基于通信行业铁塔的使用定位与铁塔的替代产品

摘　要：本文对通信行业铁塔的使用定位与铁塔的替代产品进行了可行性研究分析，可供同行技术交流。

关键词：通信行业；铁塔；使用定位；替代产品；可行性研究
中图分类号：K826.16    文献标识码：A    文章编号：
前言
　　随着移动通信的发展，为了提供更高质量的网络服务，实现全覆盖、无缝覆盖；同时在社会经济飞速发展的情况下，催动移动网络的不断扩大与优化。原传统铁塔基站建设模式不能适应人们生态城市、绿色环保意识的要求，已经不能满足日益增长的网络建设需求和个性化的移动业务发展需求。为了保证移动通信网络的发展和健康安全的运行，我公司工程部门拟对铁塔的使用定位与铁塔的替代产品进行可行性研究，以便更好地服务和指导移动通信网络工程建设。
一、项目建设的必要性
1.适应移动网络规划发展及市场竞争的要求
　　进入二十一世纪以来，移动通信业务得到超常规发展。为了适应通信发展的新趋势和通信业务的不断扩大以及通信网络科学优化的需求，将逐步增加基站建设。移动通信基站是点多、面广、工期短，目前移动通信的GSM网已经建设到十期，城区基站主要是解决容量问题，基本上无须建铁塔，铁塔替代物孕育着极大的应用空间。
　　随着通信市场改革的不断深入，各运营商之间的竞争愈趋激烈，移动是我国信息通信行业中规模最大的省级公司、也是省最大的通信运营商，如何在激烈的市场竞争中占据有利条件。通过对原有网络的不断优化及新网络的快速建设来支撑市场的需求，基站铁塔替代建设模式，如：天线美化杆、桅杆（支撑杆）、通信杆（单管塔）等分别具有建设周期短、简捷及实用的特点，将在市场抢得先机，并形成最强有力的市场竞争力。
2．适应城市规划、建设用地、城市景观的需要
　　围绕建设花园式、生态型、现代化的区域性中心大城市的思路，实施超百万人口区域中心大城市的发展战略，与《珠江三角洲城镇群协调发展规划》相衔接。立足于 “三个最适宜”的发展目标，加强对景区的保护，对城市中心区的控制只加强、不放宽，对景区周边建设的要求标准只能提高。按照城市总体规划中的要求，不断加强对景区、中心区的规划力度，使景区、城市中心区与周边建设得以协调发展。顺应和谐社会发展要求，对建设方式进行了变革。
　　我国国土面积居世界第三位，但人均占有资源率却很低，目前我国正处于现代化建设高速发展阶段，土地资源紧张日益凸现。通信网络建设作为我国现代化建设的重要组成部分，是信息强国的重要基础设施建设。粗放型的通信网络建设对土地资源造成极大的浪费，与当今节约型、可持续发展的社会主旋律相背驰，只有用“科学的发展观”来进行通信基站建设方式的变革。是我国改革开放的前沿阵地，经济、物质生活水平走在全国的前列，随着社会更深层次的发展，对人居环境、城市景观提出了更高要求。占地大、结构单一的传统铁塔建设，已不能与现代城市景观相和谐。但是由于历史及社会发展阶段原因，大兴土木的地面四角、三角塔基站建设方式在过去一段时间占据通信配套铁塔建设的主要部分。随着国家土地管理制度的完善，城市土地紧张，规划受限，平面、空间难与城市景观协调，原来粗放型的配套铁塔建设模式已不能满足现代社会的发展与进步。占地小、隐蔽美观、利用原有物业的铁塔替代产物的产生将迎合当今社会发展需求。
3．适应生活观念、生活质量、环保意识的改变
　　当今通信行业迅猛发展，通信基站建设遍及城镇每个角落，然而随着人们生活水平的提高，对环境的要求也日益提高，加强环境建设是循环经济和可持续发展的需要，传统的三角塔、四角塔，其基础施工污染大，塔型保守陈旧、颜色单一，形成城市景观障碍，已不能适应环境建设的需要。
　　尽管无线网络建设工程中电磁辐射设计能满足国家标准规定的公众辐射要求，铁塔避雷措施亦可满足要求，但铁塔巍然耸立，仍然会给越来越注重“绿色环保”的居民带来一种不安全感，导致他们对无线通信铁塔的建设产生抗拒思想，从而增加了无线网络建设的难度。
　　社会中更有部分人传统封建思想也不容忽视，认为大兴土木的建高塔，改变了其风水地脉，阻挠铁塔建设，无形中加大了基站建设的协调难度。
4．适应建设具体环境与条件的需要（利用原有物业、机房）
　　通信铁塔建设应充分考虑具体环境、实际情况，用好用尽已有资源是基站建设的便捷渠道。历年移动通信的基础建设已基本积累了一定规模的物业资源，合理科学利用原有物业、机房（或租用物业）可以减少土木建设，避免社会干扰，合理降低天线挂高的相对高度，避免大量的建设新增传统铁塔。
　　鉴于以上原因，为了提高移动公司在网络覆盖综合服务能力，完善通信基础设施，同时也从适应社会经济发展和市场竞争的角度来说，常规通信铁塔替代产品在地区是有必要探索和实施的。　　
二、城区铁塔使用现状分析
　　传统地面三角塔、四角塔，无线专业要求的无线工艺指标较一般塔高，相应的风、地震荷载较大，塔自重与占地面积也较大。根据一般情况，常规30米四角塔塔重约8T,40米塔塔重约10T。铁塔庞大的身躯巍然耸立，平台上悬挂多副天线，极易成为建设区域居民注意的对象。这种注意力因素结合了无线电波辐射污染误区的影响很容易导致已建基站的拆迁，带来信号覆盖的欠缺和投资的损失。例如：肇庆城区铁塔数量约30座，城区基站铁塔经常受到周边居民投诉，累计至今由于新建铁塔或原铁塔引起的纠纷事件约15起。按照现有建站经验表明，在各城、镇、区若要建铁塔，选址就特别困难。
三、铁塔建设优劣分析
　　地面三角塔、四角塔是目前国内较普遍的塔型，其优点是材料组织较简便，加工及安装的施工难度不大，长途运输及二次搬运较方便，一般铁塔施工单位都能较好的完成。能很好的满足目前移动通信的各项性能技术指标要求，其维护也十分方便。是过去一段时间及目前国内最常见的移动通信铁塔建设形式。
　　在乡村城市化的今天，地面塔日益凸现其缺陷，特别是在城镇，生存空间极其狭小，主要表现如下几个方面：
　　1．项目报建困难
　　传统地面三角塔、四角塔，无线专业要求的工艺指标较高，结构计算的塔根开也较大，常规30米以上铁塔，一般基础根开为4米以上，征地面积最低要求20平方。在土地资源相对紧张的城镇，获得建塔的一块土地极其困难。
　　同时 ，传统铁塔的选址又时常因为出现与周边居民区、风景区的城市规划要求相冲突，难以通过城市规划管理部门的批准；而往往能获规划部门批准建塔的位置又不能满足无线网络预期覆盖的要求，造成传统铁塔的规划报建困难。
　　2．工程实施困难
铁塔轮廓较大
　　通信铁塔是外露性高耸结构，风荷载、地震荷载起主要作用，其结构作用大小取决与结构布置、尺寸及构件截面形状等因素，造成地面塔塔高、体形大、荷载要求高，塔钢材用材也较大，设计所要求的基础埋深、面积都较大。
动迁、搬迁难度大
　　由于塔基面积的需要，征地较大，势必牵涉房屋及设施的动迁补偿，也存在极大的协调风险。有案例表明，在特殊地段，项目动迁费用占铁塔总费用的50％。而且传统铁塔的搬迁困难，由于铁塔对基础要求严格，传统铁塔的搬迁必须要求新搬地点提供与原基础相同的条件（相同的跟开与相同的地脚螺栓）。使铁塔的搬迁受限性较大，容易造成资产的浪费。
接地网实施困难
　　由于地处城区，场地狭窄，有效建设面积不规则，给接地网施工带来较多不便。地网面积难以达到规范要求。而铁塔的防雷接地对设备安全、周边建筑物及人的安全尤为重要。要达到一定的防雷效果，必须投入特殊的措施（降阻剂、接地棒）来是实现，势必加大了铁塔整体建设费用。
基础施工周期长，污染大
　　地面三角塔、四角塔需进行大量的土方施工、砼施工，大型土方开挖设备、砼施工设备的运行，造成城区一定程度的粉尘污染、噪音污染，也带给了居民极大的生活不便。同时，由于是砼结构，养护周期长，须基础砼达到凝期后方可进行塔体施工，对铁塔尽快投入运行延迟了时间，极可能贻误了市场先机。
社会干扰因素
　　城区是人居住密集区，铁塔的建设牵涉市政规划、运输道路、施工污染等诸多方面，特别是随着人们物质、精神生活水平的提高，对自我权益的维护意识加强，对周边环境舒适性及影响提得更高,然而传统铁塔视觉目标大，环境协调性差，社会功能无法体现。在工程实践中，曾遇到这样一个案例：在一个小区附近建设一个四角塔无线通信基站，安装天线后（还没开通），小区内有居民陆续反映天线辐射使他们头晕，坚决反对在该小区内建设基站天线。可见，居民对电磁波辐射已产生很强的抵触心理，而铁塔建设则加强了居民的误解。
　　如上所述，传统铁塔由于建造要求高，建设过程容易受外界因素干扰，特别是在城市和乡镇中心区域建设难度很大。根据目前的建设市场环境，传统铁塔已经不适宜再在上述区域建造。但在边远的山区或人口分布较稀少的地方，传统铁塔因其具备独有的功能完备性和维护的便利性，还是具有其存在的优势。因此研究利用新型的铁塔替代产品代替传统铁塔在城市和乡镇中心区域的使用有着积极的现实意义和实用价值。　　 
四．技术方案替代铁塔建设
　　在无线网络中，基站覆盖情况是决定网络运行质量的基础，是整个网络基站密度、网络投资的关键，它主要取决于基站天线的高度、发射功率以及地形地貌等。因此，研究各种替代建设铁塔的技术关键在于如何保证基站的覆盖范围，保证整网的覆盖质量。
通过各种铁塔替代手段，保持相当的天线挂高。
　　目前，除建设铁塔以外，常用的增高手段还包括通信杆、三管塔、屋顶升高杆、美化杆、仿真树等。以上各种手段均在一定程度上克服铁塔的局限性，即取得相应的高度，又能与环境相协调，营造良好人居环境的发展要求。
普通市区周围建筑物平均高度15～30米（5～9层），天线挂高一般建议30～40米，通过屋顶升高杆、美化杆或仿真树等方式可达到天线挂高。
郊区、乡镇区域周围建筑物平均高度10－15米(3～5层)，无线基站站高建议为30～50米，通过屋顶升高杆、通信杆等方式可达到天线挂高。
农村地区周围建筑物平均高度10米以下，建议通过通信杆的方式替代。
调整基站位置，保持相当的覆盖范围。
　　若原规划位置的建筑物高度较矮，并且无法通过各种手段满足天线挂高要求，则该站建设后覆盖范围可能与原规划相差较大，无法与周围基站的无线覆盖充分地衔接起来，形成了较大面积的室内盲区，甚至室外盲区，影响网络质量，需考虑更换基站位置。
对于市区可在该站址附近重新选址，尽量选择高层建筑，结合升高架、升高杆等方式重新设计；若无法使用上面的方法，则可考虑重新规划该区域，按照现有的天线挂高重新规划新增站点，或采用其它辅助手段祢补覆盖不足。
对于小城镇和农村地区，可在该站址附近重新选址，或选择高山站，设置高山站能迅速获得大范围的覆盖，是改善农村、交通干道覆盖的最好手段。但设置高山站必须首先要决定基础配套设施的建设，具体的说，就是必须首先解决机房、铁塔、传输、电力、接地等问题，这些问题中尤以传输、电力的难度最大。
调整区域基站的拓扑结构。
　　若无法使用上面的两种方法，则可考虑通过调整周围基站的天线高度、指向，改变周围基站的覆盖范围，或通过其它增强覆盖的手段弥补覆盖上的不足，达到无线覆盖充分衔接的目的。该方案涉及工程范围广，对整网影响大，并且需反复调整，实施难度高。
    使用各种替代手段后，天线的挂高往往达不到预期的高度，覆盖范围与原规划相差较大，无线覆盖无法与周边基站充分衔接，形成了较大面积的室内盲区，甚至室外盲区，影响网络质量，需利用各种辅助技术补充覆盖。
使用MaxiteTM基站
　　使用MaxiteTM产品的基站可得到和RBS2000型基站几乎一样大的覆盖范围，但可不需要机房。
　　MaxiteTM产品的主要优点如下：
基站设备体积小、重量轻，便于安装，缩短基站安装周期。
基站设备可无需专用机房，可安装在户内或户外墙壁上，水泥杆上等，在基站选址时可不受机房因素限制，提高基站选址的灵活度，减少难度，节省基站选址费用。
　　MaxiteTM产品的主要缺点如下：
平均每载波的投资额是宏蜂窝站的几倍，使网络建设的平均成本增加。
基站设备安装在户外时，容易因不可预测的因素而损坏，另外，使用有源天线时，出故障的概率将比使用无源天线大，不便于维护。
单小区的规模有限，不能满足个别地区的容量需要。
基站光纤拉远系统
　　基站光纤远端模块就是利用光中继设备将基站射频信号传输到远端覆盖区的一项技术。
　　基站光纤拉远系统主要有如下优点：
由于基站设备集中中一起，安装、扩容、维护非常方便；
采用一个基站对 多个地点覆盖的方式可以节约工程成本，避免浪费投资；
天线安装扩容便利灵活，解决了部分地区临时话务突然增加而需紧急扩容的问题；
可以按照规划设计思路来选择天线放置地点，从而可以使小区位置更合理。
基站光纤拉远系统的主要缺点如下：
需具备丰富的光纤资源；
多载段时输出功率比宏蜂窝小，覆盖范围受限。
设置直放站
　　直放站可以扩大周围基站的覆盖范围，是解决盲区、边远地区移动通信的最有效手段。在实际工程中，直放站有以下用途：
扩大服务范围，消除覆盖盲区；
在效区增强场强，消除覆盖盲区；
沿交通干道架设，增强交通干道的覆盖率；
解决室内覆盖。
设置室内/室外分布系统
　　室内/室外分布系统是指在某一建筑物内，通过无源或有源器件或光纤系统将射频信号传送至多面室内天线或泄漏电缆中，使射频信号能较为均匀地覆盖建筑物内指定区域的信号分布系统。
　　室内/室外分布系统在无线网络中的建设从本质上说，也是一种无线网络结构的优化方式，它的建设将丰富无线网络结构上的层次感，祢补原室外基站在室内覆盖方面的缺陷，进而提高无线网络的服务质量。
　　针对各类地区及应用场所，由于基站的密集性、用户话务量、服务等级等不同，建议各种手段应用如下：
城市密集区
　　由于用户量大，基站密度高，一般不存在大范围的信号盲区，只是用于解决小范围区域的补盲以及建筑物内的信号覆盖，可选择基站光纤拉远系统或室内/室外分布系统作为补充覆盖的手段，信号源可采用微蜂窝、直放站，甚至宏蜂窝耦信号等。
效区、乡镇
　　由于基站数量较少，一般即有信号覆盖的需求，也有网络容量的需求，可采用室外直放站作为补充覆盖，即解决覆盖需求，又可提高基站的资源利用率；对于话务量比较高的区域，可选择MaxiteTM基站或基站光纤拉远系统作为补充覆盖。
农村、开阔地
　　农村、开阔地主要是一些偏远地区和用户数不多的盲区，要架设基站成本太高，采用直放站即能在不增加基站的前提下保证网络覆盖，其造价又远低于新增基站，故可广泛选用直放站作为补充覆盖。
　　以上只列举了各类区域常用的补充手段，实际使用时可充分考虑各类区域的实际情况，灵活使用。