城乡规划中的无线通信基站布点规划研究

区 骋

(中国股份有限公司广西壮族自治区分公司,广西 南宁 530000)

0 引言

随着电子设备的大量普及以及视频数据等新兴业务的飞速发展,特别是4G、5G 网络大规模商用之后,用户的通信需求在快速上升。 为了提高通信网络的覆盖深度、广度,人们对基站站址资源也提出了更高的需求,当前的主要措施是将基站纳入城乡规划体系,规划无线通信基站布点,确定城乡整体布局。 规划人员根据城乡建设需求和相关标准,科学合理地进行基站的布点规划,从而为城乡居民提供更加高质量的通信服务。

1 城乡通信规划需求分析

《电信条例》《城乡规划法》等相关文件明确要求将基站、通信光缆、机房、铁塔、管线等通信基础设施纳入城市规划中,促进信息消费、推进信息化建设、构建国家信息基础设施、落实“宽带中国”战略,并且这也是提升城镇化发展质量的需要。 当前无线通信基站建设还存在一定问题,包括宽带网络设施、基站等规划不完善、建设困难、选址困难等,这些问题严重制约了城乡发展。

《关于加强城市通信基础设施规划的通知》(〔2015〕132 号文件)[1]提出以加快构建“宽带、融合、安全、泛在”的下一代国家信息基础设施为目标,以“统一规划、合理布局、远近结合、共建共享”为原则,结合城市规划,统筹各种通信基础设施,提高通信网络覆盖范围,进一步完善城市通信基础设施[1]。 城乡的“三级三类”规划体系如图1 所示。

图1 城乡的“三级三类”规划体系

2 无线通信基站布局面临的问题

2.1 城乡规划与无线通信基站建设脱节

无线通信基站建设与其他基础设施建设不同,不能受到任何阻碍。 由于公共绿地规划与无线通信基站建设脱节,无线通信站点建设发生违规问题,不但会影响无线通信基站的正常建设,同时也会加大无线通信基站建设的难度,降低无线通信基站的运营质量[2]。

2.2 基站运行维护难度加大

随着无线通信网络规模的快速扩大,无线通信基站的建设规模也在扩大,这进一步缩小了各个通信站点的间距。 同时,城乡居民环保意识在不断增强,但是未充分认识到电磁辐射,所以经常会出现居民阻挠甚至破坏基站的运行维护,这给无线通信基站的运行和维护带来了巨大的困难[3]。

2.3 无线通信基站建设资源不足

建设资源是无线通信基站规划的物质基础,这决定了无线通信基站的覆盖范围和运营质量。 因此,在无线通信基站建设的初期,通信企业必须做好成本核算,保证资源充足,支持无线通信基站的规划建设。 然而,由于城乡的快速发展,无线通信基站前期投入资源被大大削弱,这主要表现在配套设施缺失方面。 这导致的直接结果就是运营商无法同步建设无线通信基站,直接影响到无线通信基站的运行,甚至还导致无线通信基站出现安全隐患。

3 基于城乡规划的无线通信基站布点规划具体流程

3.1 规划思路和规划流程

城乡通信规划思路分为正向思维和逆向思维。 其中,正向思维是指先对通信专业进行规划,然后转化通信规划使其成为城乡规划的一部分,再反转校验通信规划数据。 正向思想的规划思路优点在于规划的准确性,缺点是城乡规划完成并转入城乡规划之后,通信规划应根据城乡规划阶段逐点修改[4]。 逆向思维是先进行城乡专业规划,然后将城乡规划转化为通信规划,再对城乡规划数据进行逆向验证。 反向思维的优势在于可以根据城乡规划直接规划无线通信基站之间的距离。 缺点是通信网络规划工程师操作城乡规划图纸不方便,效率很低。 因此,在城乡规划下进行无线通信基站布点规划时,大部分规划人员会选择正向思维规划思路[5]。

3.2 规划流程

目标网规划主要包括需求规划、网络布局方案、链路预算、目标网络规模估计和通信规划。

(1)按需规划:无线通信站采用需求规划,可分为通用数据集成和可选数据查询。 其中,常规数据包括电信公司、广播电视公司和铁塔公司的库存和规划数据。 整合计划数据,选择适合的库存,建立共享网站,形成新的计划信息表、库存使用信息表等数据;可选数据主要包括网络优化数据(SR 弱覆盖、投诉数据道路检测、仿真)等。 一方面,管理者需要分析覆盖率和缺口能力,及时弥补;另一方面,管理者还要结合主要点、线、区,根据城乡风景名胜区、高速铁路、新城规划、旧城改造等资料来规划无线通信基站的站点。

(2)场景网格划分。 当前,人们划分网格有两种方式,一是以面覆盖维度划分物力网格,二是以线覆盖维度划分逻辑网格。 物理网格共4 层,第一层是地市级网络,第二层是区县网络,第三层是场景网络,第四层是子网格。 城乡规划主要基于3 层物理网络;逻辑网络主要由高速铁路、高速干线、城际铁路等组成。 网络规划应是网络共享的主要目标。 基于密集城区、市县、乡镇、农村的无线通信环境,计算每个网络区域的数量以及其中包含的现有网站。

(3)链路预算。 无线通信网络基站的覆盖半径与基站间距、链路预算、无线电波传播模型等具有直接关联。 基于网络类型、目标范围、范围类型,笔者在4 种情况下分析了LTE FDD 链路和LTE TDD 链路的预算,并计算了无线通信的覆盖范围和单个站点的覆盖范围。 无线通信基站的间距设定办法[6],如表1 所示。

表1 面覆盖站点间距设定

(4)推算目标网规模。 根据单个无线通信站点的网格面积、单个无线通信站点的半径计算网格内需要添加的基站数量。 这两者之间的区别在于添加到城乡规划中的无线通信站点的数量。

(5)通信规划:通过上述4 个阶段,相关人员可以得到网络各区域需要增加的基站数量,结合基站间的预算连接距离,便于在网络区域内进行无线通信基站的站点位置规划。

3.3 城乡规划下的无线通信规划流程

城乡无线通信规划过程主要包括两部分:确定站点经度和纬度的位置,在CAD 层,将城乡规划与无线通信基站相结合进行匹配和纠错,完成基于城乡规划的无线通信基站规划。 为城乡CAD 规划导入无线基站位置的过程包括:将基站的长度和纬度更改为城市的XY,将点列和站列保存到TX 文件,修改SCR 后缀,在基站上批量运行SCR 脚本,以及修改点样式。整个城乡坐标系的起点是经纬度和XY 转换公式。如果参考点和偏差不准确,则现场无线通信输入不正确,这样会严重影响总体规划的准确性。 每个城市的参考坐标都是保密的,通信规划人员无法掌握修改后的数据,因此有必要使用大数据手动计算位置并移动参考点。

规划人员需要先在CAD 设计区域选择位置,并登记XY 坐标。 这些无线通信基站以Ge 记录经纬度、参考点和偏移量,根据大数据的反向公式计算。 通信规划人员需要先计算不同区域的多个基准点和偏移,执行部分操作,并导入CAD。 在CAD 层,将无线通信站与城乡规划相结合,对地块的功能属性进行统计匹配,可以改变原规划在商住区的无线通信站,将其尽量转移至公园、绿地等地带;占地面积分析主要包括无线通信基站、机房以及围墙内所占据的面积。 塔型塔高建议包括各个基站塔高限制以及各种美观塔型的规划等。 城乡规划下的无线通信基站布点规划需要联系当地的多个部门,主要是住建、经信委、规划、旅游、卫生计生、民防、国土资源、卫生、教育、公共安全、水利、交通、体育、林业、机关事务等部门。

3.4 通信及城乡规划的数据校验

首先,规划者在选择无线通信基站位置之后,需要进行匹配修正,并根据匹配修正的结果决定是否需要调整无线通信基站位置;其次,调整无线通信规划站点位置后,还要重新审核站点具体位置。 这一环节需要在城乡通信规划反复操作,以小型网格为单位进行,最少需要经过 2 次轮回[7]。

4 城乡规划下无线通信基站布点规划的相关建议

4.1 开放资源,促进发展

无线通信站点规划设计需要各个部门的大力支持,因此政府机关、企业事业单位和其他公共机构等所属的公共设施以及火车站、地铁、道路、机场、绿地、监控标杆、路灯等市政公共设施,尽量向无线通信基站建设开放,提供便利。

4.2 完善政策,强化要素保障

城乡控制规划和修订规划纳入专项规划,无线通信基站选址规划纳入地块规划和土地出让设计条件。 在新组件项目的初步审批过程中,无线通信主管部门和基站建设单位需要参与方案的联合审查。 相关单位和部门应给予无线通信基站建设各个方面的支持,将大型的无线通信基站建设项目列入各级重点项目进行规划。 各个部门需要加大对无线通信基站站址建设用地的支持,简化审批流程的简化,甚至可以给予一定的优惠政策[8]。

5 结语

综上所述,无线通信基站纳入城乡规划体系中,编制无线通信基站布局规划,基站的总体设计由基站规划设计方案确定。 本文讨论了基于城乡规划的无线通信基站规划的策略和方法,分析了基站位置与土地利用之间的关系,解决无线通信基站站点选址和类似设施重复建设的问题,促进通信基站的有序建设。