農(nóng)村TD-LTE網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用前景分析

許桂芳

（湖南省電信公司長(zhǎng)沙市分公司網(wǎng)絡(luò)發(fā)展部，湖南長(zhǎng)沙410007）

農(nóng)村TD-LTE網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用前景分析

許桂芳

（湖南省電信公司長(zhǎng)沙市分公司網(wǎng)絡(luò)發(fā)展部，湖南長(zhǎng)沙410007）

文章介紹了基于TDD技術(shù)的區(qū)域無線寬帶接入技術(shù)，闡述了該系統(tǒng)在某市周邊農(nóng)村地區(qū)的試點(diǎn)情況，分析了該系統(tǒng)的性能及應(yīng)用前景。通過針對(duì)農(nóng)村不同場(chǎng)景的覆蓋方案，可全面提升農(nóng)村地區(qū)覆蓋能力以及邊緣用戶感知，快速低成本地解決農(nóng)村寬帶部署問題，為農(nóng)村信息化提供有力支持。

無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；農(nóng)村TDD移動(dòng)寬帶；網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)；低價(jià)智能機(jī)；互操作

近年來，隨著智能手機(jī)價(jià)格的下降以及用戶興趣的培養(yǎng)，農(nóng)村區(qū)域的智能手機(jī)用戶快速增長(zhǎng)，農(nóng)村手機(jī)網(wǎng)民成為互聯(lián)網(wǎng)的重要增長(zhǎng)動(dòng)力，農(nóng)村區(qū)域成為用戶增長(zhǎng)新藍(lán)海。國家也對(duì)農(nóng)村寬帶提出要求，國務(wù)院發(fā)布《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)“寬帶中國”戰(zhàn)略及實(shí)施方案的通知》中明確提出，行政村通寬帶比例達(dá)到95%，接入速率要達(dá)到4Mbps。但是農(nóng)村區(qū)域如果通過2G或3G無線覆蓋方式部署，無法滿足用戶寬帶需求，隨著運(yùn)營商近年4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，運(yùn)營商有望通過以TD-LTE為代表的4G技術(shù)解決有線寬帶投資巨大、2G/3G帶寬能力不足的問題，但由于農(nóng)村地區(qū)地形復(fù)雜多樣，不同場(chǎng)景的廣覆蓋能力成為4G網(wǎng)絡(luò)解決農(nóng)村數(shù)據(jù)覆蓋的重要挑戰(zhàn)。

農(nóng)村地區(qū)主要有平原、丘陵、山區(qū)三種場(chǎng)景，利用網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)分析，挖掘農(nóng)村用戶使用行為，部署TDD網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)利用價(jià)值。

1 TD-LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)介紹

TDD是用時(shí)間來分離接收和發(fā)送信道的，在TDD方式的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，接收和發(fā)送使用同一頻率載波的不同時(shí)隙作為信道的承載，其單方向的資源在時(shí)間上是不連續(xù)的，時(shí)間資源在兩個(gè)方向上進(jìn)行了分配。某個(gè)時(shí)間段由基站發(fā)送信號(hào)給移動(dòng)臺(tái)，另外的時(shí)間由移動(dòng)臺(tái)發(fā)送信號(hào)給基站，基站和移動(dòng)臺(tái)之間必須協(xié)同一致才能順利工作。

2 農(nóng)村TD-LTE數(shù)據(jù)覆蓋必要性分析

2.1 農(nóng)村無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求旺盛

隨著通信行業(yè)的發(fā)展，用戶滿意度逐漸從話音轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)體驗(yàn)，尤其是視頻業(yè)務(wù)。不管城市用戶還是農(nóng)村用戶，普通用戶向智能手機(jī)用戶發(fā)展，對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求越來越高。如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)需求對(duì)比圖

從移動(dòng)視頻MBB流量比例分析，預(yù)測(cè)2018年將占有80%，3Mbps以上為未來移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展需求，追求隨時(shí)隨地4M業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

根據(jù)某市農(nóng)村區(qū)域現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析：無4G覆蓋區(qū)域，4G終端發(fā)生在3G網(wǎng)絡(luò)流量占3G總流量比超過80%；而有4G覆蓋區(qū)域，4G終端發(fā)生在3G網(wǎng)絡(luò)流量占3G總流量比在7%以下。如圖2所示。

圖2 3G流量占比圖

從統(tǒng)計(jì)的某市農(nóng)村4G小區(qū)日均流量占比情況分析，4G高流量小區(qū)占比超過70%局部區(qū)域出現(xiàn)90%。如圖3所示。

圖3 4G流量占比圖

2.2 智能機(jī)持續(xù)商用激發(fā)農(nóng)村4G用戶快速增長(zhǎng)

2016年全球智能手機(jī)出貨量增長(zhǎng)率首次跌至個(gè)位數(shù)，成熟市場(chǎng)正越來越接近飽和。智能手機(jī)銷售增長(zhǎng)放緩，手機(jī)制造商開打價(jià)格戰(zhàn)，保證了市場(chǎng)低價(jià)智能手機(jī)的投入，同時(shí)隨著手機(jī)資費(fèi)的下降，4G用戶數(shù)量將持續(xù)增長(zhǎng)并成為市場(chǎng)主流。

14年12月份開始，低價(jià)智能手機(jī)的快速進(jìn)入市場(chǎng)，3/4G用戶迅速增長(zhǎng)，根據(jù)2016年8月運(yùn)營數(shù)據(jù)，各項(xiàng)業(yè)務(wù)均有所上漲，但漲幅最快的就屬4G業(yè)務(wù)，終端用戶新增561萬戶，總數(shù)達(dá)1.0144億戶，月增超500萬人。如圖4所示。

圖4 用戶增量占比圖

智能手機(jī)價(jià)格的走低、運(yùn)營商降低上網(wǎng)資費(fèi)再加上移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的豐富，共同提升了網(wǎng)民使用智能手機(jī)上網(wǎng)的意愿。特別是低價(jià)智能機(jī)的大量投入市場(chǎng)，激發(fā)了農(nóng)村4G用戶快速增長(zhǎng)。

2.3 4G覆蓋農(nóng)村準(zhǔn)備不足面臨挑戰(zhàn)

從網(wǎng)絡(luò)制式看，LTE FDD上下行均衡，覆蓋能力強(qiáng)但頻譜資源有限，只有15M，LTE TDD頻譜資源豐富（20M）同時(shí)時(shí)隙配置靈活，滿足不同場(chǎng)景需求。農(nóng)村郊區(qū)可保證FDD廣覆蓋，利用TDD的不對(duì)稱時(shí)隙和頻譜資源形成寬帶接入和無線接入，精準(zhǔn)覆蓋農(nóng)村滿足不同用戶業(yè)務(wù)需求。從純F網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和F+D融合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)比指標(biāo)看出，相比純F組網(wǎng)，速率有明顯優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)TDD與FDD互操作，雙網(wǎng)協(xié)同滿足用戶需求。

2.4 TDD移動(dòng)寬帶持續(xù)發(fā)力

固網(wǎng)寬帶用戶方面，月新增71萬戶，總數(shù)達(dá)1.1952億戶，本地電話用戶方面，月凈減60萬，總數(shù)為1.2982億戶。全國移動(dòng)電話用戶規(guī)模近13億，移動(dòng)寬帶用戶占比達(dá)到56.1%。

4G網(wǎng)絡(luò)投入商用后，TDD網(wǎng)絡(luò)作為定位于容量層覆蓋服務(wù)于主城區(qū)。同時(shí)，也可作為一種寬帶無線接入技術(shù)，針對(duì)固網(wǎng)不可達(dá)的地方（如城鄉(xiāng)結(jié)合部、農(nóng)村等），向特定的用戶提供寬帶服務(wù)。同時(shí)，也可以增加LTE的覆蓋區(qū)域，為用戶提供商用LTE服務(wù)，增加投資收益。

LTE宏站提供室外無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，CPE作為無線終端接入設(shè)備，將高速4G信號(hào)轉(zhuǎn)換成Wi-Fi信號(hào)，供家庭用戶寬帶接入，同時(shí)也可進(jìn)一步占據(jù)農(nóng)村移動(dòng)寬帶市場(chǎng)。如圖5所示。

圖5 移動(dòng)寬帶組網(wǎng)圖

2.5 TDD商用終端投入持續(xù)增大

根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)查，消費(fèi)者對(duì)4G認(rèn)知已達(dá)到85%，4G終端依舊是2016年的主流，其中支持TD-LTE模式的終端款式已超過800款，同時(shí)700-2000價(jià)位段手機(jī)最多,也保證了TDD終端的市場(chǎng)使用率，電信始終致力于推動(dòng)TDD與FDD全面融合，推動(dòng)多模多頻發(fā)展，使TDD產(chǎn)業(yè)走向進(jìn)一步提升。從2016年4G終端上市統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，目前市場(chǎng)主流手機(jī)廠商三星、小米、華為、VIVO、酷派、中興等新投入手機(jī)支持TDD制式，如表1所示。

表1 根據(jù)電信4G終端產(chǎn)品庫數(shù)據(jù)支持TDD制式附錄表

3 農(nóng)村TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋案例

3.1 某市農(nóng)村TDD覆蓋試點(diǎn)案例

LTE TDD作為容量層，進(jìn)一步加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)整體厚度，提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，提高用戶感知，也提升TDD網(wǎng)絡(luò)的利用率和投資回報(bào)率，更加發(fā)揮TDD網(wǎng)絡(luò)價(jià)值，為驗(yàn)證TDD在農(nóng)村覆蓋能力，選取某市農(nóng)村2個(gè)TDD站點(diǎn)進(jìn)行試點(diǎn)。

3.1.1 試點(diǎn)DT測(cè)試覆蓋分布圖

跳馬冬斯測(cè)試指標(biāo)如圖6所示。

圖6 跳馬冬斯DT結(jié)果圖

跳馬復(fù)興測(cè)試指標(biāo)如圖7所示。

圖7 跳馬復(fù)興DT結(jié)果圖

3.1.2 DT測(cè)試結(jié)果分析

DT測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2 DT測(cè)試結(jié)果表

3.1.3 CQT測(cè)試結(jié)果

對(duì)基站不同近點(diǎn)、中點(diǎn)、遠(yuǎn)點(diǎn)進(jìn)行速率測(cè)試，結(jié)果

如表3、表4所示：

表3 跳馬冬斯覆蓋近點(diǎn)、中點(diǎn)、遠(yuǎn)點(diǎn)測(cè)試結(jié)果表

表4 跳馬復(fù)興覆蓋近點(diǎn)、中點(diǎn)、遠(yuǎn)點(diǎn)測(cè)試結(jié)果表

室外路測(cè)結(jié)果表明，通過實(shí)際單站建設(shè)，室外無阻擋，地勢(shì)較平坦開闊，位于主瓣覆蓋、單站干擾小的條件下，測(cè)試各項(xiàng)KPI均較為理想，最遠(yuǎn)有效室外覆蓋距離達(dá)到1.3km，下行峰值99.9mbps，上行峰值15.5mbps。阻擋不明顯的情況下，覆蓋距離室外約700m左右，切換成功率指標(biāo)正常。從測(cè)試分析可以看出TDD網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)村能夠有效起到覆蓋作用。

3.2 某市TDD與FDD雙網(wǎng)互操作試點(diǎn)案例

3.2.1 互操作方案介紹

TD-LTE和FDD-LTE均為L(zhǎng)TE系統(tǒng)，兩者由于雙工方式不同導(dǎo)致在幀結(jié)構(gòu)、信道、時(shí)序、調(diào)度等方面存在差異，但是兩者在涉及用戶移動(dòng)性的切換、重選等流程上沒有任何差異，TDD和FDD間的切換和重選屬于同系統(tǒng)異頻間的互操作。通過參數(shù)設(shè)定保證了用戶在TDD網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)感知以及在LTE系統(tǒng)內(nèi)TDD與FDD網(wǎng)絡(luò)用戶移動(dòng)過程中網(wǎng)絡(luò)駐留和業(yè)務(wù)持續(xù)的順利轉(zhuǎn)移。

3.2.2 應(yīng)用場(chǎng)景

該案例使用FDD+TDD混合組網(wǎng)，終端開機(jī)優(yōu)選到FDD后，當(dāng)TDD信號(hào)大于某一門限情況下，終端重選到TDD，當(dāng)TDD信號(hào)在進(jìn)行衰減低于某一門限進(jìn)行重選，在進(jìn)行TDD/FDD互操作方面，由于存在重選與切換的門限差距，既保證了TDD/FDD話務(wù)分擔(dān)均衡性，又很好的防止了終端頻繁進(jìn)行TDD/FDD互操作帶來的業(yè)務(wù)質(zhì)量的下降。

對(duì)某市農(nóng)村基站應(yīng)用TDD與FDD雙網(wǎng)互操作協(xié)同吸收話務(wù)案例效果，通過對(duì)現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用，實(shí)測(cè)指標(biāo)結(jié)果，如圖8所示。

圖8 TDD各基站小區(qū)上下行流量前后對(duì)比圖

從流量指標(biāo)上分析，TDD各基站應(yīng)用效果一周流量上下行流量對(duì)比應(yīng)用后一周流量上下行流量提升明顯。

從用戶指標(biāo)上分析，各基站應(yīng)用效果可以一周用戶量為考慮，應(yīng)用一周后用戶量提升明顯。從各基站的應(yīng)用前到應(yīng)用后用戶的倍數(shù)增加可以看出TDD起到了很好的用戶話務(wù)吸收作用，如圖9所示。

圖9 用戶量前后對(duì)比圖

TDD作為4G網(wǎng)絡(luò)主要制式，在運(yùn)營商保證FDD廣覆蓋的同時(shí)，TDD吸納用戶首選方案，進(jìn)一步創(chuàng)造TDD的高價(jià)值。

4 農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)應(yīng)用分析

隨著國家對(duì)農(nóng)村現(xiàn)代化的大力建設(shè)，發(fā)展網(wǎng)絡(luò)智能化、業(yè)務(wù)生態(tài)化和運(yùn)營智慧化的同時(shí)，農(nóng)村市場(chǎng)應(yīng)當(dāng)納入網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略規(guī)劃，引領(lǐng)農(nóng)村發(fā)展，做到信息互通。4.1信息化共享讓農(nóng)村經(jīng)濟(jì)生機(jī)蓬勃

信息化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的制高點(diǎn)。

為推動(dòng)信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)、農(nóng)村全面深度融合，精心打造農(nóng)業(yè)信息化項(xiàng)目，大力推動(dòng)農(nóng)業(yè)、農(nóng)村信息化，有力引領(lǐng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。

信息化是趨勢(shì)，完善網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)建設(shè)，建立農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)平臺(tái)，電子商務(wù)進(jìn)村，農(nóng)業(yè)信息化基地，讓分析和決策更科學(xué)，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)越來越輕松。同時(shí)打通物資鏈，開辟致富路，提供完整支撐服務(wù)，所有信息化發(fā)展都離不開基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)投入，讓4G網(wǎng)絡(luò)精準(zhǔn)覆蓋。

4.2 信息化發(fā)展促進(jìn)農(nóng)村教育提升

信息化互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)促進(jìn)家校溝通，可以促進(jìn)教育事業(yè)發(fā)展、促進(jìn)學(xué)校教學(xué)質(zhì)量提升。打造的信息化平臺(tái)，可以覆蓋從幼兒園、小學(xué)、中學(xué)到大學(xué)的所有教育階段，尤其是農(nóng)村教育見效更快。

4.3 信息化發(fā)展促進(jìn)農(nóng)村醫(yī)療便捷化

致力醫(yī)療信息化，促進(jìn)就診便捷化。醫(yī)療信息化作為農(nóng)村發(fā)展主要推動(dòng)力，提升管理效率與水平，推動(dòng)醫(yī)療機(jī)構(gòu)提高服務(wù)水平與核心競(jìng)爭(zhēng)力，方便群眾求醫(yī)問藥，減輕群眾經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

從農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用分析可以預(yù)測(cè)打造信息服務(wù)平臺(tái)所承載的信息將是巨大的，這就需要基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的投入建設(shè)，TDD網(wǎng)絡(luò)作為4G承載網(wǎng)絡(luò)，將發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)應(yīng)有作用，與FDD網(wǎng)絡(luò)協(xié)同組網(wǎng)，增加網(wǎng)絡(luò)厚度，吸收流量，發(fā)揮TDD應(yīng)用的有效價(jià)值。

5 結(jié)束語

結(jié)合農(nóng)村數(shù)據(jù)覆蓋必要性分析，可以預(yù)測(cè)農(nóng)村數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求日趨旺盛，現(xiàn)有農(nóng)村4G網(wǎng)絡(luò)投入不足，影響農(nóng)村大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)的發(fā)展，未來農(nóng)村在教育、醫(yī)療、農(nóng)村等方面將逐步信息化發(fā)展，這就要求運(yùn)營商對(duì)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提出更高的要求。FDD網(wǎng)絡(luò)目前作為電信主要廣覆蓋網(wǎng)絡(luò)，在可預(yù)見的未來，數(shù)據(jù)量需求將越來越大，降低成本，減少投資也作為考慮因素。TDD網(wǎng)絡(luò)作為4G網(wǎng)絡(luò)主要制式，進(jìn)一步利用TDD在農(nóng)村創(chuàng)造信息化價(jià)值，讓每一個(gè)用戶接入高效快捷網(wǎng)絡(luò)，信息互通，提升效率。

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Application prospect analysis on rural TD-LTE network

XUGui-fang
（Network Development Department ofHunan TelecomCorporation,Changsha Branch,Changsha, Hunan,China 410007）

This paper introduces the regional wireless broadband access technology based on TDD technology,describes the system in a rural area of a certain city and analyzes the system performance and application prospects.Through the coverage schemes for different rural scenes,the coverage in rural areas can be fullyimproved and so can the perceptions ofthe cell-edge users.With this kind of technology,the problem of rural broadband deployment will be solved quickly and cost effectively.This will provide strong guarantee for rural informatization.

wireless data services;rural TDDmobile broadband;network bigdata;low-cost intelligent machines;interoperability

10.3969/j.issn.2095-7661.2017.01.002】

TN929.5

A

2095-7661（2017）01-0004-04

2016-11-16

許桂芳（1969-），男，湖南瀏陽人，長(zhǎng)沙電信公司高級(jí)工程師，研究方向：無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)及優(yōu)化。