中西部地区农村固定无线接入系统
          的技术选择
       湖南省邮电管理局  沈忠阳

    目前，我国公用通信网的综合通信能力和技术层次都有了很大的提高，网络规模日益扩大，电信业务快速增长。然而同时我们注意到，我国城乡电话的规模及质量存在着巨大差别，在城市和县城集中了当今最先进的通讯设施，而占人口80%以上的农村，还有很大一部分地区和行政村至今连电话也没有。这种现象，在我国中西部农村地区尤为突出。
    面对这种失衡现象，我们认为我国电信的发展，在城市向多媒体宽带信息网络发展的同时，对于广大农村地区，首先应该是扩大电话覆盖面，让更多的人用上电话和数据业务，以适应农村经济以及电信自身的发展的需要。
    发展农村电信网络的最大问题是接入网的成本。我国是一个农业大国，中西部多为丘陵和山区，地域广阔而复杂，人口分散而稀疏。因此，中西部农村电话通信网的特点是往往只需要少量的容量和线路连接到偏远而复杂的地点和村庄。正是这种原因带来的巨大投资，给各省农村电话的发展带来了极大的困难。另外，由于设备和线路分散，有线网络还要花费大量资金来维护。
    可以看出农村用户接入网已成为制约农村电话业务发展的关键原因。
一． 固定无线接入网的技术特点和优势
    固定无线接入网的引入是解决我国中西部地区农村电话接入问题的首选方案。无线接入系统在用户接入网层采用无线而不是传统的铜线来传输话音及数据。与有线网相比，它具有以下优点：
1） 经济：无线接入网的安装、维护费用大大低于有线用户环路，而且接入网环路费用与用户距离无关，这在不发达农村地区尤显出经济优势。无线接入网的容量是动态的，在相同投资情况下，以牺牲呼损率为代价，可换取超出一倍甚至更多的容量，因此在投资初期，可以采取以最少信道的基站来覆盖最大面积的策略。
2） 能迅速提高业务。无线接入网安装容易，建设周期短，而有线系统不仅周期长，而且要占用土地资源，施工接续困难，设备易被偷和人为破坏，还要受到自然灾害的影响。无线接入网在自然灾害中仍能保证用户通信畅通的优势是有线用户无法比拟的。
3） 灵活：无线接入网灵活可变，不需要预知用户位置。容量可大可小，扩容容易。而有线网络必须使网络经过每一可能用户的附近，即使最终可能只有少数的用户。并且一旦无线接入网被有线网络代替，它可以方便地拆除，移到其它地方使用，使投资不会浪费。这对于有线暂无法放到时解决待装户尤为有利。在一些有特殊需求的地段还可以装设公用无线电话以满足用户的需要。
4） 覆盖面大：有线用户回路的最长距离一般为八公里左右，而无线接入网在基站合理选址的情况下，可覆盖达30公里以上的地域，因此可减少一些农村电话交换局和模块局的设置，从而优化网络结构，降低了网络投资。
二．农村固定无线接入系统的技术选择
    正是由于上述原因，无线接入网的在世界上发展中国家日益受到重视，我国对固定无线接入方式也已进行了一段时间的尝试和摸索。在这期间，我们发现，固定无线接入系统制式繁杂而零乱，在系统结构、使用频段、发射功率、无线多址方式、双工方式等等方面各不相同。世界其它国家在选用固定无线接入方式时都是根据具体情况而定，因此我国中西部农村地区应采用的固定无线接入方式必须结合我国的具体国情进行选择。
    经过一段时间的试点和分析比较，我们认为450 Mhz频段的大功率蜂窝覆盖方式的无线接入系统适合我国中西部农村的具体特点，主要从如下几个方面考虑：
1） 无线覆盖方式
    目前无线接入的主要覆盖方式有微波一点多址方式、蜂窝方式、微蜂窝方式。我国中西部农村的特点是地域广阔地形复杂，用户零散而不确定。微波一点多址方式频段采用1.5GHz或更高微波频段，受地形阻碍衰耗大，无法适应农村地形复杂而用户位置不确定的特点；微蜂窝方式发射功率低，覆盖范围小，亦无法适应农村地域广阔而复杂的要求。正是由于这些因素决定了我国农村无线接入方式应采用大功率蜂窝覆盖的方式。
2）使用频段
    从频段上看，无线接入系统可选择的频段有150/450MHz、800/900MHz、1.5GHz、1.8/1.9GHz、2GHz以上等。根据无线传播特性，低频段比高频段在传输时有较小的自由空间损耗，从而有更大的传输距离。从自由空间损耗公式可以看出：L=92.4+20lgd·f，传播距离d和使用频段f成反比。以450MHz为例，在相同的技术条件下，450MHz的传播距离为为900MHz的2倍以上，1.9GHz的 4倍以上。由此可见，要达到相同的覆盖范围，从理论上说，450MHz需要的基站数为900MHz的1/4，为1.9 GHz的1/16，从而也节省了相应的投资。
    频段中150MHz和800/900MHz存在无线寻呼和移动通信，频率被占用，不适用于再建设无线接入系统。
    与欧美等国在公用移动通信网络上由450 MHz开始，继而向800/900MHz、1.8/1.9GHz发展不同，我国是直接开始建设900MHz移动网络，因而在450MHz仍有大量空闲的频段可使用。只要合理布置，规划出一段频段用作无线接入网是完全可行的。
   综上所述，根据我国农村的具体特点，在技术上可选用在450MHz频段的大功率蜂窝覆盖方式的系统。
三、试点运行情况
    450MHz频段的大功率蜂窝覆盖方式的系统在我国农村实际中应用的成功也说明了它的可行性，以湖南省农村无线接入网的发展为例：湖南省是全国最先采用450Mhz频段进行农村无线接入网实验的省份，前后开了几个实验局。如湘西某县有16个乡镇，其中10个乡尚未改制。若采用光缆和模块局方式，根据规划，全县将增建7个点共730门，投资额约1500万元，平均每门电话投资额超过2万元。而且由于用户线长度有限，加上山区地形复杂，用户发展仍然受到局限。采用无线接入方式后，信号可覆盖全县95%的地区，从技术上已具备了95%的行政村通电话的条件，目前已放号60余部，用户遍布全县和附近县，每月话费收入八千余元，已相当于其中等规模的农村支局。再如邵阳某县开通农村无线接入系统后，用户遍布全县及邻近县，某月放号61个用户，话费收入2万9千余元，平均每用户450余元。现已放号80余户，其中部分用户根据县局规划，若采用有线方式，要至少延时8年才能装上有线电话。
    由以上两例可见，农村无线接入网在这两个县的试点是较成功的，它使县局在节省大量时间和投资的情况下，及时快捷的满足零散农村用户装机的需求，是解决目前农话发展困难的有效方式，经济有效地促进了农话业务的发展。
四、目前存在的问题：
    虽然我们认为450 Mhz频段的大功率蜂窝覆盖方式的无线接入系统适合我国中西部农村的具体特点，但是通过试点，也发现了不少问题，主要表现在系统的不先进、不标准、不成熟上。
1）系统的不先进：目前在各省使用的450 Mhz无线接入系统采用的无线多址技术均为模拟FDMA方式，信道抗干扰能力较弱，音质较差、保密性不强，同时系统容量也极为有限。
    TDMA和CDMA是目前正广泛采用的数字多址接入技术，它们保密性强、抗干能力好，能较好传递数据业务，容量大，技术成熟。
   可以看出由FDMA到TDMA或CDMA是技术发展的一个趋势，部颁《接入网技术要求——固定无线接入》也要求无线接入多址方式优先选用数字技术，因此在无线多址技术上应首先采用TDMA或CDMA。
2） 系统的不标准：目前在450 Mhz左右频段存在着两种模拟系统，即450/150 Mhz跨段系统和450 Mhz同段系统。450/150 Mhz跨段系统占用410～430 Mhz用于高频段，450 Mhz同段系统占用450～460 Mhz和460～470 Mhz，即使是相同频段的不同厂家的系统在信令格式上各不相同，无法兼容，不利于网络的长远发展。因此，对450 Mhz频段的无线接入设备的技术规范的制定已成为当务之急。
3）系统的不成熟：目前大部分450 Mhz系统由集群系统改进而来，在与公网联接时，对接口、拨号方式、计费、信令、系统指标、可靠性、稳定性等方面均要符合公众通信网的要求。虽然各厂家已作出了大量工作，仍有需要进一步完善之处。在用户终端方面，也应能提供多种种类和多种型号供用户选择。
五、结束语：
    在本文中，我们首先根据我国中西部地区农村电话业务发展困难的现状，提出了采用固定无线接入方式的方案，并结合试点的实际情况，认为采用450 Mhz频段大功率蜂窝状覆盖的固定无线接入方式适合我国中西部农村的具体特点，同时也指出了目前450 Mhz频段固定无线接入系统存在的问题和需改进之处。我们希望，在450 Mhz频段尽快进行固定无线接入的规划以及系统技术规范的制定，以使各厂家的系统更先进、标准和成熟，使我们能在短时间内形成一个覆盖中西部地区农村的大型无线网络，以尽早实现我国“村村通电话”的目标。