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中國通信服務(wù)福建設(shè)計(jì)院 張斌 丁友梅 倪巖峰 余嘉立
工信部制訂的“十二五”規(guī)劃中指出，經(jīng)過五年的時(shí)間，城市家庭20M進(jìn)戶，農(nóng)村家庭4M進(jìn)戶。由此，我國農(nóng)村地區(qū)的通信能力、帶寬需求將得到大幅度提升。但是由于農(nóng)村相比城市而言，地域面積廣闊、人口分布稀松，有線寬帶接入的線纜敷設(shè)里程增長、敷設(shè)難度增大，建設(shè)成本以及維護(hù)代價(jià)都大大增加。這就造成了農(nóng)村寬帶接入存在信息化變革需求和建設(shè)成本壓力的矛盾。
在這種背景下，農(nóng)村環(huán)境內(nèi)，無線接入方式以其組網(wǎng)簡單、建設(shè)周期短、易于實(shí)現(xiàn)、遠(yuǎn)程維護(hù)、節(jié)約損耗等優(yōu)勢，能有效地解決農(nóng)村寬帶化建設(shè)的諸多問題。針對(duì)當(dāng)前農(nóng)村寬帶化建設(shè)的發(fā)展?fàn)顩r，通過多角度比選，筆者明確出了農(nóng)村寬帶無線化的技術(shù)解決方案，并且結(jié)合農(nóng)村寬帶無線化建設(shè)的組網(wǎng)環(huán)境特性和業(yè)務(wù)應(yīng)用特點(diǎn)，細(xì)化提出了小型自然村、漁排、農(nóng)村小規(guī)模企業(yè)、農(nóng)村集市等多種應(yīng)用場景的農(nóng)村寬帶無線化解決方案，對(duì)農(nóng)村信息化應(yīng)用建設(shè)有一定的借鑒作用。
農(nóng)村寬帶無線化技術(shù)分析
目前，寬帶無線化技術(shù)主要有各運(yùn)營商已成熟運(yùn)營的2G/3G技術(shù)，業(yè)界常用的如WiFi、Wimax等技術(shù)。其中Wimax產(chǎn)業(yè)鏈暫不成熟，且應(yīng)用較少；2G/3G技術(shù)又受限于單載頻的帶寬較低及接入代價(jià)較高，難以承載高流量、高速率的寬帶業(yè)務(wù)；而經(jīng)多年商用，發(fā)展到802.11n的WiFi技術(shù)在帶寬、容量上都得到了顯著提高，在無線寬帶領(lǐng)域具備較大的優(yōu)勢。
當(dāng)下適用于農(nóng)村的寬帶接入方式主要有無線接入和有線接入。根據(jù)傳輸資源的到位情況和建設(shè)條件，可以選擇不同的方式接入。分析來看，具備銅纜接入資源或光纖接入條件的場景可以采用有線接入；而2G/3G網(wǎng)絡(luò)已覆蓋，無其他傳輸資源的場景則可采用無線接入。
農(nóng)村寬帶無線化建設(shè)三大組合方式分析
農(nóng)村寬帶無線化網(wǎng)絡(luò)部署過程中主要涉及的網(wǎng)元有無線網(wǎng)橋、室外增強(qiáng)型AP、室外CPE等，主要的組網(wǎng)方式為此三大網(wǎng)元的組合。
根據(jù)測算模型，考慮室外傳輸不計(jì)取隔墻損耗，所以，自由空間傳播損耗=發(fā)射功率+天線增益-室外邊緣場強(qiáng)(可接收)=126db，根據(jù)室外自有空間傳播模型，帶入性能參數(shù)計(jì)算，無線網(wǎng)橋最大傳輸距離(d)為8.2公里(可視)；考慮接收時(shí)15db的隔墻損耗，所以，自由空間傳播損耗=發(fā)射功率+天線增益-隔墻損耗-邊緣場強(qiáng)(用戶側(cè))=94db，根據(jù)室外自有空間傳播模型，帶入性能參數(shù)計(jì)算，增強(qiáng)型AP最大傳輸距離(d)為0.5公里(可視)；由于室外CPE是將接收遠(yuǎn)端的WiFi信號(hào)加成自身功率后，提供用戶終端接收�？紤]接收時(shí)25db的建筑物、樹木等綜合遮擋損耗，所以，自由空間傳播損耗=發(fā)射功率+CPE增益-隔墻損耗-邊緣場強(qiáng)(用戶側(cè))=110db，根據(jù)根據(jù)室外自有空間傳播模型，帶入性能參數(shù)計(jì)算，增強(qiáng)型AP+CPE最大傳輸距離(d)為3.0公里(可視)。
根據(jù)最大傳輸距離的定義，通過測試結(jié)果的科學(xué)驗(yàn)證，建議如下：無線網(wǎng)橋的最佳傳輸距離為7公里(可視)；室外增強(qiáng)型AP的最佳傳輸距離為0.5公里(可視)；室外增強(qiáng)型AP+CPE的最佳傳輸距離為2.5公里(可視)。
目前，適用于農(nóng)村的WiFi無線接入技術(shù)，可從傳輸距離、覆蓋目標(biāo)、覆蓋范圍等場景特性進(jìn)行選擇。
農(nóng)村寬帶無線化應(yīng)用場景分析
根據(jù)接入方式分析，802.11n的WiFi無線接入技術(shù)在農(nóng)村寬帶無線化領(lǐng)域的應(yīng)用，主要?dú)w納有小型自然村、漁排、農(nóng)村小規(guī)模企業(yè)、農(nóng)村集市等場景。
第一，小型自然村。從地理位置可分為山區(qū)型自然村和海域型自然村。其具備以下幾個(gè)特性：與光纜資源(光交、光配箱或2G/3G基站)距離小于7公里。根據(jù)WiFi接入場景特性分析，小于2.5公里的可不選配無線網(wǎng)橋，2.5-7.0公里必須配置無線網(wǎng)橋；目標(biāo)用戶為公眾客戶，以自建房為主，獨(dú)門獨(dú)戶。公眾客戶的寬帶需求以非專線接入為主，根據(jù)WiFi接入場景特性分析，必須配置室外增強(qiáng)型AP；用戶分布區(qū)域的遮擋物過多，且分布面積較廣。根據(jù)WiFi接入場景特性分析，覆蓋區(qū)域在室外增強(qiáng)型AP有效覆蓋范圍外，必須配置室外CPE。
根據(jù)特性分析，小型自然村的組網(wǎng)方式采用無線網(wǎng)橋(可選)+室外增強(qiáng)型AP+室外CPE方式實(shí)現(xiàn)寬帶接入，其中距光纖資源距離在2.5公里內(nèi)的場景可不配置無線網(wǎng)橋。
第二，漁排。漁排是集養(yǎng)殖區(qū)、生活區(qū)于一體的漁業(yè)養(yǎng)殖基地，位于行政村內(nèi)的近海區(qū)域，覆蓋目標(biāo)多以漁船為主，覆蓋區(qū)域較為空曠，遮擋物較少，可視范圍較大，具備以下幾個(gè)特性：海岸沿線基本具備光纜資源，距離光纖資源較近。根據(jù)WiFi接入場景特性分析，小于2.5公里的可不配置無線網(wǎng)橋；目標(biāo)用戶為公眾客戶，以漁船或海上簡易房為主，獨(dú)門獨(dú)戶。公眾客戶的寬帶需求以非專線接入為主，根據(jù)WiFi接入場景特性分析表，必須配置室外增強(qiáng)型AP；用戶分布區(qū)域的遮擋物較少，覆蓋區(qū)域較為空曠，面積較廣。根據(jù)3.2-1WiFi接入場景特性分析，距離AP目標(biāo)用戶較近的且在室外增強(qiáng)型AP有效覆蓋范圍內(nèi)的可不選配室外CPE。
根據(jù)特性分析，漁排的組網(wǎng)方式采用室外增強(qiáng)型AP+室外CPE方式實(shí)現(xiàn)寬帶接入，其中部分距離AP較近的、使用單一寬帶業(yè)務(wù)的用戶在用戶側(cè)可不選配室外CPE。
第三，農(nóng)村小規(guī)模企業(yè)。主要面向銅纜資源不具備，光纖接入受阻或距光纖資源較遠(yuǎn)的農(nóng)村小規(guī)模企業(yè)，覆蓋面積和帶寬需求較小，但具備一定的商務(wù)辦公樓宇特性，即集辦公、生產(chǎn)于一體的、多用戶集中的單棟或多棟辦公樓，具備以下幾個(gè)特性：傳輸資源有限，距離光纖資源較遠(yuǎn)。根據(jù)WiFi接入場景特性分析，與光纖資源距離在2.5-7.0公里的場景必須配置無線網(wǎng)橋；目標(biāo)用戶為專線客戶，以生產(chǎn)、辦公為主的多用戶集中辦公樓。專線客戶的寬帶需求以專線接入為主，根據(jù)WiFi接入場景特性分析，可不配置室外增強(qiáng)型AP；辦公樓內(nèi)設(shè)置用戶自有的辦公網(wǎng)絡(luò)、綜合布線或分布系統(tǒng)等。根據(jù)WiFi接入場景特性分析，用戶自有綜合布線等有線網(wǎng)絡(luò)，無需配置室外CPE。
根據(jù)特性分析，農(nóng)村小規(guī)模企業(yè)的組網(wǎng)方式采用無線網(wǎng)橋方式，利用用戶自帶的有線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)寬帶接入。
第四，農(nóng)村集市。農(nóng)村集市位于行政村中，周期性、臨時(shí)性的用戶聚集場所，區(qū)域內(nèi)較為空曠，覆蓋面積不大，用戶體驗(yàn)主要以單一的互聯(lián)網(wǎng)為主，用戶終端主要為筆記本、手機(jī)。主要特征有：位于行政村，距離光纖資源較近。根據(jù)WiFi接入場景特性分析，與光纖資源距離在2.5公里內(nèi)的場景可不配置無線網(wǎng)橋；目標(biāo)用戶為周期性、臨時(shí)性公眾客戶。公眾客戶的寬帶需求以非專線接入為主，根據(jù)WiFi接入場景特性分析，必須配置室外增強(qiáng)型AP；用戶區(qū)域內(nèi)遮擋物較少，覆蓋區(qū)域較為空曠，面積較小。根據(jù)WiFi接入場景特性分析，目標(biāo)用戶在室外增強(qiáng)型AP有效覆蓋范圍內(nèi)的可不選配室外CPE。
根據(jù)特性分析，農(nóng)村集市的組網(wǎng)方式采用室外增強(qiáng)型AP直接覆蓋方式，利用用戶終端自帶的無線網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)寬帶接入。
由此，通過對(duì)農(nóng)村寬帶化建設(shè)的特點(diǎn)研究，寬帶接入技術(shù)的比較，802.11n WiFi無線接入技術(shù)的組網(wǎng)分析，確定了802.11n WiFi無線接入技術(shù)進(jìn)行寬帶無線化應(yīng)用的技術(shù)可行性，以及從技術(shù)層面提出以下幾個(gè)解決方案。即小型自然村寬帶無線接入解決方案；漁排寬帶無線接入解決方案；農(nóng)村小規(guī)模企業(yè)寬帶無線接入解決方案；農(nóng)村集市寬帶無線接入解決方案。
