智慧牧区宽带网络覆盖方案研究

王平

作者简介：王垚平（1984— ），男，福建福州人，工程师，大专；研究方向：运营商通信工程。

摘要：为推动牧区振兴，促进牧区现代化建设，实现牧区宽带网络的全面覆盖，文章主要结合牧区地形特点对宽带网络建设方案进行研究。在方案制定中，主要分析牧区地形，针对特殊的地形环境，提出有线网络覆盖方案和无线网络覆盖方案，其内容包括有线网络建设、无线网络建设、无线基站组网建设、传输骨干网建设、数据网建设，以期为相关行业人员提供参考。

关键词：智慧牧区；有线网络；无线网络

中图分类号：TPTN925.93   文献标志码：A

0  引言

通常而言，偏远牧区地形较为特殊，宽带网络建设不仅难度较大，而且所需成本较高。在具体建设过程，为保证投资回收，无法采用与城镇宽带网络建设相同的方式。基于此，行业人员应在分析牧区地形特点和农户分布情况的基础上，合理运用有线网络建设、无线网络建设等方式来建设宽带网络，并以因地制宜为原则，采取合适的传输配套建设方案。

1  智慧牧区宽带网络覆盖的意义

党的十九大指出，要推动乡村振兴建设，促进新时代农业农村发展。结合草原牧区实际情况，加强牧区宽带网络覆盖对推动牧区振兴，提高牧区现代化水平，具有至关重要的意义。以内蒙古牧区为例，根据统计数据显示，内蒙古边境地区所有嘎查尚未实现有线电视信号的接收，19%嘎查尚未接入生活用电，84%嘎查尚未开通宽带。生活在边境地区的人们难以充分享受基础公共文化服务和广播电视服务。针对缺少广电网络覆盖的区域，主要通过卫星电视加以补充，不仅服务内容较为受限，而且针对性不足，人们无法收看盟市电视节目和旗县电视节目，也无法收看蒙语电视节目，甚至还有通过卫星接收设备对境外节目进行收看的问题，而这些问题难以被地方政府部门有效管理，导致意识形态安全隐患的存在。在这一背景下，需要推动内蒙古牧区公共文化惠民工程建设，实现广播电视、应急广播、地面数字电视的全面覆盖，打造乡镇综合文化站和草原书屋，实现文化信息共享、牧区电影放映以及全民阅读等，增强公共文化设施建设水平，为牧区人们提供高质量服务，保证偏远地区人们也能同样享受文化服务。

2  牧区宽带网络覆盖规划要点

在偏远牧区规划设计宽带网络，要对牧区地形地貌特点进行重点分析，进而在合理控制成本的基础上针对特定场景制定宽带网络的有效覆盖方案，并以方案为依据编制不同场景下宽带网络覆盖建设图纸。通常情况下，偏远牧区地形有3种形式：平原、丘陵、山地。以内蒙古自治区为例，南和北两个地区的地形主要以丘陵、山地为主，而东和西两个地区的地形主要以平原为主，平原、山地、丘陵地形交替分布，海拔高度处于300～2 000 m范围内，此处地形地貌可作为牧区的典型代表。同时，在偏远牧区规划设计宽带网络，还要注重村落划分，在统计目前宽带网络覆盖情况的基础上进行建设的优先级排列，以此确定建设进度，在这一过程中可按照表1来细化村落等级，进而结合不同村落户数对宽带终端数进行规划，最终决定宽带网络的覆盖方式［1］。

3  智慧牧区宽带网络建设方案

本文主要以内蒙古牧区和边境地区为例对智慧牧区宽带网络建设方案予以重点研究。牧区和边境地区通常地广人稀，以发展畜牧业为主，牧民流动程度较高，如果采用光纤覆盖方式进行广电网络覆盖，所需成本较大，且无法适用于流动性生产生活状态下的牧民。基于此，本方案主要运用融合有线和无线的技术方案，并实施资源共建共享模式。

3.1  有线网络建设

应用基于EPON技术标准的FTTH覆盖方式进行光纤覆盖网建设，在嘎查村与乡镇距离较近的位置建设主干光缆，将乡镇OLT接入，在嘎查村与乡镇距离较远的位置采取OLT下沉式方案来覆盖，运用汇聚层交换设备与乡镇传输设备连接。光缆网络敷设主要包括3层面：各旗县区至乡镇层面、乡镇到村层面和光纤进村入户层面。合理设置数据通信设备，运用无源光接入网设备，以此为双向宽带接入提供基础保证，实现光纤入户，并支持多种功能，如有线广播电视功能、监控功能、视频会议培训功能、数据传输功能等。基于广电网络本身已有资源，本项目覆盖10个盟市33个牧业旗县、281个苏木镇、1 226个行政村、2 484个嘎查、2 562自然村和12.4万户牧区分散牧户。为满足本项目宽帶网络覆盖需求，减少对草原环境的破坏，且能在计划时间内完成网络建设，对通达光缆的嘎查村通过加挂电力和运营商现有杆路方式，建设苏木支线光缆2 260 km、行政村支线光缆2 066.5 km、嘎查及以下支线光缆22 803.5 km，共计27 130 km光缆，其中，自建4 621.5 km，加挂电力杆路11 965 km，加挂运营商杆路4 909.5 km，租用纤芯5 634 km。建设苏木、嘎查到铁塔引接光缆共计1 448 km，其中，自建800 km，租用648 km［2］。

3.2  无线网络建设

在难以通达有线网络的区域基于无线技术实现网络覆盖。运用无线交互网络技术覆盖有线网络无法覆盖的12.4万用户。本项目无线交互网络覆盖以室外建设方式为主，选址时保证覆盖的主要目标住户与铁塔距离在15 km之内，针对内蒙古边境地区和经济水平较低的旗县，所用覆盖网骨干主要为广电全光网络，应用微波传输方式进行网络延伸，并采用多点覆盖系统，建设内容包括传输网建设和无线覆盖建设。无线网络系统覆盖能力较强，能实现广域覆盖，可维护性较高，支持本地管理和远程管理方式，用户可通过终端设备进行管理，采用混合型组网配置，无线网桥传输容量较易扩展，同时，具备安全性和实时性，可使用多样化加密技术以保证数据的安全传输，并实现各项业务的灵活接入。在本项目无线网络建设中，涉及无线网桥的应用，在两个及以上网络之间利用无线传输的方式进行通信搭建。常用无线网桥包括电路型网桥和数据型网桥两种，其原理在于以空气为介质助力信号传播，简而言之，即通过一端网桥转化网线信号为无线信号，并向空气中定向发射，进而由另一端网桥进行无线信号接收，转化为有线信号。采用无线网桥来延伸传输有线难以通达的基站信号，通常情况下，无线网桥传输速率在1 000 Mbps以上，即便传输距离在30 km，也能实现点对点传输，可保证传输通道的灵活性。但由于频谱资源会影响无线传输方式，使其无法与有线传输方式一样基于增加传输措施使通道利用率加大，加强传输能力，所以在应用无线网桥来延伸传输时，在多站点持续性跳传的情况下，会影响用户端上网速率，出现用户端传输延时的问题，因此在无线网桥建设过程，应控制持续性跳传在3级以下，且前期建设尽可能小于1级。针对基于无线网桥传输单站和多站点时，受频率的局限，也不可大于3级。本牧区无线交互网络总体架构如图1所示。

3.3  无线基站组网建设

无线基站以802.11ac标准的应用为主，这一方案具有容量高、覆盖广的特点，通过Beamforming技术实现非视距覆盖，以致在任何环境中都能进行客户端设备部署，达到大范围覆盖的效果。同时，无线宽带网基站还可智能合并信号发射路径和信号接收路径，其链路增益储备较强，能使产品穿透特性增强。在多点分布式覆盖网络系统建设中，频谱主要基于频道划分的方式来规划组网。在规划频谱时，依然以传输的蜂窝式网络建设为依托，依据系统特点。基于蜂窝式网络建设，以多组频道共建站点的方式来规划覆盖网络频率，采用一站多频、多频复用的形式通过分隔区域进行频率规划，实现蜂窝覆盖圈的构建，并控制半径为15 km，进而利用3、4个扇向对每一站点予以3、4组频道规划，以此在蜂窝区域内实现各扇区覆盖，且保证所有蜂窝所用3、4组频道相同，在控制两个蜂窝间隙距离的基础上来隔离空间，实现信号组网。在无线宽带建设中，选择户外基站视距可见处设置CPE终端进行信号的接收和转化，以此向机顶盒、手机、PC和PAD等更多终端传输有线信号或无线信号以供使用。无线宽带基站具备诸多功能，包括自动扫频功能、自动测距功能以及无线信号校准功能等，以达到信号覆盖范围要求，保证用户CPE终端与基站天线相距12 km的范围内满足以下指标要求。（1）控制CPE场强，确保接受电平值在-70 dBm以上；（2）控制CPE终端ping基站设备，确保ping包延时均值在1 ms以下，且丢包率不超过1%；（3）以1 000 KB/s为标准控制10 M账户测试速度，以大于2 000 KB/s为标准控制20 M账户测试速度［3］。

3.4  传输骨干网建设

本项目传输骨干网建设涉及2部分建设内容：一是盟市骨干网建设，二是旗县乡镇网络建设。首先，本项目在原有盟市带宽基础上对7个盟市新增干线传输带宽，新建4波100 G。一是呼和浩特至呼伦贝尔和兴安盟新建1波100 G（呼伦贝尔落地60G、兴安盟落地40G）；二是呼和浩特至赤峰和锡林浩特新建1波100 G（赤峰落地50 G、锡林浩特落地50 G）；三是呼和浩特至乌兰察布新建1波100 G；四是呼和浩特至包头和鄂尔多斯新建1波100 G（包头落地40 G、鄂尔多斯落地60 G）。其次，本项目所涉及的33个牧业旗以业务量需求为依据开通传输带宽，符合盟市至所辖各牧业旗传输带宽均不小于10 G的要求，且配置万兆接口，业务使用需求已满足的旗县有10个，需建设传输带宽的旗县有23个，开通传输10G共72波，落地带宽720 G。在本项目建设中，暂不考虑33个牧业旗至所辖281个乡镇中已在电信普遍服务工程及新一代基础网络建设工程开通GE/10GE传输带宽的乡镇，后期结合用户发展及带宽情况以单独建设的方式对需要增容的乡镇进行建设。海拉尔、新左旗、鄂溫克光缆已具备成环条件，所以本项目实施环网建设。最后，本项目对33个牧业旗县至乡镇苏木及乡镇苏木以下距离较远或交换机级联数在3级以上可能形成环路或网络风暴的站点，拟配置120 km小型波分传输设备对带宽需求予以解决［4］。

3.5  数据网建设

在现有数据网络的基础上，本项目计划建成覆盖全区10个盟市、33个牧业旗县、281个苏木镇、2 484个嘎查，实现12.4万牧户数据网络的全覆盖，满足牧民20M以上宽带上网需求，使牧民能接收有线电视100套。通过数据组播技术支持广播电视的全面覆盖，推动广播电视建设，实现从村村通向户户通的优化，同时，通过有线FTTH技术支持用户密集区域有线宽带的全面覆盖，以交换机接入的方式来接入多形式业务［5］。对于33个旗县，计划采用汇聚交换设备与设置在盟市的BRAS设备进行连接；对于281个苏木镇，计划采用万兆汇聚交换设备来集中接入业务；对于2 484个嘎查，计划采用千兆交换设备来接入业务，以此实现业务的全面覆盖。在光纤条件具备的80 km范围内，应用光纤直联方式处理交换设备，而针对超过80 km的乡镇区域则进行资源传输。结合本项目要求，网络要具备组播能力，依据用户规模，旗县到乡镇苏木设计为万兆或千兆链路，乡镇到嘎扎设计为千兆链路，并根据项目现有设备情况来增加组播功能。在本项目的33个旗县中，有14个旗县地区已具备BRAS认证设备和汇聚交换设备接入能力，所以在其他19个旗县地区新增BRAS设备12台，同时，新增22台万兆交换设备，以其中5台作为备用。281个苏木前期已部署219台交换设备，在此基础上，新建62台苏木交换设备进行补充，2 484个嘎查按照规划采购2 473台交换设备来接入业务，交换设备共计2 535台。

3.6  机房设备建设

在现有广电网络的基础上，为建成贯通全区33个牧业旗县、281个苏木镇、1 226个行政村、2 484个嘎查村、89.36万户有线电视光纤覆盖，满足牧民20 M以上宽带上网需求，使牧民能接收有线电视100套，促进广播电视全面覆盖，推动广播电视建设，实现从村村通向户户通优化，让用户得以从看电视到用电视，在苏木、嘎查机房设备新建62台苏木交换设备记忆补充。对于2 484个嘎查，结合规划新建2 473台交换设备来接入业务。同时，在苏木、嘎查机房设置OLT前端设备，结合项目规划采用PON端口共27 695个。

4  结语

智慧牧区的建设要建立在宽带网络建设的基础之上。目前，我国宽带网络建设越来越完善，而偏远牧区还存在宽带网络尚未覆盖的区域，为满足牧区人们对宽带网络的需求，实现宽带网络全面覆盖实属必要。本文以内蒙古牧区和边境地区为例，结合此区域地形特点和农户分布情况，制定了无线网络建设方案和有线网络建设方案，提出了有线网络建设、无线网络建设、无线基站组网建设、传输骨干网建设、数据网建设的要点，以此为相关行业人员提供借鉴。

参考文献

［1］張冰青，贾志敏.内蒙古牧区信息化发展面临的困境及对策研究［J］.内蒙古科技与经济，2021（14）：78-81.

［2］袁智锋.新形势下运营光缆宽带网络建设要点策略研究分析［J］.中国新通信，2022（21）：38-40.

［3］沈宸.大宽带形势下农村有线网络改造建设成本分析［J］.广播电视网络，2021（8）：88-89.

［4］任亚东.农村宽带网络建设困境与解决策略分析［J］.信息记录材料，2021（5）：55-56.

［5］张巍.智慧牧区宽带网络覆盖解决方案［J］.中国新通信，2021（14）：26-27.

（编辑  姚  鑫）

Study on broadband network coverage scheme in intelligent pastoral area

Wang  Yaoping

（New World Communications Technology Co.， Ltd.， Fuzhou 350000， China）

Abstract：  In order to promote the revitalization of pastoral areas， to promote the modernization of pastoral areas， to achieve the full coverage of pastoral areas broadband network， this paper mainly combined with the characteristics of pastoral areas broadband network construction program was studied. In the plan formulation， mainly analyzes the pastoral area terrain， in view of the special terrain environment， proposes the wired network coverage scheme and the wireless network coverage scheme， it includes wired network construction， wireless network construction， wireless base station network construction， transmission backbone network construction， data network construction， in order to provide reference for related industry personnel.

Key words： intelligent pastoral area; wired network; wireless network