運用WLAN解決偏遠農村寬帶接入的可行性

王 飛

（中國鐵通吉林市分公司，吉林 吉林 132200）

隨著社會經濟和技術的發展，互聯網寬帶業務逐步走向農村。農村居民對信息的需求迅速增大，因此，寬帶業務在農村有很大發展潛力，在農村如何能快速、經濟的提供滿足需求的寬帶接入服務是很有價值的課題。

1 偏遠農村寬帶業務現狀

農村地區用戶呈小規模集中、整體分散格局，尤其是偏遠自然村現有固網資源非常薄弱，即使有資源，也是銅纜資源，目前多數采用xDSL技術接入寬帶，接入用戶布線困難，耗費大量銅纜，成本很高，維護工作量巨大，且因為xDSL技術接入距離的限制（一般不能超過3 km），業務質量得不到保證。

2 運用WLAN技術解決偏遠農村自然村優勢

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，具備建設成本低、數據業務承載容量大的優點。所以，WLAN適合用于用戶群整體分散、局部集中寬帶數據接入需求，而偏遠農村的自然屯居民恰恰具有整體分散、局部集中的特點，所以非常適合部署WLAN網絡。隨著光傳輸技術的不斷進步和光纜價格的下降，光進銅退方興未艾，傳輸成本快速降低，最后一公里的接入成為接入成本的關鍵，而且經過多年的建設，各運營商傳輸網絡基本全覆蓋，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對相對集中的各村屯敷設 WLAN網絡解決農村偏遠地區的寬帶最后一公里問題接入無疑具有重要意義。

3 WLAN自然村實施方案

依據農村地域是否有移動鐵塔資源及村屯距離既有傳輸資源距離遠近主要有兩種解決方案：第一種是基站型AP；[1]另一種是室外大功率AP。

3.1 方案1：采用基站型AP

對于具有鐵塔和傳輸資源的自然村莊，但距離較遠，采用普通室外大功率AP無法覆蓋到達，可采用基站型AP進行覆蓋，基站AP比普通大功率室外AP價格要貴，但考慮到可以充分利用既有傳輸配套資源和電源供電資源，而且基站型 AP較室外大功率AP具有更大的覆蓋范圍，一般為普通室外大功率AP的2～3倍，能利用既有鐵塔和傳輸資源比普通大功率AP覆蓋更遠的距離，因此經濟可行性更高，且易于維護。

3.2 方案2：采用普通室外大功率AP

對于利用既有鐵塔和傳輸資源采用基站型 AP也不能覆蓋到達的村屯，就要新建設傳輸配套資源和電源供電資源到達覆蓋點，然后再采用普通室外大功率AP進行覆蓋。

4 容量分析和覆蓋范圍

4.1 單AP接入容量分析

WLAN采用CSMA/CA機制，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54 M，802.11b采用DSSS調制技術，最大速率可達11 M，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技術提供覆蓋如果接入用戶過多，那么同一時刻發生沖突的概率就會明顯增大，必定會延長每個用戶等待的時間，而使系統帶寬閑置；用戶超過一定的限度，會導致系統的癱瘓。設計上一般每 AP接入用戶數在20～30臺左右，而偏遠農村的自然屯居民規模大部分在1、2百戶以內，單AP覆蓋可滿足多數需求，設計起來較簡單，由于各村屯分散、距離較遠，采用單 AP接入方式，不需考慮相鄰AP間的干擾問題。在用戶數量較多的情況下，也可增設AP，以擴展系統容量和覆蓋范圍，但要做好頻率規劃，防止相鄰AP間的干擾，保證接入質量。

4.2 單AP覆蓋范圍分析

在室外環境下，WLAN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＋20 logd＋20 logf。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27 dBm，而用戶端網卡發射功率為50 mW（17 dBm），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－75 dBm為邊緣場強覆蓋要求，天線增益為15 dBi，衰落余量為10 dB，人體、地物損耗為4 dB。則反向鏈路預算為：L1（dB）＝17 dBm＋15 dB－10 dB－4 dB－（－75 dB）＝93，L1＝92.4＋20 logd＋20 logf。計算得d＝448 m，即室外環境的覆蓋視距為400 m左右。

如用室外AP對室內進行覆蓋，考慮到2.4 G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 10 dB，則可計算得d＝140 m，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。農村地區建筑物低矮，做到視通相對容易。

5 實測

吉林某村，采用室外大功率單AP覆蓋，移動某基站鐵塔，天線掛高約15 m，下傾角2 °。

實例測試測試設備：WLAN設備由一個室外大功率AP、一副90 °定向天線及若干客戶端設備組成。室外AP通過五類線上接二層交換機，帶寬10 M，撥號上網方式進行認證，測試賬號為普通用戶賬號（不限速10 M帶寬）。用戶測試結果，見表1。

表1 用戶下載測試

在不可視范圍，由于WLAN為2.4 G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600～800 m；信號－80 dBm以上即可得到較高的下載速率。

基于以上理論分析及實測情況可知，在距離 AP較近用戶無線網卡接收到的信號較好，可直接使用該無線網卡接入；對接收信號較弱的用戶，可利用無線網絡客戶端設備提高接收信號的強度?？蛻舳嗽O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。

6 結束語

通過以上分析，可見運用WLAN技術解決農村寬帶接入具有現實的技術可行性和經濟可行性，相比傳統固網接入具有部署靈活、接入快速、成本較低等特點，由于用戶最后接入采用無線方式，因此用戶維護量也大大降低，是一種非常適合農村寬帶接入的方式。伴隨著WLAN技術的快速進步，WLAN必將能為農村提供更為實用地寬帶接入。

1 張淑娟.農村WLAN覆蓋解決方案[J].電信工程技術與標準化，2011（4）