移动通信塔：连接世界的“钢铁巨人”
一、移动通信塔的建设成本
移动通信塔的建设成本主要包括设备采购和安装费用。目前，5G 宏基站投资与运维成本过高，单座 5G 宏基站的价格高达 16 万元。据了解，中国移动不久前公布了 2020 年 5G 二期无线网主设备集中采购结果，总共需求 232143 座 5G 基站，采购总额 370.88 亿元，按此计算，单座 5G 宏基站价格为 16 万元。
由于 5G 使用的频段更高，室外宏基站覆盖范围缩小，要满足同样覆盖目标，5G 基站数量将是 4G 的 3~4 倍。以频率变化为例，从 2G 到 5G，通信网络技术频率呈全面上升态势，自然波长的变化就是呈越来越短表现。波长越短，绕过障碍物的能力就越差，所以现在的基站变小，覆盖范围变小。5G 的覆盖典型范围是 100-300 米，4G 时是 1 公里左右，多倍的差距下，5G 要达到 4G 的覆盖规模，至少需要 4 倍左右的基站数量。目前 4G 基站约 500 万台，按照 5G 基站是 4G 基站的两倍这一最小数值计算，5G 宏基站需要 1000 万台以上。
5G 宏基站还面临着更高的运维成本，包括电费和机房空调耗电等。以功耗 3500W 计算，单台 5G 宏基站年耗电为：3.5 千瓦 X24 小时 X365 天 = 3 万度电，按照 0.5 元 / 度的电价，单台 5G 基站每年电费就高达 1.5 万元，而 1000 万台 5G 宏基站的年耗电费为 1500 亿。如果加上机房空调耗电，成本更高，三大运营商 2020 年总利润才 1400 亿，这给运营商带来了巨大压力。
二、移动通信塔的维护成本
移动通信塔的维护成本涉及多个方面，其中能耗成本占比较大。在整个移动通信网络中，基站能耗成本占比约为 72%。基站中的空调能耗占比大约是 56%，运营商支出最大的成本不是通信设备维护，也不是雇佣维护人员，而是电费。
移动通信基站的维护需要关注多个方面的问题。因传输问题引起的故障较为常见，如移动通信虽属于无线通信，但实际为无线与有线的结合体，移动业务交换中心与基站控制器、基站控制器与基站收发信台之间的物理连接采用标准的 PCM 数字传输实现。若传输不稳定有误码、滑码，可能会导致基站所有或部分载频不稳定。当传输误码积累到一定程度，基站无法正常工作，可在本地模式下通过 OMT 对 IDB 数据重新装载，复位后可恢复正常。
因基站软件问题引起的故障也不容忽视，基站系统中的软件指挥和管理基站各部件有序工作，若基站 IDB 数据与基站情况不匹配，则基站无法正常工作。例如，传输方式设置错误可能导致小区工作不正常，调整传输方式后基站可恢复正常。
因基站硬件引起的故障较明显，一般有故障的硬件其红色 FAULT 灯会点亮，但有时不能被表面假象所迷惑。如某基站一载频退服，可能需要检查各模块的指示灯、连线情况等，测量机柜系统电压是否正常，更换防尘网等。
此外，塔桅构件作为通信传输天线的支持物，其维护工作也很重要。铁塔安装一年后，应重新检查铁塔的垂直度并进行校正，校正后将暴露在外面的地脚螺栓用细石混凝土浇筑，防止地脚螺栓锈蚀。移动通信塔一般每半年小检查一次，每年一大检查，遇特殊情况后也应作全面检查，每次检查要有专人负责、有详细记录，建立维护档案，及时处理问题。检查的主要内容包括结构变形和基础沉陷情况等。
移动通信基站维护还包括日常巡检工作，按时按计划实施，检查范围包括基站主设备、交流配电设备、开关电源、蓄电池、空调、动力环境监控设备、传输设备、天馈线系统、机房安全设施等，检查项目包括工作电压、工作电流、有无告警、运转情况、设备连线情况、环境卫生及各种安全隐患。
基站维护成本还包括基站设备成本、机房维护成本、运维成本、电力费用、人力资源成本、短途运输成本等。通信基站维护的成本具体情况还可能根据不同地区、运营商和基站规模的不同而有所变化，包括设备维修和保养、人工成本和电费。
随着技术的发展，运营商对 C-RAN 技术的追捧，主要原因在于可通过集中化的方式，极大减少基站机房数量，从而减少配套设备（特别是空调）的能耗，降低运营成本。
三、移动通信塔对周边环境的影响
移动通信塔的建设在为人们提供便捷通信服务的同时，也引发了一些对周边环境影响的担忧。
（一）辐射问题
1. 有观点认为信号塔距离居民区较近会对周边居民产生辐射危害，但经过专业的电磁辐射监测，符合国家标准的基站不会对附近住户的健康造成影响。我国的电磁环境标准很严格，通信频段功率密度应小于 40 微瓦 / 平方厘米，而美国的标准是小于 600 微瓦 / 平方厘米，所以我国的基站更加安全。
2. 也有观点认为移动通信塔会对周边居民及幼儿造成严重影响，如扰乱人体自然生理节律、增加心血管疾病发生、促使癌组织生长等。但这些观点缺乏科学依据。多份实验报告证明，目前使用的移动通信频率及功率不会对人体带来伤害。2006 年 6 月，WHO 发布了《移动通信及其基站》的报告，明确指出：“最近的任何一项研究，都没有证明暴露于移动电话或基站的射频场会对健康带来损害。”4G 移动基站正常工作时，其天线口辐射的信号功率不超过 5W；4G 手机发射的功率不超过 0.1W；普通家用客厅灯的功率为 40 - 60W。从 “热效应” 的角度分析，移动基站对人体的影响远小于家中一盏温馨的灯。
（二）其他影响
有居民投诉在居民区幼儿园附近建移动大功率信号塔，认为信号塔不能建在居民区，会对周边居民及幼儿造成严重影响。例如违建信号塔在幼儿园附近危害太大的案例，在居民密集区、幼儿园附近建立型号塔，附近居民一致要求拆除。还有登封市、蒸湘区等地居民也对居民区幼儿园附近建移动大功率信号塔提出质疑，担心对周边居民及幼儿造成严重影响，如扰乱人体自然生理节律，导致机体平衡紊乱，引发头痛、头昏、失眠健忘等神经衰弱症状；使人体心率加快，血压升高或降低，增加心血管疾病的发生；损伤人体深层组织器官，促使癌组织生长，癌症发病率增高；诱使女性月经周期紊乱；引起孕妇流产；导致胎儿畸形；增加出生后小儿癌症的发病率；是白血病、淋巴癌及脑肿瘤的诱发因素等。但根据相关规定，谁审批谁监管，该项目应由河南省环保厅审批，当地单位无执法权。
实际上，5G 基站建设对生态环境的影响微乎其微。生态环境部发布《5G 移动通信基站电磁辐射环境监测方法（征求意见稿）》，向社会征求建议。铁塔公司在建设 5G 基站时将会有专业的公司进行环境监测评估并出具报告，得到相关部门许可后方可进行正常的运营。5G 基站为了达到覆盖效果，多在空旷无遮挡地方进行建设，且都经过国家市政部门、环评部门、各专家组的论证及审查，对居民生产生活、出行等各个方面都无影响。室外宏蜂窝基站虽然发射功率相对高，但在地面的测量值一般小于 0.5μW/cm²，远低于国家环境质量标准《电磁环境控制限》（GB8702 - 2014）中公众曝露控制限值 40μW/cm² 的标准要求。室内微蜂窝基站由于天线功率非常小，一般在室内天线 20 至 30 厘米以外的范围，基本不存在电磁辐射超标的情况。
四、移动通信塔的建设标准
移动通信塔的建设有着严格的标准，以确保其安全稳定运行以及满足通信需求。
1. 基站内部设备摆放标准
• 新建基站需求：新建基站应满足 2G、3G 共站需求，同时要满足房屋承重安全要求，各类设备摆放合理，满足布线工艺要求。
• 基站馈线窗位置：原则上应固定于房屋长方向两端墙上，下沿距离地面 2.4m。
• 走线架位置：为馈线窗正下方，下沿距地 2400mm。若因房屋结构限制，走线架也可安装在馈线窗正上方。
• 承重要求：楼板荷重小于 500Kg/M2，主设备和整流器安装位置必须铺设槽钢；机房承重小于 1000Kg/M2，蓄电池安装必须平铺，或使用槽钢架空安装在承重墙或梁上。主设备槽钢位置与走线架外沿平齐；蓄电池槽钢必须安装在承重梁或承重墙。
2. 通信塔的类型和工艺要求
• 通信塔类型：通信塔采用自主式高耸结构，根据其构件截面形式可分为角钢塔、钢管塔和单管塔。
◦ 角钢塔：一般情况下，宜采用水平截面为正方形、外轮廓线形状为近似抛物线的折线型；受建筑场地限制时，其水平截面亦可采用矩形；根开尺寸不宜小于塔高的 1/8。
◦ 钢管塔和钢管组合塔：宜采用三边形或四边形，根开尺寸不宜小于塔高的 1/25。
◦ 单管塔：一般采用热轧无缝钢管或者自动卷焊钢管制作，外观向上呈圆锥形，高度宜控制在 50 米以下。
◦ 在实际使用过程中，角钢塔和钢管塔的顶部水平位移不得大于塔高的 1/75，单管塔的顶部水平位移不得大于塔高的 1/40。因受场地条件限制或者有其他特殊要求的，外形和构造不受上述限制，但必须符合国家相关的技术规范、规程。
• 通信塔工艺要求：
◦ 通信塔的设计与施工应紧密配合通信工艺，满足其要求。在确定塔桅高度、平台数量、天线的规格、数量、方向，馈线的走向等的同时，应充分考虑扩容的可能性和便利性。
◦ 钢塔宜在挂置天线的高度处设置维护平台，平台宽度应考虑天线的间距要求，且净宽不宜小于 600mm，平台应设高为 1.1m 的栏杆；围栏要求牢固、可靠，用 50mmX50mmX5mm 以上规格的角钢制作围栏，且角钢彼此之间连接牢固。当塔桅高度大于 50 米时，宜在中间增设休息平台。
◦ 天线支架伸出平台边不宜大于 800mm，超过 800mm 时宜把天线支架设计成可伸缩的活动型。
◦ 钢塔上宜设置通向塔顶的攀登设施，并应考虑必要的安全防护；攀登设施的步距宜为 200－400mm，爬梯宽度不小于 600mm，爬钉长度应不小于 110mm。爬梯护栏要安装完整，除平台及塔段接头处外中间不容许有空缺；钢管塔爬梯无护栏的要安装钢绞线供系安全带用。爬梯下端应与室外水平走线架在一个平面。
◦ 钢塔上应设置面向机房的馈线走线架，并从机房至塔顶天线处，馈线架的横撑间距为 500－1000mm。
◦ 钢塔应有完善的防直击雷及二次感应雷装置，壁雷带的引接必须符合设计和相关规范，避雷针和馈线架均应设置专用雷电流引下线，材料为 40mm×4mm 的整根镀锌扁钢，分别下引至铁塔地网，并与塔体固定牢靠、相互焊接合格，现场焊接处应有可靠的防锈防腐措施。
◦ 防雷接地系统包括避雷针、雷电流引下线、接地网等安装要符合信息产业部通信基站防雷与接地设计规范，四个塔脚均要接地，接地电阻小于 5 欧姆。
五、移动通信塔的未来发展趋势
1. 市场规模持续增长
随着移动互联网的普及和 5G 技术的快速发展，移动通信基站市场需求急剧增加。目前，我国移动通信基站总数已突破一定规模，其中 5G 基站数量显著增长，占比不断提升。中国三大运营商在移动通信基站建设上持续投入，推动基站数量和质量的双提升。同时，随着物联网、车联网等新兴应用的发展，移动通信基站的需求将进一步增加，为市场规模的扩大提供了有力支撑。预计未来几年，移动通信基站市场仍将保持较高的增长速度。
2. 技术不断升级
5G 技术的持续普及将推动基站数量的进一步增长，并促使基站设备向更高速度、更低延迟、更大容量的方向发展。同时，6G 等未来通信技术的研发也将为基站行业带来新的技术挑战与机遇，推动基站设备的持续升级与换代。5G 网络的大规模部署使得基站的小型化、智能化以及多频多模特性已成为主流。云化 RAN、Massive MIMO 等新技术的应用提升了网络容量和覆盖质量。面向 6G 时代的移动通信基站将深度融合 AI 技术，实现智能运维与动态资源调度，提高网络效能。基站硬件架构将趋向模块化和可重构，以适应不断演进的无线通信标准和技术革新。此外，毫米波和太赫兹通信技术的发展将推动基站天线系统小型化、密集化部署，同时也将催生更多室内微基站和分布式基站的市场需求。
3. 智能化与自动化升级
智能化将成为基站建设与管理的重要趋势。通过引入人工智能、物联网、大数据等先进技术，实现基站设备的远程监控、智能运维与故障预测，提高运维效率，降低运营成本。同时，自动化安装与调试技术的普及也将缩短基站建设周期，提升建设质量。高新兴智能物联网关产品可实现对分布在各基站 / 机房的多种动力设备及环境监测设备以及安防监控设备等相关参数进行遥测、遥信、遥调和遥控，实时监测其运行参数，记录和分析相关数据，诊断和处理故障，适时通知人员处理，实现机房的少人、无人值守。触景无限通信基站智能运维方案针对运营商基站进行自动化远程管理与运维开发，通过轻量级边缘计算设备，接入基站内多类传感器，实时分析响应，解决维护人员现场巡检管理粗放、周期长、成本高等痛点。中国铁塔通过自研系统平台及终端设备，结合试点及规模应用情况，形成了契合铁塔实际的 “端 — 边 — 云” 模式的智能维护技术方案，搭建了基于视频物联网和 AI 算法的系统平台，完成了边缘网关核心技术的自主掌控，实现了智能巡检、智能出入站、智能资管等应用的全流程打通。
4. 绿色化与节能减排
随着环保意识的增强，绿色化成为基站行业发展的重要方向。基站设备将更加注重能效比，采用低功耗、高效率的硬件设计，并结合智能调度算法优化能源使用。此外，绿色能源如太阳能、风能等也将被更广泛地应用于基站供电，减少对传统能源的依赖。中国铁塔坚持创新引领，持续加大对绿色低碳技术研发的投入，研发了模块化电源、极简室外电源、基站专用空调、双冷源空调、空调控制器等多款高效节能创新产品。同时，积极推进基站空调能耗精细化管理，对全网壁挂及柜式空调实施智能化改造，自主研发 AI 节能算法，通过实施空调能耗精细化管控，实现空调节能。山东移动威海分公司积极推进光伏基站建设，将太阳光能转化为电能，实现基站太阳能、交流电源和蓄电池的三路安全稳定供电，节约基站自身用电成本，减少碳排放。中国移动鄂州分公司在塘角头等 4 个基站开展了错峰节能试点工作，安装错峰储能系统，在管理好电池组的基础上，结合峰谷电价，调整用电负荷节约电费开支，还可以在停电时自动无缝切换为备用电源模式。
5. 小型化与密集化部署
为应对城市复杂环境和高密度用户需求，基站设备将向小型化、轻量化方向发展，如微基站、皮基站等新型基站设备将逐渐普及。同时，为提升网络覆盖质量和容量，基站将采用更加密集的部署方式，形成多层次、立体化的网络架构。4G 小型化基站所指的是在城市区域或者人口密集区域中，布置多个覆盖范围较小的微型基站，可以在维持稳定通话质量的同时，能够有效地减轻网络压力，增强网络覆盖能力和数据传输速率，因此被广泛应用于城市地区、商业区、写字楼、公共场所等区域。
6. 物联网与大数据的融合应用
随着物联网技术的快速发展，基站将不仅仅是无线信号的传输与接收设备，还将承载更多的物联网功能。通过与大数据、云计算等技术的融合应用，基站将实现更加精准的用户行为分析、网络流量调度与业务创新，为用户提供更加智能、便捷的通信体验。未来移动通信基站行业将呈现出 5G 及未来技术广泛应用、智能化与自动化升级、绿色化与节能减排、小型化与密集化部署以及物联网与大数据融合应用等发展趋势。这些趋势将共同推动基站行业向更高质量、更高效益、更可持续发展的方向迈进。
六、移动通信塔的作用
1. 提供无线信号覆盖
移动通信基站的主要作用之一就是提供广域的无线信号覆盖。基站中的天线通过发射和接收无线信号，实现对用户设备的无线信号覆盖。这就如同一个无形的网络，将用户与外界紧密连接起来。例如，在城市的各个角落，人们可以随时随地使用手机进行通话、上网等操作，这都得益于移动通信基站的信号覆盖。
2. 转换信号
基站通过无线传输设备将用户设备发送的信号转换为可以传输的电信号，并将接收到的电信号转换为用户设备可以理解的无线信号。就像一个信号中转站，确保信息在用户设备和通信网络之间流畅传递。以手机为例，当我们拨打电话或发送短信时，手机发出的无线信号被基站接收后，经过转换处理，再传输到目标设备或网络中。
3. 数据传输
基站负责处理用户设备之间的数据传输。当用户设备之间需要进行通信时，基站将数据流从一个用户设备传输到另一个用户设备。在现代社会，人们对于数据传输的需求越来越大，无论是浏览网页、观看视频还是下载文件，都离不开基站的数据传输功能。例如，我们在使用视频会议软件时，基站能够快速、稳定地将各方的音视频数据进行传输，确保会议的顺利进行。
4. 管理和控制
移动通信基站通过基站控制器来管理和控制基站的运行。基站控制器负责管理无线资源的分配和调度，控制基站的工作状态，并与核心网络进行协调和交互。它就像是基站的 “大脑”，统筹安排各项工作，确保基站高效、稳定地运行。例如，当某个区域的用户数量突然增加时，基站控制器可以及时调整无线资源的分配，提高基站的服务能力。
5. 支持移动业务和服务
通过移动通信基站，用户可以使用各种移动业务和服务，如语音通话、短信、数据传输等。基站提供了用户与其他用户、互联网和其他服务的连接点，使用户能够享受到各种移动通信应用带来的便利。随着技术的不断发展，新的移动业务和服务也不断涌现，如移动支付、智能家居控制等，这些都离不开移动通信基站的支持。
