探讨基于5G环境下的输电杆塔共享改造技术
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发布者：曾伟1 董昊1 王金锋2
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时间：2022年6月17日 14:19
（1.714000 中国铁塔股份有限公司渭南市分公司 陕西 渭南）（2.510630 广东省电信规划设计院有限公司 广东 广州）【摘 要】随着我国通信行业的快速发展，特别是5G时代的到来，对通信基站的需求不断增加，为了顺应国家共享经济的发展以及5G网络的实际需求，输电杆塔成为了二者结合的重要载体。鉴于此，本文基于5G环境对输电杆塔的共享改造技术进行了深入研究，以期为我国电力系统与通信系统的共享建设提供参考。
【关键词】5G；输电杆塔；通信基站
一、引言
随着我国通信技术的发展，为物联网技术应用提供了技术支持，同时在我国共享经济的发展理念下，为了满足物联网与5G建设的需求，输电杆塔与通信基站的共享改造成为了未来发展的趋势。现阶段，我国电力网络分布广泛，数量众多，这为杆塔的共享建设提供了良好的发展机遇。
二、输电杆塔共享改造技术要求
（一）共享杆塔的通信设计特点
自我国5G牌照颁发以来，5G网络的建设不断加快，基站的数量不断增加，通信网络的结构也逐渐向分层立体的组网方向改变，5G网络呈现多种类型基站组成的异构网络形态。
共享杆塔与一般的通信杆塔不同，其设计特点体现在以下几点：一是从杆塔的安全考虑，通信基站的安放最好不要选择在塔顶。二是通信基站的安装位置不宜过高，通常情况下安装高度不高于50m，这是因为如果基站安装过高会导致基站的覆盖面积过大，从而降低无线网络上行与下行的传输速率，同时也存在基站信号重复覆盖的问题。三是输电杆塔下半部分的空间较大，可以进行基带处理单元的部署，一体机柜也可以安装在底部。各通信设备的连接可以使用电源线或光缆进行连接。
（二）通信基站的天线布置设计
从通信网络的需求来看，通信基站天线的性能必须要满足3~6个系统的需求，而每个系统一般情况下需要3副天线才能满足系统的通信需求。上层天线与下层天线之间的距离应该设置成5m，但要注意的是，与顶部的垂直距离应该大于0.5m。另外，基站天线的悬挂高度也应该与整体保持一致，避免个别基站的天线位置过高造成越区覆盖的情况。在基站地址选择上，也要避免选择太高的站点，否则会影响无线通信网络的质量。在基站悬挂高度的选择上主要分为市区和野外。其中野外基站由于没有高大的建筑物遮挡信号，其天线的悬挂高度一般在30~45之间。与野外基站不同，市区内的基站天线悬挂高度应尽量保持在23~35m之间，由于城市建筑物的影响，如果城市内基站位置过高覆盖面积过大，将会降低信号的穿墙强度，会极大地影响用户的网络使用体验。
（三）通信基站机房的设计
基站机房在尺寸选择上不光要满足目前的设备布置需求，还应该预留出足够的空间用于安装下一代的通信设备。
目前，基站机房的占地面积为15~30m2，并采用相对紧凑的结构进行布置，但是实际使用的面积一般为6m2，这是因为要为下一代甚至几代的通信设备留出安装空间，机房的高度约在3m左右。在实际布置过程中机房的布置可以分为内部和外部两种，通常情况下110KV以下级别的角钢塔和钢管塔采用外部的机房，在保证设备安全的状态下，沿着线路的方向进行安置。
三、杆塔结构改造设计技术
（一）杆塔安全验算
在计算输电杆塔的荷载时应该依据GB50061-2010条例与GB50545-2010条例的要求；在对运行线路的共享杆塔进行安全验算时，要从多个方面进行充分考虑。其具体的验算流程如下：一是根据杆塔上天线布置数量计算出杆塔的荷载；二是对杆塔荷载工况计算点的荷载进行计算；三是通过三维软件对杆塔模型的荷载进行重新设计；四是重新调整杆塔的风压分段面积；五是对杆塔的整体进行验算；六是对杆塔的部分连接件以及天线部件进行部分验算；七是对杆件进行加强替换；八是对杆塔的基础作用力进行验算。
（二）对杆塔基站天线的改造连接方案
杆塔天线的连接首先应该做到无损连接。其具体做法主要分为两种：一是钢管铁塔，需要在钢管铁塔上使用可调节的抱箍，并在抱箍上面安装与天线连接的配件，通过这种方式，实现天线和杆塔的连接。二是角钢铁塔，这种铁塔安装天线需要使用内外角钢夹作为连接配件，并将钢夹焊接到铁塔之上 。
但是从杆塔可靠性与安全性的角度出发，并不是所有的杆塔都能够作为共享的载体，存在以下情况的杆塔不能作为共享的杆塔进行使用。
①缺乏详细的验算资料，对杆塔的性能无法准确估量；②在共享之前就已经计划退运或要进行线路改造的杆塔；③杆塔本身已经达到了承载的临界值，无法在进行加装天线的杆塔；④高寒地区，且覆盖冰层厚度超过20mm的杆塔；⑤自然灾害多发地区的杆塔；⑥建设运行时间超过30年的杆塔以及建设时间较早的老旧水泥杆塔。
三、结语
本文通过对杆塔的改造技术进行分析，可以看出，在5G环境下输电杆塔为了满足多家运营商的需求，其天线系统最多安装6个，同时天线安装应该优先放置在塔身上。在通信设备供电方面应该选择相对稳定可靠的电源接入点，以满足基站的供电需求。总之，杆塔在改造过程中应该合理利用通信和电力资源，避免不必要的浪费。
参考文献：
[1]孙兆辉.基于输电线路改造的设计优化研究[J].电子制作,2018
