发展无线通信 提供普遍服务

  
  
  一、引言
  
   农村通信事业的发展是我国通信网建设的重要组成部分,是具有战略性的基础工程,它的成功建设将产生一系列意义深远的辐射作用。除了直接经济效益外,对广大农村的文化、教育、医疗卫生、现代农业技术的推广及农村人口素质的提高都有巨大而深远的影响。另外,农村地区和中西部地区通信网的建设,对抗灾防灾、维护治安以及促进各民族的团结具有重要的政治意义。
  
   “改善农村通信条件,缩小城乡差异,促进地区均衡发展”是党的“三个代表”在农村的重要实践,是全面建设小康社会的重要前提。然而,我国农村地区地形条件十分复杂,农村居民分布较广,经济发展相对落后,虽然党中央和各级人民政府都对我国广大农村地区的通信问题给予了高度关注并做出巨大努力,农村通信的形势依然严峻。
  
   如何正确看待我国的农村通信问题,一方面需要党和政府的正确领导和支持;另一方面要讲科学、讲技术,要根据农村的实际情况因地制宜,选择合适的方法、合适的设备,总结以往的经验,探索出全套解决方案和农话建设模式,全面改善我国农村的通信现状。
  
   二、发展低频、码分多址无线系统是解决农村通信的根本之道
  
   农村地区地域广阔,各行政村离乡镇、县城等几乎都在几十公里以上,同时地形复杂,利用有线方式解决该地区的通信,投资回报率低,运营商积极性往往不高。随着无线技术的发展,传统的有线方式逐渐被无线方式取代。无线技术具有建设速度快、安装方便灵活、造价低廉、安全性能好、抗自然灾害能力强、运行维护方便等显著优势。
  
   无线技术根据组网类别可分为蜂窝制和大区制方式。蜂窝制方式覆盖半径一般在几十米到几公里之间,主要解决容量大,话务量大,人口密集地区的通信问题,适合城市地区的通信,如中国移动GSM网络。对于大区制方式,无线覆盖半径一般在20公里以上,主要解决覆盖问题,适合农村地区的通信,如中国电信和中国网通的450MHz模拟无线接入系统。
  
   根据电波频率特性方式可以分为低频(一般低于500MHz)和高频(一般高于1500MHz)方式。电波传播的方式十分复杂,从简单的视距传播到各种复杂的由各种各样障碍物(如建筑物、山脉、街道、树叶等)引起的反射、折射、绕射、散射传播。根据电磁理论,频率越低,电波视距损耗越小,绕射能力越强;频率越高,建筑物穿透损耗越小,视距损耗越大,绕射能力越弱。
  
   对于低频,其电波综合特性遵循Okumura-Hata模型。该模型以市区传播损耗为标准,其它地区在此基础上进行修正。根据Okumura-Hata模型,覆盖相同面积的各种地形,其所需的基站数如表一(选取450MHz、800MHz、1900MHz、2.1GHz四个主要无线频段进行对比)。
  
   从表一可以知道:如采用低频系统作农村覆盖,其所需的基站数为高频系统的1/6~1/8,建站数量少将使建网成本大幅降低,建设周期大幅缩短,同时也可大幅降低维护成本和难度。
  
   在实际应用中,同样根据Okumura-Hata模型,综合各种因素,低频系统(典型的为450MHz系统)与高频系统(典型的为1900MHz系统)空中传播损耗相差14.5dB左右,与800MHz系统相差6.5dB左右。可见低频系统的频率特性远远优于高频系统,对用作广覆盖具有先天的优越性(已有经验表明:低频系统覆盖半径在农村可以达到30公里以上,固定台采用室外天线可以超过50公里),适合大区制组网,是农村通信的最佳选择;而高频系统适合密集城区,适合蜂窝组网或者微蜂窝组网,解决城区容量问题,仅适合城区通信,而不适合农村通信。
  
   无线技术根据多址技术的不同可以分为FDMA、TDMA和CDMA等。FDMA为模拟技术,频率利用率低下,频率复用系数为7-12(3×7),容量较小。另外系统大量使用模拟器件,受外界影响较大,稳定性不高,运行维护难度较大,因此FDMA技术已经落后于主流数字技术并逐步被淘汰。TDMA为数字技术,频率复用系数为3(1×3),频率利用率相对于FDMA有所提升,系统容量有所提高,但主要用于中高频系统,低频系统由于其器件体积较大,一般系统较少。CDMA为数字技术,频率复用系数为1(1×1),系统容量较大,为当前和今后的主流技术,目前其系统已经走向成熟,不仅有高频系统,而且还有低频系统。
  
   表二为三种多址技术容量比较,取1.25MHz频率带宽,包括FDMA(以450MHz模拟无线接入系统为例)、TDMA(以GSM为例)、CDMA(以CDMA1X为例)。
  
   从表二可以知道:相同的频率带宽,CDMA系统的容量为TDMA系统的5~7倍,是FDMA系统22倍左右。根据以往的经验,在农村作无线覆盖时,其组网一般均为大区制,且覆盖半径一般考虑在20公里以上,由于覆盖广,应该考虑较大容量的系统,且我国农村人口基数巨大的国情也要求通信系统建设时必须充分考虑到今后的容量发展。我国以往的农村无线通信系统几乎全为模拟系统,其频率利用率很低,容量得不到保证,已经不适合我国农村通信建设而被逐步淘汰。现阶段进行农村通信建设,我们应该充分吸取过去的经验教训,选取合适制式的系统解决农村普遍服务。
  
   因此,选取低频、码分多址的无线接入系统是当前解决农村通信的最佳手段。它不仅适合现在,而且适合将来我国农村通信的发展。
  
   三、低频码分多址系统在国内外的应用情况
  
   低频码分多址无线接入系统主要指近一两年才刚刚出现的450MHzCDMA系统。正是由于其具有覆盖能力强、容量大、建网成本低等显著特点,该系统一经推出,就得到了相当广泛的国际应用。该系统最早在东欧和独联体国家投入商用,如罗马尼亚、俄罗斯、白俄罗斯等国家的多个移动运营商均使用了该系统。此外,乌兹别克、格鲁吉亚已经建设网络,即将投入运营。450MHzCDMA系统在独联体国家和东欧市场获得巨大成功后,包括欧洲、亚洲和南美洲地区的运营商对450MHz数字无线接入系统技术均产生了浓厚的兴趣,如西欧的德国、法国、英国、芬兰、丹麦,东欧国家如捷克、匈牙利、保加利亚等,都已开始将NMT-450(模拟450MHz无线接入系统)转制为450MHzCDMA系统。该系统已逐步成为国际通信领域的主要制式之一,并将持续保持高速发展。可以说,450MHz低频资源在国际上已经得到了越来越充分的应用。
  
   在我国,基于历史原因,450MHz低频资源除部分被模拟农村无线接入系统占用外,主要为公用频段,尚未统一规划,运行于该频段的系统种类较多,无线电管理也比较复杂,在城市地区主要用于对讲机等模拟集群系统、寻呼系统等,还存在部分非法用户。但随着历史和技术的不断发展,寻呼开始走向消亡,模拟对讲机等集群系统逐渐被数字公用集群取代(模拟对讲机发射功率大,对人体有较大的辐射,对其他无线系统也有一定的干扰,致使无线频率无法充分利用),因此我国宝贵的450MHz低频资源利用率并不充分,完全可以对其进行统一规划,将仍在使用的部分对讲机等系统归并到一定的频率带宽范围内,将450MHz低频资源分给运营商用于农村通信,既解决了我国农村通信建设的难题,又符合运营商的切身利益,还为国家节省了用于电信普遍服务的巨额补贴。