农村WLAN宽带可行性接入的解决方案介绍

随着我国社会进步和经济发展，原来只有城市居民才能享受的电信宽带业务逐步走向农村。农村居民对信息的需求在逐步加大，因此宽带业务在农村有广阔的市场空间。从安徽联通在农村发展宽带业务的情况看，农村地区是有很大发展潜力的，如何能快速、低成本建设来提供宽带接入服务是值得探讨的课题。

从安徽省情况看，联通通过多年的网络建设，固网网络仍然相对薄弱，尤其在农村地区，固网资源基本是空白，即便有客户接入的需求，但接入成本很高，维护工作量大。但通过多年的努力，联通移动网络基本覆盖全省，在乡镇中心、农村地区建设了大量的铁塔以及传输配套资源，如果能利用这些资源来解决农村地区的宽带接入具有重要意义。

利用WLAN解决农村地区宽带接入的方案

无线局域网络（Wireless Local Area Networks； WLAN）是相当便利的数据传输系统，它利用射频（Radio Frequency； RF）的技术，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线（Coaxial）所构成的局域网络，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，达到「信息随身化、便利走天下」的理想境界。

WLAN目前主要技术为IEEE802.11系列，其中802.11g和802.11a采用OFDM调制技术，最大速率可达54M，802.11b采用DSSS调制技术，最大速率可达11M，根据802.11b/g产品互通特点，目前建设中以802.11g为主，向下兼容802.11b，在特殊场所采用802.11a技术提供覆盖。

相对于有线宽带接入网络，WLAN具有安装使用灵活、支持一定范围的移动等优点，存在易受无线环境干扰、带宽不够稳定等缺点。相对于移动通信网络， WLAN工作频段高、发射功率低、移动性管理较弱，存在单点覆盖能力弱、移动性能差的缺点，具备建设成本低、数据业务承载容量大的优点。所以，WLAN主要用于满足热点区域的宽带数据接入需求，尤其是校园、交通枢纽、咖啡厅等室内热点场所。

技术要求

由于无线局域网需要支持高速、突发的数据业务，在室内使用还需要解决多径衰落以及各子网间串扰等问题。具体来说，无线局域网必须实现以下技术要求：

（1）可靠性：无线局域网的系统分组丢失率应该低于10-5，误码率应该低于10-8。

（2）兼容性：对于室内使用的无线局域网，应尽可能使其跟现有的有线局域网在网络操作系统和网络软件上相互兼容。

（3）数据速率：为了满足局域网业务量的需要，无线局域网的数据传输速率应该在1Mbps以上。

（4）通信保密：由于数据通过无线介质在空中传播，无线局域网必须在不同层次采取有效的措施以提高通信保密和数据安全性能。

（5）移动性：支持全移动网络或半移动网络。

（6）节能管理：当无数据收发时使站点机处于休眠状态，当有数据收发时再激活，从而达到节省电力消耗的目的。

（7）小型化、低价格：这是无线局域网得以普及的关键。

（8）电磁环境：无线局域网应考虑电磁对人体和周边环境的影响问题。

硬件设备

（1）无线网卡。无线网卡的作用和以太网中的网卡的作用基本相同，它作为无线局域网的接口，能够实现无线局域网各客户机间的连接与通信。

（2）无线AP。AP是Access Point的简称，无线AP就是无线局域网的接入点、无线网关，它的作用类似于有线网络中的集线器。

（3）无线天线。当无线网络中各网络设备相距较远时，随着信号的减弱，传输速率会明显下降以致无法实现无线网络的正常通信，此时就要借助于无线天线对所接收或发送的信号进行增强。

理论覆盖测算

在室外环境下，无线局域网小区的覆盖范围较小，视通情况下，采用自由空间传播模型为基础进行分析。2.4GHz自由空间电磁波的传播路径损耗符合：L0（db）=92.4+20logd+20logf。其中L0为自由空间损耗，d为传输距离，f为工作频率。 WLAN大功率AP最大发射功率一般为27dBm，而用户端网卡发射功率为50mW（17dBm），用户端网卡的接收灵敏度与AP的接收灵敏度基本一致，可见为反向覆盖受限。根据设备接收灵敏度，以-75dBm为边缘场强覆盖要求，天线增益为15dBi，衰落余量为10dB，人体、地物损耗为4dB。则反向链路预算为：L1（dB）=17dBm+15dB-10dB-4dB-（-75dB）=93，L1=92.4+20logd+20logf。计算得d=448m，即室外环境的覆盖视距为400m左右。

如用室外AP对室内进行覆盖，考虑到2.4G电磁波绕射能力不足，仅考虑直射分量，则反向链路预算中路径损耗增加建筑物穿透损耗。以玻璃为例，穿透损耗大约10dB，则可计算得d=140m，由此可见，非视通情况下，覆盖距离明显减小，所以利用WLAN解决宽带接入应尽量做到视通。

覆盖测试

测试地点：亳州市双沟镇（经度：115.65944，纬度：33.63583）

测试设备：WLAN设备由一个室外AP、一副90度定向天线及若干客户端设备组成。室外AP通过五类线与二层交换机相接，端口带宽10M，通过5200G宽带认证服务器，采用拨号上网方式进行认证接入，测试账号为普通用户账号（不限速10M带宽）。

天线及AP安装地点：亳州市双钩镇联通某基站铁塔，天线挂高约40m，下倾角3度。

单用户测试结果如表1所示。

同时对多用户并发情况也进行了模拟测试，选取一视通范围内的地点进行多终端同时上网测试，结果如表2所示。

表1 单用户下测试结果

表2 多用户并发测试结果

实测结论：

在不可视范围，由于WLAN为2.4G频段，信号衰耗较大，即使距离近信号也弱且不稳定，WLAN不能使用；

在可视范围，信号强且稳定，覆盖距离600~800m；

信号-80dBm以上即可得到较高的下载速率；

在稳定的信号下（-75dBm），3个用户均可达到4M以上带宽，下载速度稳定。

基于以上理论分析及实测情况我们可以在两种情况下使用WLAN网络：

在距离基站较近的位置，用户无线网卡接收到的信号较好，可以直接使用该无线网络接入；

对接收信号较弱的用户，利用无线网络客户端设备提高接收信号的强度。

客户端设备安装在客户所在位置的室外，保证与AP视通，解决接收信号的强度问题，通过网线与室内网卡连接，提供客户接入。

用户带宽分析

每用户速率＝（单AP连接速率×传输效率）/（用户数量×用户同时使用率），802.11g AP最大连接速率为54Mbps，除去协议开销，每AP最大数据传输速率约为22Mbps，但同时受限于传输出口带宽。目前安徽联通为了3G建设，已初步完成传输网的升级改造，出口带宽限制的影响基本消除，即不需要额外进行宏站传输升级改造，即可提供20M以上的有效传输带宽。

假设某乡镇布置一个AP，按每个AP发展15个有效用户计算计算，并假设所有用户并发使用，此时每用户带宽可以保证1M的传输速率，基本达到ADSL宽带接入的速率。

投资效益分析

一台室外型大功率AP投资大约3500元左右，增强型用户端每台300元左右，为保证使用效果，以一台AP带15个有效用户计算，所有用户都配置增强型用户端，整体投资大约8000元。以每用户50元月使用费计，一年可产生业务收入9000元。

从上述分析看，每线成本大约500元，与目前固定宽带接入成本差距不大。但传统固定宽带接入方式属“用户未发展，端口先到位”，易造成整体端口利用率不高，即前期“沉淀”投资过大；而无线WLAN接入方式覆盖具备快速建设的特点，属于“发展用户即建设”，其利用率相对更高。

部署策略

采用WLAN解决乡镇宽带覆盖的优势有以下几点。

网络部署迅速；

客户接入方便：基本上不需要在客户侧布放线缆，最多安装一个客户端接收设备；

维护工作量小：客户侧由于基本没有“户线”，只要做好AP的日常维护和通道的维护，即可保证网络稳定。

经过上述试点及分析，利用WLAN解决固定宽带用户接入方案应实事求是地定位如下：

从用户使用效果来看，无线方案无法完全替代有线方案；

在城区，可局部使用，但不宜作为主要接入手段；

在乡镇区域，利用中国联通自有铁塔等资源，可作为短期启动乡镇宽带发展的有效手段；

可作为业务发展期的过渡性方案，即利用无线方案先发展一批有效用户，后期再为区域相对集中的用户改为有线接入方式。