5G 700 MHz無線網絡建設工程方法研究

張朝武，王 樂，施左橋

（中國鐵塔股份有限公司 溫州市分公司，浙江 溫州 325000）

0 引 言

工信部發布的《關于調整700 MHz頻段使用規劃的通知》將702～798 MHz頻段調整用于移動通信系統，并將703～743 MHz/758～798 MHz頻段規劃用于頻分雙工（FDD）工作方式的移動通信系統（2×40 MHz）。2020年5月中國移動與中國廣電訂立700 MHz共建共享有關協議，正式將700 MHz優質頻段作為移動通信網絡建設使用[1]。

隨著我國700 MHz網絡設備的逐步成熟，中國移動2.6 GHz頻段5G網絡的建設進入后半程，中國移動將借助廣電700 MHz的優勢頻段，同廣電共建700 MHz的5G網絡，以期形成一張多頻協同的5G NR無線網。我國700 MHz頻譜目前使用情況如圖1所示[2]。

圖1 我國700MHz頻譜目前使用情況

因此有必要對5G 700 MHz無線網絡建設的工程方法進行深入研究，從而為快速而經濟的5G 700M網絡部署提供方案支持。

1 700 MHz頻段的優勢分析

700MHz頻段由于空間傳播損耗低、穿透能力強、覆蓋面積大，因此被稱為發展移動通信的黃金頻段[3]。

（1）根據公式C=λf，C是光速，λ是波長，f是頻率，說明頻率與波長成反比。波長越長，頻率越低；反之，波長越短，頻率越高。而無線信號在空間傳播過程中損耗與波長的關系是波長越短，損耗越大。頻率越高，覆蓋范圍越??；頻率越低，覆蓋越廣。相比移動2.6 GHz 5G網絡，采用700 MHz頻段，覆蓋方向范圍廣，適合農村廣大區域的覆蓋[4]。就能做到用更少的基站，覆蓋更廣的目標，大大減少5G網絡建設的投資。

（2）根據電磁波的波長與繞射能力的關系，波長越長，其對障礙物的繞射能力越強。因此，700 MHz又具有繞射能力強的特點，適合人口密度比較大的城市深度覆蓋。

可以說，700 MHz是5G覆蓋的黃金頻段。中國移動為保持網絡領先、降低其網絡建設的成本，選擇700 MHz網絡，在2.6 GHz基礎上發揮700 MHz低頻和制式優勢，通過多頻組網，打造有競爭力的5G精品網絡[5]。

（3）中國移動700 MHz網絡的部署定位。相比較4G網絡，若想實現全國覆蓋的5G網絡，運營商需要建設的5G基站數量和建設投資大大增加。通過與廣電共建700 MHz網絡后，中國移動在無線接入網策略上主要采用700 MHz+4.9 GHz多頻協同、FDD+TDD協同組網策略，而利用700 MHz適合用來打造一張連續覆蓋的打底網絡。其中700 MHz主要采用4T4R組網以提高網絡容量和下行帶寬作為基礎性網絡廣覆蓋，4.9 GHz頻段采用64T64R組網增加業務熱點區域網絡覆蓋深度和厚度，作為熱點覆蓋網絡和盲點補盲[6]。2.6 GHz頻段作為5G基礎網，滿足NR的基本覆蓋和容量要求。中國移動700M部署定位如圖2所示。

圖2 中國移動700 MHz部署定位

2 5G 700 MHz建設工程方案分析

2.1 700 MHz網絡建設的指標考慮

2.1.1 規劃指標

以Z省為例，700 MHz無線網絡計劃實現鄉鎮以上區域成片連續覆蓋，地市城區、縣城按上行邊緣速率5 Mb/s，鄉鎮按上行邊緣速率3 Mb/s規劃；農村區域按單點覆蓋進行規劃，行政村覆蓋率達到100%。700 MHz室外連續覆蓋分場景規劃指標如表1所示。

表1 700MHz室外連續覆蓋分場景規劃指標

2.1.2 規劃目標

省內移動700 MHz網絡的規劃目標是實現全省各地市鄉鎮以上區域連續覆蓋、農村行政村全覆蓋。其中以5G高倒流、弱覆蓋與行政村全覆蓋所需站點為骨架，按照省公司的站間距要求合理選取優質站點，確保充分發揮700 MHz覆蓋能力。

2.1.3 商務指標

商務指標主要是兩個方面考慮：一是支付給鐵塔公司的租金的增長，二是移動網絡設備的投資。根據移動與鐵塔商務方面初步達成的共識：（1）對于增加3副天線（1套系統），按增加一個產品單元的30%收費；（2）增加系統不增加天線的，增加設備占用空間的，按增加一個產品單元的10%收費；（3）增加系統不增加天線且不增加設備占用空間的，不增加收費。

基于以上原則，本文重點研究700 MHz工程在天面整合方案、機房配套改造兩個方面的工程方法，以求用最低成本、最優覆蓋方案來實施5G 700 M網絡建設。初期地市建設總體要求是：全部共址現網物理宏站站址，不新址新建，采用444或者4448天線整合現有4G天線，CRAN比例70%以上，傳輸方案城區同2.6 GHz，農村區域在不新增光纜的前提下拉遠建設。

2.2 天面整合方案

根據上文對鐵塔商務的分析，天面建設原則通過集采700 MHz板狀天線，初期優先使用多頻多端口獨立電調天線整合天面，原則上不新增天面，以減少租金上漲幅度?，F網共址站點的天線整合方案匯總如表2所示。

表2 現網共址站點的天線整合方案匯總表

天面整合建議：若FDD、TDD各有一套天面，優先采用444天線整合FDD系統；原則上只有當FDD、TDD需整合成一套時，才使用4448天線。對于美化體天面，需核實美化體大小能否容納700 MHz天線，以確定更換美化罩、新增天面還是多頻天線整合。

天面整合后對應情況如下。

（1）整合后為兩天面的改造方式，兩天面整合如圖3所示。

圖3 兩天面整合

2天面→2天面：更換天線、增加一個RRU。

3天面→2天面：減少1/更換1副天面、增加1個RRU。

4天面→2天面：減少2/更換1副天面、增加1個RRU。

（2）整合后為三天面的改造方式，三天面整合如圖4所示。

圖4 三天面整合

更換1副天線、增加一個RRU。

（3）整合后為單天面改造方案。此種方案現網幾乎無對應場景。站點每扇區只有一副天線，需要整合成4+4+4+8+8端口（700/900/1800/FA/2.6 GHz）。

天面整合需要關注RRU與天線的安裝空間，安裝于塔桅上的天線、設備以及塔桅本身的永久荷載和可變荷載產生的效應必須滿足既有塔桅結構承載能力要求。天線、設備以及塔桅本身的永久荷載和可變荷載產生的效應超出既有結構的承載力并且具備結構加固施工許可條件時，需對結構構件進行加固處理以滿足承載力要求[7]。

2.3 基站配套改造

根據移動基站后備電源保障時長要求，基站電池保障時長原則上要求3小時，全部采用磷酸鐵鋰電池作為后備電池。按照700 MHz設備的典型功耗，單RRU功耗約為700 W，BBU功耗約為500 W。典型700 MHz設備功耗值如表3所示。

表3 典型700 MHz設備功耗值

根據現網勘察情況，700 MHz改造絕大部分站點僅需要增加改造“三件套”（蓄電池、智能配電單元和模塊）即可，改造費用較低。同時，因700 MHz全部為更換天線建設方案，如全部采用免設計、代維施工，動力改造費用可再降低。個別站點700 MHz RRU拉遠站點需要增加功耗為2.1 kW，如果開關電源容量不足或者模塊停產，則需要更換開關電源。若一體機柜需要增加蓄電池而無安裝空間，則需要新增一體化機柜，相應地也增加改造費用。

隨著設備的擴容及功耗的增加，還需要考慮空調、外市電的擴容，典型場景擴容或改造方案如表4所示。

表4 典型場景擴容或改造方案表

2.4 面臨的挑戰及解決建議

在5G 700 MHz建設過程中，往往遇到頻率干擾、天面無法改造、塔桅荷載不滿足等問題，需要梳理解決。典型頻率干擾如圖5所示。

圖5 典型頻率干擾

2.4.1 700MHz干擾問題突出，存在用戶體驗差的風險

（1）全頻段分析：接收信號強度大于-105 dBm的占比為35.38%，大于-110 dBm的占比為61.66%，總體底噪較高。

（2）以20 MHz帶寬切割分析：底噪小于-112 dBm的連續20 MHz以上行帶寬樣本占比，一類區域67%，二類區域23%，三類區域25%，四類區域10%；

（3）以8 MHz帶寬切割分析：上行702～710 MHz、710～ 718 MHz、718～ 726 MHz頻段存在強干擾；下行758～766 MHz、774～782 MHz、790～798 MHz頻段存在強干擾。

由于在現網中存在公交車車載視頻業務、出租車電視業務、網絡電視業務、廣播業務等廣電頻段的業務，對5G 700 MHz干擾突出，目前此類問題的解決方案基本上是尋求對方整改或者調整。對于因清頻滯后原因受干擾影響較大的700 MHz待驗收站點，可根據受擾帶寬情況，開啟5/10/15/20 MHz帶寬進行性能單驗，速率驗收標準等比例劃定。

2.4.2 天面改造存在的困難

天面改造采用二天面整合或者三天面整合后，分析情況如下。

（1）55%站點迎風面積增加，其中地面站（占比約30%）部分需加固改造。樓面站（占比約25%）的美化天線寬度和高度不足，無法滿足合路天線安裝和調測，需要更換美化體。

（2）45%站點迎風面積減少，這部分主要原因為采用兩天面整合方案。地面站（占比約25%）個別抱桿長度不足需要改造。樓面站（占比約20%）的美化天線寬度和高度不足，無法滿足合路天線安裝和調測，需要更換美化體。

（3）在主城區，近幾年大量的站點是通過獲取政府資源在綠化帶、人行道等位置立塔建站的，政府部門往往要求采用與路燈桿多桿合一的形式，在塔上方的美化外罩不允許拆除。其中有一部分是在5G時代之前建設的，美化外罩設計直徑小、塔桅荷載不足。不同于樓面美化，可以通過增加美化外罩的方式，地面美化塔需通過荷載計算擴大外罩、拆除部分外罩的構件甚至重新建塔的方式才能滿足天面的需求，大大增加了工程難度及建設成本。

典型地面景觀塔如圖6所示。

圖6 典型地面景觀塔

3 結 論

5G網絡建設投資巨大，700 MHz因期得天獨厚的低頻優勢，是中國移動能夠以較為經濟的方式做廣做深5G網絡覆蓋的不二選擇。從長期看，廣電將聯合移動、電聯、聯通，在700 MHz網絡建設中有更深度的合作，通過不斷挖掘700 MHz資源的優勢和優化建設方案，促進5G 700 MHz網絡在我國的發展。