5G2.6GHz与700MHz频段基站天线建设策略

  5G2.6GHz与700MHz频段基站天线建设策略  摘要：针对中国移动基站天馈“两多一快”特点及面临的天面租金贵、资源紧张挑战，提出统筹考虑制式频段、采用多频段多端口独立电调天线进行天面整合的天馈建设总体思路。确定以单小区2天面为主的天面目标，“有源、无源分割”、“TDD、FDD分割”的天馈整合原则。统筹考虑5G2.6GHz与700MHz，结合后续5G建设节奏，确定4个场景大类，分别提出细化天馈整合建设，进行5G天馈整合天线需求预估，并提出5G天馈建设建议。关键词：5G，2.6GHz，700MHz，天馈1天馈发展背景情况1.1历程与现状中国移动网络从2G发展至5G，基站天线从单频段扩展至多频段，在无源天线之外发展出有源AAU，天线类型繁多，呈现出“两多一快”（天馈系统多、天线种类多、迭代更新快）的特点。另外随着天线降价与人工单价提升，天线设备购置费与天馈施工费呈现出基本相当的新态势，加上天面租金贵、资源紧张的挑战，共同推动着天馈建设思路的调整，图1为中国移动基站天馈发展历程示意图。现网绝大部分基站为多制式、多频段共址站，现网50%以上基站兼备FDD与TDD系统。大部分天面资源较为有限，约60%～85%基站每小区天线不超过2个，2天线及以上基站可新增天面的比例一般不高于35%[1]。单频天线设备费600～1000元/副，双频天线1500～2000元/副，FDD与TDD共用的多端口天线（如4488或4448天线）3500～4500元/副。新装天线施工费约1000元/副，拆除再新装天线施工费约6000元/站[1]。大部分天馈为租用铁塔公司，长期运营需支付租金。若新增天线，增加30%站点租金；若仅增加系统不增加天线，增加10%租金[2]。地面塔年租金基准价约4.2万元，楼顶抱杆约1.1万元。避免增加天线对控制铁塔租金快速上涨有利，尤其在塔类站点上其效果更为立竿见影[3]。1.2700MHz天线情况700MHz天线技术选型已经确定采用4通道天线。4通道相对2通道，小区平均吞吐量增益约为10%～20%；RRU产品具备4TR能力，主流以4×60W4TR站型为主，部分厂商规划2T4R及4×80W站型；天线振子可实现700—900MHz宽频，4通道产品宽度在400—500mm，整体迎风面积可小于0.8m2的铁塔要求。中国移动共规划3类700MHz天线，包括2类整合天线（第1类为4+4+4天线，适用于FDD整合，涵盖700MHz频段、900MHz频段及1800MHz频段，每频段4通道；第2类为4448天线，在4+4+4天线频段及通道基础上，再增加支持TD-LTEF频段，该频段8通道）和1类独立天线（700MHz频段4通道天线，为少量特殊场景预留灵活性）。2天馈整合思路与方案2.1总体思路（1）坚持采用多频段多端口独立电调天线进行天面整合，避免新增抱杆，控制租金上涨，保障工程进度。新增天面短期一次性建设投入（天线设备费与施工费）少，但天馈年租金高，从长远看天面整合的总投入更低，尤其对于塔类站点。测算表明，普通抱杆站5～8年后、塔类站点1～3年后天面整合的累计投入小于新增天面。（2）统筹考虑制式（TDD/FDD）、4G/5G、频段高低、天线难度、网优要求、制定天面建设方案，避免天面频繁施工“翻烧饼”。1）坚持以“我”为主，2.6GHz网络要持续建设，700MHz与2.6GHz网络天面建设统筹考虑。2）基站总体天面目标以单小区2天面为主。尽量按“有源、无源分割”、“TDD、FDD分割”的原则进行天馈整合。当5G2.6GHz基站采用64/32通道AAU时，AAU一套，其它系统整合为一套；当5G2.6GHz基站采用8通道RRU或无5G2.6GHz基站时，FDD系统整合成一套，TDD系统整合成一套。2.2分场景方案后续5G网络建设将逐步由城市扩展至乡村，一般包括四大类场景。（1）场景大类1（已建5G2.6GHz基站，2021年新建700MHz基站）该大类场景多为容量基站，5G2.6GHz天馈以AAU为主（占比90%左右），AAU独占1副独立天面；少量5G2.6GHz天馈为8通道RRU+含D频段8通道无源天线；前期已进行过天面整合，本期需对无源天馈再整合。当现网单小区有2个以上的天面且有AAU时，4448天线可作为“兜底”天线（对应图2子图1、2）；若更精细设计，当天面不少于2个，且当前存在纯FDD制式天线时，以4+4+4天线替换整合（对应图2子图3、4）；当仅有1个天面时，无法再整合700M，需新增天面或另选其它有条件的基站建设700M（对应图2子图5）。图2中天线不同编号对应的类型说明如下：1）天线1：5G2.6GAAU；2）天线2：纯TDD8通道天线（如FA天线、FA/D天线等）；3）天线3：不含700M的纯FDD天线（如900M天线、1800M天线，900M/1800M天线）；4）天线4：4488天线（900M+1800M+FA频段+D频段）；5）天线5：4+4+4天线（700M+900M+1800M）；6）天线6：4448天线（700M+900M+1800M+FA频段）；7）天线7：700M单4天线。（2）场景大类2（基站同时建设5G2.6GHZ和700MHz）两项工程，天面整合一步到位。当现网为两天面高容量场景时，采用2.6GHzAAU与4448天线进行全部2副天线的替换（对应图3子图1）。当现网为三天面高容量场景时，保留1副纯TDD8通道天线，采用2.6GHzAAU与4+4+4天线进行其余2副天线的替换（对应图3子图2）。当现网为双天面低容量场景时，采用4+4+4天线整合700M与其它FDD频段，采用FA/D天线整合5G2.6GHz8通道RRU与现网TDL8通道天线（若现网TDL天线已支持D频段可不更换、对应图3子图3）。当现网为单天面高容量场景时，若可新增天面且容量需求极高，替换成4448天线+AAU，否则保持4488天线不变（5G2.6GHz采用8通道RRU），新增单700M天线；若不可新增天面，则无法同时建设2.6GHz和700MHz（对应图3子图4）。（3）场景大类3（基站只建设5G2.6GHz）该场景大类基本思路与场景大类2类似且更简单，高容量场景5G采用AAU，低容量或天面受限场景5G采用8通道，无需考虑700MHz天馈需求。（4）场景大类4（基站不建设5G2.6GHz，只建设700MHz）该场景大类大部分位于偏远乡镇或农村。若原有2副天面，则F频段保持不变，其他频段用4+4+4天线整合。原有F频段1副天面，对于普通地面塔站可新增4+4+4天线（普通地面塔租金基准价含单小区2天面，该场景中新增天线租金不变）；对于天馈类型为非地面塔的，若F为常规8通道天线，可采用4448天线整合现有F频段；若F为高增益天线，新增4+4+4天线。原有900MHz1副天面的，替换为4+4+4天线。3天线需求预估3.1700MHz天线需求预估根据700MHz建设规模、天馈分场景方案及前期工程相关比例推算，参考A省数据，预计700M天线中4+4+4天线需求最大，各类含700MHz天线比例如表1所示：3.22.6GHz天馈整合天线需求预估根据5G目标网中2.6G基站与700M基站的关系，统筹考虑天线需求，其中部分站点不建设700MHz，需为2.6GHz基站单独考虑天线需求。前两期4488天线使用比例超过50%，后期项目建设区域系统复杂度和天面紧张程度低于前两期，预计4488天线的使用比例应小于40%。2.6G天馈整合还会涉及使用4+4天线。这两类天线均应优先利用替换拆除下来的旧天线。3.3天馈建设建议对于后续5G建设站点，分为“同时建设700MHz和2.6GHz”、“只建设2.6GHz”和“只建设700MHz”三类，根据启动时间和工期要求，协同精准施策。对于只建设2.6G站点，优先利旧前期工程和本期700MHz建设中拆除的天线，提前做好天线可利旧统计，若无库存再谨慎购买新天线。4结论本文简要回顾基站天线发展历程，针对中国移动基站天馈“两多一快”的特点，天线设备购置费与天馈施工费基本相当的新态势，以及天面租金贵、资源紧张的挑战，提出坚持采用多频段多端口独立电调天线进行天面整合，统筹考虑制式（TDD/FDD）、4G/5G、频段高低、天线难度、网优要求、避免天面频繁施工“翻烧饼”的天馈建设总体策略，确定以单小区2天面为主的天面目标，“有源、无源分割”、“TDD、FDD分割”的天馈整合原则。统筹考虑5G2.6GHz与700MHz，结合5G建设节奏，确定4个场景大类，分别提出细化天馈整合建设方案。基于分场景方案和调研掌握的工程相关比例，进行5G天馈整合天线需求预估。对于将同时建设5G700MHz和2.6GHz的站点，提出天馈整合“一步到位”的建议。并建议提前做好前期历次工程中的天线拆除统计，对于只建设5G2.6GHz的站点优先利旧已拆除天线，以降低总体支出。参考文献：[1]中国移动通信设计院.基站天馈资源及建设投资调查[Z].2020.[2]中国移动通信有限公司与中国铁塔股份有限公司.商务定价协议[Z].2016.[3]马东兴，邓安达，蔺琳，等.700MHz工程天馈方案研究[C]//5G网络创新研讨会（2020）.TD产业联盟，移动通信杂志社，2020：272.[4]中国移动通信集团.700MHz天线设备技术[Z].2021.：邓安达（orcid.org/0000-0001-5254-5473）：教授级高级工程师，硕士毕业于北京邮电大学，现任中国移动通信集团设计院咨询设计总监，研究方向为4G/5G/蜂窝物联网规划技术与建设方案等。李浩：工程师，硕士毕业于英国爱丁堡大学，现任职于中国移动通信集团有限公司，研究方向为无线网规划技术与建设方案等。程日涛：教授级高级工程师，硕士毕业于北京邮电大学毕业，现任中国移动通信集团设计院有限公司资深专家，研究方向为移动通信网络组网技术、网络规划技术等。 -完-