農(nóng)村無線寬帶技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案探討

陳維

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司四川分公司 四川成都 610045）

農(nóng)村無線寬帶技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案探討

陳維

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司四川分公司 四川成都 610045）

本文主要講述了農(nóng)村無線寬帶技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方案。首先本文講了寬帶建設(shè)的重要性以及無線技術(shù)的特點(diǎn)，然后本文著重講述了農(nóng)村無線寬帶技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方案。目前寬帶戰(zhàn)略發(fā)展是國家的一項(xiàng)重大的戰(zhàn)略，發(fā)展農(nóng)村地區(qū)的無線寬帶技術(shù)對我國的通信能力有很大的發(fā)展。

寬帶；無線局域網(wǎng)；基站

1 引言

隨著科技的發(fā)展人們的生活已經(jīng)進(jìn)入了信息時(shí)代，寬帶建設(shè)作為信息時(shí)代的一條高速公路已經(jīng)越來越受到人們的重視。特別是在國家層面上出臺寬帶戰(zhàn)略后，寬帶建設(shè)已經(jīng)成為關(guān)系國計(jì)民生的一項(xiàng)重大的國家戰(zhàn)略。

在國家出臺相應(yīng)的寬帶戰(zhàn)略后，國內(nèi)的寬帶發(fā)展水平得到了很大的發(fā)展，不管是標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)、覆蓋面還是平均速率等方面都都有了很明顯的提高。但是，我國寬帶發(fā)展也面臨著嚴(yán)重的問題：城市與農(nóng)村地區(qū)寬帶發(fā)展的不均衡性。我國幅員遼闊，地形地貌復(fù)雜，而且農(nóng)村地區(qū)多于城市地區(qū)。對于落后的農(nóng)村地區(qū)以及地形地貌較復(fù)雜的地區(qū)，采用傳統(tǒng)的有線入網(wǎng)方式來解決寬帶入戶問題的話投資較大，而且無法滿足用戶高速上網(wǎng)的需求，所以說農(nóng)村地區(qū)寬帶的發(fā)展是我國寬帶建設(shè)的重點(diǎn)地區(qū)，也是我國寬帶發(fā)展的最大短板。

對我國的農(nóng)村地區(qū)而言，人口分布不是很集中，村落分布比較分散而且距離鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及縣較遠(yuǎn)，通過原始的方式滿足農(nóng)村用戶上網(wǎng)無疑有很多的限制。相對比于有線寬帶接入而言，無線寬帶具有建設(shè)成本低安裝使用靈活以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載容量大的優(yōu)點(diǎn)。因此，如果使用無線寬帶技術(shù)把部分光纖進(jìn)行替代，就可以提供最高可達(dá)到300Mbps的帶寬，這樣在線纜鋪設(shè)的成本上就會(huì)大大的降低，而且還可以將網(wǎng)絡(luò)覆蓋到每一個(gè)用戶。

隨著社會(huì)的發(fā)展以及人們生活水平的提高，寬帶業(yè)務(wù)已經(jīng)越來越多的向農(nóng)村地區(qū)發(fā)展，從我國現(xiàn)在的情況來看農(nóng)村地區(qū)還有很大的發(fā)展?jié)摿?，因此研究農(nóng)村地區(qū)無線寬帶技術(shù)的應(yīng)用有著很重要的意義。

2 無線技術(shù)的特性

在因特網(wǎng)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的現(xiàn)在，無線局域網(wǎng)（Wireless LAN簡稱WLAN）作為無線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要分支已經(jīng)不再只是有線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)“追隨者”。它已經(jīng)成為在移動(dòng)、建設(shè)領(lǐng)域的一個(gè)公共無線局域網(wǎng)。特別是在一些公共的場合例如機(jī)場、商場以及咖啡店等地方，有線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無法和無線局域網(wǎng)相比。相比較于有線網(wǎng)絡(luò)，無線局域網(wǎng)有以下特點(diǎn)：

（1）易擴(kuò)展。當(dāng)原有的網(wǎng)絡(luò)無法滿足人們的上網(wǎng)需求時(shí)，不需要像有線網(wǎng)絡(luò)一樣再進(jìn)行布線、安裝等環(huán)節(jié)，只要通過增大信號發(fā)射的強(qiáng)度來擴(kuò)大覆蓋范圍或者是增強(qiáng)信號強(qiáng)度即可。

（2）故障定位準(zhǔn)。當(dāng)無線設(shè)備出現(xiàn)故障的時(shí)候，由于沒有復(fù)雜的線路，所以只需要對信號發(fā)射端口以及引線進(jìn)行檢測就行。這樣縮短了檢測時(shí)間，提高了故障修復(fù)的速度。

（3）安裝便捷。相比較于有線網(wǎng)絡(luò)而言，無線局域網(wǎng)不需要耗費(fèi)大量的人力物力來安裝各種復(fù)雜的設(shè)備，而且對周邊環(huán)境的影響程度比較小，覆蓋的范圍也更加廣泛。

（4）經(jīng)濟(jì)節(jié)約。在建設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，工程師人員首先要進(jìn)行線路鋪設(shè)方案的設(shè)計(jì)，然后根據(jù)方案進(jìn)行施工，而且在使用過程中還得定期進(jìn)行維護(hù)。相比較而言，無線網(wǎng)絡(luò)就不需要如此復(fù)雜的過程，只需要選擇好信號端的位置，安裝調(diào)試成功即可。這樣就節(jié)約了大量的資金，還提高了效率。

（5）靈活性和方便性。因?yàn)闊o線局域網(wǎng)不需要專門的線路，所以它不受網(wǎng)絡(luò)位置的影響，只要是信號覆蓋的地方就可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，而且連接上以后可以在信號覆蓋的范圍內(nèi)隨意移動(dòng)不受影響。

（6）網(wǎng)絡(luò)重組和調(diào)整方便。傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整時(shí)需要投入大量的人力和物力先對原有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行拆除，然后再重新建設(shè)。對無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來說就不存在這樣的問題，通常只需要將無線信號的發(fā)射設(shè)備以及引線拆除即可，不需要繁瑣的布線，節(jié)省了工時(shí)提高了效率。

正是由于無線網(wǎng)絡(luò)先比較有線網(wǎng)絡(luò)而言有如此多的優(yōu)點(diǎn)，無線局域網(wǎng)技術(shù)才會(huì)發(fā)展得越來越快，而且使用的范圍也越來越廣泛。

3 農(nóng)村無線寬帶技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

3.1 農(nóng)村無線覆蓋網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸原理，無線網(wǎng)絡(luò)傳輸分為從鄉(xiāng)鎮(zhèn)到農(nóng)村之間的傳輸以及農(nóng)村地區(qū)的覆蓋兩大部分，覆蓋的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 農(nóng)村無線寬帶結(jié)構(gòu)圖

3.1.1 鄉(xiāng)鎮(zhèn)到農(nóng)村之間的傳輸

鄉(xiāng)鎮(zhèn)到農(nóng)村之間的傳輸關(guān)鍵技術(shù)是如何解決好距離和帶寬的問題，首先把農(nóng)村靠近鄉(xiāng)鎮(zhèn)的機(jī)房通過網(wǎng)絡(luò)和Internet進(jìn)行連接，使用WDS技術(shù)，把無線網(wǎng)橋作為發(fā)射基站，然后與農(nóng)村的無線網(wǎng)橋發(fā)射基站進(jìn)行對點(diǎn)無線傳輸，帶寬最高可達(dá)到130Mpbs。農(nóng)村的無線基站收到傳輸過來的無線信號之后，再發(fā)出信號將全村覆蓋。

3.1.2 農(nóng)村地區(qū)的覆蓋

農(nóng)村地區(qū)覆蓋的關(guān)鍵是如何設(shè)置有效的覆蓋范圍以及用戶怎樣接入。在農(nóng)村地區(qū)人口分布不集中，為了節(jié)約成本和減少施工的困難程度，必須擴(kuò)大WIFI基站的覆蓋范圍。我們采用的戶外WIFI基站增加了外加高增益天線，覆蓋的范圍可以達(dá)到公里級的距離。根據(jù)不同的地域以及住戶分散的特點(diǎn)，我們采用了兩種不同的方案：

（1）基站向四周輻射的方案，如圖2所示。

圖2 基站中心向四周擴(kuò)散的結(jié)構(gòu)圖

（2）基站的一側(cè)向里擴(kuò)散的方案，如圖3所示。

圖3 基站邊緣側(cè)向里擴(kuò)散

3.2 覆蓋方案的設(shè)計(jì)

如果是室外遠(yuǎn)距離傳輸?shù)恼军c(diǎn)要增加高增益室外全向或者是定向天線來進(jìn)行無線網(wǎng)互連。全向天線可進(jìn)行一點(diǎn)對多點(diǎn)連接，定向天線只能進(jìn)行一點(diǎn)對一點(diǎn)的連接。在設(shè)置天線的指標(biāo)和增益的倍數(shù)的時(shí)候要根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行設(shè)定，通常情況下是選擇大增益的天線。建設(shè)無線局域網(wǎng)絡(luò)應(yīng)根據(jù)以下原則進(jìn)行：①選擇天線時(shí)要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，因地制宜，減少成本。②根據(jù)以小成本獲得大利益的原則，我們建設(shè)無線局域網(wǎng)絡(luò)時(shí)要按照蜂窩式建設(shè)即要使信號覆蓋的范圍不會(huì)出現(xiàn)盲區(qū)，信號分布均勻，對于信號出現(xiàn)重疊的部分縮小重疊范圍。因?yàn)闊o線網(wǎng)絡(luò)的頻段是公開性的頻段，因此會(huì)有較多的干擾源對其產(chǎn)生干擾，所以說為了能夠盡量的減小干擾，在架設(shè)天線的地方要避免出現(xiàn)其它大功率的設(shè)備。為降低環(huán)境因素對信號的傳輸造成影響，保證信號傳輸?shù)馁|(zhì)量。在架設(shè)天線的時(shí)候盡量把天線架設(shè)在樓層的頂部。

3.3 農(nóng)村用戶的接入方式

在無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完成后，基站的功率通常會(huì)調(diào)到足夠大，這樣覆蓋的范圍比較廣，通常可達(dá)數(shù)公里；但是一般的無線設(shè)備，例如家用的無線網(wǎng)卡的發(fā)射功率會(huì)很小，因此覆蓋范圍就比較小，這就導(dǎo)致了家用無線設(shè)備可以接受信號但是卻不能發(fā)出有效的信號，家用設(shè)備和基站無法進(jìn)行雙向通信。另外，一般的終端網(wǎng)卡在基站覆蓋區(qū)域邊緣的地方會(huì)很弱，無法正常使用。因此在分析完上述所存在的問題后，保證家用設(shè)備和基站雙向通信，基站使用發(fā)射功率大的設(shè)備，家用終端使用接受信號靈敏度高的設(shè)備。用戶的接入方式有以下兩種：

（1）使用CPE高性能無線網(wǎng)卡直接接入。

圖4 無線網(wǎng)卡接入

（2）CPE有線方式接入（見圖5）。

圖5 有線方式接入

3.4 無線網(wǎng)絡(luò)的安全性

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是利用無線信號在空氣中進(jìn)行傳播的技術(shù)，因?yàn)樾盘柺菬o線傳輸?shù)?，所以傳輸?shù)陌踩阅芤扔芯€傳輸?shù)秃芏唷?/p>

無線傳輸?shù)陌踩泽w現(xiàn)在數(shù)據(jù)加密、安全策略以及接入認(rèn)證三個(gè)方面。數(shù)據(jù)加密是對AP以及數(shù)據(jù)終端之間數(shù)據(jù)加密處理；安全策略是應(yīng)用SSID隱藏以及MAC地址過濾等技術(shù)防御惡意用戶的攻擊；接入認(rèn)證是對接入的用戶進(jìn)行身份安全性的檢查。

4 小結(jié)

綜上所述，從當(dāng)前農(nóng)村地區(qū)的寬帶入網(wǎng)情況以及以后的發(fā)展趨勢來看，有線覆蓋由于線路鋪設(shè)比較復(fù)雜，工時(shí)較長，成本較高，后期維護(hù)麻煩等特點(diǎn)會(huì)逐漸的退出農(nóng)村通信市場。相比較而言，無線寬帶技術(shù)具有布網(wǎng)迅速、用戶接入方便以及成本較低等優(yōu)點(diǎn)會(huì)逐漸的在農(nóng)村地區(qū)打開市場。隨著寬帶戰(zhàn)略上升到國家戰(zhàn)略，農(nóng)村寬帶的建設(shè)會(huì)有更深入的研究。

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TN92

A

1004-7344（2016）18-0289-02

2016-6-6

陳 維（1981-），女，工程師，本科，主要從事移動(dòng)通信核心網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。