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農村WLAN寬帶可行性接入的解決方案介紹

責任編輯：zsheng |來源：企業網D1Net 2018-11-23 16:56:05 本文摘自：電子發燒友網

隨著我國社會進步和經濟發展，原來只有城市居民才能享受的電信寬帶業務逐步走向農村。農村居民對信息的需求在逐步加大，因此寬帶業務在農村有廣闊的市場空間。從安徽聯通在農村發展寬帶業務的情況看，農村地區是有很大發展潛力的，如何能快速、低成本建設來提供寬帶接入服務是值得探討的課題。

從安徽省情況看，聯通通過多年的網絡建設，固網網絡仍然相對薄弱，尤其在農村地區，固網資源基本是空白，即便有客戶接入的需求，但接入成本很高，維護工作量大。但通過多年的努力，聯通移動網絡基本覆蓋全省，在鄉鎮中心、農村地區建設了大量的鐵塔以及傳輸配套資源，如果能利用這些資源來解決農村地區的寬帶接入具有重要意義。

利用WLAN解決農村地區寬帶接入的方案

無線局域網絡(Wireless Local Area Networks; WLAN)是相當便利的數據傳輸系統，它利用射頻(Radio Frequency; RF)的技術，取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線(Coaxial)所構成的局域網絡，使得無線局域網絡能利用簡單的存取架構讓用戶透過它，達到「信息隨身化、便利走天下」的理想境界。

WLAN目前主要技術為IEEE802.11系列，其中802.11g和802.11a采用OFDM調制技術，最大速率可達54M，802.11b采用DSSS調制技術，最大速率可達11M，根據802.11b/g產品互通特點，目前建設中以802.11g為主，向下兼容802.11b，在特殊場所采用802.11a技術提供覆蓋。

相對于有線寬帶接入網絡，WLAN具有安裝使用靈活、支持一定范圍的移動等優點，存在易受無線環境干擾、帶寬不夠穩定等缺點。相對于移動通信網絡， WLAN工作頻段高、發射功率低、移動性管理較弱，存在單點覆蓋能力弱、移動性能差的缺點，具備建設成本低、數據業務承載容量大的優點。所以，WLAN主要用于滿足熱點區域的寬帶數據接入需求，尤其是校園、交通樞紐、咖啡廳等室內熱點場所。

技術要求

由于無線局域網需要支持高速、突發的數據業務，在室內使用還需要解決多徑衰落以及各子網間串擾等問題。具體來說，無線局域網必須實現以下技術要求：

(1)可靠性：無線局域網的系統分組丟失率應該低于10-5，誤碼率應該低于10-8。

(2)兼容性：對于室內使用的無線局域網，應盡可能使其跟現有的有線局域網在網絡操作系統和網絡軟件上相互兼容。

(3)數據速率：為了滿足局域網業務量的需要，無線局域網的數據傳輸速率應該在1Mbps以上。

(4)通信保密：由于數據通過無線介質在空中傳播，無線局域網必須在不同層次采取有效的措施以提高通信保密和數據安全性能。

(5)移動性：支持全移動網絡或半移動網絡。

(6)節能管理：當無數據收發時使站點機處于休眠狀態，當有數據收發時再激活，從而達到節省電力消耗的目的。

(7)小型化、低價格：這是無線局域網得以普及的關鍵。

(8)電磁環境：無線局域網應考慮電磁對人體和周邊環境的影響問題。

硬件設備

(1)無線網卡。無線網卡的作用和以太網中的網卡的作用基本相同，它作為無線局域網的接口，能夠實現無線局域網各客戶機間的連接與通信。

(2)無線AP。AP是Access Point的簡稱，無線AP就是無線局域網的接入點、無線網關，它的作用類似于有線網絡中的集線器。

(3)無線天線。當無線網絡中各網絡設備相距較遠時，隨著信號的減弱，傳輸速率會明顯下降以致無法實現無線網絡的正常通信，此時就要借助于無線天線對所接收或發送的信號進行增強。

理論覆蓋測算

在室外環境下，無線局域網小區的覆蓋范圍較小，視通情況下，采用自由空間傳播模型為基礎進行分析。2.4GHz自由空間電磁波的傳播路徑損耗符合：L0(db)=92.4+20logd+20logf。其中L0為自由空間損耗，d為傳輸距離，f為工作頻率。 WLAN大功率AP最大發射功率一般為27dBm，而用戶端網卡發射功率為50mW(17dBm)，用戶端網卡的接收靈敏度與AP的接收靈敏度基本一致，可見為反向覆蓋受限。根據設備接收靈敏度，以-75dBm為邊緣場強覆蓋要求，天線增益為15dBi，衰落余量為10dB，人體、地物損耗為4dB。則反向鏈路預算為：L1(dB)=17dBm+15dB-10dB-4dB-(-75dB)=93，L1=92.4+20logd+20logf。計算得d=448m，即室外環境的覆蓋視距為400m左右。

如用室外AP對室內進行覆蓋，考慮到2.4G電磁波繞射能力不足，僅考慮直射分量，則反向鏈路預算中路徑損耗增加建筑物穿透損耗。以玻璃為例，穿透損耗大約10dB，則可計算得d=140m，由此可見，非視通情況下，覆蓋距離明顯減小，所以利用WLAN解決寬帶接入應盡量做到視通。

覆蓋測試

測試地點：亳州市雙溝鎮(經度：115.65944，緯度：33.63583)

測試設備：WLAN設備由一個室外AP、一副90度定向天線及若干客戶端設備組成。室外AP通過五類線與二層交換機相接，端口帶寬10M，通過5200G寬帶認證服務器，采用撥號上網方式進行認證接入，測試賬號為普通用戶賬號(不限速10M帶寬)。

天線及AP安裝地點：亳州市雙鉤鎮聯通某基站鐵塔，天線掛高約40m，下傾角3度。

單用戶測試結果如表1所示。

同時對多用戶并發情況也進行了模擬測試，選取一視通范圍內的地點進行多終端同時上網測試，結果如表2所示。

表1 單用戶下測試結果

表2 多用戶并發測試結果

實測結論：

在不可視范圍，由于WLAN為2.4G頻段，信號衰耗較大，即使距離近信號也弱且不穩定，WLAN不能使用;

在可視范圍，信號強且穩定，覆蓋距離600~800m;

信號-80dBm以上即可得到較高的下載速率;

在穩定的信號下(-75dBm)，3個用戶均可達到4M以上帶寬，下載速度穩定。

基于以上理論分析及實測情況我們可以在兩種情況下使用WLAN網絡：

在距離基站較近的位置，用戶無線網卡接收到的信號較好，可以直接使用該無線網絡接入;

對接收信號較弱的用戶，利用無線網絡客戶端設備提高接收信號的強度。

客戶端設備安裝在客戶所在位置的室外，保證與AP視通，解決接收信號的強度問題，通過網線與室內網卡連接，提供客戶接入。

用戶帶寬分析

每用戶速率=(單AP連接速率×傳輸效率)/(用戶數量×用戶同時使用率)，802.11g AP最大連接速率為54Mbps，除去協議開銷，每AP最大數據傳輸速率約為22Mbps，但同時受限于傳輸出口帶寬。目前安徽聯通為了3G建設，已初步完成傳輸網的升級改造，出口帶寬限制的影響基本消除，即不需要額外進行宏站傳輸升級改造，即可提供20M以上的有效傳輸帶寬。

假設某鄉鎮布置一個AP，按每個AP發展15個有效用戶計算計算，并假設所有用戶并發使用，此時每用戶帶寬可以保證1M的傳輸速率，基本達到ADSL寬帶接入的速率。

投資效益分析

一臺室外型大功率AP投資大約3500元左右，增強型用戶端每臺300元左右，為保證使用效果，以一臺AP帶15個有效用戶計算，所有用戶都配置增強型用戶端，整體投資大約8000元。以每用戶50元月使用費計，一年可產生業務收入9000元。

從上述分析看，每線成本大約500元，與目前固定寬帶接入成本差距不大。但傳統固定寬帶接入方式屬“用戶未發展，端口先到位”，易造成整體端口利用率不高，即前期“沉淀”投資過大;而無線WLAN接入方式覆蓋具備快速建設的特點，屬于“發展用戶即建設”，其利用率相對更高。

部署策略

采用WLAN解決鄉鎮寬帶覆蓋的優勢有以下幾點。

網絡部署迅速;

客戶接入方便：基本上不需要在客戶側布放線纜，最多安裝一個客戶端接收設備;

維護工作量小：客戶側由于基本沒有“戶線”，只要做好AP的日常維護和通道的維護，即可保證網絡穩定。

經過上述試點及分析，利用WLAN解決固定寬帶用戶接入方案應實事求是地定位如下：

從用戶使用效果來看，無線方案無法完全替代有線方案;

在城區，可局部使用，但不宜作為主要接入手段;