中國移動通信集團重慶有限公司網絡治理中心 付航

    隨著中國經濟的蓬勃發展以及人民生活水平的進一步提高，中國的手機用戶數已是世界第一。目前，中國的移動通信網絡在城市的覆蓋已經比較完善，但對鄉鎮、區鄉公路、風景點等邊際網的覆蓋還需要進一步提高。隨著各運營商市場競爭以及用戶規模的擴大，這些邊際地區的覆蓋都將作為運營品牌的體現，因而越來越受到重視。小城鎮和鄉村的經濟發展使占中國絕大多數的農業人口逐步成為潛在的移動用戶，而完善邊際網絡的覆蓋是吸引這些潛在用戶和保持競爭優勢的前提。

    一、邊際網概念、特點、意義

    1.邊際網概念

    所謂邊際網就是覆蓋城市邊緣區縣、鄉鎮、風景點和公路、鐵路等交通線的通信網絡，通常這些區域的移動用戶比較少、話務量較低、覆蓋范圍非常廣、網絡建設投資大而見效卻比較慢。

    2.邊際網的特點

    (1)移動用戶分散，數目相對較少，話務量低，數據業務需求不大。

    (2)用戶移動速度慢，并且手機移動不頻繁。

    (3)小區覆蓋半徑大，頻率復用程度低。

    (4)站點多、分布廣、地形復雜、維護困難。

    (5)傳輸、電源、機房、鐵塔等配套設施難以解決，需要新建，工程量大。

    (6)投入大，產出小，建網效益低。

    3.在重慶地區加強邊際網覆蓋的意義

    重慶地區人口眾多，分布廣泛，全市3000多萬人口分布在市區和多達30多個區縣。與北京、上海、天津三個直轄市相比，重慶農業人口眾多、人民購買力較低，是典型的大城市、大農村格局。

    重慶地區用戶數、話務量增長較快，最近幾年都以50%～100%的速度增長。與此同時，市場競爭也非常激烈。目前，城市區域用戶的開發已經趨于飽和，最大的機遇就來自于廣大的農村地區。農村用戶往往不需要任何數據業務，對網絡質量的要求也沒有城市用戶那樣高，他們主要需要打得通電話。因此，覆蓋問題不解決，就難以滿足更多用戶。

    二、邊際網組網方式

    1.插花式

    直接建設新基站分布于原有基站之間，形成插花布局，覆蓋原來沒有基站的鄉鎮。這些新建站通過新BSC接入原有的MSC。

    2.分片覆蓋方式

    采用分片覆蓋方式，將同一廠家設備集中到一定的服務地域上，即在一個移動本地網中，原設備和新加入的第二方設備各自覆蓋一到幾個地理區域。這樣可以減少部分跨BSC的切換，網絡結構相對比較清楚。若原地區已建部分基站，可小規模搬遷。

    3.同心圓方式

    同心圓是分片式的延伸，即對于一個GSM本地網來說，原廠家設備全部集中到本地網所在地的市區，周邊地區全部由第二家設備覆蓋。小范圍的同心圓覆蓋，也可將原有設備集中到縣城，鄉鎮由第二方設備覆蓋。外圓解決覆蓋問題，內圓解決容量問題，這種方式比常規方式站點少而覆蓋范圍大。

    4.全覆蓋方式

    對于偏遠地區話務量很小的本地網，可以考慮全覆蓋方案，也就是把少量外國廠家設備搬遷到別的地區，這個邊際地區全部采用性價比較高的國產設備，這是比較理想的邊際網組網方式。

    三、邊際網建站方案

    1.BTS解決方案

    目前，移動網絡上運行的基站功率一般在20W～40W之間，覆蓋半徑相對較小，假如繼續采用這類基站進行邊際網覆蓋，即使采用國產設備也無法大幅降低綜合投資。因為在整個網絡建設中，GSM主設備投資僅占1/3，其他2/3以上的投資都消耗在傳輸、電源、鐵塔、機房等配套設施上。為增大覆蓋，減少投資，提高基站的發射功率無疑是邊際網覆蓋的最佳選擇。

    針對邊際網覆蓋廣和低話務量的特點，重慶移動采用了中興、華為等國產廠家80W功率基站的解決方案。一般在郊區或農村環境下，80W基站可覆蓋15km甚至更大，從而可大大減少基站數量，使綜合投資大幅降低。從原理上分析，BTS輸出功率從40W提升到80W，下行功率提高3dB，上行結合塔放可帶來3～12dB的增益，完全可以實現上下行鏈路平衡，使站點覆蓋范圍大幅提高。

    由于定向天線增益遠大于全向天線，一般要大于4～7dB左右，宏蜂窩定向站的覆蓋半徑遠大于全向站，選型時應盡量以定向基站為主。

    2.天饋線解決方案

    在采用了高發射功率、高靜態靈敏度BTS等廣覆蓋解決方案后，為使覆蓋范圍進一步增大，在保證一定天線掛高的前提下，可以采用高增益天線、低損耗饋線、低介入損耗合路器或雙工器來提高基站的EIRP（等效全向輻射功率），同時結合塔放、分集接收技術來提高無線上行信號電平，以彌補由于移動臺發射功率較低而造成的上行鏈路不足，增大基站的有效覆蓋。

    為滿足廣覆蓋要求，宜選擇高增益天線，波瓣寬度以65°和90°為宜。更有針對狹長地段（如高速公路、峽谷等）的天線，其波瓣較窄，增益可達21dBi/40°。

    天線的分集接收可為上行信號帶來近3dB的增益，且在郊區或農村，空間分集效果好于極化分集效果，所以宜選用每小區兩副單極化天線來達到分集效果，實現分集增益。

    3.塔頂放大器

    塔頂放大器一般安裝在主饋線和上段跳線（和天線相連的1/2跳線）之間，用于上下行鏈路平衡預算時彌補上行鏈路的不足。在采用80W功放和高增益天線時，上行鏈路往往不足，塔頂放大器一般可帶來3～12dB可調的上行增益。但塔頂放大器需要直流供電，一般塔放供電單元在BTS機架內，一個供電單元一般可以給6個塔頂放大器供電。

    塔頂放大器成本較低，能很好改善上行信號。目前在GSM網絡上已得到了廣泛的應用。

    4.塔頂增強器

    和塔頂放大器不同，塔頂增強器能同時放大上、下行信號，一般塔頂增強器的增益為：發射5～15dB，接收2～12dB，通過調整增益來達到上下行鏈路的平衡，增大覆蓋面積。

    塔頂增強器成本很高，目前一般只能支持小區內1-2TRX的功率放大，輸出功率一般不大于20W，所以目前GSM網上應用較少。

    5.合路、雙工部分

    合路器分為3dB電橋合路和諧振腔合路兩種，3dB電橋合路答應載波頻率在較寬的頻帶內跳變，支持射頻調頻，硬件結構相對簡單，也稱寬帶合路，但隨著合路數量增多，介入損耗會迅速增大；諧振腔合路介損較小，但硬件結構復雜，并且每個合路端口發射頻率固定，僅支持基帶調頻。考慮到對射頻調頻的支持和復雜性等因素，目前GSM網絡廣泛采用寬帶合路器。

    在邊際網覆蓋中，由于話務量較少，基站載頻一般不會太多。這時為了保證兩副單極化天線完成單小區覆蓋，可使用兩個二合一而不是一個四合一合路器來完成合路，從而使下行信號減少3dB插入損耗。

    6.邊際網廣覆蓋技術與常規覆蓋對比分析

    選用邊際網典型的02站型，全向天線增益為11dBi，80W天饋部分加塔放。80W和40W站點覆蓋半徑在不同天線高度下對比如表1所示。

    可見在相同環境下，80W基站半徑遠大于40W基站，因而采用邊際網廣覆蓋方案可極大降低基站數量。

    四、結束語

    在未來的3G網絡建設中，高話務量、數據業務、增值業務將集中在大、中型城市區域，可以預見在相當長一段時間內，包括小城鎮、廣大的鄉村在內的大部分地區仍將以低話務量、低成本的話音業務為主。因此，增大邊際網覆蓋，吸收農村用戶仍是各大運營商市場策略的重點。