共享电力铁塔5G通信天线搭载方案解析

段皓 赵超

摘要：架空输电线路铁塔存在着一定的特殊性，不仅铁塔的空间分布相对较广，数量也较多，并且搭载较为简单，具有与铁塔共建共享的优势。因此，设计者将5G通信应用到共享电力铁塔中，并制定完善的天线搭载方案，以确保共享电力铁塔的使用性能。本文基于此，展开了分析和阐述，以供参考。

关键词：共享电力铁塔；5G通信天线；天线搭载

一、引言

相较于4G信号，5G通信不仅信号波长相对较短，具有较好的穿透能力，障碍物对其的阻挡较小，因此信号传输损耗也较低。然而，随着5G通信基站密度的增加，站址资源逐渐变得更加紧张。基于此，电力铁塔作为国家电网中重要的资源具有明显优势，因为其分布广泛且数量众多，与5G通信天线的搭载十分适合。然而，共享电力铁塔搭载5G通信天线的难度较大，因此需要根据实际情况制定合理的搭载方案，并将其具体落实到工作中，以充分发挥其作用并提高搭载效果。

二、共享电力铁塔概述

共享电力铁塔主要是在电力铁塔上设置天线等一些通信设备，并且其他通信附属设施也是附着于电力铁塔合适的位置，这样电力铁塔资源可以实现共享的作用，获得再利用[1]。同时，共享电力铁塔的优势较多。从社会角度来说，可以节约站址资源，并减少对土地资源的占用以及对周围环境的影响。从通信的角度来说，可以很好地提升电信网络的建设速度，且建设成本相对较低。另外，从电力行业的就角度来说，可以与通信行业进行融合，形成互利合作关系，获得更多收益。

共享电力铁塔作为新型事物，在构建的时候，所面临的问题相对较多。例如铁塔选取、搭载位置的确定、搭载高度等方面，这时就需要结合情况提出一套系统性的5G通信天线搭载方案，以确保良好的使用性能。

三、5G通信分析

通过对5G通信的了解，可以更好地构建天线搭载方案，确保方案的可靠性[2]。下面从基本概述、架构演变和理论依据等方面展开分析和阐述。

（一）基本概述

5G通信是无线网络信息技术的产物，建立在2G、 3G、 4G等通信网络基础上，并且具有先进性和开拓性。不仅在通信网络运行速度方面具有先进性，而且在发展过程中不断与其他技术体系相互结合，有效提升无线网络系统技术的安全性和稳定性。同时，5G通信也继承了2G、3G、4G等通信技术的优势，不仅可以提升网络运行速度，还可以保护运行中的数据和信息，避免丢失现象的发生。

5G通信不仅在功能方面具有优势，而且在能量消耗方面也有明显的优势。它不仅具有较低的能量损耗能力，而且传输通畅性良好，有效提升了无线网络的通行能力和质量。此外，5G通信的出现给人们的日常生活带来了很多变化，不仅方便人们的工作，还增加了娱乐的趣味性。同时，共享电力铁塔通过5G通信天线的搭载，可以充分利用共享电力铁塔的资源，发挥其最大价值，满足无线通信网络基站的发展需求[3]。

（二）架构演变

随着5G通信的发展，网络逐渐面向多样化的业务形态，并且对各个方面的要求也相对较高，尤其是超高流量的密度、超高连接密度和移动性等方面。为了满足这些要求，需要构建5G通信基站，其结构主要表现在以下几个方面。

①5G通信基站架构逐渐向CloudRAN进行演变。5G通信的接入网主要从 4G /LTE 网络的基带单元、射频单元等结构进行演变，并集中到单元、分布单元以及有源天线处理单位。同时，根据实际情况，对BUU的实施部分进行分割，并重新定义为CU。

②引入CloudAIR技术在下频段中，可以实现 LTE 和 5G的并发作用，以确保无线网络通信的质量。

（三）理论依据

综合考虑架设方式、杆塔高度以及周边环境等因素，并且可以将输电杆塔作为5G通信基站的共享资源。

从高压输电线与无线通信基站的角度来看，需要综合考虑电磁兼容性，并且如果输电工作频率为50Hz，则所产生的电磁环境会对工频电磁场产生影响。然而，如果无线通信基站的工作频率在30MHz以上，则所产生的电磁环境会对射频电磁场带来一定影响。另外，根据实际测试情况，应集中处理高频谐波干扰，以有效降低其影响因素的产生[4]。

5G通信的输电杆塔为直立式杆塔，其结构类型主要包括角钢塔、钢管塔和钢管杆等。同时，根据相关标准，为了降低对杆塔结构杆件的影响力，设置通信设备需要保持应力变化控制在1%～2%之间。

四、天线搭载方案

共享电力铁塔5G通信天线的搭载具有一定的复杂性，所以为了保证天线搭载方案的可靠性，必须掌握各项要点，对其方案不断进行完善和优化，以满足共享电力铁塔5G通信天线的使用性能。在共享电力铁塔5G通信天線搭载的时候，大致可以表现为以下几点。

（一）共享铁塔的选取

共享铁塔的选取作为共享电力铁塔5G通信天线搭载的基础，需要确保其选取的合理性，从而保证天线搭载方案的可靠性。在共享铁塔选取的时候，一般以输电线路杆塔为主， 这样其适应性相对较强。但是，在共享铁塔选取的时候，需要对以下几种情况，做好排除工作，第一，在共享铁塔选取的时候，需要对接近或者超过设计施工年限的输电铁塔进行综合考虑，主要是因为如果增加额外的负荷，输电铁塔就会存在着安全隐患；第二，在天气环境转暖以后，覆冰脱落以后，很容易给通信基站造成一定的影响。同时，需要对周围环境进行综合考虑，如果位于强风地区、铁塔基础，以及地质条件等条件较差的区域，这样就会影响输电杆塔设置的质量。总的来说，在共享铁塔选取的时候，需要结合实际情况，对5G通信天线进行筛选，以此满足通信需求[5]。

（二）天线搭载位置

在共享铁塔选取完成后，需要确定天线的搭载位置。在确定天线的搭载位置时，需要考虑安装空间、电气安全距离、通信信号需求和运行维护等因素。以下是在确定天线搭载位置时需要注意的几点：

1.从同一塔形的角度来说，其搭载位置的天线影响处于最高的位置， 并且信号覆盖范围也是相对较广

但是，存在的缺点也是较为明显的，主要是天线的防雷不能够依托输电铁塔的防雷措施，需要根据实际情况，进行单独的接地设置。另外，在基站运维的时候，需要穿越地点区域，并且需要设置合理的安全防范措施，避免出现电能损耗，增加其投入成本。

2.针对塔头段身部搭载的时候，需要位于下导线挂点以上，并且应当根据线路的方向进行布置

但是，搭载位置对天线有着相对较高的要求，面临着较强的导线磁场，后期基站的运维的难度相对较大。对此，就需要根据实际情况，投入更多的安全防范措施，避免产生较大的安全隐患。

3.从身部搭载的角度来说， 主要是位于导线挂点以下，通常情况下塔身面均可以布置

但是，由于搭载位置的天线相对较低，其覆盖面积与前两者相比，也会有所减少，对于电力线路基本上不会造成较大的影响[6]。同时，在运维的时候，不仅安全性较高，也相对较为便捷，非常适合共享铁塔天线搭载。

（三）天线布置以及安装

天线布置以及安装属于共享电力铁塔5G通信天线搭载的核心内容。首先，需要根据实际情况，在一层平台上布置2个系统，并设置6副天線。每个系统至少应设置3个副天线。同时，在进行平台布置时，需要根据铁塔的高度进行适当调整。如果情况允许，可以设置2个平台，但需要注重平台间隔，应当控制在3m左右。当多个运营商需要共享搭载时，各个运营商的天线需要根据实际情况进行合理放置。此外，每个平台都需要随时安装相应的天线，以确保共享电力铁塔5G通信天线的可靠性。

（四）安全防护

为了确保共享电力铁塔5G通信天线搭载的可靠性，提升各项基站设备运行的安全稳定性，必须做好安全防护。根据相关规定进行接地设置，以此做好安全防护，减少安全故障的发生[7]。在进行安全防护时，应着重考虑以下几项内容：

1.需要在设备机柜、杆塔、电源线等方面进行规范性的接地设置

当机柜与杆塔之间的距离相对较小时，应将其深埋到地下，并单独进行连接，以确保良好的防护效果。同样，若机柜与杆塔之间的距离较小，也需要与深埋地下的接地电极进行单独连接。

2.在接地布置时，还需要综合考虑防雷方面

需要将5G通信与AAU安装在导线下方，并对定位天线进行绝缘处理，以避免杆塔受到雷电的影响，减少安全隐患的产生。

五、输电线路的取电措施

在共享电力铁塔5G通信天线搭载的时候，输电线路的取电也是一项重点考虑的内容。主要是利用交流电线路进行直接取电。然而，由于取电的方式相对较为多样化，因此需要根据基础性原理选择合理、有效的取电方式，以提升共享电力铁塔5G通信天线搭载方案的可靠性。在输电线路取电的过程中，主要涉及静电感应取电、电流互感器取电、地线涡旋电场取电以及芯式电力变压器取电等方面的内容，其详细的内容如下。

（一）静电感应取电

电力导线周围通常存在着电场，并且根据电场方向，其强度存在着很大的不同，并且如果可以利用负载与电场不同电位进行连接，这样负载两端就会产生电势差[8]。基于此，可以利用静电感应取电其效果较好，需要结合实际情况，对输电线路进行架空处理，一般情况下包含两条架空的底线，其中一条为塔接地的光纤复合架空地线， 另一条分段绝缘的普通地线，并且还需要做好绝缘处理，这样不仅保证具有良好的安全性，可以承载较高的电压。

（二）电流互感器取电

由于电力导线周围存在工频磁场，根据相应的感应定律，工频磁场可以穿过闭合线圈。在线圈产生电动势的同时，当线路两端与负载相互连接时，可以实现输电线路的取电。然而，电流互感器取电也存在一定的弊端。它经常受到绝缘条件的限制，并且在地电位的设备供电方面有较大的困难。另外，如果电压等级相对较高，需要考虑采用分裂导线，并且在安装电流互感器时，取电效率也会受到影响。因此，需要根据实际情况合理布置，以确保良好的取电效果。

（三）地线涡旋电场取电

地线涡旋电场取电在输电线路取电中常见一种方式。它主要利用交流输电线路导线周围的磁场，不仅可以穿越外接线圈进行取电，还可以根据地线的情况进行取电。这样形成的回路会产生感应生成电势[9]。同时，在地线涡旋电场取电时，可以利用电力铁塔以及附属设备进行连接，形成两条回路：铁塔-OPGW-铁塔、地线-OPGW。工频磁场可以穿越这两个回路，从而产生感应电动势，实现外界负载的取电。从铁塔-OPGW-铁塔环路的角度来看，需要将负载与之串联，以提升取电效果。然而，由于OPGW是一种具有线连续性的导线，不应因外接负载而剪断。通常情况下，负载会与光缆进行连接，以减少异常情况的发生。

相比之下，地线-OPGW的取电方式相对较为简单。可以通过将底线绝缘子与负载进行并联串联，从而实现输电线路的取电。

（四）芯式电力变压器取电

芯式电力变压器取电的主要原理是通过与高压线路连接，并通过变压将输出的电压降低到适合5G通信设备的电压水平，以满足其正常运行所需的电能。芯式电力变压器和电压传感器的结构基本一致，但是功率相对较大，并且在变电站中可以根据实际情况向额外设备进行供电。可以通过连接到高压线路的方式弥补发电机负载供电不足。此外，为了确保供电的可靠性，需要依托电力铁塔，这样可以为共享铁塔上安装的大功率设备提供电能，同时满足其他设备的供电需求[10]。相较于其他输电线路取电方式，芯式电力变压器取电方式适用于不同功率的设备，能够保证共享电力铁塔5G通信天线搭载方案的可靠性。

六、结束语

综上所述，由于5G通信技术具有较高的频率，并且传输速率较高，延迟性较低，系统容量也较大。但在实际应用中，对信号的覆盖范围和质量有着较高的要求。为了有效解决这一问题，实现共享电力铁塔5G通信天线搭载。但是，在编制共享电力铁塔5G通信天线搭载方案时，需要综合考虑各个方面，并掌握方案编制的要点，明确输电线路获取电能的方式，以确保有效利用共享电力铁塔资源。这样一来，不仅能提高共享电力铁塔5G通信天线搭载方案的可靠性和合理性，还能促进无线通信网络基础设施的稳定发展。

作者单位：段皓 赵超 山东省邮电规划设计院有限公司

参  考  文  献

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