GSM升级高速宽带在农村市场中的应用

江苏省邮电规划设计院有限责任公司 宗春

GSM升级高速宽带在农村市场中的应用

江苏省邮电规划设计院有限责任公司 宗春

农村市场宽带接入不足一直是困扰运营商全业务竞争的难题之一。GSM（全球移动通信系统）升级高速宽带通过GSM技术演进，利用现有的基站、天馈资源，提供高速共享的无线宽带接入能力，通过专用无线终端接入设备〔CPE（用户驻地设备）〕提供用户侧的无线或有线接入，可以快速解决农村宽带接入不足的问题，提升运营商的全业务竞争能力。

全球移动通信系统；升级高速宽带；农村市场；无线接入

1 项目驱动力

随着运营商全业务竞争的日趋激烈，在广大农村市场通过宽带实现融合发展，已成市场所需、竞争所迫。

农村市场区域广阔，宽带用户分散，有线宽带接入对有线资源要求高，有线宽带建设难度大，建设成本、运维成本高。且农村用户的特点与城市截然不同，目前城市宽带的覆盖方式并不一定适用于广阔的农村市场。因此通过技术创新手段实现市场竞争力提升是最佳选择。

无线宽带接入有无线局域网络（WLAN）和长期演进（LTE）两种方式：WLAN频率高、维护能力受限决定了其覆盖范围有限，不适应于农村的宽广区域覆盖，且建设成本高；LTE网络尚处于初期布局阶段，LTE网络在农村全面部署仍然需要很长的一段时间。

现阶段，全球移动通信系统（GSM）无线网络覆盖范围广，无线网络指标监控齐全，网络运维的经验丰富，运营商对网络改造、运维成本低。若利用GSM空闲频谱，通过GSM技术演进，利用现有的基站、天馈资源，提供高速共享的无线宽带接入能力，通过专用无线终端CPE（用户驻地设备）接入，提供用户侧的无线或有线接入，则可在投资最大限度保护的情况下，快速解决农村宽带接入不足的问题，提升运营商的全业务竞争能力。

因此，可将GSM升级高速宽带作为广大农村市场终端用户的宽带接入选择，以提升运营商的全业务竞争能力。

2 技术可行性

GSM升级高速宽带，在GSM系统中，引入正交频分复用（OFDM）技术：调制方式，作为GSM演进，采用1.4 MHz频宽（7个频点），可提供10 MHz的接入速率，满足10个以上2 MHz带宽用户同时接入的需求；采用5 MHz（25个频点）频宽，可提供峰值35 MHz的接入速率，满足25个以上2 MHz带宽用户同时接入的需求。

2.1 网络侧升级方案

1）核心网侧。最大限度利用现有核心网，基站控制器（BSC）新增分组控制单元（PCU）加板卡，服务支持节点（SGSN）新增服务网关（S-GW）和公共数据网关（P-GW）功能板卡，即可满足大流量数据业务的处理能力。

2）基站侧。基站设备和GSM网络共用电源、风扇等模块，增加基带板卡和传输板卡；天馈可选择和GSM网络合路共用天馈，无额外天馈改造工作量；如无线宽带和GSM网络重点覆盖区域不同，则可新增天馈。

3）无线频率。沿用GSM频率，覆盖效果得到保证，现网天馈系统保持不变。

4）协议。在沿用GSM协议栈的基础上引入空中接口的OFDM调制方式，可提供10 MHz或者35 MHz的接入速率，将GSM升级为名副其实的高速无线宽带。

GSM升级高速宽带组网架构见图1。

2.2 用户侧升级方案

在农村用户侧加装的CPE设备将GSM升级高速宽带转为WLAN或局域网（LAN），以提供终端用户宽带接入。GSM升级高速宽带用户侧方案如图2所示。

3 技术方案

3.1 GSM空中接口引入OFDM调制方式

在GSM空中接口采用宽带OFDM调制方式，相比于增强型数据速率GSM演进（EDGE）技术的窄带多时隙加8移相键控（8PSK)调制技术，在空口极限速率上有了质的飞跃（470 kb/s提升至35 Mb/s）。OFDM调制方式见图3。

3.2 共用GSM频率减少保护带宽

GSM升级高速宽带在EDGE中引入多载波捆绑，利用25载波捆绑提供5 MHz频率带宽, 可提供峰值35 MHz的接入速率，满足25个以上2 MHz带宽用户同时接入的需求。

在合并带宽达到5 MHz时，业界G/LTE（G网长期演进）共站点保护带宽需要0.4 MHz，WLAN保护带宽需要5 MHz。

GSM升级高速宽带首次采用广义多载波传输算法，提升频率利用率，减少保护带宽至0 MHz，可以实现和GSM传统业务共用频率。见图4。

GSM升级高速宽带与业界G/LTE共站点、WLAN频率保护带宽对比数据如表1所示。

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3.3 核心网侧不变基站侧与GSM共用框架

GSM升级高速宽带的核心网侧架构完全不变，现网通过扩容部分板卡就能实现。由于接入速率大幅提高，对现有BSC和SGSN的大数据处理能力要求提高很多，需增加新的处理板卡：BSC侧新增PCU加板卡；SGSN侧新增S/P-GW功能板卡。

基站设备和GSM网络共用电源、风扇等框架模块，增加基带板卡和传输板卡；天馈可选择和GSM网络合路共用天馈，采用双极化调制方式，可完全利用现有基站的天线、馈线系统，无需铁塔改造；如无线宽带和GSM网络重点覆盖区域不同，则可新增天馈。

4 农村市场应用

随着城市的发展，一般城市均可划分为主城区、一般城区、县城、乡镇、农村等区域，运营商根据各区域不同特点采用不同的网络部署策略。区域范围分布示意如图5所示。

目前，TD-LTE（时分长期演进）牌照已发，各家运营商均同时建设2G、3G、4G三张移动通信网络，以高速移动通信服务满足移动互联网业务发展的需要。加强有线宽带和WLAN无线宽带的覆盖，加强全业务竞争的优势。与此同时，广袤的农村市场由于地域广阔，用户分散且宽带用户渗透率低，大规模建设有线宽带需要大额的投资，不满足投资收入比。

运营商2G、3G、4G三张移动通信网络和GSM升级高速宽带区域应用场景见图6。

现阶段，由于运营商投资均重点集中在4G网络上，与此同时，在农村市场部署GSM无线升级高速带宽，可以在最大限度保证投资收益比基础上，满足全业务竞争的需求，抢占农村市场潜在宽带客户。

总之，GSM升级高速宽带在农村市场具有极为广阔的市场前景和社会效益，可作为运营商在农村市场全业务竞争的战略性补充策略。◆