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
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。
针对农村日益增长的宽带接入需求,可以在现有铁塔上安装WLAN 大功率AP ,将AP通过本地传输网络连接到城域网,令用户通过WLAN用户端接入互联网,进而实现基站周围一定范围内的客户接入。
覆盖分析
我们首先通过传播模型进行理论覆盖测算,其次部署试点并进行测试,以验证效果及可行性。
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。