基站建设和维护中需要重视的几个问题

　　一、高度重视基站站址的规划和选址，使有限投资获得最大效益

　　移动通信网络由交换设备、无线设备、传输设备和基础配套设备（机房、电源、铁塔）等多个重要部分组成。无线设备的投资往往占每一期工程建设总投资的55～85％，无线设备投资的80％都用于基站建设。在网络建设初期，核心网的建设，包括MSC、HLR、智能网和数据网占去了一部分投资，所以无线网络投资比例相对较低（占总投资的55％左右），以后随着网络服务质量的提高，逐年扩大无线网络的覆盖范围和容量，在后几期的工程建设中，无线设备建设的投资比重会逐年提高。基站建设包括购买基站设备，租用或建设机房，安装电源、天线、空调和开通传输设备，一个基站的综合造价一般都要超过100万元以上。同样的基站，在繁忙市区的话费收入和边远地区的话费收入有着天壤之别。以CDMA宏基站为例，繁忙地区基站一天的话务量大于2500Erl以上，全天的话费收入高达数万元；边远地区基站一天不足1Erl，全天话费收入只有几元，收入差高达10000倍以上。而一个小容量的全向CDMA基站与大容量的三扇区基站综合建设投资只差3倍左右。通过以上这些数据可以看出基站建设费用是整个移动电话网投资的重中之重，搞好基站的设计和规划，正确地选择站址将起举足轻重的作用。

　　网络的服务质量随网络投资费用的增长慢慢提高，但它们之间的关系并非线性关系。在网络建设初期，投资费用的小幅度增长能使网络服务质量有明显改进。随着服务质量的逐步提高，网络建设的投入迅速加大。在服务质量达到一定的水平后（或称投资回报拐点），哪怕是再要把服务质量提高零点几个百分点，都需要很大的资金投入。移动电话系统的核心网络，如交换机，只要设计时留有一定余量，一般服务质量良好，也很稳定。所以移动电话网络服务质量水平很大程度上取决于无线系统的性能，基站的覆盖范围、信号强度和信道容量的富裕度对网络性能有极大的影响。在农村和城市要根据不同的投资回报拐点来确定服务水平，我们既要防止过分追求经济效益，不顾网络质量下降的做法，又要防止为了片面追求不切实际的网络高指标，而盲目追加不必要的投资行为。这些都需要设计单位提高设计水平，确实搞好基站的设计和规划。

　　二、基站机房和选址需要考虑的几点问题

　　基站的建设，一般先由设计院做出设计，确定站址的经纬度和天线高度后，再由运营商在设计院规划的大致地区内寻找合适的机房。根据联通同时运营CDMA和GSM两个网络的特点，本文主要谈以下几点需要考虑的问题。

　　1．对机房的一般要求

　　通过实践，我们体会到GSM设备生产厂家多，竞争激烈，设备质量高，工艺精巧，紧凑省电。而CDMA设备主要由北美企业生产，设备老、大、笨、粗，噪音大，耗电多。

　　(1)机房面积

　　GSM设备小，最小机房面积8m2即可。CDMA设备体积大，一般机房面积不能小于12m2。

　　(2)供电要求

　　GSM设备省电，电力引入10kW（三相，含空调）即可。2载频CDMA设备则要大于15kW（三相，含空调）。如果满配置工作，如某型基站12载扇工作时，单基站设备就耗电6.9kW，加上空调耗电，必须满足20kW的供电引入。

　　(3)机房高度

　　基站设备一般均上引线，GSM设备低，机房净高有2.1m即可。CDMA设备则要求净高不低于2.7m。

　　(4)封闭和隔音

　　GSM工作时噪音很小，但CDMA散热通风量很大，噪音很高。在有人居住的环境周边安装CDMA设备，要考虑机房的封闭和隔音，以减少不必要的物业纠纷。

　　2．CDMA基站对反向噪声环境要求很高

　　CDMA网络的接收电平极低，IS-97标准规定基站接收灵敏度是-117dBm，实际使用的基站设备接收灵敏度一般优于-125dBm。如此高的灵敏度，极其微小的干扰信号就能影响网络的正常运行。对干扰的敏感程度，CDMA网络远大于GSM网络。在基站选址环节上，建议用频谱仪进行环境噪声检查，如果缺乏必要的无线电环境电测评估，使一些基站建设在基底噪声较大的环境中，新建网络的性能将受到影响。对GSM系统，如果环境噪音在-95dBm不算什么，但CDMA系统就算是严重干扰了。这些在基站选址上的工作疏漏，不能从源头上杜绝干扰对网络的影响，使某些C网基站安装完毕后因干扰无法开通，而要进行搬迁；有一部分基站虽能投入工作，但因受干扰影响，噪声环境恶化，服务半径减少，也不能发挥最大效益。

　　3．机房承重问题

　　GSM设备较轻，一般单机柜总重量不超过200kg，所以机房承重不成问题。CDMA设备则重得多，如某型基站设备，当12载扇满配时，机柜重量接近450kg，所以承重问题是需要考虑的。电信设计院设计时不考虑承重，他们一般要求运营商委托相应的建筑设计院考虑，但最近几年此问题未能引起重视。拿老式的民用建筑来讲，楼板承重只有200～250kg/m2，显然标准较低。由于承重破坏后，故障是不可逆的，难于修复，影响巨大。所以建议在不坚固的民用建筑内安装CDMA基站，要适当加固楼板。

　　联通公司很多GSM和CDMA基站设备是共址安装的，这样可以共同使用传输和电源设备，节省投资。现在虽然有820～960MHz的宽带天线，采用合路器可以将两种设备共用一副天线工作。但由于两个系统的基站布局不同，优化的侧重点不同，要求天线的主瓣方向也不同，调整天线时满足了C网就满足不了G网，难以统一解决。所以，除不能安装多副天线的场合（如桅杆塔），建议CDMA设备和GSM设备不要共用天线。

　　三、C网的基站设计规划应更注重网络的整体性，增补基站必须考虑对前期网络的影响

　　CDMA网络与GSM网络相比，网络优化手段非常有限。一般只能通过调整天线的下倾角、方位角和导频功率对基站的覆盖范围进行调整，作用十分微小，难以从根本上解决相邻基站小区间的相互干扰问题。在共同覆盖区，调和覆盖强度与导频污染之间的矛盾极其困难。基站的站址和天线高度一旦确定，网络的基本结构就能确定，日后的网优工作只能对网络进行微小的调整，很难有大的作为；GSM系统可以通过频率优化，不断地进行小区分裂。增加新的基站，只要对频率进行新的调整，会使网络焕然一新，新建基站对原有基站的干扰可以有效地控制；而CDMA系统每增加一个新基站，虽然可以局部增强某一地区的覆盖强度，但也带来新的导频干扰，所以基站的设计规划应更注重网络的整体性以防止增补基站出现“局部改善，整体受损”的现象发生。

　　CDMA基站设备与GSM相比要贵得多，往往覆盖同样的地区，投资费用C网要比G网高3倍。CDMA也缺少小容量的宏基站设备。最小容量的基站，一个1X的信道板一般都有48～64个信道。而GSM是通过增加射频单元来增加信道，可以根据用户的多少逐步增加射频单元的数量。小容量的GSM宏基站设备费只有6～8万元，而最简单配置的CDMA基站的设备费就高达40万元以上。通过以上分析，我们可以看出，对局部地区的补网和边远地区小容量的覆盖，GSM比CDMA要灵活、方便和经济得多。

　　四、纠正CDMA基站建设密度越高，网络性能越好的错误偏见

　　前几年，在CDMA是“高端用户”，133网是“精品网”的思想指导下，一些地区提出“与竞争对手比基站密度”和“与竞争对手比信号强度”的做法，似乎CDMA基站建设密度越高越好。实际上CDMA和GSM是不同体制的技术，上述提法完全没有科学性，具体原因分析如下。

　　1．人们区分信道采样了频分、时分、码分三种方法。频率分址是使用最久、最成熟、最有效的技术。实际上不论是采用时分技术的GSM系统还是采用码分技术的CDMA系统，都同时采用了频率分址技术。只不过GSM系统在采用时分的同时又紧密地采用频分，两种技术一直联合起来使用。CDMA系统也通过不同的载频来增加容量，在单载频时完全利用码分来区分信道，其频分的作用远不如GSM那样重要。GSM通信时首先要选择200kHz带宽的有用无线信道，由于频分技术的选择性相当优秀，可以轻松地分离带内有用信号和带外无用干扰，分离各个基站的信号十分有效。而CDMA系统仅仅依靠码分技术，同时还要进行严格的功率控制。CDMA要想实现正常通信，时刻要贯串“功率宁小勿大”的原则，即只要信号满足要求，就一定不能提高信号强度。基站建设密度越高越好的做法显然违背上述原则。过密的基站布局必然造成导频污染、软切换增加和网络效率下降。

　　2．800MHz频段的C网和900MHz频段的G网，电波传播特性大体相当。通过电路衰耗计算，在密集城市覆盖半径均可达1km左右，也就是说不论C网还是G网，站距在大城市应控制在1～1.5km是可行的。那么为什么GSM网络的基站间距能近到400m左右呢？实际上GSM站距减小，并不是信号能量不够，而是因频率有限，为扩大无线容量不得已而为之。GSM通过小区分裂，通过不断地采用频率复用来提高无线网络的容量，理论上讲，在频率资源一定的情况下，基站覆盖半径减二分之一，容量能提高4倍，基站覆盖半径减少到三分之一，无线容量能提高9倍。由于GSM用户数很多，要求基站间距也要大幅度地减少。而CDMA网络主要是通过增加载频来提高容量，所以采用与竞争对手攀比基站密度的做法显然是错误的。

　　3．与竞争对手比信号强度是指路测时手机测量到的接收场强Rx值的比较。前面我们提到GSM通过频分技术把信号分成一个个不同频率的蜂窝小区，如果我们处在某基站的服务下，由于周边基站都工作在不同的频率，这些带外信号测试手机根本就不接收。对采用同频复用的其它基站，因距离服务基站很远，对服务基站的干扰也非常小。而CDMA则不同，由于各个基站都是同频工作，所测量到的Rx是各基站发出信号的综合场强，并不代表服务基站有用信号的真实强度。比如我们在市区，处在四个基站的中央，此时四个基站的信号都可以收到，接收场强是四个基站的综合值，Rx高达-70dBm，但导频混乱，Ec/Io很低，只有-13dB，通信效果很差。在郊区处于单基站服务下，虽然离基站很远，接收场强很低，只有-95dBm，但导频纯正，Ec/Io仍可高达-7dB，可以保持很好的通信效果。另一方面，CDMA和GSM技术标准也不同，CDMA由于采用扩频技术，设备的接收灵敏度本身就比GSM高许多。由此可见，对比CDMA和GSM的Rx值是没有什么意义的。

　　五、建设和维护基站设备要尽可能地保持三相交流电的负荷平衡

　　基站建设往往采用三相四线制将380伏交流电引入机房，但整流模块、微波设备和空调往往是单相220伏供电的。在基站设计时，一般还是注意到三相电的负荷平衡。但我们往往在施工和维护时忽视了此问题，如增加整流器模块和增加空调都只从某相引出供电，破坏了三相电的平衡。有人认为三相电的平衡问题对基站来讲是小题大做，没有多么严重，我们通过下面两点来分析。

　　1．根据统计，民用电器损坏的最多情况是三相供电系统中的零线电压波动或零线开路造成的。单相空调压缩机在启动瞬间的电流非常大，这样在零线上压降必然很大，加之是感型负载，又产生很大的自感电势。当供电线路较长时，由于供电不平衡，空调机频繁启动，会在零线上产生很大的瞬间电压差，造成220伏供电不稳，直接威胁各用电设备的安全。

　　2．三相四线制电缆的相线较粗，零线较细，这是因为在三相平衡时，零线电流由于各相电流相互抵消，几乎为0，因此零线压降为0，线路损耗为0，零线细，电阻稍大一点关系也不大。但如果三相负荷出现严重不平衡，零线的线路损耗则很大。举例说明，假设供电不平衡，零线电流有20A，零线电阻有1Ω，此时零线线路损耗是0.4kW。虽然这只是基站正常用电的5～10％，但一年浪费的无用电费也很可观。以每度电1元计算，一年的电费为3417.6元，如果全网有1000个基站三相不平衡，一年就有近350万元的浪费了。

　　六、建议基站空调采用三相供电的柜式空调

　　基站机房只有十几平方米，有人认为安装两部1P的壁挂空调就足够了，为什么建议安装柜式大空调呢？根据常规，房间大致12m2的面积，需安装1P的空调，但这是指人们日常居住而言，完全不能与基站设备的发热量相提并论。一般基站每扇区的射频功率只有20W，但基站耗电数千瓦，效率非常低，98％以上的电能都发热了，就相当于机房内开了几千瓦的大电炉。采用三相空调有以下好处。

　　1．单相空调在电压不稳，或电压太低时启动，往往因线损较大，造成“堵转”而烧毁压缩机。此类故障常常发生在农村和边远地区的基站。实践证明三相柜式空调的故障率比单相壁挂空调小得多。

　　2．空调是机房中的用电大户，单相空调必然引起三相供电的不平衡，造成线路损耗，浪费电力开销，增加运维成本。

　　3．三相电机比单相电机效率高得多（所以大功率设备都是三相的），以机房空调总功率4kW计算，如按三相空调比单相空调效率高12％推算，一年节约的电费是1152元。

　　4．有人认为大空调费电，小空调省电，其实不然。耗电多少只与基站发出的热量有关，同样的热量，大空调相当于“大马拉小车”，工作的时间短，休息的时间长。而小空调相当于“小马拉大车”。有时小空调由于制冷不足，需要连续工作，压缩机过热，这也是造成小功率空调易于损坏的原因。

　　5．基站现在都使用铅酸免维护电池做备用电源，铅酸电池的特点是随着温度的升高，使用寿命迅速下降。如某型电池在20℃时浮充寿命是12年，25℃是8年，30℃是4年，40℃是1年。大功率空调可以轻而易举地保持机房温度在20℃左右，但小空调只能保持在25～30℃，这也就减少了电池的寿命。更换一组电池的费用往往需要15000元左右。

　　从上面可以看出，安装单相小空调是出于节约的目的，但运行2年后，单是三相电不平衡线损和单相电机效率低所浪费的电费就足已购买三相大空调了。如果再因制冷不足，造成电池损坏，那真是因小失大了。

　　七、搞好基础设施建设，为3G的发展做好准备

　　近几年，移动通信技术快速发展，在短短的20年时间，我国的移动通信就从1G的模拟网推进到2.5G（GPRS，CDMA-1X）。标准的快速演进让运营商增加了很多部署成本。其中，无线基站的升级和换代成为运营商最为头疼的问题。基站升级和维护需要支出大量资金和人力，使得运营商在部署新标准技术时面临决策的难题。几乎所有运营商在部署3G的问题上都向设备供应商提出了“平滑过渡”的要求。实际上平滑过渡在理论上是可行的，在现实产品中很难做到。CDMA-2000是公认的最容易升级到3G标准的技术。但从CDMA-95升级到CDMA-1X，就使运营商刚刚购买的大批95A设备在工作不到1年时间后就面临废弃和淘汰。再从CDMA-1X升级到CDMA-EVDO，又要购买占原基站设备总价75％以上的新部件。虽然达到了“通过更换插件平滑过渡”的要求，但仍要付出高额的费用。如果国家要求3G网络都必须工作在2.1GHz频率，我国现有的800MHzCDMA系统还要更换大批射频部件，如此大的更新淘汰，实际上与建设一个新网差不多。“平滑过渡”如同是水中的月亮，可望而不可及。

　　无线基站的基础设施是发展3G最可利用的资产，现在城市中高楼林立，选择合适的基站站址十分困难。物业难以协调，基站租金直线上升等等一系列问题，更突出了基站的重要性。现在每一个运行基站的站址都是运营商的宝贵财富，对机房内的基本建设的投入（如承重、空调、传输等）必须看得长远一些，基础打得好一些，配套设施的富余度留大一些。下面我们简要谈一谈基站的传输问题。

　　在若干年前，由于采用微波传输可以实现“短、平、快”的效果，在基站传输线路上曾广泛使用。我们建议今后在选择基站站址时，判断光缆路由能否到达要成为必要条件，应逐步用光传输代替微波。主要理由包括以下几个方面。

　　1．光传输质量高，稳定性好。

　　2．光器件价格相对低廉，传输设备采样SDH后，扩容相当简单，微波设备已不具备价格优势。

　　3．现在传输结构由过去的E1结构转向ATM和IP网络，光传输电路升级要比微波方便得多。

　　4．基站的无线数据业务开通以后，传输容量也大幅度地增加，以CDMA-1X基站为例，现在一个基站就占用4～5条E1电路。一个单载频的CDMAEV-DO试验基站要使用6条E1。一个基站可以工作4个载频，以后一个满容量开通CDMAEV-DO基站可能要使用12～15条E1电路。如此大的传输容量，微波设备是难以满足的。

　　通过以上分析，在3G即将到来的移动通信领域，没有光传输的基站是没有前途的站址。

----《通信世界》

作者：张勇　蔡阜平