張勇,蔡阜平
一、高度重視基站站址的規(guī)劃和選址，使有限投資獲得最大效益
移動通信網(wǎng)絡(luò)由交換設(shè)備、無線設(shè)備、傳輸設(shè)備和基礎(chǔ)配套設(shè)備（機房、電源、鐵塔）等多個重要部分組成。無線設(shè)備的投資往往占每一期工程建設(shè)總投資的55～85％，無線設(shè)備投資的80％都用于基站建設(shè)。在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，核心網(wǎng)的建設(shè)，包括MSC、HLR、智能網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)占去了一部分投資，所以無線網(wǎng)絡(luò)投資比例相對較低（占總投資的55％左右），以后隨著網(wǎng)絡(luò)服務質(zhì)量的提高，逐年擴大無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和容量，在后幾期的工程建設(shè)中，無線設(shè)備建設(shè)的投資比重會逐年提高。基站建設(shè)包括購買基站設(shè)備，租用或建設(shè)機房，安裝電源、天線、空調(diào)和開通傳輸設(shè)備，一個基站的綜合造價一般都要超過100萬元以上。同樣的基站，在繁忙市區(qū)的話費收入和邊遠地區(qū)的話費收入有著天壤之別。以CDMA宏基站為例，繁忙地區(qū)基站一天的話務量大于2500Erl以上，全天的話費收入高達數(shù)萬元；邊遠地區(qū)基站一天不足1Erl，全天話費收入只有幾元，收入差高達10000倍以上。而一個小容量的全向CDMA基站與大容量的三扇區(qū)基站綜合建設(shè)投資只差3倍左右。通過以上這些數(shù)據(jù)可以看出基站建設(shè)費用是整個移動電話網(wǎng)投資的重中之重，搞好基站的設(shè)計和規(guī)劃，正確地選擇站址將起舉足輕重的作用。
網(wǎng)絡(luò)的服務質(zhì)量隨網(wǎng)絡(luò)投資費用的增長慢慢提高，但它們之間的關(guān)系并非線性關(guān)系。在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，投資費用的小幅度增長能使網(wǎng)絡(luò)服務質(zhì)量有明顯改進。隨著服務質(zhì)量的逐步提高，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投入迅速加大。在服務質(zhì)量達到一定的水平后（或稱投資回報拐點），哪怕是再要把服務質(zhì)量提高零點幾個百分點，都需要很大的資金投入。移動電話系統(tǒng)的核心網(wǎng)絡(luò)，如交換機，只要設(shè)計時留有一定余量，一般服務質(zhì)量良好，也很穩(wěn)定。所以移動電話網(wǎng)絡(luò)服務質(zhì)量水平很大程度上取決于無線系統(tǒng)的性能，基站的覆蓋范圍、信號強度和信道容量的富裕度對網(wǎng)絡(luò)性能有極大的影響。在農(nóng)村和城市要根據(jù)不同的投資回報拐點來確定服務水平，我們既要防止過分追求經(jīng)濟效益，不顧網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量下降的做法，又要防止為了片面追求不切實際的網(wǎng)絡(luò)高指標，而盲目追加不必要的投資行為。這些都需要設(shè)計單位提高設(shè)計水平，確實搞好基站的設(shè)計和規(guī)劃。
二、基站機房和選址需要考慮的幾點問題
基站的建設(shè)，一般先由設(shè)計院做出設(shè)計，確定站址的經(jīng)緯度和天線高度后，再由運營商在設(shè)計院規(guī)劃的大致地區(qū)內(nèi)尋找合適的機房。根據(jù)聯(lián)通同時運營CDMA和GSM兩個網(wǎng)絡(luò)的特點，本文主要談以下幾點需要考慮的問題。
1．對機房的一般要求
通過實踐，我們體會到GSM設(shè)備生產(chǎn)廠家多，競爭激烈，設(shè)備質(zhì)量高，工藝精巧，緊湊省電。而CDMA設(shè)備主要由北美企業(yè)生產(chǎn)，設(shè)備老、大、笨、粗，噪音大，耗電多。
(1)機房面積
GSM設(shè)備小，最小機房面積8m2即可。CDMA設(shè)備體積大，一般機房面積不能小于12m2。
(2)供電要求
GSM設(shè)備省電，電力引入10kW（三相，含空調(diào)）即可。2載頻CDMA設(shè)備則要大于15kW（三相，含空調(diào)）。如果滿配置工作，如某型基站12載扇工作時，單基站設(shè)備就耗電6.9kW，加上空調(diào)耗電，必須滿足20kW的供電引入。
(3)機房高度
基站設(shè)備一般均上引線，GSM設(shè)備低，機房凈高有2.1m即可。CDMA設(shè)備則要求凈高不低于2.7m。
(4)封閉和隔音
GSM工作時噪音很小，但CDMA散熱通風量很大，噪音很高。在有人居住的環(huán)境周邊安裝CDMA設(shè)備，要考慮機房的封閉和隔音，以減少不必要的物業(yè)糾紛。
2．CDMA基站對反向噪聲環(huán)境要求很高
CDMA網(wǎng)絡(luò)的接收電平極低，IS-97標準規(guī)定基站接收靈敏度是-117dBm，實際使用的基站設(shè)備接收靈敏度一般優(yōu)于-125dBm。如此高的靈敏度，極其微小的干擾信號就能影響網(wǎng)絡(luò)的正常運行。對干擾的敏感程度，CDMA網(wǎng)絡(luò)遠大于GSM網(wǎng)絡(luò)。在基站選址環(huán)節(jié)上，建議用頻譜儀進行環(huán)境噪聲檢查，如果缺乏必要的無線電環(huán)境電測評估，使一些基站建設(shè)在基底噪聲較大的環(huán)境中，新建網(wǎng)絡(luò)的性能將受到影響。對GSM系統(tǒng)，如果環(huán)境噪音在-95dBm不算什么，但CDMA系統(tǒng)就算是嚴重干擾了。這些在基站選址上的工作疏漏，不能從源頭上杜絕干擾對網(wǎng)絡(luò)的影響，使某些C網(wǎng)基站安裝完畢后因干擾無法開通，而要進行搬遷；有一部分基站雖能投入工作，但因受干擾影響，噪聲環(huán)境惡化，服務半徑減少，也不能發(fā)揮最大效益。
3．機房承重問題
GSM設(shè)備較輕，一般單機柜總重量不超過200kg，所以機房承重不成問題。CDMA設(shè)備則重得多，如某型基站設(shè)備，當12載扇滿配時，機柜重量接近450kg，所以承重問題是需要考慮的。電信設(shè)計院設(shè)計時不考慮承重，他們一般要求運營商委托相應的建筑設(shè)計院考慮，但最近幾年此問題未能引起重視。拿老式的民用建筑來講，樓板承重只有200～250kg/m2，顯然標準較低。由于承重破壞后，故障是不可逆的，難于修復，影響巨大。所以建議在不堅固的民用建筑內(nèi)安裝CDMA基站，要適當加固樓板。
聯(lián)通公司很多GSM和CDMA基站設(shè)備是共址安裝的，這樣可以共同使用傳輸和電源設(shè)備，節(jié)省投資。現(xiàn)在雖然有820～960MHz的寬帶天線，采用合路器可以將兩種設(shè)備共用一副天線工作。但由于兩個系統(tǒng)的基站布局不同，優(yōu)化的側(cè)重點不同，要求天線的主瓣方向也不同，調(diào)整天線時滿足了C網(wǎng)就滿足不了G網(wǎng)，難以統(tǒng)一解決。所以，除不能安裝多副天線的場合（如桅桿塔），建議CDMA設(shè)備和GSM設(shè)備不要共用天線。
三、C網(wǎng)的基站設(shè)計規(guī)劃應更注重網(wǎng)絡(luò)的整體性，增補基站必須考慮對前期網(wǎng)絡(luò)的影響
CDMA網(wǎng)絡(luò)與GSM網(wǎng)絡(luò)相比，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化手段非常有限。一般只能通過調(diào)整天線的下傾角、方位角和導頻功率對基站的覆蓋范圍進行調(diào)整，作用十分微小，難以從根本上解決相鄰基站小區(qū)間的相互干擾問題。在共同覆蓋區(qū)，調(diào)和覆蓋強度與導頻污染之間的矛盾極其困難。基站的站址和天線高度一旦確定，網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)就能確定，日后的網(wǎng)優(yōu)工作只能對網(wǎng)絡(luò)進行微小的調(diào)整，很難有大的作為；GSM系統(tǒng)可以通過頻率優(yōu)化，不斷地進行小區(qū)分裂。增加新的基站，只要對頻率進行新的調(diào)整，會使網(wǎng)絡(luò)煥然一新，新建基站對原有基站的干擾可以有效地控制；而CDMA系統(tǒng)每增加一個新基站，雖然可以局部增強某一地區(qū)的覆蓋強度，但也帶來新的導頻干擾，所以基站的設(shè)計規(guī)劃應更注重網(wǎng)絡(luò)的整體性以防止增補基站出現(xiàn)“局部改善，整體受損”的現(xiàn)象發(fā)生。
CDMA基站設(shè)備與GSM相比要貴得多，往往覆蓋同樣的地區(qū)，投資費用C網(wǎng)要比G網(wǎng)高3倍。CDMA也缺少小容量的宏基站設(shè)備。最小容量的基站，一個1X的信道板一般都有48～64個信道。而GSM是通過增加射頻單元來增加信道，可以根據(jù)用戶的多少逐步增加射頻單元的數(shù)量。小容量的GSM宏基站設(shè)備費只有6～8萬元，而最簡單配置的CDMA基站的設(shè)備費就高達40萬元以上。通過以上分析，我們可以看出，對局部地區(qū)的補網(wǎng)和邊遠地區(qū)小容量的覆蓋，GSM比CDMA要靈活、方便和經(jīng)濟得多。
四、糾正CDMA基站建設(shè)密度越高，網(wǎng)絡(luò)性能越好的錯誤偏見
前幾年，在CDMA是“高端用戶”，133網(wǎng)是“精品網(wǎng)”的思想指導下，一些地區(qū)提出“與競爭對手比基站密度”和“與競爭對手比信號強度”的做法，似乎CDMA基站建設(shè)密度越高越好。實際上CDMA和GSM是不同體制的技術(shù)，上述提法完全沒有科學性，具體原因分析如下。
1．人們區(qū)分信道采樣了頻分、時分、碼分三種方法。頻率分址是使用最久、最成熟、最有效的技術(shù)。實際上不論是采用時分技術(shù)的GSM系統(tǒng)還是采用碼分技術(shù)的CDMA系統(tǒng)，都同時采用了頻率分址技術(shù)。只不過GSM系統(tǒng)在采用時分的同時又緊密地采用頻分，兩種技術(shù)一直聯(lián)合起來使用。CDMA系統(tǒng)也通過不同的載頻來增加容量，在單載頻時完全利用碼分來區(qū)分信道，其頻分的作用遠不如GSM那樣重要。GSM通信時首先要選擇200kHz帶寬的有用無線信道，由于頻分技術(shù)的選擇性相當優(yōu)秀，可以輕松地分離帶內(nèi)有用信號和帶外無用干擾，分離各個基站的信號十分有效。而CDMA系統(tǒng)僅僅依靠碼分技術(shù)，同時還要進行嚴格的功率控制。CDMA要想實現(xiàn)正常通信，時刻要貫串“功率寧小勿大”的原則，即只要信號滿足要求，就一定不能提高信號強度。基站建設(shè)密度越高越好的做法顯然違背上述原則。過密的基站布局必然造成導頻污染、軟切換增加和網(wǎng)絡(luò)效率下降。
2．800MHz頻段的C網(wǎng)和900MHz頻段的G網(wǎng)，電波傳播特性大體相當。通過電路衰耗計算，在密集城市覆蓋半徑均可達1km左右，也就是說不論C網(wǎng)還是G網(wǎng)，站距在大城市應控制在1～1.5km是可行的。那么為什么GSM網(wǎng)絡(luò)的基站間距能近到400m左右呢？實際上GSM站距減小，并不是信號能量不夠，而是因頻率有限，為擴大無線容量不得已而為之。GSM通過小區(qū)分裂，通過不斷地采用頻率復用來提高無線網(wǎng)絡(luò)的容量，理論上講，在頻率資源一定的情況下，基站覆蓋半徑減二分之一，容量能提高4倍，基站覆蓋半徑減少到三分之一，無線容量能提高9倍。由于GSM用戶數(shù)很多，要求基站間距也要大幅度地減少。而CDMA網(wǎng)絡(luò)主要是通過增加載頻來提高容量，所以采用與競爭對手攀比基站密度的做法顯然是錯誤的。
3．與競爭對手比信號強度是指路測時手機測量到的接收場強Rx值的比較。前面我們提到GSM通過頻分技術(shù)把信號分成一個個不同頻率的蜂窩小區(qū)，如果我們處在某基站的服務下，由于周邊基站都工作在不同的頻率，這些帶外信號測試手機根本就不接收。對采用同頻復用的其它基站，因距離服務基站很遠，對服務基站的干擾也非常小。而CDMA則不同，由于各個基站都是同頻工作，所測量到的Rx是各基站發(fā)出信號的綜合場強，并不代表服務基站有用信號的真實強度。比如我們在市區(qū)，處在四個基站的中央，此時四個基站的信號都可以收到，接收場強是四個基站的綜合值，Rx高達-70dBm，但導頻混亂，Ec/Io很低，只有-13dB，通信效果很差。在郊區(qū)處于單基站服務下，雖然離基站很遠，接收場強很低，只有-95dBm，但導頻純正，Ec/Io仍可高達-7dB，可以保持很好的通信效果。另一方面，CDMA和GSM技術(shù)標準也不同，CDMA由于采用擴頻技術(shù)，設(shè)備的接收靈敏度本身就比GSM高許多。由此可見，對比CDMA和GSM的Rx值是沒有什么意義的。
五、建設(shè)和維護基站設(shè)備要盡可能地保持三相交流電的負荷平衡
基站建設(shè)往往采用三相四線制將380伏交流電引入機房，但整流模塊、微波設(shè)備和空調(diào)往往是單相220伏供電的。在基站設(shè)計時，一般還是注意到三相電的負荷平衡。但我們往往在施工和維護時忽視了此問題，如增加整流器模塊和增加空調(diào)都只從某相引出供電，破壞了三相電的平衡。有人認為三相電的平衡問題對基站來講是小題大做，沒有多么嚴重，我們通過下面兩點來分析。
1．根據(jù)統(tǒng)計，民用電器損壞的最多情況是三相供電系統(tǒng)中的零線電壓波動或零線開路造成的。單相空調(diào)壓縮機在啟動瞬間的電流非常大，這樣在零線上壓降必然很大，加之是感型負載，又產(chǎn)生很大的自感電勢。當供電線路較長時，由于供電不平衡，空調(diào)機頻繁啟動，會在零線上產(chǎn)生很大的瞬間電壓差，造成220伏供電不穩(wěn)，直接威脅各用電設(shè)備的安全。
2．三相四線制電纜的相線較粗，零線較細，這是因為在三相平衡時，零線電流由于各相電流相互抵消，幾乎為0，因此零線壓降為0，線路損耗為0，零線細，電阻稍大一點關(guān)系也不大。但如果三相負荷出現(xiàn)嚴重不平衡，零線的線路損耗則很大。舉例說明，假設(shè)供電不平衡，零線電流有20A，零線電阻有1Ω，此時零線線路損耗是0.4kW。雖然這只是基站正常用電的5～10％，但一年浪費的無用電費也很可觀。以每度電1元計算，一年的電費為3417.6元，如果全網(wǎng)有1000個基站三相不平衡，一年就有近350萬元的浪費了。
六、建議基站空調(diào)采用三相供電的柜式空調(diào)
基站機房只有十幾平方米，有人認為安裝兩部1P的壁掛空調(diào)就足夠了，為什么建議安裝柜式大空調(diào)呢？根據(jù)常規(guī)，房間大致12m2的面積，需安裝1P的空調(diào)，但這是指人們?nèi)粘＞幼《裕耆荒芘c基站設(shè)備的發(fā)熱量相提并論。一般基站每扇區(qū)的射頻功率只有20W，但基站耗電數(shù)千瓦，效率非常低，98％以上的電能都發(fā)熱了，就相當于機房內(nèi)開了幾千瓦的大電爐。采用三相空調(diào)有以下好處。
1．單相空調(diào)在電壓不穩(wěn)，或電壓太低時啟動，往往因線損較大，造成“堵轉(zhuǎn)”而燒毀壓縮機。此類故障常常發(fā)生在農(nóng)村和邊遠地區(qū)的基站。實踐證明三相柜式空調(diào)的故障率比單相壁掛空調(diào)小得多。
2．空調(diào)是機房中的用電大戶，單相空調(diào)必然引起三相供電的不平衡，造成線路損耗，浪費電力開銷，增加運維成本。
3．三相電機比單相電機效率高得多（所以大功率設(shè)備都是三相的），以機房空調(diào)總功率4kW計算，如按三相空調(diào)比單相空調(diào)效率高12％推算，一年節(jié)約的電費是1152元。
4．有人認為大空調(diào)費電，小空調(diào)省電，其實不然。耗電多少只與基站發(fā)出的熱量有關(guān)，同樣的熱量，大空調(diào)相當于“大馬拉小車”，工作的時間短，休息的時間長。而小空調(diào)相當于“小馬拉大車”。有時小空調(diào)由于制冷不足，需要連續(xù)工作，壓縮機過熱，這也是造成小功率空調(diào)易于損壞的原因。
5．基站現(xiàn)在都使用鉛酸免維護電池做備用電源，鉛酸電池的特點是隨著溫度的升高，使用壽命迅速下降。如某型電池在20℃時浮充壽命是12年，25℃是8年，30℃是4年，40℃是1年。大功率空調(diào)可以輕而易舉地保持機房溫度在20℃左右，但小空調(diào)只能保持在25～30℃，這也就減少了電池的壽命。更換一組電池的費用往往需要15000元左右。
從上面可以看出，安裝單相小空調(diào)是出于節(jié)約的目的，但運行2年后，單是三相電不平衡線損和單相電機效率低所浪費的電費就足已購買三相大空調(diào)了。如果再因制冷不足，造成電池損壞，那真是因小失大了。
七、搞好基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為3G的發(fā)展做好準備
近幾年，移動通信技術(shù)快速發(fā)展，在短短的20年時間，我國的移動通信就從1G的模擬網(wǎng)推進到2.5G（GPRS，CDMA-1X）。標準的快速演進讓運營商增加了很多部署成本。其中，無線基站的升級和換代成為運營商最為頭疼的問題。基站升級和維護需要支出大量資金和人力，使得運營商在部署新標準技術(shù)時面臨決策的難題。幾乎所有運營商在部署3G的問題上都向設(shè)備供應商提出了“平滑過渡”的要求。實際上平滑過渡在理論上是可行的，在現(xiàn)實產(chǎn)品中很難做到。CDMA-2000是公認的最容易升級到3G標準的技術(shù)。但從CDMA-95升級到CDMA-1X，就使運營商剛剛購買的大批95A設(shè)備在工作不到1年時間后就面臨廢棄和淘汰。再從CDMA-1X升級到CDMA-EVDO，又要購買占原基站設(shè)備總價75％以上的新部件。雖然達到了“通過更換插件平滑過渡”的要求，但仍要付出高額的費用。如果國家要求3G網(wǎng)絡(luò)都必須工作在2.1GHz頻率，我國現(xiàn)有的800MHzCDMA系統(tǒng)還要更換大批射頻部件，如此大的更新淘汰，實際上與建設(shè)一個新網(wǎng)差不多。“平滑過渡”如同是水中的月亮，可望而不可及。
無線基站的基礎(chǔ)設(shè)施是發(fā)展3G最可利用的資產(chǎn)，現(xiàn)在城市中高樓林立，選擇合適的基站站址十分困難。物業(yè)難以協(xié)調(diào)，基站租金直線上升等等一系列問題，更突出了基站的重要性。現(xiàn)在每一個運行基站的站址都是運營商的寶貴財富，對機房內(nèi)的基本建設(shè)的投入（如承重、空調(diào)、傳輸?shù)龋┍仨毧吹瞄L遠一些，基礎(chǔ)打得好一些，配套設(shè)施的富余度留大一些。下面我們簡要談一談基站的傳輸問題。
在若干年前，由于采用微波傳輸可以實現(xiàn)“短、平、快”的效果，在基站傳輸線路上曾廣泛使用。我們建議今后在選擇基站站址時，判斷光纜路由能否到達要成為必要條件，應逐步用光傳輸代替微波。主要理由包括以下幾個方面。
1．光傳輸質(zhì)量高，穩(wěn)定性好。
2．光器件價格相對低廉，傳輸設(shè)備采樣SDH后，擴容相當簡單，微波設(shè)備已不具備價格優(yōu)勢。
3．現(xiàn)在傳輸結(jié)構(gòu)由過去的E1結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向ATM和IP網(wǎng)絡(luò)，光傳輸電路升級要比微波方便得多。
4．基站的無線數(shù)據(jù)業(yè)務開通以后，傳輸容量也大幅度地增加，以CDMA-1X基站為例，現(xiàn)在一個基站就占用4～5條E1電路。一個單載頻的CDMAEV-DO試驗基站要使用6條E1。一個基站可以工作4個載頻，以后一個滿容量開通CDMAEV-DO基站可能要使用12～15條E1電路。如此大的傳輸容量，微波設(shè)備是難以滿足的。
通過以上分析，在3G即將到來的移動通信領(lǐng)域，沒有光傳輸?shù)幕臼菦]有前途的站址。
