农村无线宽带覆盖方式

盛立峰

（中国移动通信集团浙江有限公司，杭州 310016）

根据国家“宽带中国”的战略目标，2015年基本实现农村宽带进乡入村，而对于一些偏远乡镇及农村，基础资源较为匮乏，采用传统有线方式新建宽带的难度较高，因此需引入农村无线宽带，结合现有基础设施快速形成农村宽带接入能力。

1 农村无线宽带链路预算分析

根据农村无线宽带不同接入方式所采用的频段，选择合适的室外电波传播模型，计算GSM-Hi与WLAN模式下的理论覆盖距离。

1.1 GSM-Hi模式

GSM-Hi模式复用2G频段，即可在1800 MHz频段或900 MHz频段使用。根据Okumura-HATA和COST231-HATA模型分别对GSM-Hi的两个频段进行计算：

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

适用频率范围为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

适用频率范围为1 500～2 000 MHz。

其中，PL为路径损耗（dB），F为工作频率（MHz），H为移动基站有效高度（m），h为移动台天线有效高度（m），D为基站与移动台天线之间的水平距离（km），C为环境因子，一般准平坦地形取值为10 dB，丘陵地形取值5 dB。在农村场景下a（h) =（1.1×lg（f)-0.7）×h-（1.56×lg（f)-0.8)。

取表1中链路预算参数，考虑接收端为CPE，接收电平可比农村TD-LTE系统要求的-105 dB低，若设为-110 dB时，1800 MHz频段和900 MHz频段GSM-Hi模式的覆盖距离在平原地形可分别达到7.5 km和4.3 km，在山区地形覆盖距离分别可达5.5 km和3 km。

1.2 WLAN模式

WLAN模式一般采用2.4 GHz进行覆盖，5.8 GHz

表1 农村无线宽带链路预算参数

进行回传，室外近似视距衰减覆盖模型可采用如下公式计算：

PL（dB)=42.6+26×lgD+20×lgF

其中，PL为路径损耗（dB），D为基站与移动台天线之间的水平距离（km），F为工作频率（MHz）。

根据表1中链路预算参数，在接收电平为-75 dB时，WLAN模式覆盖范围约为900 m。

2 农村无线宽带的覆盖效果验证

我们选择了Z省Q市和H市，对WLAN接入和GSM-Hi接入两种农村无线宽带模式的网络性能进行了对比验证。其中Q市为山区地形，采用的是上海贝尔的2G设备，H市为平原地形，采用的是华为的2G设备。

2.1 山区地形的GSM-Hi模式覆盖效果

2.1.1 单站性能验证

Q市农村站点巨化张家位于市区10 km外的张家村最北面，向南覆盖整个张家村和寺前村，两个村落位于山脚下呈狭长带状分布，覆盖户数为600户。该站为45 m角钢塔，与周围邻站相距约1.5 km，GSM-Hi模式采用1800 MHz频段，在楼顶进行无阻挡定点测试时，结果表明基站有效覆盖距离超过2.5 km，此时下载速率为18 Mbit/s。

DT测试由于楼房遮挡，覆盖距离大于600 m以后RSRP即到-100 dBm以下，覆盖距离大于1 200 m以后SINR值低于0 dB，下载速率小于15 Mbit/s。DT测试平均RSRP为-97.57 dBm，平均SINR为16.12 dB，下载速率平均为40.42 Mbit/s，最大可达143.7 Mbit/s。

根据上述单站测试结果显示，山区地形的GSM-Hi覆盖距离可达1.2 km，若考虑CPE终端放置在较空旷区域如楼顶等，覆盖距离可达2.5 km。

2.1.2 连片区域性能验证

我们在Q市6个区县开通了70个GSM-Hi站点进行评估，频段均采用1800 MHz，从各站点测试数据来看，各小区下载速率均在60～100 Mbit/s之间，所有站点平均覆盖RSRP为-74.63 dBm，平均SINR为27.6 dB，平均上下行速率分别为84.54 Mbit/s和38.92 Mbit/s。

2.2 平原地形的GSM-Hi模式覆盖效果

2.2.1 单站性能验证

GSM-Hi试点站黄湖基站位于H市西北郊距离市区42 km外的黄湖镇，邻近S201省道，该站天线挂高45 m，与邻站间距约1.4 km，覆盖车站村、上街村等10个自然村落，覆盖用户约475户。我们针对1800 MHz频段的15 MHz带宽和900 MHz频段的5 MHz带宽分别进行了定点测试，测试结果表明900 MHz频段GSM-Hi基站有效覆盖距离达到7 km以上，1800 MHz频段GSM-Hi基站有效覆盖距离达到4 km。选取近点（SINR≈20 dB）、中点（SINR≈10 dB）和远点（SINR<5 dB）分别进行3 min定点测试，经过5次测试得到的平均值如图2所示。

图1 GSM-Hi山区地形无阻挡定点测试结果

图2 GSM-Hi平原地形定点测试结果

2.2.2 连片区域性能验证

将距离黄湖基站约1.4 km的青铜里基站和清波村基站同样升级为GSM-Hi基站，形成三角形的连片区域，针对区域内的村庄进行拉网测试，时速30 km/h，测试结果显示，1800 MHz频段GSM-Hi基站下载速率达到40 Mbit/s，上传速率达到17 Mbit/s；900 MHz频段GSM-Hi基站下载速率达到16 Mbit/s，上传速率达到5.6 Mbit/s。覆盖RSRP结果如图3所示。

2.3 WLAN模式覆盖效果验证

农村无线宽带试点项目在Q市采用室外WLAN方式对6个自然村进行无线宽带覆盖，覆盖户数共计600户。选择潘家垄村进行定点测试，在距服务基站300 m、500 m和800 m的位置各放置一个CPE终端，在无阻挡环境下，信号电平、数据时延、下载速率测试结果如表2所示。

经过测试，在无阻挡的情况下，终端侧安装CPE后在800 m围内用户感知较好，建议最远不超过1 000 m单AP下发展用户不超过20户。

3 农村无线宽带试点评估

3.1 技术评估

针对WALN模式，试点优先采用省内现网中已验证性能较优的厂家AP设备，技术成熟，试点中未出现异常现象，但是农村室外CPE故障率较高。

针对GSM-Hi模式，试点采用了华为和上海贝尔的设备，涵盖2G设备升级和新建两种建设方式，通过本次试点，对两家主流设备商的GSM-Hi支持能力进行了评估。就硬件支持情况而言，贝尔支持GSMHi直接升级的设备类型少，若全省推广，则现网新建占比较大，建设工期长，投资较高；华为设备支持升级较多，现网建设可以升级为主，利于快速推广。就支持频段而言，贝尔设备当前仅支持1800 MHz频段的GSMHi模式，不利于农村广覆盖；华为设备支持1800 MHz和900 MHz频段，可根据不同覆盖需求进行选择。就网管能力而言，贝尔需独立新增网管，华为可实现2G/3G/4G共网管，实现资源效益最大化。考虑CPE终端，由于支持900 MHz的CPE设备较少，接收终端或将成为GSM-Hi模式推广的瓶颈。

3.2 业务评估

截止到2015年1月，Z省GSM-Hi模式试点建设在3个地市开展，建设量达180站，覆盖行政村197个，覆盖用户数34 516人。但是该模式仅在Q市进行了业务推广，另两个地市只进行了友好用户试用。Q市接入用户数约为90个，但热点用户数约为5个，单用户月均流量仅为21 GB。

表2 WLAN覆盖性能测试

图3 GSM-Hi平原地形覆盖RSRP拉网测试

WALN模式在部分地市已有一定规模，建设量达760个热点，覆盖行政村338个，覆盖用户数95 150人。WLAN模式运营较为成熟，Q市单热点平均有12个接入用户，每用户月均流量达45 GB。

从业务发展情况看，WLAN模式在市场推广上阻力较少，FDD模式由于目前牌照的不明确性，各地在市场推广上较为谨慎，同时FDD 900 MHz的接入终端较少也是制约其发展的一个主要因素。

3.3 效益评估

根据试点情况进行GSM-Hi模式和WLAN模式综合效益评估，如表3所示。其中GSM-Hi模式平均每户综合造价达1 200元左右，而WLAN模式仅需400元左右。考虑成本收回期，以目前6 M有线宽带360元包年资费为参考，移动无线宽带若与有线宽带资费保持一致，则FDD模式的用户至少需4年方可回收成本，而WLAN模式仅需1年左右即可。

表3 GSM-Hi模式和WLAN模式综合效益评估

4 总结及建议

本文分析了GSM-Hi和WLAN两种无线宽带接入技术的覆盖效果并通过多地市试点进行了验证，试点表明GSM-Hi模式在农村场景下普遍可覆盖2.5 km以上，900 MHz频段的覆盖优势明显。由于1800 MHz频段可预留频率资源较多，下行15 MHz带宽试点平均速率可达40 Mbit/s左右，900 MHz频段下行5 MHz带宽试点平均速率为15 Mbit/s左右。WLAN模式的覆盖距离较短，约800 m左右，300 m外单用户下载速率约0.5 Mbit/s。

同时考虑各试点后评估结果，GSM-Hi模式各厂家技术差异较大且投资回收期长，预计在投资回收期内，中国移动将获得FDD移动牌照，存在FDD移动网络和无线宽带业务频率资源冲突的风险，建议在2G频率资源较为富裕的偏远农村进行适度开展。对于WLAN模式，总体效益较好，便于培养用户使用宽带的粘性，后期可根据用户实际发展情况考虑改为有线宽带业务，建议优先在有线宽带需求不明确的农村推广部署。