農村移動網絡覆蓋探討

孫明金+鐘聲

【摘要】 本文以現有農村網絡覆蓋現狀為基礎，對農村用戶、農村地形和覆蓋方法等進行分析，提出移動網覆蓋農村的具體規劃方法。

【關鍵詞】 移動網 農村 覆蓋現狀 解決方法

一、引言

目前城市移動用戶已很普及，城市用戶增長速度也明顯放緩。與此同時，農村作為最具潛力的移動通信市場，已成為市場競爭的重點；如何解決廣大農村的覆蓋問題，同時保證合理的投入產出已成為三大營運商當前，乃至很長一段時間面臨的問題；本文將對農村覆蓋進行分析，根據農村用戶和地形等特點，提出移動網覆蓋農村的規劃方法。

二、農村覆蓋狀況分析

2.1 總體特點

a、用戶相對較分散，但有小范圍的集聚；這要求網絡覆蓋廣，最好形成“片區”連片覆蓋，而且要照顧到不同地域類型的覆蓋特點；b、容量需求低：單用戶和總話務量都偏低；c、村鎮用戶移動相對不頻繁，移動速度慢；d、單個小區覆蓋半徑大，交疊區少。地形復雜，存在覆蓋死角，而此處會存在邊際用戶，要求建網速度快，才能取得市場先機；e、分布有復雜多變的各類交通干線，交通干線沿線話務量低，但漫游用戶比例較高，且漫游用戶多處于高速移動中，故交通干線的連續覆蓋至關重要。

2.2 無線傳播規律分析

a、山體阻擋是影響無線覆蓋的致命因素，故地形地貌越復雜，對選址的要求也就越高；b、由于不同地貌對信號的衰減不同，農村覆蓋重點主要是村鎮，相對開闊地信號衰減更大，戶內外信號差別相對于基站密集的市區將更加明顯，經常出現開闊地信號良好，進人鄉村后信號突然下降，出村后又變好的情況，這一現象在站點規劃和天線使用上需特別注意。c、農村基站相對站高較高，站距大，更容易產生“塔下黑”現象。

2.3 用戶本身分析

a、隨著廣大農村經濟條件的逐步改善和移動通信資費的不斷下降，農村地區的用戶發展呈現加速增長態勢，農村鄉鎮用戶在用戶總量中所占的比重逐年上升。b、消費水平和習慣的影響，農村地區的投人產出比將大大低于城市地區，約為城市地區的40%左右，屬于高投入低產出的低收益地區。所以在解決農村覆蓋問題的同時又要考虜農村地區的投入產出效應。c、農村用戶所用終端多數為中低端手機，甚至二手手機，型號也較為老舊，對新業務，新頻段的支持能力有限，同時手機質量問題也相對較多，如：射頻模塊損壞，天線松動或電池故障等，使得接收靈敏度降低、某些頻段內頻偏較大、上行信號質量差，對尋呼命令的接收、接人網絡的能力下降，因此這類手機很容易出現無法正常使用的情況。這要求我們在站址規劃計算鏈路平衡時需考慮，使網絡覆蓋更有針對性。在鄉村使用新頻段，新技術時也要考慮到用戶終端支持能力和使用能力。

三、農村覆蓋解決方法

根據農村網絡覆蓋的上述特點，農村覆蓋的解決不可能依靠一個良好的規劃而一勞永逸，而必將是規劃與優化維護并用的長期過程。以下針對不同情況，按站址規劃、站型選擇、網絡優化和專題覆蓋等方面進行說明。

3.1 開闊地區

開闊地形相對覆蓋最好，基站選址對覆蓋影響相對來說也較小，但天饋使用較為講究：

a、市郊，縣城邊界基站天線應用原則：1）若周圍基站分布很密，則其天線選擇原則參考城區基站的天線選擇；2）考慮到將來的平滑升級，所以一般不建議采用全向站型；3）根據城區與郊區蜂窩小區大小的不同，一般朝向城區的天饋高度與市區天饋高度接近，朝向郊外的天線應相對較高，與郊外站天饋高度接近，具體可用鏈路損耗計算來推算，再參考當地具體容量情況和用戶分布區決定；4）是否采用下傾角應根據具體情況來定。

b、農村基站天線應用原則：1）如果要求基站覆蓋周圍的區域，且沒有明顯的方向性，基站周圍話務分布比較分散，此時建議采用全向基站覆蓋。需要特別指出的是：這里的廣覆蓋并不是指覆蓋距離遠，而是指覆蓋的面積大；全向基站由于增益小，覆蓋距離不如定向基站遠。如需要覆蓋更遠，則需要用定向天線來實現；2）采用定向站與全向站交錯結合的方式可有效補充采用全向站無方向性的弱點，便于后期網絡優化，更具靈活性；3）垂直極化通過距離分集的單極化天線比極化分集的雙極化的天線有更大的分集效果，同時抵抗慢衰落的能力更強一些，故在農村廣覆蓋的要求下，應盡量采用兩根垂直極化天線來替代雙極化天線。4）對于天線相對高度超過50米的高站，選用具有零點填充功能的天線來解決近距離“塔下黑”問題是最經濟有效的方法，而用下傾角的方法需要注意覆蓋范圍會縮小。

3.2 丘陵山區

在丘陵山區，山體阻擋嚴重，電波的傳播衰落較大，覆蓋難度大，對站址選擇要求較高。需要區分不同的用戶分布、地形特點來進行基站選址、選型、選擇天線。

a、一般可選在坡頂處建站，以保證覆蓋的廣度，特別要注意站址選擇時盡量保證主要用戶群（如村落）與基站在直視范圍內，即基站與用戶的第一菲涅爾區內無阻擋；b、如有山體彎道，則會受地形影響所致間斷覆蓋的情況，為彌補這種小范圍盲區，此時可在宏蜂窩中嵌邊際站、微蜂窩或者使用直放站等，須根據實際情況靈活處理。c、如果覆蓋的目標區域就在山腳下附近，可用帶電子下傾角的全向天線使信號波形向下，避免出現“塔下黑”的現象。d、如果覆蓋目標離山較遠，或是純粹廣覆蓋沒有具體區域，可采用高增益天線。

3.3 山區地形

山區地形覆蓋受地形影響最大，因此基站的選址就變得非常重要。（1）峽谷型山區：在峽谷的中部選址建站，推薦采用2個小區的定向基站或特型天線覆蓋；（2）盆地型山區：在盆地中心選址建站，如盆地范圍不大，推薦采用全向站型，滿足盆地內的覆蓋；如盆地范圍較大，或需要兼顧到某條出人盆地的交通要道，推薦采用定向站刑，按需要配以高增益天線。

3.4 公路、鐵路

公路、鐵路本身用戶較少，沿線的總話務量較低，但漫游用戶的比例較大，要考慮信道的特殊配置，用戶大多處于高速運動狀態，保證連續鏈狀覆蓋至關重要。

對于較平直的交通干線，如高速公路、國道、鐵路等，其覆蓋要求較高。可在道路旁建站，采用定向兩扇區或三扇區宏蜂窩基站。如需要還可采用高增益天線或安裝功率放大器和塔頂放大器，以擴大覆蓋范圍。對于蜿蜒起伏的山區道路，一般選擇在彎道處彎道內建站。

站型應視實際情況靈活配置，由于全向站簡單、經濟，在能滿足覆蓋要求的情況下盡量采用全向站。在全向站不足以達到覆蓋要求時，可選用兩扇區的定向站，使用高增益、窄波束的天線。小范圍盲區，可在宏蜂窩中加入邊際站、微蜂窩或使用直放站，保證連續覆蓋。

山區的公路、鐵路，經常要穿過一些隧道，它的長短、結構決定連續覆蓋的實現方式。

（1）短隧道：幾十米的短隧道往往是通過隧道口兩邊的基站信號實現隧道內連續覆蓋，如不能可采用直放站。

（2）長隧道：需專門為隧道建站，可用宏蜂窩、微蜂窩或直放站配置以不同的天線實現。一般長隧道，把定向天線放置在隧道口，向隧道內輻射，有時需要兩邊的隧道口均有定向小區向內覆蓋。對于超長的隧道，或覆蓋質量要求很高的長隧道，推薦使用泄漏電纜或分布式天線覆蓋。當然此類天饋系統造價較高。

3.5 湖泊，江河沿岸

湖泊、江河等水域較為寬廣地區，因無線電波在水面傳播衰減小的特性，若采用普通宏蜂窩覆蓋方式，容易引起越區覆蓋問題，同時水面話務量相應很少。鑒于我國地區水域面積又不十分廣闊，可采用宏蜂窩特種天線或宏蜂窩雙扇區平行湖（河）岸線方式。

四、總結

農村覆蓋問題因其需求的特殊性和面臨情況的復雜性，在無線通信領域將會是一個長期存在，需要廣大無線工程師解決的課題，同時也是一個新技術與新覆蓋思路靈活并用的課題。但不論網絡如何變化，在“低容量、低成本、廣泛覆蓋”的原則下，解決農村覆蓋問題的關鍵將始終是對網絡進行科學規劃設計，以及網絡投入運行后不斷優化和改進的過程。

參 考 文 獻

[1]戴美泰. GSM移動通信網絡優化. 北京：人民郵電出版社，2003.

[2]孫孺石、丁懷元、穆萬里、王澤權. SGM數字移動通信工程. 北京：人民郵電出版社，2003.

[3]鐘章隊等. 鐵路GSMR數字移動通信系統[1/1]. 中國鐵道出版社，2007.