农村TD-LTE网络应用前景分析

许桂芳

（湖南省电信公司长沙市分公司网络发展部，湖南长沙410007）

农村TD-LTE网络应用前景分析

许桂芳

（湖南省电信公司长沙市分公司网络发展部，湖南长沙410007）

文章介绍了基于TDD技术的区域无线宽带接入技术，阐述了该系统在某市周边农村地区的试点情况，分析了该系统的性能及应用前景。通过针对农村不同场景的覆盖方案，可全面提升农村地区覆盖能力以及边缘用户感知，快速低成本地解决农村宽带部署问题，为农村信息化提供有力支持。

无线数据业务；农村TDD移动宽带；网络大数据；低价智能机；互操作

近年来，随着智能手机价格的下降以及用户兴趣的培养，农村区域的智能手机用户快速增长，农村手机网民成为互联网的重要增长动力，农村区域成为用户增长新蓝海。国家也对农村宽带提出要求，国务院发布《国务院关于印发“宽带中国”战略及实施方案的通知》中明确提出，行政村通宽带比例达到95%，接入速率要达到4Mbps。但是农村区域如果通过2G或3G无线覆盖方式部署，无法满足用户宽带需求，随着运营商近年4G网络建设，运营商有望通过以TD-LTE为代表的4G技术解决有线宽带投资巨大、2G/3G带宽能力不足的问题，但由于农村地区地形复杂多样，不同场景的广覆盖能力成为4G网络解决农村数据覆盖的重要挑战。

农村地区主要有平原、丘陵、山区三种场景，利用网络流量数据分析，挖掘农村用户使用行为，部署TDD网络进一步实现网络利用价值。

1 TD-LTE网络技术介绍

TDD是用时间来分离接收和发送信道的，在TDD方式的移动通信系统中，接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载，其单方向的资源在时间上是不连续的，时间资源在两个方向上进行了分配。某个时间段由基站发送信号给移动台，另外的时间由移动台发送信号给基站，基站和移动台之间必须协同一致才能顺利工作。

2 农村TD-LTE数据覆盖必要性分析

2.1 农村无线数据业务需求旺盛

随着通信行业的发展，用户满意度逐渐从话音转向数据业务体验，尤其是视频业务。不管城市用户还是农村用户，普通用户向智能手机用户发展，对网络要求越来越高。如图1所示。

图1 网络需求对比图

从移动视频MBB流量比例分析，预测2018年将占有80%，3Mbps以上为未来移动宽带业务发展需求，追求随时随地4M业务体验。

根据某市农村区域现网数据分析：无4G覆盖区域，4G终端发生在3G网络流量占3G总流量比超过80%；而有4G覆盖区域，4G终端发生在3G网络流量占3G总流量比在7%以下。如图2所示。

图2 3G流量占比图

从统计的某市农村4G小区日均流量占比情况分析，4G高流量小区占比超过70%局部区域出现90%。如图3所示。

图3 4G流量占比图

2.2 智能机持续商用激发农村4G用户快速增长

2016年全球智能手机出货量增长率首次跌至个位数，成熟市场正越来越接近饱和。智能手机销售增长放缓，手机制造商开打价格战，保证了市场低价智能手机的投入，同时随着手机资费的下降，4G用户数量将持续增长并成为市场主流。

14年12月份开始，低价智能手机的快速进入市场，3/4G用户迅速增长，根据2016年8月运营数据，各项业务均有所上涨，但涨幅最快的就属4G业务，终端用户新增561万户，总数达1.0144亿户，月增超500万人。如图4所示。

图4 用户增量占比图

智能手机价格的走低、运营商降低上网资费再加上移动互联网应用场景的丰富，共同提升了网民使用智能手机上网的意愿。特别是低价智能机的大量投入市场，激发了农村4G用户快速增长。

2.3 4G覆盖农村准备不足面临挑战

从网络制式看，LTE FDD上下行均衡，覆盖能力强但频谱资源有限，只有15M，LTE TDD频谱资源丰富（20M）同时时隙配置灵活，满足不同场景需求。农村郊区可保证FDD广覆盖，利用TDD的不对称时隙和频谱资源形成宽带接入和无线接入，精准覆盖农村满足不同用户业务需求。从纯F网络结构和F+D融合网络结构对比指标看出，相比纯F组网，速率有明显优势，实现TDD与FDD互操作，双网协同满足用户需求。

2.4 TDD移动宽带持续发力

固网宽带用户方面，月新增71万户，总数达1.1952亿户，本地电话用户方面，月净减60万，总数为1.2982亿户。全国移动电话用户规模近13亿，移动宽带用户占比达到56.1%。

4G网络投入商用后，TDD网络作为定位于容量层覆盖服务于主城区。同时，也可作为一种宽带无线接入技术，针对固网不可达的地方（如城乡结合部、农村等），向特定的用户提供宽带服务。同时，也可以增加LTE的覆盖区域，为用户提供商用LTE服务，增加投资收益。

LTE宏站提供室外无线网络覆盖，CPE作为无线终端接入设备，将高速4G信号转换成Wi-Fi信号，供家庭用户宽带接入，同时也可进一步占据农村移动宽带市场。如图5所示。

图5 移动宽带组网图

2.5 TDD商用终端投入持续增大

根据数据调查，消费者对4G认知已达到85%，4G终端依旧是2016年的主流，其中支持TD-LTE模式的终端款式已超过800款，同时700-2000价位段手机最多,也保证了TDD终端的市场使用率，电信始终致力于推动TDD与FDD全面融合，推动多模多频发展，使TDD产业走向进一步提升。从2016年4G终端上市统计数据分析，目前市场主流手机厂商三星、小米、华为、VIVO、酷派、中兴等新投入手机支持TDD制式，如表1所示。

表1 根据电信4G终端产品库数据支持TDD制式附录表

3 农村TD-LTE网络覆盖案例

3.1 某市农村TDD覆盖试点案例

LTE TDD作为容量层，进一步加强网络整体厚度，提升网络质量，提高用户感知，也提升TDD网络的利用率和投资回报率，更加发挥TDD网络价值，为验证TDD在农村覆盖能力，选取某市农村2个TDD站点进行试点。

3.1.1 试点DT测试覆盖分布图

跳马冬斯测试指标如图6所示。

图6 跳马冬斯DT结果图

跳马复兴测试指标如图7所示。

图7 跳马复兴DT结果图

3.1.2 DT测试结果分析

DT测试结果如表2所示。

表2 DT测试结果表

3.1.3 CQT测试结果

对基站不同近点、中点、远点进行速率测试，结果

如表3、表4所示：

表3 跳马冬斯覆盖近点、中点、远点测试结果表

表4 跳马复兴覆盖近点、中点、远点测试结果表

室外路测结果表明，通过实际单站建设，室外无阻挡，地势较平坦开阔，位于主瓣覆盖、单站干扰小的条件下，测试各项KPI均较为理想，最远有效室外覆盖距离达到1.3km，下行峰值99.9mbps，上行峰值15.5mbps。阻挡不明显的情况下，覆盖距离室外约700m左右，切换成功率指标正常。从测试分析可以看出TDD网络在农村能够有效起到覆盖作用。

3.2 某市TDD与FDD双网互操作试点案例

3.2.1 互操作方案介绍

TD-LTE和FDD-LTE均为LTE系统，两者由于双工方式不同导致在帧结构、信道、时序、调度等方面存在差异，但是两者在涉及用户移动性的切换、重选等流程上没有任何差异，TDD和FDD间的切换和重选属于同系统异频间的互操作。通过参数设定保证了用户在TDD网络的业务感知以及在LTE系统内TDD与FDD网络用户移动过程中网络驻留和业务持续的顺利转移。

3.2.2 应用场景

该案例使用FDD+TDD混合组网，终端开机优选到FDD后，当TDD信号大于某一门限情况下，终端重选到TDD，当TDD信号在进行衰减低于某一门限进行重选，在进行TDD/FDD互操作方面，由于存在重选与切换的门限差距，既保证了TDD/FDD话务分担均衡性，又很好的防止了终端频繁进行TDD/FDD互操作带来的业务质量的下降。

对某市农村基站应用TDD与FDD双网互操作协同吸收话务案例效果，通过对现网应用，实测指标结果，如图8所示。

图8 TDD各基站小区上下行流量前后对比图

从流量指标上分析，TDD各基站应用效果一周流量上下行流量对比应用后一周流量上下行流量提升明显。

从用户指标上分析，各基站应用效果可以一周用户量为考虑，应用一周后用户量提升明显。从各基站的应用前到应用后用户的倍数增加可以看出TDD起到了很好的用户话务吸收作用，如图9所示。

图9 用户量前后对比图

TDD作为4G网络主要制式，在运营商保证FDD广覆盖的同时，TDD吸纳用户首选方案，进一步创造TDD的高价值。

4 农村网络大数据应用分析

随着国家对农村现代化的大力建设，发展网络智能化、业务生态化和运营智慧化的同时，农村市场应当纳入网络战略规划，引领农村发展，做到信息互通。4.1信息化共享让农村经济生机蓬勃

信息化是农业现代化的制高点。

为推动信息技术与农业、农村全面深度融合，精心打造农业信息化项目，大力推动农业、农村信息化，有力引领农业现代化发展。

信息化是趋势，完善网络数据建设，建立农业数据服务平台，精准农业生产平台，电子商务进村，农业信息化基地，让分析和决策更科学，使农业生产越来越轻松。同时打通物资链，开辟致富路，提供完整支撑服务，所有信息化发展都离不开基础网络投入，让4G网络精准覆盖。

4.2 信息化发展促进农村教育提升

信息化互联网平台促进家校沟通，可以促进教育事业发展、促进学校教学质量提升。打造的信息化平台，可以覆盖从幼儿园、小学、中学到大学的所有教育阶段，尤其是农村教育见效更快。

4.3 信息化发展促进农村医疗便捷化

致力医疗信息化，促进就诊便捷化。医疗信息化作为农村发展主要推动力，提升管理效率与水平，推动医疗机构提高服务水平与核心竞争力，方便群众求医问药，减轻群众经济负担。

从农村网络应用分析可以预测打造信息服务平台所承载的信息将是巨大的，这就需要基础网络的投入建设，TDD网络作为4G承载网络，将发挥网络应有作用，与FDD网络协同组网，增加网络厚度，吸收流量，发挥TDD应用的有效价值。

5 结束语

结合农村数据覆盖必要性分析，可以预测农村数据业务需求日趋旺盛，现有农村4G网络投入不足，影响农村大数据应用平台的发展，未来农村在教育、医疗、农村等方面将逐步信息化发展，这就要求运营商对基础网络建设提出更高的要求。FDD网络目前作为电信主要广覆盖网络，在可预见的未来，数据量需求将越来越大，降低成本，减少投资也作为考虑因素。TDD网络作为4G网络主要制式，进一步利用TDD在农村创造信息化价值，让每一个用户接入高效快捷网络，信息互通，提升效率。

[1]杨柳,郭永宏.基于TDD技术的无线宽带接入系统在农村地区的应用研究[J].无线通信,2013(4):2-5.

[2]陈霖，梁坤.4G时代基于网络流量大数据分析的安全预警研究[J].湖南邮电职业技术学院学报，2016（4）:9-12.

[3]龙紫薇，徐晓东，邵春菊.LTE TDD与LTE FDD技术简介和比较[C].中国通信学会无线及移动通信委员会学术年会，2008.

[4]李梦，潘志昀.无线VPDN专网在3G向4G过渡阶段的研究及实现[J].电信技术,2016（2）:10-14.

[5]范波勇.LTE基站系统实验室的设计与实现[J].湖南邮电职业技术学院学报，2016（4）:9-12.

Application prospect analysis on rural TD-LTE network

XUGui-fang
（Network Development Department ofHunan TelecomCorporation,Changsha Branch,Changsha, Hunan,China 410007）

This paper introduces the regional wireless broadband access technology based on TDD technology,describes the system in a rural area of a certain city and analyzes the system performance and application prospects.Through the coverage schemes for different rural scenes,the coverage in rural areas can be fullyimproved and so can the perceptions ofthe cell-edge users.With this kind of technology,the problem of rural broadband deployment will be solved quickly and cost effectively.This will provide strong guarantee for rural informatization.

wireless data services;rural TDDmobile broadband;network bigdata;low-cost intelligent machines;interoperability

10.3969/j.issn.2095-7661.2017.01.002】

TN929.5

A

2095-7661（2017）01-0004-04

2016-11-16

许桂芳（1969-），男，湖南浏阳人，长沙电信公司高级工程师，研究方向：无线网络规划建设及优化。