运用WLAN解决偏远农村宽带接入的可行性

王 飞

（中国铁通吉林市分公司，吉林 吉林 132200）

随着社会经济和技术的发展，互联网宽带业务逐步走向农村。农村居民对信息的需求迅速增大，因此，宽带业务在农村有很大发展潜力，在农村如何能快速、经济的提供满足需求的宽带接入服务是很有价值的课题。

1 偏远农村宽带业务现状

农村地区用户呈小规模集中、整体分散格局，尤其是偏远自然村现有固网资源非常薄弱，即使有资源，也是铜缆资源，目前多数采用xDSL技术接入宽带，接入用户布线困难，耗费大量铜缆，成本很高，维护工作量巨大，且因为xDSL技术接入距离的限制（一般不能超过3 km），业务质量得不到保证。

2 运用WLAN技术解决偏远农村自然村优势

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，具备建设成本低、数据业务承载容量大的优点。所以，WLAN适合用于用户群整体分散、局部集中宽带数据接入需求，而偏远农村的自然屯居民恰恰具有整体分散、局部集中的特点，所以非常适合部署WLAN网络。随着光传输技术的不断进步和光缆价格的下降，光进铜退方兴未艾，传输成本快速降低，最后一公里的接入成为接入成本的关键，而且经过多年的建设，各运营商传输网络基本全覆盖，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对相对集中的各村屯敷设 WLAN网络解决农村偏远地区的宽带最后一公里问题接入无疑具有重要意义。

3 WLAN自然村实施方案

依据农村地域是否有移动铁塔资源及村屯距离既有传输资源距离远近主要有两种解决方案：第一种是基站型AP；[1]另一种是室外大功率AP。

3.1 方案1：采用基站型AP

对于具有铁塔和传输资源的自然村庄，但距离较远，采用普通室外大功率AP无法覆盖到达，可采用基站型AP进行覆盖，基站AP比普通大功率室外AP价格要贵，但考虑到可以充分利用既有传输配套资源和电源供电资源，而且基站型 AP较室外大功率AP具有更大的覆盖范围，一般为普通室外大功率AP的2～3倍，能利用既有铁塔和传输资源比普通大功率AP覆盖更远的距离，因此经济可行性更高，且易于维护。

3.2 方案2：采用普通室外大功率AP

对于利用既有铁塔和传输资源采用基站型 AP也不能覆盖到达的村屯，就要新建设传输配套资源和电源供电资源到达覆盖点，然后再采用普通室外大功率AP进行覆盖。

4 容量分析和覆盖范围

4.1 单AP接入容量分析

WLAN采用CSMA/CA机制，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54 M，802.11b采用DSSS调制技术，最大速率可达11 M，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技术提供覆盖如果接入用户过多，那么同一时刻发生冲突的概率就会明显增大，必定会延长每个用户等待的时间，而使系统带宽闲置；用户超过一定的限度，会导致系统的瘫痪。设计上一般每 AP接入用户数在20～30台左右，而偏远农村的自然屯居民规模大部分在1、2百户以内，单AP覆盖可满足多数需求，设计起来较简单，由于各村屯分散、距离较远，采用单 AP接入方式，不需考虑相邻AP间的干扰问题。在用户数量较多的情况下，也可增设AP，以扩展系统容量和覆盖范围，但要做好频率规划，防止相邻AP间的干扰，保证接入质量。

4.2 单AP覆盖范围分析

在室外环境下，WLAN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＋20 logd＋20 logf。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27 dBm，而用户端网卡发射功率为50 mW（17 dBm），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－75 dBm为边缘场强覆盖要求，天线增益为15 dBi，衰落余量为10 dB，人体、地物损耗为4 dB。则反向链路预算为：L1（dB）＝17 dBm＋15 dB－10 dB－4 dB－（－75 dB）＝93，L1＝92.4＋20 logd＋20 logf。计算得d＝448 m，即室外环境的覆盖视距为400 m左右。

如用室外AP对室内进行覆盖，考虑到2.4 G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 10 dB，则可计算得d＝140 m，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。农村地区建筑物低矮，做到视通相对容易。

5 实测

吉林某村，采用室外大功率单AP覆盖，移动某基站铁塔，天线挂高约15 m，下倾角2 °。

实例测试测试设备：WLAN设备由一个室外大功率AP、一副90 °定向天线及若干客户端设备组成。室外AP通过五类线上接二层交换机，带宽10 M，拨号上网方式进行认证，测试账号为普通用户账号（不限速10 M带宽）。用户测试结果，见表1。

表1 用户下载测试

在不可视范围，由于WLAN为2.4 G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600～800 m；信号－80 dBm以上即可得到较高的下载速率。

基于以上理论分析及实测情况可知，在距离 AP较近用户无线网卡接收到的信号较好，可直接使用该无线网卡接入；对接收信号较弱的用户，可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。

6 结束语

通过以上分析，可见运用WLAN技术解决农村宽带接入具有现实的技术可行性和经济可行性，相比传统固网接入具有部署灵活、接入快速、成本较低等特点，由于用户最后接入采用无线方式，因此用户维护量也大大降低，是一种非常适合农村宽带接入的方式。伴随着WLAN技术的快速进步，WLAN必将能为农村提供更为实用地宽带接入。

1 张淑娟.农村WLAN覆盖解决方案[J].电信工程技术与标准化，2011（4）