农村无线网络覆盖方案.doc

农村无线网络覆盖方案

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2020年4月19日
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运营商农村无线网络覆盖
技术方案书

苏州汉明科技有限公司

前言
无线技术的成熟与发展在越来越多的场合得到推广及应用，并得到各大运营商的青睐运用到各种场合，随着农村的发展，人们生活水平的逐渐提高，对上网需求有着更大的提高。然而，农村地域广阔，地形环境复杂多样，居住地间距离较远且分散，网络建设的投资水平和消费水平的限制等等诸多困难，制约着农村信息化建设的发展。农村一般人口居住均在方圆3公里范围内， 且高层建筑较少， 房屋多为砖木结构建筑。根据无线微波的特点，选择合适的制高点架设无线设备并配合合适的接收终端网卡，在半径3公里范围内能够达到高稳定性高速率无线链路，完全满足农村用户上网需求。无线宽带业务在农村有着不可比拟的优势：建网成本低、一次性投入资金少、运营与维护成本低、建网速度快、高可靠性与超强的可扩展性，不但能够为农民提供方便、快捷、费用低廉的宽带入户方式，也非常适应农村网络建设逐步发展的需求。

1.农村无线网络覆盖的需求分析
1.1为什么要发展农村无线网络
随着中国农村经济的不断发展，农村信息网络建设被提上日程。互联网和现代信息技术手段的发展和应用，为农业、农村的科学发展和可持续发展，建立和谐社会创造了良好条件。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,农村地区是有很大发展潜力的。当前中国农村各地的“数字农业建设”、“农业信息服务网络”、“万户上网工程”，以及“现代农民远程教育”等正蓬勃发展。如何能快速、低成本的建设宽带接入服务是值得探讨的课题。
据有关资料显示，各大运营上经过多年的网络基础设施建设，已基本覆盖到各县及以下的各乡镇中心，可是农村地区的网络基础设施还非常薄弱，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。村一级的网络覆盖建设任重道远。如果能利用乡镇一级的网络资源及传输配套资源来解决农村地区的宽带接入问题，将会取得事半功倍的效果。
农村地广人稀、地形复杂。各行政村距离乡镇、县城等少则几公里，多则几十公里，要想实现“家家通网络”的目标，如果采用传统有线网络建设方案，中国预计需要铺设本地环路的缆线长度将达上千万公里，一次性投入资金大、运行维护成本高，运营商收益增长缓慢。相对于有线宽带接入网络，WLAN具有安装使用灵活、建设成本低、数据业务承载容量大的优点。如果采用WLAN无线局域网技术替代部分光纤部署，能够提供最高达300Mbps的带宽，将大幅度的降低线缆铺设成本，最快的将网络拓展到每村每户，而且节省到每个农户的最后一公里的接入成本。
1.2农村无线网络覆盖优势分析
事实上，在农村信息网络建设中，应用Wlan（无线局域网）技术有着无可比拟的优势：建网成本低、一次性投入资金少、运营成本低、建网速度快、可靠性高等，同时其高度灵活的扩容性。当然，无线网络不可能完全达替代有线网络的需求。可是，根据无线网络具有覆盖低成本、部署快的特点，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，非常适应农村网络应用需求逐步发展的过程。相对于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。采用WLAN解决农村地区宽带覆盖的优势有以下几点：
Ø 网络部署迅速
无须布线，利用运营商自有铁塔等资源，即可完成网络的建设工作。无须施工许可证，不需要开挖沟槽，安装无线网络所需的时间只是安装有线网络的零头。
Ø 客户接入方便：
无须在客户侧布放线缆，仅需一个无线客户端接收设备即可实现上网。
Ø 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。
1.3农村无线网络覆盖建设目标
Ø 以无线的方式实现从镇到村的无线宽带传输。
Ø 以无线的方式覆盖整个村庄。
Ø 可对每一位农村用户和每个无线接入点/无线网桥进行管理。
Ø 结合有线电视、IPTV、无线宽带、VOIP等新技术在农村的应用。
Ø 充分考虑网络的安全性，系统具有多层次的安全保护措施，以满足用户身份鉴别、访问控制和保密性等要求。
Ø 在网络规模不断发展的情况下，系统应可不断升级和扩充，保证系统可用•
Ø 记录用户的上网信息，便于控制中心对用户进行控制、管理等
2.农村无线网络覆盖解决方案
2.1方案概述
汉明科技作为业内领先的wlan设备提供商，基于农村地广人稀、地形复杂，网络基础薄弱的特点，结合当前运营商在城市部署wlan的成熟技术方案，充分利用现有运营商技术网络设施资源（如临近机房、基站、塔台等），采用汉明科技具有业界领先水平的室外AP，推出“农村无线网络覆盖”的整体解决方案，使无线AP在农村的大规模部署成为可能，能够灵活配置满足农村无线网络接进的共性和个性化需求。本方案中，无线网络作为多业务网络通信平台，能够为城镇、郊区和农村提供大规模的无线网络覆盖，同时传输无线的视频、音频等数据和语音通信等多种业务。无线网络具有长距离无线传输及无线覆盖的双重功能，同时能够实现自动配置、性能自动调节、链路自动修复等特性，支持自动负载均衡、信道自动调节等功能，可为农村提供稳定可靠的无线网络承载平台。
本方案中，重点区隔了与传统的城市环境的无线覆盖的差异性，农村乡镇级网络的建设应充分考虑到农户住地比较分散、上网需求由少增多、一次性投进建设用度比较少等特点。农村覆盖在设备选型方面必须符合国家的相关规定，产品的各项认证、核准、质量合格证实必须齐备，这是整个网络系统稳定可靠的基础保证。本方案中，重点突出了技术先进而成熟、网络覆盖面积大（开阔地区达方圆6平方公里范围）、带宽高而稳定（10M/50M/100M）、灵活的拓展性（满足用户数目的快速增加）、相对有线网络具有一次性投进的用度低廉、施工周期短、维护方便等特点，成为农村网络覆盖建设的首选。
2.2农村无线覆盖网络架构

本方案中，汉明科技按照无线网络的传输层次，分“镇到村得传输”和“农户区的覆盖”两大模块进行论述。镇到村传输的关键是距离和带宽，农户区的覆盖关键是有效覆盖范围和用户如何接入。
1.镇到村的传输
利用农村临近城镇的机房经过骨干网络与Internet相连，基于汉明科技WDS技术，利用无线网桥作为发射基站，与农村的无线网桥基站作点对点的无线桥接传输，农村端的无线基站在接收镇传输的无线主干信号后，再利用无线AP作全村范围的无线信号覆盖。汉明科技Howay 系列网桥有效传输距离可达20KM。在无线桥接过程中，若传输距离过长，为了保证长距离无线传输具有足够的带宽，能够采用中继跳接的方式，即中间再部署一对网桥进行转接。
镇到村的关键环节是镇节点与村节点一对无线网桥的传输，具体部署办法还要考虑当地环境、安装条件等因素。
2.农户区的覆盖
针对不同的地理条件、住户分布等特点，我们推出了两种解决方案，由中心向四周扩散信号的方案和由农村边缘一侧向里扩散信号的方案。
方案一：

多点覆盖方案中，AP覆盖点采用汉明科技Howay 系列室外AP+全向天线方式，每一个AP可接进并发用户20个左右，用户能够采用就进接入的方式连进Internet网络，这种方案要求单AP无阻挡，覆盖半径1.5公里左右，网络带宽最稳定。类似与Wireless MESH组网模式，利用一个高宽带接进点（几百或千兆光纤）形成几个AP覆盖点。在塔台分别部署一个2.4GHz射频卡的AP和一个5.8G射频卡的AP，2.4GHz AP外接2.4GHz全向天线用于周边360°无线覆盖；5.8GHz AP利用自带的扇区天线将宽带信号回传给四周的辅覆盖点的5.8GHz定向天线，然后再经过2.4GHz的全向天线覆盖自身周边范围。
方案二：

建立一个宽带接进点，依托100Mbps光纤宽带接进到Howay AP设备，考虑到120°天线的边沿信号强度弱，因此采用中间加功分器连接两个90°2.4Ghz 扇区天线的覆盖半径3公里左右（无阻挡）无死角覆盖。用户端能够使用灵敏度较高的无线接收装置（如“卡王”），该装置经过自带天线接收无线上网信号，并经过内置网卡连接到无线网络，并经过网线改装的USB延长线到计算机，实现上网功能。
针对不同环境差异，无线覆盖方案大致分为两种：
Ø 直接无线覆盖方案（适合农村基础建设简单，人口密度相对较少的地区）：
　　采用汉明科技Howay室外型大功率AP对目标接入用户区做大范围无线宽带信号覆盖，终端用高功率无线网卡来接收进行通信（适合无遮挡或遮挡较少的情况）。
Ø 无线桥接到楼方案（适合基础房屋建筑复杂，遮挡较多，住户较集中的农村地区）：
　　使用Howay一体化的无线AP经过点对多点无线桥接的方式，在各目标用户所在大楼/房屋之间建立无线传输链路。楼内部的用户经过以太网交换机接入INTERNET。这种方案能有效避开建筑物墙壁等障碍物对无线信号的衰减，相对比较稳定可靠。