满足全覆盖的需求，室外将存在众多信号盲区，这些盲区将需要利用微基站进行覆盖补充。目前最佳的承载微基站的美化模式就是多功能智慧杆。多功能智慧杆将是5G 时代获得重大发展的城市公共基础设施，它可以集成智能照明设备、视频采集设备、移动通信设备（5G 基站）、公共Wi-Fi 设备、公共广播设备、气象环境检测设备、一键呼叫设备、信息发布屏、充电设备等，进而能够在一根杆体上实现照明、安防、市政、环保、通信等领域需求的融合，实现城市的自动化与智能化（见图9）。

图9 多功能智慧杆效果示意图

多功能智慧杆不仅能够取代原来传统的路灯杆、视频杆、信息牌、基站杆塔，而且经过景观化设计，对于城市容貌有美化的作用，是实现智慧城市的新型基础设施。沿路边分布的多功能智慧杆，同时是实现道路无缝覆盖的最佳方式，可以为我国智能网联汽车的发展提供最优的网络基础保障，有助于实现我国智能网联汽车发展战略。

5 结束语

5G 建设面临着站点密度大、选址难、建设难的特点，5G 基站的美化成为了5G 能否快速落地建设的关键。本文分析了排气管型、外罩型、美化杆塔等几种具有代表性的传统美化方式，这些美化方式最大的局限是仅从基站自身出发去进行改造，和城市建设脱节，不能够最有效达到隐蔽美化的效果。在此基础上，提出了5G 建设和城市建设风貌融合的要求以及“同步规划设计、同步进场实施、同步竣工验收、同步投入使用”的思路；给出了5G 建设与城市风貌融合的流程。通信建设需求纳入城乡规划，落实到控规，并在城市建筑设计施工中予以强制落实。最后提出了预留室外天面平台法、预留室内安装空间法、天面景观遮蔽法、多功能智慧杆法等4 种风貌融合方案。风貌融合方案中，遮蔽材料的透波性能研究；多功能智慧灯杆方案中，如何统筹通信以及照明、市政、公安、交通等各部门的需求，进行科学选址，可以作为下一步研究的方向。