FTTH与TD-LTE在农村部署的投资对比

卢建辉，李伟然，董健

(1 中国移动通信集团河北有限公司,石家庄 050021；2 中国移动通信集团设计院有限公司河北分公司,石家庄 050021）

1 引言

农村和城市的宽带普及率存在巨大差距，2013年8月国务院印发了《“宽带中国”战略及实施方案》。方案指出，截至2015年基本实现农村宽带进乡入村，固定宽带家庭普及率达到50%，行政村通宽带（有线或无线接入方式）比例达到95%，农村家庭宽带接入能力基本达到4 Mbit/s。

在此背景下，发展农村宽带对中国移动来说迫在眉睫。本文提出了两种实现农村宽带接入的建设方案，分别为FTTH（Fiber To The Home）有线宽带和TDLTE（Long Term Evolution）无线宽带。考虑到农村地区复杂的地形地貌，同时保证收益、减少投资，本文分析了在农村不同场景下FTTH和TD-LTE的接入模型以及两者的投资比较，得出了在不同场景下低成本建设的方案，以便供决策时选择。

2 FTTH与TD-LTE的接入模型

本文假定目标村所在的乡镇已经具有OLT，对比的投资界面为OLT以下，包含用户终端ONU设备。由于农村地区地形地貌比较复杂，各个村庄的规模、密度不近相同。所以本文抽象出2个典型场景进行考虑。场景1定义为大村，其规模为10 km×10 km的正方形，假设村庄周围已经有2个旧基站；场景2定义为小村，其规模为500 m×500 m的正方形，假设村庄周围有1个旧基站。在场景1中，利旧2个基站再加1个新基站对大村进行覆盖；在场景2中，只利旧1个基站对小村进行覆盖，如图1所示。

图1 农村TD-LTE大村、小村覆盖模型

3 FTTH与TD-LTE接入模型的投资比较

3.1 FTTH与TD-LTE接入模型的投资假设

FTTH接入投资分析如图2所示，线路投资涉及主配线层、辅配线层和引入层，设备投资涉及PON板卡、分光器、分纤盒和光交接箱等。其中，主配线层一般指OLT至一级分光器，辅配线层一般指一级分光器至二级分光器，引入层一般指二级分光器至用户。假设一级分光器布设在村中央的位置且一级分光器和二级分光器的分光比都为1:8。

图2 农村有线宽带接入示意图

在计算农村FTTH投资中，我们假设：

x：主配线层的距离，单位为km；

A1：主配线层每公里造价，单位为万元；

y：单用户到主干光交的平均光缆距离，单位为km;

A2：单用户到主干光交每公里造价，单位为万元；

S：农村待覆盖的面积，单位为km2；

s：农村一户的宅基地面积，单位为m2；

α：业务渗透率；β：市场占有率；χ：接入率；

a：目标用户数，单位为户；

B1：ONU的单价，取300元；B2：一级分光器的单价，取105元；B3：二级分光器的单价，取90元；B4：OLT板卡的单价，取1.4万元，其中一个板卡具有8个PON口，一个PON口支持64个用户；B5：光交箱的单价，根据不同芯数价格不同，576芯为1.6万元，288芯为0.9万元，144芯为0.23万元；

b1：二级分光器的个数，b1=a/8；b2：一级分光器的个数，b2=a/64；b1、b2都向上取整数；

Q1：主配线层造价，单位为万元，则

Q2：目标用户到主干光交光缆接入造价，单位为万元；

假定用户随机平均分布以及覆盖区域为正方形，则单用户平均接入到一级分光器的长度为在正方形内求到中心点的平均距离，即

Q3：FTTH中设备的投资之和，单位为万元；

Q：农村FTTH投资之和，单位为万元，考虑线路冗余10%；

参考东部某省的宅基地实施办法，其中规定人均耕地不足1 km2的平原或者山区县（市），每处宅基地不得超过200 m2；人均耕地1 km2以上的平原或者山区县（市），每处宅基地不得超过233 m2；坝上地区，每处宅基地不得超过467 m2。所以s∈[200,467]，考虑到村中有街道以及公共设施，假设每户宅基地的面积要多出10%，即s∈[220,513.7]。

由于中国移动进入农村宽带领域比联通、电信晚一步，所以根据初期、中期、远期3个阶段预测中国移动在农村宽带市场的变化，如表1所示。为方便比较投资，α、β、χ都取远期阶段值。

表1 农村有线宽带市场判断

在计算农村TD-LTE覆盖投资中，我们假设：

λ：并发率；

F：增加1个F频段载频的投资，取12万元；

D：增加1个D频段载频的投资，取15万元；

P：增加1次载频所需要的配套设施投资，取5万元；

N：新建1座基站的投资，取35万元；

C：1个CPE终端的单价，取0.09万元；

a'：TD-LTE单用户投资，单位为元；

a'：农村TD-LTE覆盖同时支持的用户数；

根据设备商提供的数据，1个F频段载频在边缘速率不小于4 Mbit/s情况下，其覆盖半径为500 m左右，同时支持的用户数为5户；而1个D频段载频在边缘速率不小于4 Mbit/s情况下，其覆盖半径为450 m左右，同时支持的用户数也为5户。1个基站，我们假设用其2个扇面来覆盖用户，则1个基站1个载频可以同时支持10户。

中国移动F频段范围为1 880 MHz～1 920 MHz，其中只有1 900 MHz～1 920 MHz可用，而TD-LTE为20 MHz一个频点，所以F频段最高可以配置到S111(F)；D频段范围为2 570 MHz～2 620 MHz，所以D频段最高可以配置到S222(D)。

考虑到开通TD-LTE必须占用传输资源，所以在计算投资时，加上主配层光缆造价Q1。

3.2 在场景1下FTTH与TD-LTE接入模型的投资比较

在场景1下，S=1 km2，由公式(1)可得a∈[193,450]。根据某省农村项目的估算，x取3.5，A1取2.6，考虑到主配层光缆还可以用到其他工程中，故取A1为1.3；A2取 0.85。把各参数带入公式（2）（4）（5）（6）（7）中，可得a∈[3 885,4 085]。由a不同取值，可以得到a不同的值，如图3中FTTH曲线所示。

图3 大村模型下FTTH与TD-LTE单用户投资比较

在场景1下，当λ=20%时，由公式（8）可得a'∈[39,90]。如表2所示，不同需求数下基站配置与单用户投资比较。由a'不同取值，可以得到a'不同的值，如图3中TDLTE曲线所示。当FTTH和TD-LTE规模逐步扩大后，TD-LTE的F频段载频和D频段载频的价格肯定会有一定幅度的下降。而FTTH的投资为OLT以下，规模扩大后对其相关设备价格影响不大。所以，假设规模扩大后，F频段载频和D频段载频的价格分别都下降5%和10%，配套投资无价格变化。再分析TD-LTE和FTTH的投资模型，如图3中TD-LTE-95%曲线、TD-LTE-90%曲线所示。

表2 不同需求数下基站配置与单用户投资比较

当λ=20%时，在大村模型下，由TD-LTE曲线可知，采用TD-LTE覆盖单用户投资要比FTTH投资高出一大截。即便是TD-LTE的F频段载频和D频段载频的价格分别下降5%和10%后，由TD-LTE-95%曲线和TD-LTE-90%曲线可知，TD-LTE投资还是要比FTTH高出一大截。当λ=25%时，差值更大。

3.3 在场景2下FTTH与TD-LTE接入模型的投资比较

在场景2下，S=0.25 km2，由公式(1)可得a∈[48,113]。把各参数带入公式（2）（4）（5）（6）（7）中，可得a∈[4 294,5 089]，如图4中FTTH曲线所示。在场景1下，当λ=20%时，由公式（8）可得a'∈[10,23]，再由a'不同取值，得到a'的值，如图4中TD-LTE曲线所示。当TD-LTE的F频段载频和D频段载频的价格分别下降5%和10%，相对应的a'的值如图4中TDLTE-95%和TD-LTE-90%所示。

图4 小村模型下FTTH与TD-LTE单用户投资比较

在小村模型下，λ=20%时，目标用户从107户开始，采用FTTH接入模型的单用户投资超过了TD-LTE接入模型。当TD-LTE的F频段载频和D频段载频的价格分别下降5%和10%时，在误差允许的范围内，目标用户分别从101户和97户开始，采用FTTH接入模型的单用户投资超过了TD-LTE接入模型。而当λ=25%时，如图5所示，TD-LTE的F频段载频和D频段载频的价格分别下降5%和10%，采用TD-LTE接入模型的单用户投资均高于FTTH模型。

图5 小村模型下λ为25%时FTTH与TD-LTE单用户投资比较

4 结论

本文首先给出了FTTH和TD-LTE在农村部署宽带的两种接入模型，针对农村复杂地形地貌抽象出了大村模型和小村模型。在大村模型下，λ=20%时，采用TD-LTE接入模型单用户投资要比FTTH模型单用户投资高；在小村模型下，λ=20%时，目标用户从107户至113户时，采用FTTH接入模型的单用户投资超过了TD-LTE接入模型； 而λ=25%时，采用TDLTE接入模型的单用户投资均高于FTTH模型。综上所述，在大村模型下，FTTH接入模型投资小于TDLTE；而在小村且人口稠密的地方，TD-LTE接入模型投资小于FTTH。对FTTH和TD-LTE在农村的建设具有指导作用。

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