FTTH和LTE固移協同的農村寬帶網絡發展策略研究*

郭娟，薛延俠，暢志賢

FTTH和LTE固移協同的農村寬帶網絡發展策略研究*

郭娟1，薛延俠2，暢志賢1

（1.西安郵電大學通信與信息工程學院，陜西 西安 710121；2.西安郵電大學電子工程學院，陜西 西安 710121）

針對“寬帶中國”、“互聯網+農業”對農村寬帶網絡的目標和要求，研究了FTTH和LTE固移協同建設農村寬帶網絡的策略。通過調研我國農村寬帶網絡的現狀和存在的問題，分析農村用戶對固定、移動寬帶的需求，并在比較FTTH和LTE的接入能力及發展定位的基礎上，提出了“固移協同”發展農村寬帶網絡的策略。現階段可以光纖到村結合LTE無線覆蓋的方式進行農村寬帶網絡基礎設施建設，并逐步盡快實現光纖到戶，為實現“互聯網+農業”提供有力保障。

LTE FTTH 寬帶中國 互聯網+ 固移協同

1 引言

“互聯網+”計劃旨在推進“大智移云”（大數據、智能化、移動互聯網、云計算）等技術在工業、農業等領域的應用，促進互聯網和經濟社會融合深度發展[1-2]。實施“互聯網+農業”行動計劃，對于加快轉變農業發展方式、改善農民生活、促進城鄉一體化發展、全面建成小康社會具有重要意義[3]。農村網絡基礎設施的建設是農村信息化普及和發展的根基，沒有高速暢通的網絡和完善的通信服務，“互聯網+農業”就會成為無源之水，無本之木[4]。然而，農村寬帶網絡一直是建設的難點和發展的薄弱點，盡管大部分行政村已經通了寬帶，但是寬帶速率低、網絡速度慢，仍然無法滿足農村電子商務、農業信息化、農業物聯網、農村互聯網金融等快速發展的需求。因此，深入分析目前農村寬帶發展的現狀和問題，調研農村用戶寬帶需求，盡快推動“寬帶鄉村”工程，建設農村網絡基礎設施，是“互聯網+農業”實現的關鍵問題。

2 我國農村寬帶發展現狀和問題

我國農村的寬帶網絡建設和用戶發展近年來實現了跨越式發展，如寬帶接入能力持續提升、骨干網絡綜合承載能力進一步增強、應用基礎設施支撐能力不斷提高、技術儲備和產業支撐能力不斷提升。據中國互聯網絡信息中心統計數據顯示，2016年底我國農村網民達到2.01億，占比27.4%，充分顯示了農村互聯網的快速發展[5]。但也應該看到，農村寬帶網絡基礎設施發展取得積極進展的同時，還存在一些矛盾和問題，具體如下：

（1）城鄉數字鴻溝進一步加大

隨著“寬帶中國”戰略的實施，農村寬帶網絡的覆蓋范圍、接入速率、上網體驗等各方面都有了明顯提高，但受經濟發展水平、地理條件、人口密度等多種因素的影響，發展速度和普及率遠低于城鎮地區，城鄉數字鴻溝仍在進一步拉大。

以2007年至2016年間互聯網普及率為例，雖然農村互聯網普及率從7.4%大幅提升到33.1%，但同時城鄉互聯網普及率差異卻從17.6%擴大到36.09%[6]。這主要是由地區經濟發展不平衡造成的，反過來數字鴻溝的拉大也會導致城鄉經濟發展的進一步失衡，因此如何解決城鄉數字鴻溝是急需繼續探索解決的問題。

（2）農村寬帶建設難度大

農村及偏遠地區寬帶建設和運營成本較高，一般農村寬帶建設成本至少是城市的2倍以上，中西部農村及偏遠地區寬帶建設和運營成本更高。不同區域光纖到村所需投資對比如圖1所示：

圖1 不同區域光纖到村所需投資對比

一方面，農村地區寬帶建設成本高；另一方面，農村用戶對資費較敏感，導致運營商投資大甚至難以回收，部分地區投資回收期甚至在10年以上，企業作為市場主體，缺乏足夠的投資動力。農村地區尤其是偏遠農村地區，寬帶網絡很難盈利，而具有一定的公共服務屬性、如此大規模的投入僅靠運營商自己的力量也無法實現[7]。

3 固定寬帶與移動寬帶接入能力分析

下面以FTTH（Fiber To The Home，光纖到戶）光纖接入和LTE移動接入為代表來分析固、移寬帶的接入能力。

（1）固定寬帶能力與成本分析

隨著“光進銅退”工程的推進，光纖接入成為固定寬帶的建設重點，FTTH成為“光進銅退”的主流改造模式，光網絡也由EPON（Ethernet Passive Optical Network，以太網無源光網絡）轉向GPON（Gigabit Passive Optical Network，吉比特無源光網絡）、10 GPON以及更高速率的技術。

從速率來看，采用GPON和10 GPON，FTTH可以為家庭用戶分別提供35 Mb/s和100 Mb/s以上的穩定速率；從建設成本來看，在新建網絡并且全覆蓋的前提下，每用戶FTTH平均建設成本在1 000元左右，且與接入速率基本無關。國內某運營商FTTH和LTE平均每用戶建設成本如圖2所示。

（2）移動寬帶能力與成本分析

理論上，LTE技術在20 MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100 Mb/s、上行50 Mb/s的峰值速率。從實測結果來看，小區邊緣速率可達4 Mb/s，單載扇均速約為34 Mb/s。考慮到LTE空口業務信道為共享信道，且用戶速率受無線信道條件和用戶密度的影響，一般認為室外條件下平均每用戶速率可達10 Mb/s。當下行速率確保用戶2 Mb/s速率時，可同時支持17個用戶。

從建設成本來看，LTE每用戶成本隨速率提高而顯著上升。由圖2可以看出，與FTTH相比，速率較低時LTE成本較低；而當速率提高時，LTE的成本迅速超過了FTTH，兩者的交叉點大約出現在2 Mb/s至4 Mb/s。

總而言之，FTTH和LTE在應用領域、應用場景、業務應用、商用模式、接入速率、適用終端、成本等方面存在差異化發展空間，具體如表1所示。

圖2 FTTH和LTE成本變化趨勢對比

4 固移寬帶發展定位分析

目前移動寬帶承擔的流量與固定寬帶所承擔的流量無法相比。以2016年為例，移動互聯網接入流量為93.6億GB，固定寬帶接入時長達30.2萬億分鐘，流量超過2 000億GB，移動互聯網的流量占比不足5%[8]。由此可見，固定互聯網承擔了絕大部分的寬帶業務流量。

從未來發展來看，固定寬帶未來5年至10年仍然是網絡流量的主要承擔者。思科Visual Networking Index?針對2013年至2018年的全球預測和互聯網服務采用情況報告顯示，源于固定終端和移動終端的全球IP流量預計2018年將達到1.6 ZB，Wi-Fi設備和移動終端設備將生成76%的互聯網流量，其中Wi-Fi將占61%，蜂窩流量將占15%，固定終端流量將占互聯網總流量的24%，由于Wi-Fi網絡的流量最終仍然由固定寬帶網絡疏通，所以固定寬帶網絡仍將承擔全網85%左右的流量。

表1 FTTH和LTE接入方式對比

從所提供的寬帶來看，固定寬帶定位于企業、機構、家庭等高帶寬業務。表2描述了接入不同下載速率寬帶的美國人口比例，可以看到，25 Mb/s以下的寬帶人口比例中，選擇使用有線寬帶接入和無線網絡接入的人口基本相當。但在高帶寬領域，使用有線寬帶的比例超過95%；在超過1 Gb/s帶寬的領域，則全部由有線寬帶提供[9-10]。

表2 接入不同下載速率寬帶的美國人口比例

目前固定寬帶網絡正朝著“無線化”和“戶外部署”發展，同時移動網絡也朝著“寬帶化”和“室內部署”發展。隨著LTE、LTE-A等移動通信技術的發展，移動寬帶速率迅速提升，近年來其峰值速率已實現了指數增長，在速率的數量級上已經逐步接近有線寬帶。但移動寬帶和固定寬帶各有優劣勢，任何一種技術都不能完全滿足用戶“隨時隨地、任意業務”的多樣化需求，仍然需要協同發展。

5 農村用戶固移寬帶需求分析

以FTTx為代表的固定寬帶優勢在于高速、穩定、安全，適用于企業、機構、家庭的接入；以LTE為代表的移動寬帶優勢在于具有速率高、移動性、廣域覆蓋等特點，適用于移動客戶的全業務接入。從成本上考慮，固定寬帶在大中城市的成本要遠遠低于農村地區，而移動寬帶則在城市和農村成本基本相當。

由于固定寬帶和移動寬帶各自優劣勢明顯，存在差異化發展空間，單獨使用任何一種都不能完全滿足接入環境、用戶終端和網絡業務的多樣性需求，因此在寬帶網絡建設和寬帶業務發展方面要明確兩者的特點及定位，進行統籌協調、差異化發展。在寬帶建設上要根據地域和場景選擇合理的覆蓋方式、建網模式，使得固網寬帶和移動寬帶能夠因地制宜、優勢互補，實現協同發展[11]。

通過對陜西省關中地區農村用戶的調研分析，發現家里是農村網民的主要上網場所，具體如圖3所示：

圖3 農村用戶上網場所對比

比照“寬帶中國”戰略2020年農村寬帶用戶接入能力12 Mb/s的目標，對于寬帶接入技術的選擇，基于光纖的固定接入和基于LTE的移動接入都是可以實現這個目標的[10]。但與城鎮用戶不同的一點是，農村用戶對價格更敏感，如果目前移動寬帶按流量計費的模式不改變，則在具備條件的情況下，農村家庭用戶也會優先選擇固定寬帶接入方式，而把移動寬帶接入作為第二接入手段，僅在無法使用固定寬帶的場所才使用移動寬帶會成為農村用戶的典型寬帶接入使用模式。因此，對于農村用戶，從接入帶寬、成本、穩定性三個方面考慮，多數用戶在條件允許的情況下，將選擇固定寬帶接入方式，輔以Wi-Fi來實現室內寬帶接入的無縫覆蓋；在室外公共場所和固定寬帶接入成本高或無法提供固定寬帶接入的地區，則主要通過LTE實現寬帶接入。

長期來看，農村地區需要同時支持固定和移動兩類寬帶接入方式，其中固定寬帶仍然扮演室內覆蓋，而LTE則實現自由靈活的農村更廣大地區的無縫覆蓋。隨著“互聯網+農業”的大力發展，對能夠直接支持農業生產一線的應用將會有巨大的需求，也將推動農村地區移動寬帶應用的發展普及[12-13]。

6 固移協同的農村寬帶發展策略

我國寬帶發展中的城鄉“二元結構”突出，農村地區的寬帶發展與城市差距較大，這既是寬帶建設的關鍵也是建設的難點。根據“寬帶中國”戰略中農村地區寬帶發展的目標要求，2020年行政村通寬帶比例要達到98%，農村家庭接入能力要達到12 Mb/s，預計農村家庭寬帶普及率將達到55%[14]。

針對以上目標要求，農村地區要因地制宜，根據當地經濟發展、地理形勢，靈活地進行固定寬帶和移動寬帶建設[15]。具體如下：

（1）現階段側重移動寬帶，盡快實現村通寬帶

2015年末，“寬帶中國”戰略中“4 Mb/s的農村寬帶接入能力和30%的互聯網普及率”目標已經完成，但仍有5%的行政村尚未通寬帶。由于大部分未通寬帶的行政村地處偏遠，寬帶建設難度大，而且無線寬帶技術基本可以滿足需要接入能力要求，因此現階段農村地區應加強無線寬帶覆蓋，側重3G/LTE的快速覆蓋，盡快實現村通寬帶要求，從而實現4 Mb/s基本接入能力的目標。

（2）逐步向FTTV（Fiber To The Village，光纖到村）和FTTH過渡，實現寬帶目標要求

2020年農村家庭接入能力要達到12 Mb/s，并且預計農村寬帶普及率也將達到55%左右，并發率顯著提高，為實現寬帶戰略的目標要求，大部分行政村需要采用有線接入方式進行覆蓋[16]。建議中西部地區農村采用FTTV、東部發達地區農村采用FTTH，大力推進“光進銅退”，使銅纜接入距離縮短到1 km。

（3）結合農村發展，統籌光纖網絡部署

目前農村固定寬帶網絡建設以光纖為主，光纖網絡的部署還要注意與農村人口、經濟的發展和新農村建設、城鎮化進程相協調。農村光纜網的部署要以人口聚居地為節點，并把鄉鎮駐地作為農村光纜網的主干節點，將行政村作為普通接入節點，自然村和家庭以這些光纜節點為中心進行接入。另外，隨著我國城鎮化進程的推進，常住人口城鎮化率將大幅提升，部分農村人口聚居地會產生變化，因此光纖網絡的發展還要關注農村人口流動。對于人口相對聚集、能夠長期存在的村落，進行FTTV或FTTH建設；而對于人口流動性較大、人口逐步遷離的行政村，則主要以移動寬帶覆蓋為主。對于城鄉結合部，建議以光纖接入FTTH或者FTTB（Fiber To The Building，光纖到樓）為主；對于城中村等特定新建區域，可以先部署LTE實現無線寬帶接入[17]，待用戶達到一定規模后再建設FTTB或FTTH。制宜，根據不同接入地域和接入場景來靈活選擇有線、無線技術進行寬帶建設，支持固定和移動兩類寬帶接入方式[18]。現階段可采用FTTV結合LTE無線覆蓋的方式進行農村寬帶網絡基礎設施建設，并逐步盡快實現FTTH，從而實現2020年農村寬帶接入能力達到12 Mb/s的目標。

7 結束語

本文通過介紹我國農村寬帶發展現狀和問題，分析了農村用戶對固定、移動寬帶的需求，并研究了FTTH和LTE固移協同建設農村寬帶網絡的策略。農村寬帶建設是實現“互聯網+農業”的必要條件，有了高速、穩定、便捷的網絡，農業物聯網、精準農業、農業電子商務、農村互聯網金融才有實現的可能。但由于農村地區經濟發展不均、地理形勢復雜，寬帶基礎設施建設難度大。因此，農村寬帶網絡發展要因地

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郭娟：副教授，工學碩士，現任職于西安郵電大學通信與信息工程學院，主要從事寬帶通信網、互聯網研究工作。

薛延俠：副教授，工學碩士，現任職于西安郵電大學電子工程學院，主要從事通信網絡、集成電路方面的教學與科研工作。

暢志賢：講師，工學碩士，現任職于西安郵電大學通信與信息工程學院，主要從事寬帶無線通信研究工作。

Research on Rural Broadband Network Development Strategy Based on Fixed-Mobile Synergy of FTTH and LTE

GUO Juan1, XUE Yanxia2, CHANG Zhixian1
(1. School of Communication and Information Engineering, Xi'an University of Posts and Telecommunications, Xi'an 710121, China; 2. School of Electronic Engineering, Xi'an University of Posts and Telecommunications, Xi'an 710121, China)

Aiming at the goals and requirements of “Broadband China” and “Internet + agriculture” for rural broadband networks, the strategies on the fixed-mobile synergy of FTTH and LTE were studied for the construction of rural broadband network. The status and existing problems of Chinese rural broadband networks were investigated. The access capability and development orientation of the FTTH and LTE are compared and rural consumer demands for fixed and mobile broadband were analyzed. Based on the survey and analysis, “fixed-mobile synergy development”strategy of rural broadband networks was put forward. At present, the method of ‘the fiber to village’ combined with LTE wireless coverage was suggested to construct the rural broadband network infrastructure and gradually achieve the FTTH. It will provide the powerful guarantee to the “Internet + agriculture”.

LTE FTTH Broadband China Internet+ fixed-mobile synergy

10.3969/j.issn.1006-1010.2017.16.002

TN915

A

1006-1010(2017)16-0006-06

郭娟,薛延俠,暢志賢. FTTH和LTE固移協同的農村寬帶網絡發展策略研究[J]. 移動通信, 2017,41(16): 6-11.

工業和信息化部通信軟科學項目（2017R19）；陜西省工業攻關項目（2014K09-14）；陜西省教育廳自然科學研究項目（16JK1685）；陜西省教育廳專項項目（我國寬帶農村的發展模式研究）

2017-04-12

責任編輯：袁婷 yuanting@mbcom.cn