关于吉林省东部山区农村的4G网络覆盖研究

2021-03-17孙鹏飞李春旭王文成

数字通信世界 2021年2期

孙鹏飞，李春旭，王文成

（辽宁邮电规划设计院有限公司，辽宁沈阳 110179）

0 引言

20年5G逐步的商用及大批量基站建设，4G网络已经基本实现全网覆盖，随着FDD的建设接近尾声大部分城乡结合部分也已基本实现覆盖，但是作为偏远地区的山区农村弱覆盖问题依然严重，广覆盖和深度覆盖方面的短板仍然没有解决。伴随全面脱贫攻坚年的落幕，全面实施“乡村振兴”的战略计划，移动终端的普及，越来越多的农民摆脱贫困的同时也选择了智能手机及计算机等科技产品。广大农村地区通信网络由原有固话业务也转向宽带接入市场。为保障4G体验，实现全业务竞争，900M FDD在覆盖能力上有着广覆盖，建设成本低，对于山区复杂的环境及农村低容量需求有很好的优势。

1 吉林东部山区农村现状分析

随着城镇化的演进和人口增长，全国依然有近6亿中国农村人口，分布于广大偏远地区。作为全国经济较相对落后的吉林省，吉林省东部山区位于长白山山脉，该区域地形主要以沟深坡多山高的山区、丘陵和高山为主，耕地面积较小，农村分布较广泛且人口稀少。因此在这部分以丘陵、高山区域为主的自然环境、地形地貌造成无线信号散射衍射等各种情况使无线信号传播较为复杂。通过调查发现，现阶段偏远山区农村的网络覆盖仍处于网站址分布离散且多位于位置较高的山顶处并且主要以GSM900M的覆盖为主的情况，借由山地的高度优势覆盖较多的区域及目标。例如吉林省东部边境城镇珲春市上新地方屯，32户农户分布在两侧山沟2公里长的村道旁。与周边村屯山东屯西沟中间大山相隔，此处村屯只有中间山顶处1个基站延伸覆盖。LTE网络无覆盖。

2 900MFDD的优势分析

根据自由空间损耗模型公式FSL[dB]=20logf[GHz]+20logd[m]-28可知，其中f为工作频率，d为距离，其中，通过自有空间损耗模型公式可以看出，在站址相同的情况下，低频的900M FDD较LTE TDD网络在小区覆盖范围要大很多，穿透能力更强，占用少量的频率资源，通过将功率集中在少数子载波上提高信号强度，提高基站覆盖半径。处于弱信号区域的终端，切换到增强覆盖的频点工作，实现待机，打电话，低速上网等基本功能。吉林东部山区农村现阶段仍处于无经济基础，地广人稀、乡村道路及电力系统滞后的境地，从而造成各运营商在该区域规划建设网络过程中由于网络建设进场难等问题，造成无法达到通信网络覆盖的预期效果。通过网络频段低，覆盖效果好等特点，可以考虑在部署LTE FDD的同时，可以部署eMTC，同时发展物联网业务，目前根据中国移动将NB-IoT网络与GSM900M及1800M同时建设的主体部署思路在吉林东部山区发展物联网业务。并且将原本用于部署GSM的低频重耕部署LTE FDD，加快2G用户迁移，加速2G退网，减少网络运维成本。

3 解决方案

对于吉林省东部山区农村LTE覆盖的部署可考虑根据现网GSM站址和现存行政村落规划。首先进行数据采集，对比原有GSM网络站址资源规划时收集的关于村庄位置面积等基本信息，结合村落实际发展情况和网络覆盖测试情况，收集现网GSM及LTE网络工参等做出覆盖村屯目标的修正。其次对已覆盖LTE网络的目标村屯区域需要对覆盖情况进行评估，剔除LTE网络覆盖良好的村屯区域。对于吉林省东部山区农村中丘陵河谷地区，中国移动已实现GSM网络覆盖，可利用原有GSM网络基站，直接考虑在原有GSM基站处共址。对于高山区域山顶山脊处村屯原有GSM网络基站，需测试现有网络质量及周边LTE网络覆盖情况，是否存在干扰等问题，通过调节天面下倾角等方式能否解决，无问题可直接考虑共址原有基站。如经测试网络信号不能达到覆盖需求，可考虑重新对原基站周围就近新选站址覆盖目标精准覆盖。对于人烟稀少的无网络覆盖区域无法共址建设，需综合考虑建设的成本及资源的利用率，新建选址尽量以覆盖村落及人员最多为准。最后结合多个站址进行地图作业及现场核实，判断站址的选取是否合理。建设时优先采用高性能天馈提升覆盖能力。

图1 基于山区村屯现网站址的覆盖策略流程

通过链路预算计算，在农村高山区域，边缘场强要求在-107 dBm 的情况下，4G与2G共站址建设时的站间距约为2 km，这就说明采用低频段频段多通道宏站设备基本方案覆盖半径2 km左右时即能满足规划指标，当规划覆盖目标半径大于2 km时，需要采用高增益天线、增强主设备功率等增强方案来提升覆盖半径。通过对以上情况的4G无线网络建设覆盖分析研究，可以看出，不同的网络覆盖需要根据实际情况综合考虑设备性能、天线选型、网络覆盖效果、造价、投资回收率、和质量等多方面因素，根据不同地理位置情况及不同的业务需求因地制宜地灵活选用网络建设方案，针对大部分农村高山区域的覆盖需求，优先使用覆盖能力较强、价格合理的高增益天线进行覆盖，从而达到了覆盖效果，满足了用户感知并节省了投资。