5G网络通信基站建设难点及对策探讨

5G网络通信基站建设难点及对策探讨
摘要：5G时代的到来对移动基站的建设提出了新的要求，建设数量需求更多、
建设形式更多的由传统的宏基站、室分、微基站、可附建的资源更广等，而一直
以来基站的建设就面临着征址难、基站功耗大、政府出台扶持政策系列问题，本
文阐述了5G通信网络所涉及的关键技术，并对当前5G通信基站建设面临的难点及解决对策进行分析与探讨，以供同仁参考。

关键词：5G通信；关键技术；通信基站；建设难点；对策
一、前言
第五代移动通信是当前网络建设和部署的热点，也是引领各种网络新业务和应用的重要
技术。

中国铁塔公司作为国有大型通信基础设施综合服务企业，负责室外基站和室内分布系
统的基础建设及运营。

在当前网络建设重点逐渐从第四代移动通信向第五代移动通信过渡时期，如何统筹基站建设需求，从全局出发科学安排配套设施建设，以减少重复建设和提升投
资效率，是整个电信行业共同面对的难题。

作为新基建中的重要一环，5G在加速推动人工智能、工业互联网、物联网等融合应用中起到至关重要的作用。

新基建所涉及的上下游企业都
已经开始寻找与5G的结合点，5G应用从单一化业务探索向体系化应用场景转变，实践的广度、深度和技术创新性显著增加。

二、5G通信运行中的技术特点
（1）高速度。

这个是5G最大的一个特点，相比于4G网络，5G网络有着更高的速度，而对于5G的基站峰值要求不低于20Gb/s，当然这个速度是峰值速度，不是每一个用户的体验。

随着新技术使用，这个速度还有提升的空间。

5G网络下仅需要33秒就完成，每秒的速
率达到726Mbps，而4G的LTE Cat.12网络下载速率仅62.2Mbps，花掉了6分钟25秒的时间。

（2）低时延。

5G的一个新场景是无人驾驶、工业自动化的高可靠连接。

人与人之间进
行信息交流，140毫秒的时延是可以接受的，但是如果这个时延用于无人驾驶、工业自动化
就无法接受。

5G对于时延的最低要求是1毫秒，甚至更低。

这就对网络提出严酷的要求。

而
5G是这些新领域应用的必然要求；无人驾驶汽车，需要中央控制中心和汽车进行互联，车与车之间也应进行互联，在高速度行动中，一个制动，需要瞬间把信息送到车上做出反应，
100毫秒左右的时间，车就会冲出几十米，这就需要在最短的时延中，把信息送到车上，进
行制动与车控反应。

（3）万物互联。

迈入智能时代，除了手机电脑等上网设备需要使用网络以外，越来越
多智能家电设备、可穿戴设备、共享汽车等更多不同类型的设备以及电灯等公共设施需要联网，在联网之后就可以实现实时的管理和智能化的相关功能，而5G的互联性也让这些设备
成为智能设备的可能。

三、5G网络通信基站建设面临的难点分析
5G网络覆盖面要求更广、网络需求容量越来与越大，相应的基站数量容量需求也越来
越多；当前5G设备具有重量大、功耗高、传输资源消耗多等特点，在5G配套改造过程中会
面临一系列挑战。

（1）5G征址问题。

5G基站建设少不了站点征址问题，其实在4G时期运营商已经遇到
了这个问题。

另外，部分民众对基站辐射问题还有很大顾虑，对站点选址有抵触情绪。

因此，在5G征址问题上要统筹规划，共建共享，站址多源。

通信基站属于城市基础设施，选址和
建设应纳入统筹规划中，运营商也应积极与城市规划部门沟通，使城规部门能合理布局，预
留好站址。

同时，利用政府出台5G的政策，如开发政府办公、国企、医院、学校等公共办
公区域；二是利用现有的存量站址4G/5G共建；三是运营商在基站接入层共建共享（如电信、联通5G基站共建共享、核心网各自分开建设）。

运营商要带头做好“智慧灯杆”的应用研究，这或将在5G 基站建设中发挥重要的作用，解决站点数量不足的问题。

设备生产厂家也应加
大“异形设备”研究，以适应在杆、塔内腔空间的设备布局。

（2）5G基站规划建设面临的难点。

5G 网络全面云化，在带来功能灵活性的同时，也带来很多技术和工程难题：一是网络云化使跨层故障定界定位困难，后期升级过程也更加复杂
而低效。

二是边缘计算的引入使网元数目倍增，问题定位难度增大等问题。

三是微服务化，
用户更多的定制业务，也给业务编排能力提出了极高的要求。

四是传输方面，海量隧道动态
变化，人工规划和分析调整无法满足业务需求；高精度时钟的建设和维护要求高、难度大，
需要新的支撑手段。

大宽度传输，一旦出现故障，需要更快恢复的技术手段，否则将导致更
大影响和损失。

（3）网络演进、高密度组网、多天线、多业务等带来的规划和建设难题。

5G建设初期
如果采用NSA架构，4G网络与5G网络紧耦合，带来站址约束、互操作配置复杂等问题，后
续向SA演进还需多次网络大规模调整。

受5G高频段影响，5G基站覆盖范围小，需高密度
组网以及更多的站型，这给无线网规划、建设和维护都带来成倍增加的工作量和难度。

MassiveMIMO与波束赋形等多天线技术，使得5G网络规划不仅仅考虑小区和频率等常规规划，还需增加波束规划以适应不同场景的覆盖需求，这使得干扰控制复杂度呈几何级数增大，对网络规划和运维优化带来极大挑战。

5GHz的5GNR采用TDD双工方式，对时钟同步要求高，失步将导致大范围干扰。

工程上全网采用1588V2时钟尚属首次，由此带来的网络安全风险
很大。

5G部署初期基于eMBB业务需求进行网络部署，满足公众宽度数据业务需求。

（4）高频率、高功耗、大带宽给基站建设带来的难题。

一是天面空间紧张，为5G 腾挪
天面而进行天线整合会影响2G、3G、4G网络。

与4G宏站的RRU+天线的安装方式不同，5G
宏站通常采用AAU的形态，即RRU与天线集成在一起，内含192或128天线阵子，组成二
维平面阵列有源天线。

由于5GAAU中RRU与天线不可拆分，且不兼容1.8G/2.1G/2.6G等其
它频段，所以只能与现网234G 无源天线相互独立部署，故而，一个三扇区的5G宏站需要增
加三副体积庞大的AAU，争夺原本2G、3G、4G就已拥挤的天面空间，很容易出现由于天面
空间不足而导致站点不可用的情况，这极大地增加了5G网络选址和建设难度。

根据运营商
的调研结果显示，28%的站点有天面整合的需求。

工程上可以考虑天面改造，比如采用多端
口天线整合2/3/4G天线。

但这样的天线改造除带来成本上升的压力以外，由于2/3/4G多制
式网络紧耦合，尤其天线方向角不再能够独立可调，在2/3/4G网络拓扑差异较大的情况下，必然会难以协调各网的覆盖，带来多网覆盖质量下降。

二是天线抱杆承重要求高，很多灯杆
站无法满足安装要求。

5GAAU 通常体积大（逾35L）、重量高（逾35kg）、迎风面大（逾
0.5m2），天线抱杆要求明显高于4G。

另外，由于AAU 为有源、高功耗设备，其所需的-48V
直流电源线及地线线径要求在16~25mm2以上，这些电源线和地线从抱杆底部一直延伸至安
装AAU 的抱杆顶部，这些电线的自重也会给天线抱杆强度带来额外压力（4GRRU 一般安装于抱杆底部）。

基于上述分析，多数灯杆站无法满足5GAAU 的安装要求，这对站址密度要求很高的5G 网络部署带来极大影响。

这些灯杆站如不能改造，只能满足小微基站的安装要求。

三是机房空间改造需求大。

5G 宏站通常需要与现有234G 共机房部署，但现有机房未必有足
够空间安装5G 基站所需设备，包括5GDU、电源、传输等。

如果现有综合柜剩余安装空间不足，则需要整合现有234GBBU 设备或者新增综合柜，或者考虑5GDU 挂墙安装、室外安装
（需要新增室外机柜，并需要引入交流电源）。

这些因素对5G 建设工程带来很大挑战。

据
运营商统计的部分城市5G 规划站点结果显示，这些被统计的站点中，需新增综合机柜的站
点占20%，需挂墙安装的站点占14%，需新增室外机柜的站点占4%，另外还有17%的站址需要进行BBU 整合：多制式BBU 合一。

但是，如果不同制式BBU设备分属不同厂商，受设备
兼容性及厂商利益平衡压力，这样的BBU 整合几乎是无法进行的。

四是机房供电需求高。

5GAAU 满负荷功耗超过1kW，在3/4/5G 网络共站的情况下，站点功耗超过10kW，如若三家
运营商多制式共站，机房供电需求甚至能到达30kW，现有机房供电能力几乎肯定无法满足，需要进行扩容。

另外，备用电池方面很难满足2h容量保证的需求。

据运营商统计的部分城
市5G 规划站点结果显示，这些被统计的站点中，26%的站点交流电不满足，64%的站电源模
块不满足，69%的站空气开关不满足，55%的站备用电池不满足。

尤其对于交流电改造需求，改造成本高、周期长，是机房供电改造的最大难点。

五是站点传输资源需求大，改造需求高。

5G空口能提供很高的峰值速率，这也意味着5G 网络需要大量光纤传输资源。

对于5G 基站
而言，中传或回传带宽要求高，对站点的光纤资源消耗也非常大。

对于上述5G传输带宽需求，现网传输条件有相当大比例不能满足，需要进行传输改造。

据运营商统计的部分城市5G 规划站点结果显示，这些被统计的站点中，12%的站点需要新增传输设备，33%的站点需要扩容传输设备，13%的站点需要替换传输设备，8%的站点需要扩容光纤资源。

扩容光纤资源由
于涉及管道改造，实施难度非常之大。

六是高频段、多天线使传统室内分布系统无法适应5G 需求。

3G、4G 时代，室内深度覆盖的主要方式是布设室内分布系统，另外对于较小楼体采
用定向天线室外照射的方式，而对于少数人流密集、容量需求高的场景，如机场候机厅、高
铁候车厅、大型商超等，也引入了小微基站、数字化室分系统。

到了5G，主流工作频段在
3.4-3.6GHz，甚至
4.4-5GHz，而室内分布系统的大部分馈线、功分器、合路器、功放器等射频器件工作带宽都在2.5GHz以下，不能适用于5G信号接入。

定向天线室外照射的方式则因高
频段信号更高的建筑物穿透损耗而大大降低覆盖的有效性。

于1.8GHz 频段的4G 信号相比，3.5GHz 频段的5G信号平均穿损大约增大6dB 以上，极大降低室内覆盖深度。

目前最可行的
5G室内覆盖方案是分布式数字化室分。

相比传统室分等方式，数字化室分所能提供的容量会有大幅提升，但相应的CAPEX 建设成本也大幅增加。

七是高频段及安装空间限制，使地铁、
高铁隧道5G覆盖难以解决。

地铁、高铁隧道覆盖方面，传统2G/3G/4G网络通常采用
BBU+RRU+漏缆的覆盖方式：隧道场景中，一般每500 米存在一个RRU设备安装的洞室，RRU 安装在避车洞内，漏缆安装高度与高铁列车窗口中部对齐，基站信号通过漏缆辐射，穿透车窗、车体到达车厢内用户。

与室内分布系统遇到的高频挑战相同，这些隧道覆盖使用的传统
漏缆在高频段传输损耗很大，通常无法应用于3.5GHz频段5G信号。

即便是规格更高、线径
更粗的3.5GHz专用漏缆，3.5GHz 信号每百米的传播损耗仍高达16dB 以上，比1.8GHz高约
8dB。

同时，受安装条件限制，数字化室分的方式也不适合地铁、高铁隧道布设。

又因地铁
隧道空间狭小，仅足够一列列车通过，上下左右无明显空间，也不具备安装大型天线进行照
射的条件。

综上所述，5G 信号引入地铁、高铁隧道覆盖难度很大，对于较短隧道，计算损耗若能
满足，可利旧原有漏缆使用RRU+漏缆的方式。

若利旧漏缆不满足3.5GHz5G 信号引入需求，
则考虑新建或替换更粗线径、支持3.5GHz 信号传播的新型漏缆。

若链路预算分析新型漏缆仍不能满足，则建议采用波导管替代泄露电缆。

而且，考虑最低4T4R 实现4 流时，需要4 根波导管，建设成本很高。

四、5G网络技术特点及通信基站建设思路
5G拥有低延时、低功耗、高速率的特点，相应具有穿透力差、衰减大的缺点，因此，
5G基站不宜大规模采用宏站建设，而微站具有体积小、组网灵活、易于部署等特点，可以弥补宏站无法覆盖的末梢通信，提高通信质量和容量，因此，5G基站建设要创新供电技术，节能减排。

一方面扩展开关电源容量，满足现阶段建网需求。

以华为设备为例，系统需求对应
的动力配置要求如下：
市电引入三种处理方案：原则上优先从公共电网引入一路380V的交流电源，如无法引入，则在满足供电质量前提下，建议按以下三种方案处理：从基站所在或附近的建筑物就近
引入一路380V的交流电源；取电费用高、拉电难度大的场景，可选用直流远供设备进行供电；根据目前外电容量，采用替换跟大容量的空开形式对外电进行扩容。

市电引入改造案例：
A、削峰填谷之----峰值限流原理说明：通过升级开关电源软件，设置市电容量限值，通过控制整流模块输出功率和铅酸电池输出功率实现对基站市电削峰功能。

场景1：P外电＞ P 负载+P充电；外市电供给“负载+蓄电池充电”。

场景2：P负载+P充电＞P外电＞ P负载；外市电给负载供电，电池充电限流。

场景3：P负载＞P外电市电和蓄电池同时给负载供电。

外
B、削峰填谷之----基站管理单元方案。

基站管理单元、智能锂电池市电削峰原理图。

开关电源厂家中恒；基站控制器及智能电表厂家华为。

基站管理单元方案原理说明：新增基站管理单元（SMU）和智能锂电池实现对基站；交流、直流全部负载的市电削峰功能。

在SMU中设置市电容量限值，通过控制电池充放电、空调开启/关闭，实现市电削峰。

场景1：P外电＞ P负载+P充电；外市电供给“负载+蓄电池充电”。

场景2：P负载＞P外电外市电和锂电池同时给负载供电。

如仍超外市电容量，依次关闭空调。

C、削峰填谷之----智能电源方案。

智能电源+智能锂电市电削峰原理图
智能电源+智能锂电方案原理说明：新增5G智能开关电源和智能锂电池控制，智能电源可控制现网电源实现市电削峰；智能电源监控模块中设置市电容量限值，控制智能锂电池充放电，实现市电削峰；适用于5G建设独立电源场景。

场景1：P外电＞ P负载+P充电；外市电供给“负载+蓄电池充电”
场景2：P负载= P外电；外市电给负载供电
场景3：P负载＞P外电；外市电和智能锂电池同时给负载供电
同时，鼓励运营商集中设置CU（集中单元）/ DU（分布单元）池机房，通过拉远AAU 方式，既节约了机房空间，又能更有效的保障机房环境，降低空能耗。

对于大型集中机房，引入节能减排新技术方案，通过常规空调、新风降温系统与热管空调的组合应用，实现空调系统的综合节能运行。

另外，要分层规划传输网络，提高光纤利用率。

5G传输网络应遵循“固移融合、综合承载”的原则和方向，与光纤宽带网络的建设统筹考虑，在光纤、机房等基础设施，以及传输设备等方面实现资源共享。

地面塔的建设应优先利用社会资源，充分利用地理环境优势，节省建设成本
其次按场景需求，合理配置杆塔方案。

优先选择建设机房，现对机房/机柜设计做相关要求，具体如下：
此外，要发展数字化室分系统，增强室内末端可控性。

加快5G 相关无线射频器件设备的研发测试工作，降低成本。

多家运营商协同建设，争取资源，协调好业主关系，做好室分系统配套工作，解决好系统安装空间问题。

简化MIMO，室分系统中采用2×2 或4×4MIMO，降低复杂度，同时兼顾小区边缘速率，提升用户感知度。

引入新型大容量数字化室分系统，全面满足超高流量密度和超大带宽、超高可靠性、超低时延、海量连接、位置服务，提高室
分末端可控性，实现5G室内网络智能管理。

如各厂家主推的pRRU（微型射频拉远单元）组
网方式，利用好原有CAT6A 及光纤资源，通过设备提升功率和天线增益优化，实现基于现网
点位部署3.5G 与Sub3G（3 GHz 以下）覆盖对齐，节点基本不增。

五、5G网络通信基站建设规划实施对策探讨
5G基站的规划布局应优先考虑共建共享。

加快信息资源整合、共享和利用，由铁塔公
司统一对存量站址资源库中配套及天面的占用和空置情况以及各类社会杆塔资源情况，在满
足网络指标（容量、覆盖、质量、数据速率）的前提下，将需求站址进行有效整合。

解决行
业选址难的问题，提升效益，减少投资风险，支撑电信企业转型发展。

结合5G站址需求预
测情况，对于室外宏站和微站需要重点关注站址位置、天线挂高等信息，并对其进行整理，
形成新增基站站址需求库；对于室内分布系统，需要结合公司重点建设的机场、大型场馆、
交通枢纽、商务楼宇、党政机关以及其他等建设场景要求，进行分析汇总，形成新增室分系
统站址需求库，由于5G技术目前还在不断发展，未来基站站址的需求也会发生一定的变化，需结合发展需要对新增基站及室分站址需求库进行滚动更新。

同时，将需要新建的基站站址
与现状的基站站址进行资源匹配，通过使用工具计算站间距，在满足相关规范要求偏移量的
前提下，对需要新建的站址与现状站址距离较近的基站进行优先合并，从而通过利旧现网存
量站址满足需求。

另外，对于多家电信企业的新增站址，不能使用共享存量站址资源来满足
的情况下，应分场景进行整合，在特定场景中，在满足不同系统间隔离度要求下，将间距较
近站点进行合并，作为共享新建方案，同时预留机房、天面、平台、抱杆等资源以便满足其
他电信企业后期共享需求。

此外，5G基站的规划要通过需求预测，结合基站规划原则、城市空间布局、各类区域分布和现场勘察情况，对基站进行总体布局、分片控制、局部弹性调节。

理想的站址布局呈等间距的蜂窝状分布，但由于各种客观因素的限制，并非每个基站都能落
实到理想的位置，同时考虑实际建设落地会存在其他不可预见的限制条件，基站的规划布局
应具有一定的弹性空间。

规划可考虑以划分片区和控制单元的形式进行控制，每个单元控制
建设基站总数，各站点具体位置在实际操作中可根据具体情况落地。

由于5G基站建设涉及
到电源、安装空间、天馈、传输等内容，同时应兼顾改造施工周期、成本、现有网络影响及
后续扩容，在满足进度、成本、质量的同时完成既定的5G配改任务。

因此，在5G通信基站
建设中，5G网络有3种部署方式：C-RAN、D-RAN、CU云化部署，其中现阶段采用CU/DU合设的方式，主要是C-RAN（集中式）、D-RAN（分布式）两种方式，后期依据5G的发展采用CU云化部署这种灵活架构满足多种业务需求。

D-RAN利用原有分布式物理形态部署，采用上述传统方案进行配套改造工作，施工周期长、进展较慢、费用高，同时BBU间协同处理能力弱，后期升级至CU云化部署需二次改造。

C-RAN可以集中多个BBU，一次性解决周边若干站点机房改造问题，实现快速部署，费用低。

同时多个BBU间协同处理能力强，综合成本低，有利于后期升级至CU云化部署架构，无需
二次改造。

C-RAN可采用运营商自有物业集中机房，称为小C-R AN，一般可集成4~8个BBU；也可采用传输汇聚机房，称为大C-R AN，一般可集成6~15个BBU，通常优先选择大C-RAN
建设，其次选择小C-RAN。

在进度上，采用C-RAN自有机房无需物业协调进场施工，大大缩
短工期，同时减少了机房内、外电的改造内容，进一步缩短了工期。

在成本上，C-RAN采用
自有机房，无需向铁塔支付租金，并可逐步将周边2G/4G BBU整合进来，2G/4G BBU集中搬
迁后的空置机房，能够退租退费的基站机房，应尽快完成退租，降低租赁和维护成本，对于
暂不能退租的独享基站机房，可考虑关闭部分或全部空调，降低电费支出。

在质量上，C-RAN中多个BBU间协同处理能力强，容易实现载波调度功能。

在传输资源上，C-RAN可使用
无源波分复用等新型传输方案，可大大节省纤芯资源，降低成本。

现网中并不是所有站点都
能集中到RAN机房中，也不是所有站点采用D-RAN方式进展就慢。

因此5G机房采用C-RAN
与D-RAN相结合建设模式，统筹兼顾，因地制宜选择最合理的方案，即具备条件优先上C-RAN，不具备条件上D对于采用D-RAN建设的站点，由于机房电源改造已完成，AAU电源可
直接采用直流方案，即A AU直接从机房取直流电。

对于采用C-RAN建设的站点，由于现场
无机房，可以现场安装简易电源供电，对于一些不重要的站点，为节省成本可采用交流方案，直接使用业主天面的市电，采用交转直模块实现AAU电源供给。

另外，由于电信和联通宣布
共建5G网络，其5G频谱又相邻，因此可共用一套AAU。

考虑抱杆承重问题，5G AAU建议
采用独立抱杆建设方式。

移动获得FDD牌照后，已全面大范围开通了FDD网络并反向开通GSM制式，原本吸收容量最大的TDD-D频已显得不是那么重要，再加上D频和移动5G频谱
容易发生混叠，对于开通了FDD的站点，应加快对原D频的移频甚至清频，利用移频后天线
空出抱杆安装5G AAU，使4G D频和5G共用AAU天线。

当前站点D频开通率很高，因此无
需经过复杂的天馈改造就可实现4G和5G天馈融合。

对于需要通过天线整合腾挪抱杆或新增
抱杆的场景，需综合考虑投资与成本因素，优化配置，在不影响网络质量的情况下，选择投
入较低、改造简单的天馈建设方案。

此外，5G 部署的最大特点是基站距离更近，路灯无疑将成为基站部署的一个非常好的选择。

由于路灯有着遵循着城市的道路、街道分布的特点，而
且可以用“有网、有点、有杆”的特点进行描述，是智慧城市的象征，因此智慧城市综合灯杆：即具备通信基站、环境监测、视频监控、智能照明、城市信息发布、新能源充电等多种功能
的“城市智慧灯杆”是进行智慧化城市建设的重要站点，也是城市走向智慧化道路的必经之路。

未来，智慧城市建设将与智慧城市综合灯杆、云建设、宏基站建设一道起飞。

六、结语
目前，5G标准仍在制定之中，5G基站仍在不断完善，未来将会有更多的设备类型，体积、重量、功耗也会不断下降。

我将持续跟进 5G 研发试验进展和基站设备的变化，不断完
善 5G 站点配套设施技术方案，及时优化、调整，将站址储备以及配套资源规划当成重点，
积极掌握社会微站站址资源，全面开展业务发展与设施建设的转型工作，形成突出的建设优势，能够在推进我国 5G建设进程的基础上，实现自身的快速发展。

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