GSM升級高速寬帶在農村市場中的應用

江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司 宗春

GSM升級高速寬帶在農村市場中的應用

江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司 宗春

農村市場寬帶接入不足一直是困擾運營商全業務競爭的難題之一。GSM（全球移動通信系統）升級高速寬帶通過GSM技術演進，利用現有的基站、天饋資源，提供高速共享的無線寬帶接入能力，通過專用無線終端接入設備〔CPE（用戶駐地設備）〕提供用戶側的無線或有線接入，可以快速解決農村寬帶接入不足的問題，提升運營商的全業務競爭能力。

全球移動通信系統；升級高速寬帶；農村市場；無線接入

1 項目驅動力

隨著運營商全業務競爭的日趨激烈，在廣大農村市場通過寬帶實現融合發展，已成市場所需、競爭所迫。

農村市場區域廣闊，寬帶用戶分散，有線寬帶接入對有線資源要求高，有線寬帶建設難度大，建設成本、運維成本高。且農村用戶的特點與城市截然不同，目前城市寬帶的覆蓋方式并不一定適用于廣闊的農村市場。因此通過技術創新手段實現市場競爭力提升是最佳選擇。

無線寬帶接入有無線局域網絡（WLAN）和長期演進（LTE）兩種方式：WLAN頻率高、維護能力受限決定了其覆蓋范圍有限，不適應于農村的寬廣區域覆蓋，且建設成本高；LTE網絡尚處于初期布局階段，LTE網絡在農村全面部署仍然需要很長的一段時間。

現階段，全球移動通信系統（GSM）無線網絡覆蓋范圍廣，無線網絡指標監控齊全，網絡運維的經驗豐富，運營商對網絡改造、運維成本低。若利用GSM空閑頻譜，通過GSM技術演進，利用現有的基站、天饋資源，提供高速共享的無線寬帶接入能力，通過專用無線終端CPE（用戶駐地設備）接入，提供用戶側的無線或有線接入，則可在投資最大限度保護的情況下，快速解決農村寬帶接入不足的問題，提升運營商的全業務競爭能力。

因此，可將GSM升級高速寬帶作為廣大農村市場終端用戶的寬帶接入選擇，以提升運營商的全業務競爭能力。

2 技術可行性

GSM升級高速寬帶，在GSM系統中，引入正交頻分復用（OFDM）技術：調制方式，作為GSM演進，采用1.4 MHz頻寬（7個頻點），可提供10 MHz的接入速率，滿足10個以上2 MHz帶寬用戶同時接入的需求；采用5 MHz（25個頻點）頻寬，可提供峰值35 MHz的接入速率，滿足25個以上2 MHz帶寬用戶同時接入的需求。

2.1 網絡側升級方案

1）核心網側。最大限度利用現有核心網，基站控制器（BSC）新增分組控制單元（PCU）加板卡，服務支持節點（SGSN）新增服務網關（S-GW）和公共數據網關（P-GW）功能板卡，即可滿足大流量數據業務的處理能力。

2）基站側。基站設備和GSM網絡共用電源、風扇等模塊，增加基帶板卡和傳輸板卡；天饋可選擇和GSM網絡合路共用天饋，無額外天饋改造工作量；如無線寬帶和GSM網絡重點覆蓋區域不同，則可新增天饋。

3）無線頻率。沿用GSM頻率，覆蓋效果得到保證，現網天饋系統保持不變。

4）協議。在沿用GSM協議棧的基礎上引入空中接口的OFDM調制方式，可提供10 MHz或者35 MHz的接入速率，將GSM升級為名副其實的高速無線寬帶。

GSM升級高速寬帶組網架構見圖1。

2.2 用戶側升級方案

在農村用戶側加裝的CPE設備將GSM升級高速寬帶轉為WLAN或局域網（LAN），以提供終端用戶寬帶接入。GSM升級高速寬帶用戶側方案如圖2所示。

3 技術方案

3.1 GSM空中接口引入OFDM調制方式

在GSM空中接口采用寬帶OFDM調制方式，相比于增強型數據速率GSM演進（EDGE）技術的窄帶多時隙加8移相鍵控（8PSK)調制技術，在空口極限速率上有了質的飛躍（470 kb/s提升至35 Mb/s）。OFDM調制方式見圖3。

3.2 共用GSM頻率減少保護帶寬

GSM升級高速寬帶在EDGE中引入多載波捆綁，利用25載波捆綁提供5 MHz頻率帶寬, 可提供峰值35 MHz的接入速率，滿足25個以上2 MHz帶寬用戶同時接入的需求。

在合并帶寬達到5 MHz時，業界G/LTE（G網長期演進）共站點保護帶寬需要0.4 MHz，WLAN保護帶寬需要5 MHz。

GSM升級高速寬帶首次采用廣義多載波傳輸算法，提升頻率利用率，減少保護帶寬至0 MHz，可以實現和GSM傳統業務共用頻率。見圖4。

GSM升級高速寬帶與業界G/LTE共站點、WLAN頻率保護帶寬對比數據如表1所示。

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3.3 核心網側不變基站側與GSM共用框架

GSM升級高速寬帶的核心網側架構完全不變，現網通過擴容部分板卡就能實現。由于接入速率大幅提高，對現有BSC和SGSN的大數據處理能力要求提高很多，需增加新的處理板卡：BSC側新增PCU加板卡；SGSN側新增S/P-GW功能板卡。

基站設備和GSM網絡共用電源、風扇等框架模塊，增加基帶板卡和傳輸板卡；天饋可選擇和GSM網絡合路共用天饋，采用雙極化調制方式，可完全利用現有基站的天線、饋線系統，無需鐵塔改造；如無線寬帶和GSM網絡重點覆蓋區域不同，則可新增天饋。

4 農村市場應用

隨著城市的發展，一般城市均可劃分為主城區、一般城區、縣城、鄉鎮、農村等區域，運營商根據各區域不同特點采用不同的網絡部署策略。區域范圍分布示意如圖5所示。

目前，TD-LTE（時分長期演進）牌照已發，各家運營商均同時建設2G、3G、4G三張移動通信網絡，以高速移動通信服務滿足移動互聯網業務發展的需要。加強有線寬帶和WLAN無線寬帶的覆蓋，加強全業務競爭的優勢。與此同時，廣袤的農村市場由于地域廣闊，用戶分散且寬帶用戶滲透率低，大規模建設有線寬帶需要大額的投資，不滿足投資收入比。

運營商2G、3G、4G三張移動通信網絡和GSM升級高速寬帶區域應用場景見圖6。

現階段，由于運營商投資均重點集中在4G網絡上，與此同時，在農村市場部署GSM無線升級高速帶寬，可以在最大限度保證投資收益比基礎上，滿足全業務競爭的需求，搶占農村市場潛在寬帶客戶。

總之，GSM升級高速寬帶在農村市場具有極為廣闊的市場前景和社會效益，可作為運營商在農村市場全業務競爭的戰略性補充策略。◆