城鄉規劃中的無線通信基站布點規劃研究

區 騁

(中國股份有限公司廣西壯族自治區分公司,廣西 南寧 530000)

0 引言

隨著電子設備的大量普及以及視頻數據等新興業務的飛速發展,特別是4G、5G 網絡大規模商用之后,用戶的通信需求在快速上升。 為了提高通信網絡的覆蓋深度、廣度,人們對基站站址資源也提出了更高的需求,當前的主要措施是將基站納入城鄉規劃體系,規劃無線通信基站布點,確定城鄉整體布局。 規劃人員根據城鄉建設需求和相關標準,科學合理地進行基站的布點規劃,從而為城鄉居民提供更加高質量的通信服務。

1 城鄉通信規劃需求分析

《電信條例》《城鄉規劃法》等相關文件明確要求將基站、通信光纜、機房、鐵塔、管線等通信基礎設施納入城市規劃中,促進信息消費、推進信息化建設、構建國家信息基礎設施、落實“寬帶中國”戰略,并且這也是提升城鎮化發展質量的需要。 當前無線通信基站建設還存在一定問題,包括寬帶網絡設施、基站等規劃不完善、建設困難、選址困難等,這些問題嚴重制約了城鄉發展。

《關于加強城市通信基礎設施規劃的通知》(〔2015〕132 號文件)[1]提出以加快構建“寬帶、融合、安全、泛在”的下一代國家信息基礎設施為目標,以“統一規劃、合理布局、遠近結合、共建共享”為原則,結合城市規劃,統籌各種通信基礎設施,提高通信網絡覆蓋范圍,進一步完善城市通信基礎設施[1]。 城鄉的“三級三類”規劃體系如圖1 所示。

圖1 城鄉的“三級三類”規劃體系

2 無線通信基站布局面臨的問題

2.1 城鄉規劃與無線通信基站建設脫節

無線通信基站建設與其他基礎設施建設不同,不能受到任何阻礙。 由于公共綠地規劃與無線通信基站建設脫節,無線通信站點建設發生違規問題,不但會影響無線通信基站的正常建設,同時也會加大無線通信基站建設的難度,降低無線通信基站的運營質量[2]。

2.2 基站運行維護難度加大

隨著無線通信網絡規模的快速擴大,無線通信基站的建設規模也在擴大,這進一步縮小了各個通信站點的間距。 同時,城鄉居民環保意識在不斷增強,但是未充分認識到電磁輻射,所以經常會出現居民阻撓甚至破壞基站的運行維護,這給無線通信基站的運行和維護帶來了巨大的困難[3]。

2.3 無線通信基站建設資源不足

建設資源是無線通信基站規劃的物質基礎,這決定了無線通信基站的覆蓋范圍和運營質量。 因此,在無線通信基站建設的初期,通信企業必須做好成本核算,保證資源充足,支持無線通信基站的規劃建設。 然而,由于城鄉的快速發展,無線通信基站前期投入資源被大大削弱,這主要表現在配套設施缺失方面。 這導致的直接結果就是運營商無法同步建設無線通信基站,直接影響到無線通信基站的運行,甚至還導致無線通信基站出現安全隱患。

3 基于城鄉規劃的無線通信基站布點規劃具體流程

3.1 規劃思路和規劃流程

城鄉通信規劃思路分為正向思維和逆向思維。 其中,正向思維是指先對通信專業進行規劃,然后轉化通信規劃使其成為城鄉規劃的一部分,再反轉校驗通信規劃數據。 正向思想的規劃思路優點在于規劃的準確性,缺點是城鄉規劃完成并轉入城鄉規劃之后,通信規劃應根據城鄉規劃階段逐點修改[4]。 逆向思維是先進行城鄉專業規劃,然后將城鄉規劃轉化為通信規劃,再對城鄉規劃數據進行逆向驗證。 反向思維的優勢在于可以根據城鄉規劃直接規劃無線通信基站之間的距離。 缺點是通信網絡規劃工程師操作城鄉規劃圖紙不方便,效率很低。 因此,在城鄉規劃下進行無線通信基站布點規劃時,大部分規劃人員會選擇正向思維規劃思路[5]。

3.2 規劃流程

目標網規劃主要包括需求規劃、網絡布局方案、鏈路預算、目標網絡規模估計和通信規劃。

(1)按需規劃:無線通信站采用需求規劃,可分為通用數據集成和可選數據查詢。 其中,常規數據包括電信公司、廣播電視公司和鐵塔公司的庫存和規劃數據。 整合計劃數據,選擇適合的庫存,建立共享網站,形成新的計劃信息表、庫存使用信息表等數據;可選數據主要包括網絡優化數據(SR 弱覆蓋、投訴數據道路檢測、仿真)等。 一方面,管理者需要分析覆蓋率和缺口能力,及時彌補;另一方面,管理者還要結合主要點、線、區,根據城鄉風景名勝區、高速鐵路、新城規劃、舊城改造等資料來規劃無線通信基站的站點。

(2)場景網格劃分。 當前,人們劃分網格有兩種方式,一是以面覆蓋維度劃分物力網格,二是以線覆蓋維度劃分邏輯網格。 物理網格共4 層,第一層是地市級網絡,第二層是區縣網絡,第三層是場景網絡,第四層是子網格。 城鄉規劃主要基于3 層物理網絡;邏輯網絡主要由高速鐵路、高速干線、城際鐵路等組成。 網絡規劃應是網絡共享的主要目標。 基于密集城區、市縣、鄉鎮、農村的無線通信環境,計算每個網絡區域的數量以及其中包含的現有網站。

(3)鏈路預算。 無線通信網絡基站的覆蓋半徑與基站間距、鏈路預算、無線電波傳播模型等具有直接關聯。 基于網絡類型、目標范圍、范圍類型,筆者在4 種情況下分析了LTE FDD 鏈路和LTE TDD 鏈路的預算,并計算了無線通信的覆蓋范圍和單個站點的覆蓋范圍。 無線通信基站的間距設定辦法[6],如表1 所示。

表1 面覆蓋站點間距設定

(4)推算目標網規模。 根據單個無線通信站點的網格面積、單個無線通信站點的半徑計算網格內需要添加的基站數量。 這兩者之間的區別在于添加到城鄉規劃中的無線通信站點的數量。

(5)通信規劃:通過上述4 個階段,相關人員可以得到網絡各區域需要增加的基站數量,結合基站間的預算連接距離,便于在網絡區域內進行無線通信基站的站點位置規劃。

3.3 城鄉規劃下的無線通信規劃流程

城鄉無線通信規劃過程主要包括兩部分:確定站點經度和緯度的位置,在CAD 層,將城鄉規劃與無線通信基站相結合進行匹配和糾錯,完成基于城鄉規劃的無線通信基站規劃。 為城鄉CAD 規劃導入無線基站位置的過程包括:將基站的長度和緯度更改為城市的XY,將點列和站列保存到TX 文件,修改SCR 后綴,在基站上批量運行SCR 腳本,以及修改點樣式。整個城鄉坐標系的起點是經緯度和XY 轉換公式。如果參考點和偏差不準確,則現場無線通信輸入不正確,這樣會嚴重影響總體規劃的準確性。 每個城市的參考坐標都是保密的,通信規劃人員無法掌握修改后的數據,因此有必要使用大數據手動計算位置并移動參考點。

規劃人員需要先在CAD 設計區域選擇位置,并登記XY 坐標。 這些無線通信基站以Ge 記錄經緯度、參考點和偏移量,根據大數據的反向公式計算。 通信規劃人員需要先計算不同區域的多個基準點和偏移,執行部分操作,并導入CAD。 在CAD 層,將無線通信站與城鄉規劃相結合,對地塊的功能屬性進行統計匹配,可以改變原規劃在商住區的無線通信站,將其盡量轉移至公園、綠地等地帶;占地面積分析主要包括無線通信基站、機房以及圍墻內所占據的面積。 塔型塔高建議包括各個基站塔高限制以及各種美觀塔型的規劃等。 城鄉規劃下的無線通信基站布點規劃需要聯系當地的多個部門,主要是住建、經信委、規劃、旅游、衛生計生、民防、國土資源、衛生、教育、公共安全、水利、交通、體育、林業、機關事務等部門。

3.4 通信及城鄉規劃的數據校驗

首先,規劃者在選擇無線通信基站位置之后,需要進行匹配修正,并根據匹配修正的結果決定是否需要調整無線通信基站位置;其次,調整無線通信規劃站點位置后,還要重新審核站點具體位置。 這一環節需要在城鄉通信規劃反復操作,以小型網格為單位進行,最少需要經過 2 次輪回[7]。

4 城鄉規劃下無線通信基站布點規劃的相關建議

4.1 開放資源,促進發展

無線通信站點規劃設計需要各個部門的大力支持,因此政府機關、企業事業單位和其他公共機構等所屬的公共設施以及火車站、地鐵、道路、機場、綠地、監控標桿、路燈等市政公共設施,盡量向無線通信基站建設開放,提供便利。

4.2 完善政策,強化要素保障

城鄉控制規劃和修訂規劃納入專項規劃,無線通信基站選址規劃納入地塊規劃和土地出讓設計條件。 在新組件項目的初步審批過程中,無線通信主管部門和基站建設單位需要參與方案的聯合審查。 相關單位和部門應給予無線通信基站建設各個方面的支持,將大型的無線通信基站建設項目列入各級重點項目進行規劃。 各個部門需要加大對無線通信基站站址建設用地的支持,簡化審批流程的簡化,甚至可以給予一定的優惠政策[8]。

5 結語

綜上所述,無線通信基站納入城鄉規劃體系中,編制無線通信基站布局規劃,基站的總體設計由基站規劃設計方案確定。 本文討論了基于城鄉規劃的無線通信基站規劃的策略和方法,分析了基站位置與土地利用之間的關系,解決無線通信基站站點選址和類似設施重復建設的問題,促進通信基站的有序建設。