關于吉林省東部山區農村的4G網絡覆蓋研究

孫鵬飛，李春旭，王文成

（遼寧郵電規劃設計院有限公司，遼寧 沈陽 110179）

0 引言

20年5G逐步的商用及大批量基站建設，4G網絡已經基本實現全網覆蓋，隨著FDD的建設接近尾聲大部分城鄉結合部分也已基本實現覆蓋，但是作為偏遠地區的山區農村弱覆蓋問題依然嚴重，廣覆蓋和深度覆蓋方面的短板仍然沒有解決。伴隨全面脫貧攻堅年的落幕，全面實施“鄉村振興”的戰略計劃，移動終端的普及，越來越多的農民擺脫貧困的同時也選擇了智能手機及計算機等科技產品。廣大農村地區通信網絡由原有固話業務也轉向寬帶接入市場。為保障4G體驗，實現全業務競爭，900M FDD在覆蓋能力上有著廣覆蓋，建設成本低，對于山區復雜的環境及農村低容量需求有很好的優勢。

1 吉林東部山區農村現狀分析

隨著城鎮化的演進和人口增長，全國依然有近6億中國農村人口，分布于廣大偏遠地區。作為全國經濟較相對落后的吉林省，吉林省東部山區位于長白山山脈，該區域地形主要以溝深坡多山高的山區、丘陵和高山為主，耕地面積較小，農村分布較廣泛且人口稀少。因此在這部分以丘陵、高山區域為主的自然環境、地形地貌造成無線信號散射衍射等各種情況使無線信號傳播較為復雜。通過調查發現，現階段偏遠山區農村的網絡覆蓋仍處于網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，借由山地的高度優勢覆蓋較多的區域及目標。例如吉林省東部邊境城鎮琿春市上新地方屯，32戶農戶分布在兩側山溝2公里長的村道旁。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個基站延伸覆蓋。LTE網絡無覆蓋。

2 900MFDD的優勢分析

根據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網絡在小區覆蓋范圍要大很多，穿透能力更強，占用少量的頻率資源，通過將功率集中在少數子載波上提高信號強度，提高基站覆蓋半徑。處于弱信號區域的終端，切換到增強覆蓋的頻點工作，實現待機，打電話，低速上網等基本功能。吉林東部山區農村現階段仍處于無經濟基礎，地廣人稀、鄉村道路及電力系統滯后的境地，從而造成各運營商在該區域規劃建設網絡過程中由于網絡建設進場難等問題，造成無法達到通信網絡覆蓋的預期效果。通過網絡頻段低，覆蓋效果好等特點，可以考慮在部署LTE FDD的同時，可以部署eMTC，同時發展物聯網業務，目前根據中國移動將NB-IoT網絡與GSM900M及1800M同時建設的主體部署思路在吉林東部山區發展物聯網業務。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，減少網絡運維成本。

3 解決方案

對于吉林省東部山區農村LTE覆蓋的部署可考慮根據現網GSM站址和現存行政村落規劃。首先進行數據采集，對比原有GSM網絡站址資源規劃時收集的關于村莊位置面積等基本信息，結合村落實際發展情況和網絡覆蓋測試情況，收集現網GSM及LTE網絡工參等做出覆蓋村屯目標的修正。其次對已覆蓋LTE網絡的目標村屯區域需要對覆蓋情況進行評估，剔除LTE網絡覆蓋良好的村屯區域。對于吉林省東部山區農村中丘陵河谷地區，中國移動已實現GSM網絡覆蓋，可利用原有GSM網絡基站，直接考慮在原有GSM基站處共址。對于高山區域山頂山脊處村屯原有GSM網絡基站，需測試現有網絡質量及周邊LTE網絡覆蓋情況，是否存在干擾等問題，通過調節天面下傾角等方式能否解決，無問題可直接考慮共址原有基站。如經測試網絡信號不能達到覆蓋需求，可考慮重新對原基站周圍就近新選站址覆蓋目標精準覆蓋。對于人煙稀少的無網絡覆蓋區域無法共址建設，需綜合考慮建設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。最后結合多個站址進行地圖作業及現場核實，判斷站址的選取是否合理。建設時優先采用高性能天饋提升覆蓋能力。

圖1 基于山區村屯現網站址的覆蓋策略流程

通過鏈路預算計算，在農村高山區域，邊緣場強要求在-107 dBm 的情況下，4G與2G共站址建設時的站間距約為2 km，這就說明采用低頻段頻段多通道宏站設備基本方案覆蓋半徑2 km左右時即能滿足規劃指標，當規劃覆蓋目標半徑大于2 km時，需要采用高增益天線、增強主設備功率等增強方案來提升覆蓋半徑。通過對以上情況的4G無線網絡建設覆蓋分析研究，可以看出，不同的網絡覆蓋需要根據實際情況綜合考慮設備性能、天線選型、網絡覆蓋效果、造價、投資回收率、和質量等多方面因素，根據不同地理位置情況及不同的業務需求因地制宜地靈活選用網絡建設方案，針對大部分農村高山區域的覆蓋需求，優先使用覆蓋能力較強、價格合理的高增益天線進行覆蓋，從而達到了覆蓋效果，滿足了用戶感知并節省了投資。

4 結束語

隨著5G網絡基站的大批量建設，4G網絡建設投資寶貴且有限，滿足需求且精準的覆蓋解決吉林廣大東部山區貧困農村的網絡覆蓋，選用合適的無線網規劃建設有著重要的意義，本文介紹了吉林東部山區農村的現狀及900M FDD的優勢，希望能對網絡的建設和優化有所幫助。