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2023年3月5日发(作者：仙人崖)5G无线网络在农村场景部署及应用前瞻
作者：李宏伟
来源：《现代信息科技》2020年第07期
摘要：5G是最新一代蜂窩移动通信技术，被认为将为移动通信及相关垂直行业领域带来
革命性的变化。农村场景因其用户数量少、投资回报比低等特点，在蜂窝移动网络发展进程中
长期未得到重视，但随着乡村振兴战略的推进，农村经济社会得到快速发展，农村场景将成为
未来无线网络发展建设的主战场。结合在农村践行乡村振兴及智慧农业推广工作，对5G网络
在农村场景下的部署及应用进行前瞻和预判，并在投资建设、业务推广、覆盖组网三个方面给
出建议。
关键词：5G;农村场景;乡村振兴战略
中图分类号：TN929.5文献标识码：A文章编号：2096-4706（2020）07-0058-03
Prospectof5GWirelessNetworkinRuralSceneDeploymentandApplication
LIHongwei
（CollegeofInformationandElectricalEngineering，ShenyangAgriculturalUniversity，
Shenyang110866，China）
Abstract：5Gisthelatestgenerationofcellularmobilecommunicationtechnology，whichis
consideredtobringrevolutionarychangestomobilecommunicationandrelatedverticalindustries.
Duetothecharacteristicsofsmallnumberofusersandlowreturnoninvestment，ruralscenehasnot
beenpaidattentiontoforalongtimeinthedevelopmentprocessofcellularmobilenetwork.
However，withthepromotionofruralrevitalizationstrategyandrapiddevelopmentofruraleconomy
andsociety，ruralscenewillbecomethemainbattlefieldoffuturewirelessnetworkdevelopment
ntheimplementationoftheruralrevitalizationstrategyandsmart
agriculturepromotioninruralareas，thispaperforecaststhedeploymentandapplicationof5G
networkintheruralscene，andsuggestionsaregivenininvestmentconstruction，business
promotionandcoveragenetworking.
Keywords：5G;ruralscene;ruralrevitalizationstrategy
0引言
自上世纪八十年代初第一代移动通信系统开始商用以来，移动通信技术就成为了社会发展
的关键驱动力，特别是上世纪九十年代初开始商用的第二代移动通信系统GSM，至今仍在规
模商用，实现了人与人之间通讯互联，拉近了世界的距离。2G网络的成功促进了移动通信技
术的快速发展，九十年代末期“第三代合作伙伴计划”即全球性通信技术标准化制定组织3GPP
成立，开启了3G网络时代。而随着智能终端的普及以及终端处理能力的不断增强，用户对流
量和网速的需求呈现爆发式增长[1]，在这样的大环境下4G网络应运而生，用户对移动网络的
主要需求也由传统的语音业务转向为高速率、低延迟的数据业务[2]。
在移动通信网络近半世纪的发展变革中，密集市区、一般市区等城市场景一直是运营商争
夺的焦点，大量的资金和新技术都投放到了城市场景，而农村场景却少有关注。这是因为，城
市场景在用户密集度、人均消费水平，对新兴业务的需求程度、基站负荷等方面都远高于农村
场景，其投资回报率也更高。
为积极践行乡村振兴战略，笔者长期在农村开展驻村帮扶工作及智慧农业推广工作。随着
乡村振兴战略的大力实施，农村经济社会快速发展，物质文化水平快速提升，农村面貌焕然一
新。同时，随着无线网络在农村区域实现广覆盖，手机终端性价比不断提升，农村居民基本实
现“人手一机”，对新技术新概念的关注度也日益提高，在城市无线网络用户趋于饱和的情况
下，农村市场将成为通信领域收入的下一个增长点。特别是经过了2019年在城市场景的商用
试点，5G网络预计将在2020年开始大规模建设部署，因此对5G网络在农村场景下的部署及
应用进行前瞻和预判，具有重要的现实意义。
15G典型应用场景
与1G到4G移动通信技术相比，5G技术标准在制定之初就不仅仅满足于单纯改变人类传
统通讯方式，而是将目标锁定为改变整个网络社会及相关垂直行业，即不仅面向单一应用需
求，而是要覆盖所有可能的应用需求。国际电信联盟ITU在2015年9月提出的《IMTVision-
FrameworkandoverallobjectivesofthefuturedevelopmentofIMTfor2020andbeyond》[3]提出了
5G三个典型应用场景：一是eMBB增强移动宽带应用场景，可提供极高传输速率、极广覆
盖、低时延的通信能力。从本质上讲，eMBB场景是4G网络的延续，即进一步提高无线网络
速率，满足高速率应用需求。这一场景的典型应用包括观看高清视频、远程云办公、VR虚拟
现实等;二是uRLLC高可靠低时延连接应用场景，可提供极高可靠、低时延通信能力，这将改
变现有交通、工业及医疗等领域。该场景可为相关应用提供安全可靠的网络连接，典型应用包
括车联网、智慧城市、远程保护、远程医疗救助、工业自动化等;三是mMTC海量物联应用场
景，可提供万物互联通信能力，主要针对低速率且对时延不敏感的应用，典型场景包括智慧农
业、远程抄表、环境监测等。
2农村场景特点总结
农村场景特点可从如下三个方面进行总结：一是自然环境方面。农村场景具有人口密度
低、居住分散、地域广阔、地形复杂的特点[4]。特别是中国北方农村，一个行政村包含若干
自然村，这些自然村在地理位置上相隔较远，中间隔着大片土地。另外，农村场景大多地形复
杂，山脉起伏连绵，沟壑崎岖，建筑物多以平层为主，基本上没有高层建筑;二是经济发展方
面。随着乡村振兴战略的实施，我国农村经济社会得到快速发展，农村生活水平不断提升。但
是与城市相比，农村经济发展程度仍有较大提升空间，消费水平仍处于较低水平，且消费支出
主要集中在衣食住行等生活必需品方面，在精神文化领域投入较少;三是业务需求方面。受智
能终端普及程度影响，农村用户业务需求仍以语音业务为主，数据业务为辅。同时针对数据业
务，多数由微信、各类新闻客户端等低流量应用产生，对网络速度及时延要求不高，因此农村
场景下基站普遍负荷较小，网络无容量压力。
35G无线网络在农村场景部署前瞻
2019年6月，中国移动、中国联通、中国电信、中国广电四家运营商获得工信部颁发的
5G牌照，其中中国移动、中国联通、中国电信已获批明确的部署频段，并在部分中心城市的
热点区域开展5G建设项目。如果说2019年是中国5G网络商用元年，那么2020年将是5G网
络开展大规模建设的一年，特别是在2020年3月，工信部下发工信部通信〔2020〕49号文件
《工业和信息化部关于推动5G加快发展的通知》，提出要“全力推进5G网络建设、应用推
广、技术发展和安全保障，充分发挥5G新型基础设施的规模效应和带动作用，支撑经济高质
量发展。”[5]这意味着在经过2019年5G网络商用元年之后，2020年将掀起5G网络建设的高
潮。
目前，国内运营商5G网络建设主要集中在城市场景，随着乡村振兴战略的实施，农村场
景的重要程度日益提升，5G网络必将由城市向农村推进。本文结合5G典型应用场景及农村场
景实际特点，给出如下前瞻及建议。
3.1投资建设方面：县镇试点，按需部署
工信部通信〔2020〕49号文件旨在推动运营商加快5G网络建设，其中提出要“加快推进
主要城市的网络建设，并向有条件的重点县镇逐步延伸覆盖。”这意味着三大运营商可参考城
市场景5G网络局部试点的经验，在部分县镇先期开展5G网络农村场景试点工作，实现5G网
络从城市场景到农村场景的平滑过渡，为今后农村场景5G网络建设全面铺开积累宝贵经验。
但也应注意到，受提速降费、流量不清零等因素影响，三大运营商均呈现营收及净利润增
长乏力的态势，根据港交所发布的国内三大运营商2019年财报数据[6-8]，中国联通、中国电
信营收出现负增长，中国移动、中国电信净利润出现负增长，如表1所示。这意味着三大运营
商在投资决策方面将更加谨慎。
同时，目前5G终端价格普遍较高，很大程度上限制了5G终端的普及推广。特别在农村
用户收入水平较低的情况下，短期内5G终端用户比例不会出现较大提升。可以预测在出现
5G“千元机”之前，农村5G市场基本将是空白的。因此，在投资建设方面，5G网络在农村场
景应在有条件的县镇先行试点，积累经验做好准备，同时等待终端等配套产业链进一步发展后
按需部署建设。
3.2业务推广方面：应用为主，物联先行
如前文所述，与传统移动通信技术不同，5G技术不仅会改变人与人之间传统的通讯方
式，更将改变整个网络社会及相关垂直行业，其三个典型应用场景表明，5G的重要意义是将
各个行业领域的应用需求映射到信息系统之中，从而实现各个行业领域的高度智能化。特别是
4G网络建设以来，由于互联网业务快速发展，运营商短信、彩铃、语音等传统业务受到极大
冲击，“管道化”趋势明显。而5G技术将为运营商“去管道化”提供可能。
结合农村场景实际特点，在目前阶段5G三大典型场景中的mMTC海量物联技术预计将率
先在农村场景下得到广泛应用。“5G+农业”的初期阶段将是通过物联网技术实现农业智能化，
进而推动农业现代化进程。例如，在广袤土地或温室大棚内放置海量传感器、摄像头等信息采
集装置，通过物联网技术，实现环境温湿度、土壤酸碱度、肥力等农业信息采集汇总上报，通
过云计算处理给出合理化建议，并提供远程控制相关设备的能力。
目前，NB-IoT窄带物联网技术已作为5G候选技术上报到国际电信联盟，最早将于2020
年6月得到正式批复。中国电信也于2018年开始在部分区域通过重耕800M频段实现NB-IoT
网络覆盖。因此，在业务推广方面，农村场景应首先推动5G物联网技术在农业领域的应用，
以此带动5G网络在农村场景的多业务推广。
3.3覆盖组网方面：长期共存，低频覆盖
我国4G网络自2014年正式开始商用，经过5年的大规模建设，至2018年末，已建成了
世界上规模最大的4G网络，且在农村场景也已基本实现4G网络广覆盖。目前，农村4G网络
呈现站点数量少、单站覆盖广、容量压力小的特点，并且这种特点也将随着农村4G用户数量
趋于饱和而变成常态化。
因此，5G网络在农村场景部署初期仍将与4G网络长期共存，特别是由于5G目前仅能承
载数据业务，而其承载语音业务的VoNR技术仍处在研究阶段，在2G网络退网之后，4G网
络的VoLTE将承担起承载语音业务的重担，因此不仅在农村场景下需要保留4G网络，城市
场景也需要4G网络与5G网络长期共存，满足用戶体验不受影响。
同时，在农村地区部署5G网络也将受到频段制约。目前，已得到工信部批准的可用于室
外覆盖的5G频段包括中国移动2.6G频段及4.9G频段，共260M带宽、中国联通3.5G频段共
100M带宽以及中国电信3.5G频段共100M带宽，如表2所列。虽然获批频段在5G频率范围
中已属于6G以下低频部分，但与目前4G网络在农村场景下采用的低频段仍有较大差异，进
而造成了覆盖距离和站址数量的差异。以中国电信为例，目前中国电信4G网络在农村场景以
800M频段覆盖为主，如果采用3.5G频段进行5G网络覆盖，通过链路损耗计算，理论上800
M频段单站覆盖距离是3.5G频段的4倍以上，这意味着若想实现与4G网络同等的覆盖效果，
5G网络所需站点规模将是4G网络的16倍以上，即使考虑大规模天线技术等5G关键技术对
覆盖提升增益，仍需新建大量的5G站点来弥补频段劣势造成的覆盖能力不足。因此利用已经
获批的5G频段在农村部署5G网络将面临很大的工程难度和资金压力。
2农村场景特点总结
农村场景特点可从如下三个方面进行总结：一是自然环境方面。农村场景具有人口密度
低、居住分散、地域广阔、地形复杂的特点[4]。特别是中国北方农村，一个行政村包含若干
自然村，这些自然村在地理位置上相隔较远，中间隔着大片土地。另外，农村场景大多地形复
杂，山脉起伏连绵，沟壑崎岖，建筑物多以平层为主，基本上没有高层建筑;二是经济发展方
面。随着乡村振兴战略的实施，我国农村经济社会得到快速发展，农村生活水平不断提升。但
是与城市相比，农村经济发展程度仍有较大提升空间，消费水平仍处于较低水平，且消费支出
主要集中在衣食住行等生活必需品方面，在精神文化领域投入较少;三是业务需求方面。受智
能终端普及程度影响，农村用户业务需求仍以语音业务为主，数据业务为辅。同时针对数据业
务，多数由微信、各类新闻客户端等低流量应用产生，对网络速度及时延要求不高，因此农村
场景下基站普遍负荷较小，网络无容量压力。
35G无线网络在农村场景部署前瞻
2019年6月，中国移动、中国联通、中国电信、中国广电四家运营商获得工信部颁发的
5G牌照，其中中国移动、中国联通、中国电信已获批明确的部署频段，并在部分中心城市的
热点区域开展5G建设项目。如果说2019年是中国5G网络商用元年，那么2020年将是5G网
络开展大规模建设的一年，特别是在2020年3月，工信部下发工信部通信〔2020〕49号文件
《工业和信息化部关于推动5G加快發展的通知》，提出要“全力推进5G网络建设、应用推
广、技术发展和安全保障，充分发挥5G新型基础设施的规模效应和带动作用，支撑经济高质
量发展。”[5]这意味着在经过2019年5G网络商用元年之后，2020年将掀起5G网络建设的高
潮。
目前，国内运营商5G网络建设主要集中在城市场景，随着乡村振兴战略的实施，农村场
景的重要程度日益提升，5G网络必将由城市向农村推进。本文结合5G典型应用场景及农村场
景实际特点，给出如下前瞻及建议。
3.1投资建设方面：县镇试点，按需部署
工信部通信〔2020〕49号文件旨在推动运营商加快5G网络建设，其中提出要“加快推进
主要城市的网络建设，并向有条件的重点县镇逐步延伸覆盖。”这意味着三大运营商可参考城
市场景5G网络局部试点的经验，在部分县镇先期开展5G网络农村场景试点工作，实现5G网
络从城市场景到农村场景的平滑过渡，为今后农村场景5G网络建设全面铺开积累宝贵经验。
但也应注意到，受提速降费、流量不清零等因素影响，三大运营商均呈现营收及净利润增
长乏力的态势，根据港交所发布的国内三大运营商2019年财报数据[6-8]，中国联通、中国电
信营收出现负增长，中国移动、中国电信净利润出现负增长，如表1所示。这意味着三大运营
商在投资决策方面将更加谨慎。
同时，目前5G终端价格普遍较高，很大程度上限制了5G终端的普及推广。特别在农村
用户收入水平较低的情况下，短期内5G终端用户比例不会出现较大提升。可以预测在出现
5G“千元机”之前，农村5G市场基本将是空白的。因此，在投资建设方面，5G网络在农村场
景应在有条件的县镇先行试点，积累经验做好准备，同时等待终端等配套产业链进一步发展后
按需部署建设。
3.2业务推广方面：应用为主，物联先行
如前文所述，与传统移动通信技术不同，5G技术不仅会改变人与人之间传统的通讯方
式，更将改变整个网络社会及相关垂直行业，其三个典型应用场景表明，5G的重要意义是将
各个行业领域的应用需求映射到信息系统之中，从而实现各个行业领域的高度智能化。特别是
4G网络建设以来，由于互联网业务快速发展，运营商短信、彩铃、语音等传统业务受到极大
冲击，“管道化”趋势明显。而5G技术将为运营商“去管道化”提供可能。
结合农村场景实际特点，在目前阶段5G三大典型场景中的mMTC海量物联技术预计将率
先在农村场景下得到广泛应用。“5G+农业”的初期阶段将是通过物联网技术实现农业智能化，
进而推动农业现代化进程。例如，在广袤土地或温室大棚内放置海量传感器、摄像头等信息采
集装置，通过物联网技术，实现环境温湿度、土壤酸碱度、肥力等农业信息采集汇总上报，通
过云计算处理给出合理化建议，并提供远程控制相关设备的能力。
目前，NB-IoT窄带物联网技术已作为5G候选技术上报到国际电信联盟，最早将于2020
年6月得到正式批复。中国电信也于2018年开始在部分区域通过重耕800M频段实现NB-IoT
网络覆盖。因此，在业务推广方面，农村场景应首先推动5G物联网技术在农业领域的应用，
以此带动5G网络在农村场景的多业务推广。
3.3覆盖组网方面：长期共存，低频覆盖
我国4G网络自2014年正式开始商用，经过5年的大规模建设，至2018年末，已建成了
世界上规模最大的4G网络，且在农村场景也已基本实现4G网络广覆盖。目前，农村4G网络
呈现站点数量少、单站覆盖广、容量压力小的特点，并且这种特点也将随着农村4G用户数量
趋于饱和而变成常态化。
因此，5G网络在农村场景部署初期仍将与4G网络长期共存，特别是由于5G目前仅能承
载数据业务，而其承载语音业务的VoNR技术仍处在研究阶段，在2G网络退网之后，4G网
络的VoLTE将承担起承载语音业务的重担，因此不仅在农村场景下需要保留4G网络，城市
场景也需要4G网络与5G网络长期共存，满足用户体验不受影响。
同时，在农村地区部署5G网络也将受到频段制约。目前，已得到工信部批准的可用于室
外覆盖的5G频段包括中国移动2.6G频段及4.9G频段，共260M带宽、中国联通3.5G频段共
100M带宽以及中国电信3.5G频段共100M带宽，如表2所列。虽然获批频段在5G频率范围
中已属于6G以下低频部分，但与目前4G网络在农村场景下采用的低频段仍有较大差异，进
而造成了覆盖距离和站址数量的差异。以中国电信为例，目前中国电信4G网络在农村场景以
800M频段覆盖为主，如果采用3.5G频段进行5G网络覆盖，通过链路损耗计算，理论上800
M频段单站覆盖距离是3.5G频段的4倍以上，这意味着若想实现与4G网络同等的覆盖效果，
5G网络所需站点规模将是4G网络的16倍以上，即使考虑大规模天线技术等5G关键技术对
覆盖提升增益，仍需新建大量的5G站点来弥补频段劣势造成的覆盖能力不足。因此利用已经
获批的5G频段在农村部署5G网络将面临很大的工程难度和资金压力。