强烈推荐GSM飞地系统研究报告Word文件下载.docx

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2.2系统原理 

2.3飞地系统与其他直放站系统的比较 

3飞地系统中继和覆盖能力分析 

3.1绕射能力分析 

3.2空间传输损耗分析 

3.3中继和覆盖能力 

4典型应用场景 

4.1复杂地形下的孤岛覆盖（村村通覆盖） 

4.2应急通信 

4.3远距离监控 

5频率资源需求分析 

5.1飞地系统所需频率资源 

5.2各省频率资源分析 

6投资成本分析 

7产业情况分析 

8河南飞地系统案例分析 

8.1自然和电磁环境 

8.2主设备和辅助设备的选取 

8.3设备安装 

8.4测试和结果分析 

9结论和建议 

1、项目背景

自信息产业部提出解决村村通工程以来，目前全国村通率达到89.2%，距“十五”规划中村通的目标还有近4万个行政村的任务。

中国移动作为重要的运营商，承担了很多村村通覆盖任务，其中相当比例是地形复杂、配套设施落后的农村地区。

随着社会信息化的加快，边远乡镇对移动通信的需求日益提高，是移动运营商的重要业务增长点。

这些地方地域广、地型复杂、话务量低，运营商建网初期面临高投入、低回报的压力。

一些乡村陆续开发风景旅游区，节假日话务量较高。

由于这些地区受地理、经济条件的制约，通信状况较差，如果采用原有的直放站方式或一般的移频方式进行农村地区的网络建设，存在着初期投资成本过高，造成投资收回时间较长，甚至无法收回的情况。

而偏远农村距离城镇较远，根本接收不到来自城镇的基站信号，若采用原频率900MHz和1800MHz的信号，则易受外界环境影响，无线传播路径损耗较大，并且在山区地型复杂，信号容易被阻挡。

因此需采用一种受外界环境影响较小，绕射能力强的系统进行传输和覆盖，实现对农村的大区域的无线通信服务。

针对以上情况，已有厂家研发出GSM飞地系统，即利用200MHz频段进行远距离传输，在目标区域仍采用移频直放站进行覆盖，大大增加了可靠传输距离，减少了投资。

飞地系统已在河南移动的19个地市使用，规模为190套，较好地完成了对山区和偏远农村的覆盖。

本报告全面分析飞地系统的技术特点，探讨飞地系统在全国推广的可能性，给出了相关的技术建议。

2、飞地系统介绍

飞地系统是一种把GSM信号移频到低频频段中进行远距离传输的系统。

它在近端把GSM频段信号选频并移频至1M～4M带宽的200MHz频段，在远端把信号还原于原频段，进行线性放大后覆盖。

飞地系统可以有效解决城市频率资源较为紧张的覆盖区和多丘陵、多山、森林等地区的信号问题。

2.1、系统构成

如上图所示，飞地覆盖系统由近端机、中继天线、远端机、重发天线和操作维护中心五部分组成：

1）近端机

近端机工作的主要作用是对GSM上行和下行信号进行滤波、移频和放大，经过移频近端机后，信号将在200MHz频点上进行中继。

2）中继天线

面向近端机（远端机）的定向天线，接收和发射移频信号，一般采用下图所示的八木天线。

3）远端机

远端机工作的主要作用是对近端机放大的中继频率信号进行滤波、再移频到所需的频率（900MHz或1800MHz），同时进行放大，实现对覆盖区域的信号覆盖。

4）重发天线

面向覆盖盲区的定向天线，接收手机的上行信号，发射近端机的下行信号。

5）操作维护中心

对飞地系统进行远程监控，保证系统的稳定运行。

应用中一般称飞地覆盖系统所在的小区的基站为施主基站，近端机既可安装在施主基站机房内，通过射频电缆直接耦合基站的信号，也可以根据环境的需要将近端机安装在基站覆盖区内的其他地方，如下图所示，远端机机安装在盲区。

飞地系统近端机和远端机之间的无线链路为施主链路，链路占用150MHz～250MHz的频段。

2.2、系统原理

飞地系统通过近端机将基站900MHz信号变成150MHz或250MHz微波中继信号传输给远端机，远端机再将该150MHz或250MHz微波信号变频成基站900MHz下行信号发射给移动台。

同时，远端机将移动台发出的900MHz上行信号变频成150MHz或250MHz微波中继信号，发射传输给近端机，近端机再将该150MHz或250MHz微波信号变频为移动台发出的900MHz上行频率，传输给基站，从而完成900MHz通过150MHz或250MHz信号来传输的任务，扩大了基站的覆盖范围。

以基站4载频配置为例，下图即为GSM飞地系统近端机和远端机的原理框图。

近端机原理框图

远端机原理框图 

考虑到实际需求及设备复杂度，目前设备最多支持4载波。

对于4载波以上的需求不存在明显的技术难点，仅会增加设备的成本。

由于飞地系统设备由传统移频直放站发展而来，因此其监控模块可以从直放站设备移植过来，目前飞地系统监控能力与直放站相同。

2.3、飞地系统与其他直放站系统的比较

飞地系统是由移频直放站发展而来，因此和其他直放站系统有一定的相似之处，但由于特殊的选频和中继能力，使其具备了一般直放站系统没有的特性，下表对宽带直放站、移频直放站、光纤直放站和飞地系统进行了比较分析。

可以看出，和其他直放站系统相比，飞地系统具有中继距离长、抗干扰能力强、地形适应性强施工难度小的特点，而且成本相对低廉。

因此对于地形复杂的环境，飞地系统相比较的优势使其成为解决GSM信号远距离传输和覆盖的重要方案。

3、飞地系统中继和覆盖能力分析

飞地系统使用150MHz至250MHz频段，和GSM900或GSM1800频段相比，飞地系统频段电波绕射能力更强，传播损耗更小，更适合特殊地形下GSM信号的远距离传输和覆盖。

3.1、绕射能力分析

电磁波频段越低，电波绕射能力越强，越容易绕过一定障碍物进行传输。

电磁波具有类似光波的特性，近距离传输时，由于功率余量大，即使中间有阻挡也能够通过反射波或天线旁瓣进行通信。

但远距离时，一定要求收发天线之间实现“视线无阻挡”，其实际含义是在收发天线之间连一条线，以这条线为轴心，以R为半径的一个类似于管道的区域内，没有障碍物的完全阻挡。

这个管道称为菲涅尔区，菲涅尔区是一个椭球体，收发天线位于椭球体的两个焦点上。

菲涅尔半径的计算公式如下：

R=0.5（λD）0.5其中λ为波长，D为两天线的距离，λ＝3×

108f（米）。

从公式可知：

当频率f固定时，菲涅尔半径随着传输距离的增加而增大。

同时，当距离固定时，菲涅尔半径随着频率的减小而增大。

从上表可以看出，150MHz～250MHz频段电波比900MHz电波可以绕过更大的障碍物，可以克服超过天线70米高的障碍物，因此在山区等障碍物较多的非视距传播环境下，飞地系统有较强的克服地形环境传输的能力。

3.2、空间传输损耗分析

信号在自由空间的传播损耗与信号的频率密切相关，信号频率越高，单位距离的衰耗越大。

信号在自由空间的衰耗损耗PL可由下式计算：

PL（dB）=32.45+20lgf+20lgd

因此，假设传播相同的距离，900MHz信号将比150MHz信号多衰减：

20（lg900-lg150）=15.56dB

比250MHz信号多衰减：

20（lg900-lg250）=11.85dB

因此，900MHz在自由空间的损耗是150MHz信号的32倍，是250MHz信号的16倍。

在其他条件不变的情况下，150MHz250MHz可以传输更远的距离。

3.3、中继和覆盖能力

飞地系统的传输能力取决于近端机和远端机之间的信号拉远能力，即复杂地形下150～250MHz信号的传输能力。

因此，飞地系统的拉远能力不仅与中继的发射功率有关（目前设备多支持2W、5W、10W和20W），还要取决于环境的复杂度。

在实际应用时，多应用中继功率为10W的设备，其拉远距离如下：

复杂的山区环境：

拉远8～10KM；

较为简单的环境：

拉远10～15KM。

飞地系统的远端机一般采用20W进行覆盖，其覆盖能力与一般移频直放站的覆盖能力相当，此只要天线挂高合适，增益足够大，即可实现直径为3～5KM区域的覆盖。

4、典型应用场景

和其他GSM延伸覆盖系统相比，飞地系统主要有以下优势：

（1）系统绕射能力强，10KM拉远距离条件下可以绕射过高于收发天线50~70米的障碍物；

（2）抗干扰能力强，覆盖效果好；

（3）中继频率可以通过软件设置，占用频带小，频率设置灵活；

（4）工程设计简单，安装简便，成本低廉；

（5）一台近端可带多台远端，覆盖灵活；

（6）在低话务量的偏远地区，常使用太阳能供电，系统能够通过自身的检测控制装置，在发现覆盖区无手机接入网时，会自动使远端上行处于休眠状态，当有用户使用时会自动恢复工作，从而减除了不必要的能耗，大大降低了运营成本。

因此飞地系统可以适应较为苛刻的自然环境，工程较为简单，成本较低，传输距离远，有一定的应用场景。

从目前的应用情况来看，复杂地形下的孤岛覆盖（村村通工程）、应急通信和远距离监控是飞地系统较为典型的应用场景。

4.1、复杂地形下的孤岛覆盖（村村通覆盖）

移动通信网络经过多年努力，网络已经覆盖了绝大大部分人员活动场所，但仍然存在很多远离城镇、被大山阻隔的山村、厂矿或临时作业区，这些点由于距离遥远、环境恶劣、投入巨大而一直处于通信的盲点，也是村村通工程需要解决的重点。

这些地区具有以下特点：

（1）地形复杂，传输环境恶劣；

（2）目标地区容量需求一般，覆盖需求为主；

（3）信号远距离传输路径上无明显覆盖要求，即具有典型孤岛特征。

飞地覆盖系统可以较为容易地覆盖远离移动通信资源的孤岛，使得移动通信网络可以飞跃旷野、山体来覆盖这些孤岛，同时加快工程进度，节省投资。

4.2、应急通信

面对抗洪抢险等复杂状况，自然环境的阻隔往往无法快速有效地建立通信联络，从而影响救灾指挥决策的顺利进行。

在突发灾害等特殊状况下，应急通信面临以下问题：

（1）地形复杂，传输环境恶劣，电力等配套设施欠缺；

（3）要求快速建立通信保障，机动灵活改变通信覆盖区；

由于飞地系统简单，工程实现容易，同时可以克服复杂地形的影响，因此适宜作为应急通信的重要手段。

08年初我国南方灾害性天气对移动通信提出了新的要求，由于飞地系统可以快速实现远距离通信，同时远端机可以依靠蓄电池工作2～3天，因此飞地系统也为未来GSM网络容灾方案提供了新的思路。

4.3、远距离监控

对于一些特定的行业性应用，如水文、环保、森林防火等，需要在特殊环境下实现远距离监控。

这些地区往往条件苛刻，人