这篇文章本是4月13日发布，但当时忘记申请原创，所以今天重发一遍。
这个周末北京多个区均出现了10级以上大风天气，有些地区阵风甚至达到14级，很多树木被刮倒。那么，强风天气对蜂窝通信网络可能会造成什么样的影响呢？比如较为极端的情况：天线杆被吹倒、或供电的电线杆被吹倒、光缆中断、基站损毁或者基站退服（退出服务）等，均会造成通信中断。
那么从通信天线本身来说，应该满足什么样的防风能力呢？下图是我们常见的天线塔，上面挂满了各种制式和功能的天线或基站，2/3/4/5G，还有用于回传的微波天线。
下图是中国气象网发布的风力等级划分表，对于天线塔上的天线来说能扛到多少级风呢？
先从两个基本的概念说起。
我们先来看一下标准中定义的有关基站天线抗风指标的术语定义。之前在与无线通信相关的标准化组织一文中，提到过NGMN（Next Generation Mobile Networks）联盟，它是一个由全球运营商领导的联盟，由近70家公司和组织组成，主要的标准包括有关于BASTA基站的有源和无源天线建议。在它发布的《Recommendations on Base Station Antenna Standards》中，给出了以下定义：
Survival Wind Speed：The maximum wind velocity the BSA can withstand without suffering permanent damage. It shall also survive without being mechanically or electrically affected due to wind forces in any way that would require service maintenance at the site. 生存风速（Survival Wind Speed）：BSA （Base Station Antennas ：基站天线）在不遭受永久损坏的情况下所能承受的最大风速。 此外，在风力的作用下，BSA还应不会受到机械或电气方面的影响，从而需要在现场进行维护。
例如：天线的生存风速为200 公里/小时，即表示它能承受200 公里/小时的风速而不会损坏。200km/h约为55.6m/s，根据上图的风力等级划分，应为16级风的水准。
生存风速是通信网络在风力影响下保持可用的一个限制因素。 对于运营商来说，产品和现有网络装置保持功能可用以避免维修是很重要的。在一些国家，法律要求在发生飓风或龙卷风等自然灾害后需要确保通信系统的可用性。
风荷载又分为风荷载—正面和风荷载—侧向。但其实最大风荷载不一定是正面或侧面的风荷载。由于空气动力的升力和阻力效应，最大风荷载可以是任何角度。
The windload – frontal：defines the load on the antenna frontal surface resulting at 150 km/h wind velocity. The incoming angle of the wind is therefore the same of the antenna mounting orientation。风荷载 - 正面：定义了风速为150 公里/小时（41.7m/s，相当于14级风）时天线正面所承受的荷载。 因此，风的进入角度与天线的安装方向应相同。
下图是一个Dual-beam天线的天线安装方向（Antenna mounting orientation）示意图。其安装方向沿 0° 对齐。左、右机械视距方向分别指向 -30° 和 +30°。
The windload – lateral：defines the load on the antenna side surface resulting at 150 km/h wind velocity. The incoming angle of the wind is therefore perpendicular to the antenna mounting orientation。风荷载 - 侧面：定义风速为150 公里/小时时天线侧表面所受的荷载。因此，风的吹入角度垂直于天线的安装方向。
下图更加直观地展示了风荷载-正面示意图（左），和风荷载-侧面示意图（右）。
风荷载的单位是牛顿（N），例如风荷载-正面要求500N。那么，如何得到风荷载的具体数值呢？一般有三种方法：
一是基于标准定义来进行计算，ANSI/TIA 222为北美地区风荷载的确定提供计算方法；EN 1991-1-4提供了用于欧洲和亚洲的风荷载计算方法。被测天线的所有计算只能始终遵循这两个标准中的一个。
二是使用仿真的方法。这是比较快捷、经济的方法。然而，由于流体的复杂性，仅靠仿真计算风荷载是远远不够的。
三是使用风洞试验（Wind Tunnel Testing），它模拟的环境与产品的实际自然环境最为相似，因此是最准确的测试方法。下图是中南大学风洞实验室的测试环境图：
下表是ETSI定义的不同等级下的环境要求。包含了温度、湿度、降雨、气压、温度变化率、太阳辐射、最大风速等。4.1 级代表名义上不受控的室外环境。4.1E 级将温度和湿度范围扩展到欧洲5个气候区的平均最低和最高温度。4.2L 级和 4.2H 级代表 ETSI 规定的更为极端的气候条件，但在欧洲以外的地区也可进一步扩展。例如，在+70ºC的高温条件下运行是基站天线的常见要求。
Table 7.1-1—ETSI 300 019-1-4 stationary, non-weather protected environmental classes.
由上表可知，ETSI 300019 最大风速（Maximum wind speed）或者叫Movement of surrounding air的要求均为50m/s，也就是15级风的水准。但各国使用的参数可能有所不同。实际上，ETSI中的最大风速还不足以满足BSA应用的要求。 因此，标准的生存风速一般为200 km/h，即124 英里/小时，也就是55.6 米/秒，相当于16级风的水准。对于更高的风荷载设计要求，一般可达到240 km/h，即66.6 米/秒，150 英里/小时。
所以看起来，如果是符合NGMN标准的基站天线应该在这几日的大风中安然无恙才对。也就是说在这样的大风中生存是没问题的，但是否能很好的工作还不一定，也许天线发生了偏转，影响了覆盖和通信质量，等等。
在我们身边的天线塔上，除了基站天线以外，还有一种近几年大量涌现的微波天线，用于5G回传业务，尤其是工作在71-76/81-86GHz频段的E-band微波，如下图：
由于E-band微波工作在非常高的频段，具有非常窄的波束，例如3dB波宽只有零点几度。那么大风如果吹偏了一点，通信质量就会相比其他波段下降得尤为明显。吞吐量和通信距离也就无法保证。那么微波通信系统的天线应该有多大的抗风能力呢？
根据ETSI EN 301 126-3-1，也有生存风速的要求，此外还规定了天线稳定度：
Antenna stability：The supplier shall declare the operational conditions under which the antenna shall remain stable. Guidance information on antenna stability may be found in the relevant antenna standard. 天线稳定度：供应商应声明天线能保持稳定的工作条件。有关天线稳定性的信息可在相关的天线标准中找到。
在ETSI中给出的厂商声明建议如下：
天线类型 生存风速m/s (km/h) 稳定度m/s (km/h)正常荷载 55 (200) 30（110）重荷载 70 (252) 45（164）
在我国待发布的《微波通信系统抛物面天线技术要求和测试方法》行业标准中，规定了生存风速和工作风速：
| 天线口径 | 工作风速 | 生存风速 |
| 0.3m
0.6m 0.9m |
200 km/h | 252 km/h |
| 1.2m | 200 km/h | 252 km/h |
| 1.8m | 200 km/h | 252 km/h |
| 2.4m
3.0m 3.7m |
110 km/h | 200 km/h |
所以，如果是符合上述标准规定的微波天线，正常情况下也应该在这几日的大风中安然无恙才对。如果考虑稳定性或工作风速的要求为110km/h，即30.6m/s，相当于11级风的水准，那么在瞬时14级风的情况下，通信质量可能会受到影响。
（来源：与非网）
