基于城鄉規劃的5G移動通信基站站址布局研究

（廣東省城鄉規劃設計研究院有限責任公司，廣東廣州 510290）

1 移動通信基站現狀概況與分析

1.1 移動通信發展歷程

近年，互聯網技術的飛速發展和全球通信技術的廣泛應用，使得無線應用空間增加，促使無線通信技術融入人們的基本日常生產生活，固有的生產方式發生變化。在我國的現代化社會的發展中，移動通信技術是必然的發展趨勢，代表著人們的生活逐漸擁有更多的高端技術，最終實現互聯網化和生活云端化[1]。隨著光纖技術、芯片技術、多媒體技術的快速發展和進步，移動通信經歷了四個時代，信號制式包括GSM、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、TD-LTE、LTE FDD等，正向5G時代邁進，以更好地支撐智能旅游、在線學習、電子商務、移動社交、手機游戲等新型信息化產品的普及和應用。

1.2 移動通信基站的類型與特點

基站是移動通信中組成蜂窩小區的基本單元，主要完成移動通信網和移動通信用戶之間的通信和管理功能，從狹義上可以把基站理解為一種無線電收發信電臺。基站按無線電信號覆蓋區域主要分為室外基站和室內分布系統2種，按覆蓋功能可分為宏基站、微基站、室內分布系統3種，室外基站按建設形式可分為獨立式基站、附建式基站。

1.3 5G技術發展概況

1.3.1 5G應用場景及關鍵指標

即將到來的5G網絡不僅追求速率提升，而且追求性能全面提升。如用戶體驗速率可達到100 Mbps，連接數密度可達到106/km2，時延將降為4G的1/5，滿足三大應用場景，即增強移動寬帶（eMBB）、海量機器通信（mMTC）、超高可靠和超低時延通信（uRLLC）的需求。

1.3.2 5G網絡建設對站址資源提出的挑戰

（1）超密集組網對站址資源獲取的挑戰；（2）高頻段對站址天面空間資源的挑戰；（3）高功耗對站址供電條件的挑戰；（4）大帶寬對站址傳輸資源的挑戰；（5）高頻段、多天線對室內覆蓋的挑戰。

2 5G移動通信基站站址布局策略

工信部2018年底正式為三家電信企業劃分確定了5G頻率，主要包括2.6、3.5、4.9 GHz頻段。由于5G采用了比4G更高的頻段進行組網，傳輸損耗越大、穿透能力越弱，為實現連續覆蓋，5G基站密度將會大幅度增加，5G網絡將呈現點多站密、宏微協同、高低搭配、室內外結合的異構立體組網。在規模部署初期，將以宏基站廣覆蓋快速搭建網絡骨架，中后期通過微站和室分完善深度覆蓋、吸納容量。

（1）2.6、3.5 GHz宏基站將用于室外廣域連續覆蓋、并吸收部分熱點流量。4.9 GHz宏站作為廣域覆蓋的容量補充。

（2）微基站及室內分布系統主要吸收熱點流量，并完善對局部盲區的覆蓋，按照現網微站布局和業務發展的需求布局。

3 基于城鄉規劃的5G移動通信基站站址布局規劃

基于城鄉規劃的5G移動通信基站站址布局的主要包括：（1）通過站間距和站址密度預測基站規模；（2）站址布局規劃。

3.1 基站規模預測

通過覆蓋估算預測網絡建設的基站規模時，先按無線信號傳播環境及移動通信業務分布情況劃分覆蓋區域類型，通過設置各種區域類型的鏈路預算參數計算出無線信號最大路徑損耗允許值，通過合適的傳播模型計算出基站覆蓋半徑和單站覆蓋面積，具體過程如圖1所示。

圖1 規模預測規劃模型

3.2 基于城鄉規劃體系的基站密度分區劃分

確定不同類型區域的小區覆蓋半徑，首先要按照一定的規則對有效覆蓋區域進行規劃場景類型劃分。結合規劃地區的地形地貌、主要建筑物特點構成的無線傳播環境及移動通信業務分布情況，依據國土空間規劃、各類專項規劃及統計年鑒等要素，同時對接移動通信基站管理與建設部門的要求，劃分為5個密度分區、13類規劃場景，以此作為基本的規劃單元[2]。

（1）超高密集區。周圍建筑物以高層建筑為主，有少量超高層建筑，建筑物極為密集，平均樓距約10～20 m，周邊道路相對較窄，人口密度極高。（2）高密集區。周圍建筑物以小高層建筑為主，建筑物較密集，平均樓距約10～20 m，周邊道路不寬，人口密度較高。（3）密集區。周圍建筑物以5～9層的多層建筑為主，也有少量9層以上的小高層建筑，建筑物密集程度一般，分布較為均勻，周邊道路較為寬敞，人口密度高但較為集中。（4）低密集區。以5層以下的低層建筑為主，平均樓距較寬，環境較為開闊，人口密度不高。（5）邊緣區。只有少量建筑物分布，環境開闊，人口稀少，以旅游休閑人口為主。

3.3 室外宏基站規劃站間距

（1）5G鏈路預算及結果。鏈路預算是評估無線網絡通信系統覆蓋的一種主要方法，利用鏈路預算，可以計算出各種環境中保持一定的通信質量允許的最大路徑損耗，根據鏈路預算結果結合傳播模型可以估算出滿足覆蓋需求的基站個數[3]。受終端發射功率、終端天線通道數的限制，5G覆蓋能力和4G一樣均為上行受限。考慮到基站高度應有合理范圍，基站高度低值和高值分別根據以下站高計算：超高密集區、高密集區：25、30 m；密集區：20、25 m；低密集區、邊緣區：25、35 m。

（2）規劃站間距的確定。基站的站間距與系統所在頻段高低、覆蓋指標要求密切相關，高頻段系統的站址布局密度一般可以滿足低頻段系統的站址資源要求，為了保證能夠滿足各種系統的站址資源需求并充分考慮站址共建共享，本文密度分區中的站間距參照主流頻段3.5G系統的站間距要求，具體如表1所示。

表1 各密度分區的站間距和站址密度預測范圍

3.4 室外宏基站需求預測

根據站間距及站址密度的取定值范圍，結合規劃覆蓋面積及現網規模，估算規劃基站總量。同時，可按不同的密度分區統計每類密度分區內的規劃基站總量。站間距及基站規模確定后，便可基于城鄉規劃用地布局進行站址布局。

3.5 多原則規定，確定選址布局

3.5.1 布局原則

（1）符合城市總體規劃。基站規劃應符合城市國土空間規劃，以科學的規劃方法和手段合理布局5G站址，滿足未來4/5G無線網絡的覆蓋要求。（2）宏微結合、室內外協同。5G網絡對覆蓋的精準性和三維立體組網提出的要求更高，5G網絡深度覆蓋的總體思路將是通過宏微結合、高低搭配、室內外協同來實現三層異構組網。（3）堅持資源開放、共建共享。按照“能共享不新建、能替代不新建”原則，深入推進“通信塔”與“社會塔”雙向共享，優先考慮通過升級改造存量站址的機房、桿塔、電源等配套資源提升共享能力，其次對有條件的社會公共資源進行統籌利用，由鐵塔統籌建設需求，實現低成本、高質量快速建網。（4）整合存量站址，優化空間布局。在保障網絡正常運行的前提下，依據共享原則優化調整站址布局，盤活存量資源，對站距過近的存量站址進行整合，優化空間布局，提升共享水平，節約空間資源，提升基礎設施利用率及運營維護效率。（5）規劃后備站址，滿足建設需求。由于5G系統具有高頻段、高功耗、大帶寬的特點，現有站點70%以上無法滿足多家運營商的建設需求，需在既有網站址附近規劃后備站址。

3.5.2 選址布局

在明確密度分區和站間距的基礎上，制定選址原則，并將選址原則轉化為GIS機器語言進行智能化選址[4]。充分銜接城鄉總體規劃、各專項“十三五”發展規劃及其他相關專項規劃，構建基于城市規劃和通信跨專業領域的多維規劃模型。基于ArcGIS10.3開展選址，利用Model Builder在ArcGIS中搭建智能選址模型，結合密度分區、站間距和站址密度，充分考慮不同用地的優先級順序、環境安全距離等因素，初步劃定選址方案。同時結合人工校核、現場踏勘等方式，優化站址布局，得到最終的布局規劃圖。

3.6 基于城鄉規劃體系的基站風貌管控

基站建設需要加強風貌管控，與周邊環境和建設融為一體，減少視覺的不利影響。銜接國土空間規劃及相關專項規劃，可劃分核心管控區、重點管控區和一般管控區共3類風貌管控區。核心控制區對景觀要求最高，優先選擇樓面塔，次之選擇地面塔；重點控制區對景觀要求一般，可選擇樓面或地面塔；一般控制區對景觀要求一般，優先選擇地面塔，次之選擇樓面塔。

4 結語

目前，我國正在推進國土空間規劃編制工作，國土空間規劃是后續各類規劃的引領性規劃。本文梳理了移動通信基站建設、規劃、管理存在的問題以及5G基站的發展概況，結合國土空間規劃編制工作，根據規劃確定的信息基礎設施布局原則編制5G基站專項規劃，將5G基站專項規劃納入國土空間規劃，對接相關城鄉規劃及各類專項規劃，預留5G基站規劃建設指標，保障5G通信基站的順利落地建設。