關(guān)于吉林省東部山區(qū)農(nóng)村的4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋研究

孫鵬飛，李春旭，王文成

（遼寧郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110179）

0 引言

20年5G逐步的商用及大批量基站建設(shè)，4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)覆蓋，隨著FDD的建設(shè)接近尾聲大部分城鄉(xiāng)結(jié)合部分也已基本實(shí)現(xiàn)覆蓋，但是作為偏遠(yuǎn)地區(qū)的山區(qū)農(nóng)村弱覆蓋問(wèn)題依然嚴(yán)重，廣覆蓋和深度覆蓋方面的短板仍然沒有解決。伴隨全面脫貧攻堅(jiān)年的落幕，全面實(shí)施“鄉(xiāng)村振興”的戰(zhàn)略計(jì)劃，移動(dòng)終端的普及，越來(lái)越多的農(nóng)民擺脫貧困的同時(shí)也選擇了智能手機(jī)及計(jì)算機(jī)等科技產(chǎn)品。廣大農(nóng)村地區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)由原有固話業(yè)務(wù)也轉(zhuǎn)向?qū)拵Ы尤胧袌?chǎng)。為保障4G體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)，900M FDD在覆蓋能力上有著廣覆蓋，建設(shè)成本低，對(duì)于山區(qū)復(fù)雜的環(huán)境及農(nóng)村低容量需求有很好的優(yōu)勢(shì)。

1 吉林東部山區(qū)農(nóng)村現(xiàn)狀分析

隨著城鎮(zhèn)化的演進(jìn)和人口增長(zhǎng)，全國(guó)依然有近6億中國(guó)農(nóng)村人口，分布于廣大偏遠(yuǎn)地區(qū)。作為全國(guó)經(jīng)濟(jì)較相對(duì)落后的吉林省，吉林省東部山區(qū)位于長(zhǎng)白山山脈，該區(qū)域地形主要以溝深坡多山高的山區(qū)、丘陵和高山為主，耕地面積較小，農(nóng)村分布較廣泛且人口稀少。因此在這部分以丘陵、高山區(qū)域?yàn)橹鞯淖匀画h(huán)境、地形地貌造成無(wú)線信號(hào)散射衍射等各種情況使無(wú)線信號(hào)傳播較為復(fù)雜。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段偏遠(yuǎn)山區(qū)農(nóng)村的網(wǎng)絡(luò)覆蓋仍處于網(wǎng)站址分布離散且多位于位置較高的山頂處并且主要以GSM900M的覆蓋為主的情況，借由山地的高度優(yōu)勢(shì)覆蓋較多的區(qū)域及目標(biāo)。例如吉林省東部邊境城鎮(zhèn)琿春市上新地方屯，32戶農(nóng)戶分布在兩側(cè)山溝2公里長(zhǎng)的村道旁。與周邊村屯山東屯西溝中間大山相隔，此處村屯只有中間山頂處1個(gè)基站延伸覆蓋。LTE網(wǎng)絡(luò)無(wú)覆蓋。

2 900MFDD的優(yōu)勢(shì)分析

根據(jù)自由空間損耗模型公式FSL[dB]=20logf[GHz]+20logd[m]-28可知，其中f為工作頻率，d為距離，其中，通過(guò)自有空間損耗模型公式可以看出，在站址相同的情況下，低頻的900M FDD較LTE TDD網(wǎng)絡(luò)在小區(qū)覆蓋范圍要大很多，穿透能力更強(qiáng)，占用少量的頻率資源，通過(guò)將功率集中在少數(shù)子載波上提高信號(hào)強(qiáng)度，提高基站覆蓋半徑。處于弱信號(hào)區(qū)域的終端，切換到增強(qiáng)覆蓋的頻點(diǎn)工作，實(shí)現(xiàn)待機(jī)，打電話，低速上網(wǎng)等基本功能。吉林東部山區(qū)農(nóng)村現(xiàn)階段仍處于無(wú)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，地廣人稀、鄉(xiāng)村道路及電力系統(tǒng)滯后的境地，從而造成各運(yùn)營(yíng)商在該區(qū)域規(guī)劃建設(shè)網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中由于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)場(chǎng)難等問(wèn)題，造成無(wú)法達(dá)到通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的預(yù)期效果。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)頻段低，覆蓋效果好等特點(diǎn)，可以考慮在部署LTE FDD的同時(shí)，可以部署eMTC，同時(shí)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，目前根據(jù)中國(guó)移動(dòng)將NB-IoT網(wǎng)絡(luò)與GSM900M及1800M同時(shí)建設(shè)的主體部署思路在吉林東部山區(qū)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。并且將原本用于部署GSM的低頻重耕部署LTE FDD，加快2G用戶遷移，加速2G退網(wǎng)，減少網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本。

3 解決方案

對(duì)于吉林省東部山區(qū)農(nóng)村LTE覆蓋的部署可考慮根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)GSM站址和現(xiàn)存行政村落規(guī)劃。首先進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對(duì)比原有GSM網(wǎng)絡(luò)站址資源規(guī)劃時(shí)收集的關(guān)于村莊位置面積等基本信息，結(jié)合村落實(shí)際發(fā)展情況和網(wǎng)絡(luò)覆蓋測(cè)試情況，收集現(xiàn)網(wǎng)GSM及LTE網(wǎng)絡(luò)工參等做出覆蓋村屯目標(biāo)的修正。其次對(duì)已覆蓋LTE網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)村屯區(qū)域需要對(duì)覆蓋情況進(jìn)行評(píng)估，剔除LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋良好的村屯區(qū)域。對(duì)于吉林省東部山區(qū)農(nóng)村中丘陵河谷地區(qū)，中國(guó)移動(dòng)已實(shí)現(xiàn)GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋，可利用原有GSM網(wǎng)絡(luò)基站，直接考慮在原有GSM基站處共址。對(duì)于高山區(qū)域山頂山脊處村屯原有GSM網(wǎng)絡(luò)基站，需測(cè)試現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量及周邊LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況，是否存在干擾等問(wèn)題，通過(guò)調(diào)節(jié)天面下傾角等方式能否解決，無(wú)問(wèn)題可直接考慮共址原有基站。如經(jīng)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不能達(dá)到覆蓋需求，可考慮重新對(duì)原基站周圍就近新選站址覆蓋目標(biāo)精準(zhǔn)覆蓋。對(duì)于人煙稀少的無(wú)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域無(wú)法共址建設(shè)，需綜合考慮建設(shè)的成本及資源的利用率，新建選址盡量以覆蓋村落及人員最多為準(zhǔn)。最后結(jié)合多個(gè)站址進(jìn)行地圖作業(yè)及現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，判斷站址的選取是否合理。建設(shè)時(shí)優(yōu)先采用高性能天饋提升覆蓋能力。

圖1 基于山區(qū)村屯現(xiàn)網(wǎng)站址的覆蓋策略流程

通過(guò)鏈路預(yù)算計(jì)算，在農(nóng)村高山區(qū)域，邊緣場(chǎng)強(qiáng)要求在-107 dBm 的情況下，4G與2G共站址建設(shè)時(shí)的站間距約為2 km，這就說(shuō)明采用低頻段頻段多通道宏站設(shè)備基本方案覆蓋半徑2 km左右時(shí)即能滿足規(guī)劃指標(biāo)，當(dāng)規(guī)劃覆蓋目標(biāo)半徑大于2 km時(shí)，需要采用高增益天線、增強(qiáng)主設(shè)備功率等增強(qiáng)方案來(lái)提升覆蓋半徑。通過(guò)對(duì)以上情況的4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)覆蓋分析研究，可以看出，不同的網(wǎng)絡(luò)覆蓋需要根據(jù)實(shí)際情況綜合考慮設(shè)備性能、天線選型、網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果、造價(jià)、投資回收率、和質(zhì)量等多方面因素，根據(jù)不同地理位置情況及不同的業(yè)務(wù)需求因地制宜地靈活選用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案，針對(duì)大部分農(nóng)村高山區(qū)域的覆蓋需求，優(yōu)先使用覆蓋能力較強(qiáng)、價(jià)格合理的高增益天線進(jìn)行覆蓋，從而達(dá)到了覆蓋效果，滿足了用戶感知并節(jié)省了投資。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著5G網(wǎng)絡(luò)基站的大批量建設(shè)，4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資寶貴且有限，滿足需求且精準(zhǔn)的覆蓋解決吉林廣大東部山區(qū)貧困農(nóng)村的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，選用合適的無(wú)線網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)有著重要的意義，本文介紹了吉林東部山區(qū)農(nóng)村的現(xiàn)狀及900M FDD的優(yōu)勢(shì)，希望能對(duì)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和優(yōu)化有所幫助。