盛立峰

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)浙江有限公司，杭州 310016）

根據(jù)國家“寬帶中國”的戰(zhàn)略目標(biāo)，2015年基本實(shí)現(xiàn)農(nóng)村寬帶進(jìn)鄉(xiāng)入村，而對于一些偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)及農(nóng)村，基礎(chǔ)資源較為匱乏，采用傳統(tǒng)有線方式新建寬帶的難度較高，因此需引入農(nóng)村無線寬帶，結(jié)合現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施快速形成農(nóng)村寬帶接入能力。

1 農(nóng)村無線寬帶鏈路預(yù)算分析

根據(jù)農(nóng)村無線寬帶不同接入方式所采用的頻段，選擇合適的室外電波傳播模型，計(jì)算GSM-Hi與WLAN模式下的理論覆蓋距離。

1.1 GSM-Hi模式

GSM-Hi模式復(fù)用2G頻段，即可在1800 MHz頻段或900 MHz頻段使用。根據(jù)Okumura-HATA和COST231-HATA模型分別對GSM-Hi的兩個(gè)頻段進(jìn)行計(jì)算：

Okumura-HATA模 型：PL（dB)=69.55+26.16× lgF-13.82×lgH-a（h)+（44.9-6.55×lgH)×lgD-C

適用頻率范圍為150～1 500 MHz。

COST231-HATA模 型：PL（dB)=46.3+33.9× lgF-13.82×lgH-a（h)+（44.9-6.55×lgH)×lgD+C

適用頻率范圍為1 500～2 000 MHz。

其中，PL為路徑損耗（dB），F(xiàn)為工作頻率（MHz），H為移動(dòng)基站有效高度（m），h為移動(dòng)臺(tái)天線有效高度（m），D為基站與移動(dòng)臺(tái)天線之間的水平距離（km），C為環(huán)境因子，一般準(zhǔn)平坦地形取值為10 dB，丘陵地形取值5 dB。在農(nóng)村場景下a（h) =（1.1×lg（f)-0.7）×h-（1.56×lg（f)-0.8)。

取表1中鏈路預(yù)算參數(shù)，考慮接收端為CPE，接收電平可比農(nóng)村TD-LTE系統(tǒng)要求的-105 dB低，若設(shè)為-110 dB時(shí)，1800 MHz頻段和900 MHz頻段GSM-Hi模式的覆蓋距離在平原地形可分別達(dá)到7.5 km和4.3 km，在山區(qū)地形覆蓋距離分別可達(dá)5.5 km和3 km。

1.2 WLAN模式

WLAN模式一般采用2.4 GHz進(jìn)行覆蓋，5.8 GHz

表1 農(nóng)村無線寬帶鏈路預(yù)算參數(shù)

進(jìn)行回傳，室外近似視距衰減覆蓋模型可采用如下公式計(jì)算：

PL（dB)=42.6+26×lgD+20×lgF

其中，PL為路徑損耗（dB），D為基站與移動(dòng)臺(tái)天線之間的水平距離（km），F(xiàn)為工作頻率（MHz）。

根據(jù)表1中鏈路預(yù)算參數(shù)，在接收電平為-75 dB時(shí)，WLAN模式覆蓋范圍約為900 m。

2 農(nóng)村無線寬帶的覆蓋效果驗(yàn)證

我們選擇了Z省Q市和H市，對WLAN接入和GSM-Hi接入兩種農(nóng)村無線寬帶模式的網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行了對比驗(yàn)證。其中Q市為山區(qū)地形，采用的是上海貝爾的2G設(shè)備，H市為平原地形，采用的是華為的2G設(shè)備。

2.1 山區(qū)地形的GSM-Hi模式覆蓋效果

2.1.1 單站性能驗(yàn)證

Q市農(nóng)村站點(diǎn)巨化張家位于市區(qū)10 km外的張家村最北面，向南覆蓋整個(gè)張家村和寺前村，兩個(gè)村落位于山腳下呈狹長帶狀分布，覆蓋戶數(shù)為600戶。該站為45 m角鋼塔，與周圍鄰站相距約1.5 km，GSM-Hi模式采用1800 MHz頻段，在樓頂進(jìn)行無阻擋定點(diǎn)測試時(shí)，結(jié)果表明基站有效覆蓋距離超過2.5 km，此時(shí)下載速率為18 Mbit/s。

DT測試由于樓房遮擋，覆蓋距離大于600 m以后RSRP即到-100 dBm以下，覆蓋距離大于1 200 m以后SINR值低于0 dB，下載速率小于15 Mbit/s。DT測試平均RSRP為-97.57 dBm，平均SINR為16.12 dB，下載速率平均為40.42 Mbit/s，最大可達(dá)143.7 Mbit/s。

根據(jù)上述單站測試結(jié)果顯示，山區(qū)地形的GSM-Hi覆蓋距離可達(dá)1.2 km，若考慮CPE終端放置在較空曠區(qū)域如樓頂?shù)?，覆蓋距離可達(dá)2.5 km。

2.1.2 連片區(qū)域性能驗(yàn)證

我們在Q市6個(gè)區(qū)縣開通了70個(gè)GSM-Hi站點(diǎn)進(jìn)行評估，頻段均采用1800 MHz，從各站點(diǎn)測試數(shù)據(jù)來看，各小區(qū)下載速率均在60～100 Mbit/s之間，所有站點(diǎn)平均覆蓋RSRP為-74.63 dBm，平均SINR為27.6 dB，平均上下行速率分別為84.54 Mbit/s和38.92 Mbit/s。

2.2 平原地形的GSM-Hi模式覆蓋效果

2.2.1 單站性能驗(yàn)證

GSM-Hi試點(diǎn)站黃湖基站位于H市西北郊距離市區(qū)42 km外的黃湖鎮(zhèn)，鄰近S201省道，該站天線掛高45 m，與鄰站間距約1.4 km，覆蓋車站村、上街村等10個(gè)自然村落，覆蓋用戶約475戶。我們針對1800 MHz頻段的15 MHz帶寬和900 MHz頻段的5 MHz帶寬分別進(jìn)行了定點(diǎn)測試，測試結(jié)果表明900 MHz頻段GSM-Hi基站有效覆蓋距離達(dá)到7 km以上，1800 MHz頻段GSM-Hi基站有效覆蓋距離達(dá)到4 km。選取近點(diǎn)（SINR≈20 dB）、中點(diǎn)（SINR≈10 dB）和遠(yuǎn)點(diǎn)（SINR<5 dB）分別進(jìn)行3 min定點(diǎn)測試，經(jīng)過5次測試得到的平均值如圖2所示。

圖1 GSM-Hi山區(qū)地形無阻擋定點(diǎn)測試結(jié)果

圖2 GSM-Hi平原地形定點(diǎn)測試結(jié)果

2.2.2 連片區(qū)域性能驗(yàn)證

將距離黃湖基站約1.4 km的青銅里基站和清波村基站同樣升級為GSM-Hi基站，形成三角形的連片區(qū)域，針對區(qū)域內(nèi)的村莊進(jìn)行拉網(wǎng)測試，時(shí)速30 km/h，測試結(jié)果顯示，1800 MHz頻段GSM-Hi基站下載速率達(dá)到40 Mbit/s，上傳速率達(dá)到17 Mbit/s；900 MHz頻段GSM-Hi基站下載速率達(dá)到16 Mbit/s，上傳速率達(dá)到5.6 Mbit/s。覆蓋RSRP結(jié)果如圖3所示。

2.3 WLAN模式覆蓋效果驗(yàn)證

農(nóng)村無線寬帶試點(diǎn)項(xiàng)目在Q市采用室外WLAN方式對6個(gè)自然村進(jìn)行無線寬帶覆蓋，覆蓋戶數(shù)共計(jì)600戶。選擇潘家壟村進(jìn)行定點(diǎn)測試，在距服務(wù)基站300 m、500 m和800 m的位置各放置一個(gè)CPE終端，在無阻擋環(huán)境下，信號電平、數(shù)據(jù)時(shí)延、下載速率測試結(jié)果如表2所示。

經(jīng)過測試，在無阻擋的情況下，終端側(cè)安裝CPE后在800 m圍內(nèi)用戶感知較好，建議最遠(yuǎn)不超過1 000 m單AP下發(fā)展用戶不超過20戶。

3 農(nóng)村無線寬帶試點(diǎn)評估

3.1 技術(shù)評估

針對WALN模式，試點(diǎn)優(yōu)先采用省內(nèi)現(xiàn)網(wǎng)中已驗(yàn)證性能較優(yōu)的廠家AP設(shè)備，技術(shù)成熟，試點(diǎn)中未出現(xiàn)異常現(xiàn)象，但是農(nóng)村室外CPE故障率較高。

針對GSM-Hi模式，試點(diǎn)采用了華為和上海貝爾的設(shè)備，涵蓋2G設(shè)備升級和新建兩種建設(shè)方式，通過本次試點(diǎn)，對兩家主流設(shè)備商的GSM-Hi支持能力進(jìn)行了評估。就硬件支持情況而言，貝爾支持GSMHi直接升級的設(shè)備類型少，若全省推廣，則現(xiàn)網(wǎng)新建占比較大，建設(shè)工期長，投資較高；華為設(shè)備支持升級較多，現(xiàn)網(wǎng)建設(shè)可以升級為主，利于快速推廣。就支持頻段而言，貝爾設(shè)備當(dāng)前僅支持1800 MHz頻段的GSMHi模式，不利于農(nóng)村廣覆蓋；華為設(shè)備支持1800 MHz和900 MHz頻段，可根據(jù)不同覆蓋需求進(jìn)行選擇。就網(wǎng)管能力而言，貝爾需獨(dú)立新增網(wǎng)管，華為可實(shí)現(xiàn)2G/3G/4G共網(wǎng)管，實(shí)現(xiàn)資源效益最大化?？紤]CPE終端，由于支持900 MHz的CPE設(shè)備較少，接收終端或?qū)⒊蔀镚SM-Hi模式推廣的瓶頸。

3.2 業(yè)務(wù)評估

截止到2015年1月，Z省GSM-Hi模式試點(diǎn)建設(shè)在3個(gè)地市開展，建設(shè)量達(dá)180站，覆蓋行政村197個(gè)，覆蓋用戶數(shù)34 516人。但是該模式僅在Q市進(jìn)行了業(yè)務(wù)推廣，另兩個(gè)地市只進(jìn)行了友好用戶試用。Q市接入用戶數(shù)約為90個(gè)，但熱點(diǎn)用戶數(shù)約為5個(gè)，單用戶月均流量僅為21 GB。

表2 WLAN覆蓋性能測試

圖3 GSM-Hi平原地形覆蓋RSRP拉網(wǎng)測試

WALN模式在部分地市已有一定規(guī)模，建設(shè)量達(dá)760個(gè)熱點(diǎn)，覆蓋行政村338個(gè)，覆蓋用戶數(shù)95 150人。WLAN模式運(yùn)營較為成熟，Q市單熱點(diǎn)平均有12個(gè)接入用戶，每用戶月均流量達(dá)45 GB。

從業(yè)務(wù)發(fā)展情況看，WLAN模式在市場推廣上阻力較少，F(xiàn)DD模式由于目前牌照的不明確性，各地在市場推廣上較為謹(jǐn)慎，同時(shí)FDD 900 MHz的接入終端較少也是制約其發(fā)展的一個(gè)主要因素。

3.3 效益評估

根據(jù)試點(diǎn)情況進(jìn)行GSM-Hi模式和WLAN模式綜合效益評估，如表3所示。其中GSM-Hi模式平均每戶綜合造價(jià)達(dá)1 200元左右，而WLAN模式僅需400元左右?？紤]成本收回期，以目前6 M有線寬帶360元包年資費(fèi)為參考，移動(dòng)無線寬帶若與有線寬帶資費(fèi)保持一致，則FDD模式的用戶至少需4年方可回收成本，而WLAN模式僅需1年左右即可。

表3 GSM-Hi模式和WLAN模式綜合效益評估

4 總結(jié)及建議

本文分析了GSM-Hi和WLAN兩種無線寬帶接入技術(shù)的覆蓋效果并通過多地市試點(diǎn)進(jìn)行了驗(yàn)證，試點(diǎn)表明GSM-Hi模式在農(nóng)村場景下普遍可覆蓋2.5 km以上，900 MHz頻段的覆蓋優(yōu)勢明顯。由于1800 MHz頻段可預(yù)留頻率資源較多，下行15 MHz帶寬試點(diǎn)平均速率可達(dá)40 Mbit/s左右，900 MHz頻段下行5 MHz帶寬試點(diǎn)平均速率為15 Mbit/s左右。WLAN模式的覆蓋距離較短，約800 m左右，300 m外單用戶下載速率約0.5 Mbit/s。

同時(shí)考慮各試點(diǎn)后評估結(jié)果，GSM-Hi模式各廠家技術(shù)差異較大且投資回收期長，預(yù)計(jì)在投資回收期內(nèi)，中國移動(dòng)將獲得FDD移動(dòng)牌照，存在FDD移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和無線寬帶業(yè)務(wù)頻率資源沖突的風(fēng)險(xiǎn)，建議在2G頻率資源較為富裕的偏遠(yuǎn)農(nóng)村進(jìn)行適度開展。對于WLAN模式，總體效益較好，便于培養(yǎng)用戶使用寬帶的粘性，后期可根據(jù)用戶實(shí)際發(fā)展情況考慮改為有線寬帶業(yè)務(wù)，建議優(yōu)先在有線寬帶需求不明確的農(nóng)村推廣部署。