农村宽带建设挑战重重 无线化模式缩小数字鸿沟

　　中国通信服务福建设计院 张斌 丁友梅 倪岩峰 余嘉立
　　工信部制订的“十二五”规划中指出，经过五年的时间，城市家庭20M进户，农村家庭4M进户。由此，我国农村地区的通信能力、带宽需求将得到大幅度提升。但是由于农村相比城市而言，地域面积广阔、人口分布稀松，有线宽带接入的线缆敷设里程增长、敷设难度增大，建设成本以及维护代价都大大增加。这就造成了农村宽带接入存在信息化变革需求和建设成本压力的矛盾。
　　在这种背景下，农村环境内，无线接入方式以其组网简单、建设周期短、易于实现、远程维护、节约损耗等优势，能有效地解决农村宽带化建设的诸多问题。针对当前农村宽带化建设的发展状况，通过多角度比选，笔者明确出了农村宽带无线化的技术解决方案，并且结合农村宽带无线化建设的组网环境特性和业务应用特点，细化提出了小型自然村、渔排、农村小规模企业、农村集市等多种应用场景的农村宽带无线化解决方案，对农村信息化应用建设有一定的借鉴作用。
　　农村宽带无线化技术分析
　　目前，宽带无线化技术主要有各运营商已成熟运营的2G/3G技术，业界常用的如WiFi、Wimax等技术。其中Wimax产业链暂不成熟，且应用较少;2G/3G技术又受限于单载频的带宽较低及接入代价较高，难以承载高流量、高速率的宽带业务;而经多年商用，发展到802.11n的WiFi技术在带宽、容量上都得到了显著提高，在无线宽带领域具备较大的优势。
　　当下适用于农村的宽带接入方式主要有无线接入和有线接入。根据传输资源的到位情况和建设条件，可以选择不同的方式接入。分析来看，具备铜缆接入资源或光纤接入条件的场景可以采用有线接入;而2G/3G网络已覆盖，无其他传输资源的场景则可采用无线接入。
　　农村宽带无线化建设三大组合方式分析
　　农村宽带无线化网络部署过程中主要涉及的网元有无线网桥、室外增强型AP、室外CPE等，主要的组网方式为此三大网元的组合。
　　根据测算模型，考虑室外传输不计取隔墙损耗，所以，自由空间传播损耗=发射功率+天线增益-室外边缘场强(可接收)=126db，根据室外自有空间传播模型，带入性能参数计算，无线网桥最大传输距离(d)为8.2公里(可视);考虑接收时15db的隔墙损耗，所以，自由空间传播损耗=发射功率+天线增益-隔墙损耗-边缘场强(用户侧)=94db，根据室外自有空间传播模型，带入性能参数计算，增强型AP最大传输距离(d)为0.5公里(可视);由于室外CPE是将接收远端的WiFi信号加成自身功率后，提供用户终端接收。考虑接收时25db的建筑物、树木等综合遮挡损耗，所以，自由空间传播损耗=发射功率+CPE增益-隔墙损耗-边缘场强(用户侧)=110db，根据根据室外自有空间传播模型，带入性能参数计算，增强型AP+CPE最大传输距离(d)为3.0公里(可视)。
　　根据最大传输距离的定义，通过测试结果的科学验证，建议如下：无线网桥的最佳传输距离为7公里(可视);室外增强型AP的最佳传输距离为0.5公里(可视);室外增强型AP+CPE的最佳传输距离为2.5公里(可视)。
　　目前，适用于农村的WiFi无线接入技术，可从传输距离、覆盖目标、覆盖范围等场景特性进行选择。
　　农村宽带无线化应用场景分析
　　根据接入方式分析，802.11n的WiFi无线接入技术在农村宽带无线化领域的应用，主要归纳有小型自然村、渔排、农村小规模企业、农村集市等场景。
　　第一，小型自然村。从地理位置可分为山区型自然村和海域型自然村。其具备以下几个特性：与光缆资源(光交、光配箱或2G/3G基站)距离小于7公里。根据WiFi接入场景特性分析，小于2.5公里的可不选配无线网桥，2.5-7.0公里必须配置无线网桥;目标用户为公众客户，以自建房为主，独门独户。公众客户的宽带需求以非专线接入为主，根据WiFi接入场景特性分析，必须配置室外增强型AP;用户分布区域的遮挡物过多，且分布面积较广。根据WiFi接入场景特性分析，覆盖区域在室外增强型AP有效覆盖范围外，必须配置室外CPE。
　　根据特性分析，小型自然村的组网方式采用无线网桥(可选)+室外增强型AP+室外CPE方式实现宽带接入，其中距光纤资源距离在2.5公里内的场景可不配置无线网桥。
　　第二，渔排。渔排是集养殖区、生活区于一体的渔业养殖基地，位于行政村内的近海区域，覆盖目标多以渔船为主，覆盖区域较为空旷，遮挡物较少，可视范围较大，具备以下几个特性：海岸沿线基本具备光缆资源，距离光纤资源较近。根据WiFi接入场景特性分析，小于2.5公里的可不配置无线网桥;目标用户为公众客户，以渔船或海上简易房为主，独门独户。公众客户的宽带需求以非专线接入为主，根据WiFi接入场景特性分析表，必须配置室外增强型AP;用户分布区域的遮挡物较少，覆盖区域较为空旷，面积较广。根据3.2-1WiFi接入场景特性分析，距离AP目标用户较近的且在室外增强型AP有效覆盖范围内的可不选配室外CPE。
　　根据特性分析，渔排的组网方式采用室外增强型AP+室外CPE方式实现宽带接入，其中部分距离AP较近的、使用单一宽带业务的用户在用户侧可不选配室外CPE。
　　第三，农村小规模企业。主要面向铜缆资源不具备，光纤接入受阻或距光纤资源较远的农村小规模企业，覆盖面积和带宽需求较小，但具备一定的商务办公楼宇特性，即集办公、生产于一体的、多用户集中的单栋或多栋办公楼，具备以下几个特性：传输资源有限，距离光纤资源较远。根据WiFi接入场景特性分析，与光纤资源距离在2.5-7.0公里的场景必须配置无线网桥;目标用户为专线客户，以生产、办公为主的多用户集中办公楼。专线客户的宽带需求以专线接入为主，根据WiFi接入场景特性分析，可不配置室外增强型AP;办公楼内设置用户自有的办公网络、综合布线或分布系统等。根据WiFi接入场景特性分析，用户自有综合布线等有线网络，无需配置室外CPE。
　　根据特性分析，农村小规模企业的组网方式采用无线网桥方式，利用用户自带的有线网络实现宽带接入。
　　第四，农村集市。农村集市位于行政村中，周期性、临时性的用户聚集场所，区域内较为空旷，覆盖面积不大，用户体验主要以单一的互联网为主，用户终端主要为笔记本、手机。主要特征有：位于行政村，距离光纤资源较近。根据WiFi接入场景特性分析，与光纤资源距离在2.5公里内的场景可不配置无线网桥;目标用户为周期性、临时性公众客户。公众客户的宽带需求以非专线接入为主，根据WiFi接入场景特性分析，必须配置室外增强型AP;用户区域内遮挡物较少，覆盖区域较为空旷，面积较小。根据WiFi接入场景特性分析，目标用户在室外增强型AP有效覆盖范围内的可不选配室外CPE。
　　根据特性分析，农村集市的组网方式采用室外增强型AP直接覆盖方式，利用用户终端自带的无线网卡实现宽带接入。
　　由此，通过对农村宽带化建设的特点研究，宽带接入技术的比较，802.11n WiFi无线接入技术的组网分析，确定了802.11n WiFi无线接入技术进行宽带无线化应用的技术可行性，以及从技术层面提出以下几个解决方案。即小型自然村宽带无线接入解决方案;渔排宽带无线接入解决方案;农村小规模企业宽带无线接入解决方案;农村集市宽带无线接入解决方案。