無(wú)線網(wǎng)橋在農(nóng)村寬帶接入中的應(yīng)用

楊洪志

（中國(guó)鐵通集團(tuán)有限公司四平分公司，吉林 四平 136000）

1 前言

隨著我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，人民生活水平的普遍提高，互聯(lián)網(wǎng)已進(jìn)入平常百姓家。城區(qū)市民使用ADSL或XPON接入寬帶互聯(lián)網(wǎng)，農(nóng)村卻因區(qū)域廣闊、地形復(fù)雜、住戶分散而造成有線網(wǎng)的線路基礎(chǔ)差、布設(shè)難度大、成本高，從而使許多農(nóng)村用戶買了電腦后卻無(wú)法享受到寬帶互聯(lián)網(wǎng)。因此，使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)橋接覆蓋便成為了理想的鄉(xiāng)村網(wǎng)絡(luò)接入方式。

2 WLAN和無(wú)線網(wǎng)橋介紹

2.1 WLAN

WLAN稱為無(wú)線局域網(wǎng)，工作于2.4 GHZ或5.8 GHZ頻段，它利用射頻技術(shù)代替原來(lái)的銅纜雙絞線組建局域網(wǎng)。優(yōu)點(diǎn)是接入靈活、移動(dòng)性強(qiáng)、安裝方便、易于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和拓展。缺點(diǎn)是易受到建筑物、樹(shù)木、地形的影響，繞射能力弱，易影響到網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

2.2 無(wú)線網(wǎng)橋

無(wú)線網(wǎng)橋就是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的橋接，是WLAN的一個(gè)分支，工作于2.4 G或5.8 GHZ頻段，傳輸標(biāo)準(zhǔn)常采用802.11b或802.11g、802.11a和802.11n標(biāo)準(zhǔn)，802.11b標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)速率是11 Mbps。在保持足夠的數(shù)據(jù)傳輸帶寬的前提下，802.11b通常能夠提供4～6 Mbps的實(shí)際數(shù)據(jù)速率，而802.11g，802.11a標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)橋都具備54Mbps的傳輸帶寬，目前通過(guò)turb和Super模式，最高可達(dá)108 Mbps的傳輸帶寬；802.11n通常可以提供150～600 Mbps的傳輸速率。

無(wú)線網(wǎng)橋功率大、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、不自帶天線。無(wú)線網(wǎng)橋一般配備扇區(qū)天線，傳輸距離可達(dá)3～8 km，配拋物面天線可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接（最大可達(dá)約50 km）。

3 農(nóng)村寬帶接入使用無(wú)線網(wǎng)橋組建方案

農(nóng)村住戶大都比較分散，每個(gè)自然屯有幾十戶到一二百戶不等，相鄰村距離2～6 km。當(dāng)前GSM、3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋大部分農(nóng)村，在農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)及村屯制高點(diǎn)設(shè)置了宏基站信號(hào)發(fā)射塔，蜂窩式布網(wǎng)將無(wú)線覆蓋范圍劃分為若干區(qū)域，每個(gè)基站就是一個(gè)區(qū)域。在基站信號(hào)發(fā)射塔上安裝大功率室外無(wú)線網(wǎng)橋作為AP基站覆蓋，采用2.4 GHZ頻率覆蓋所在區(qū)域用戶，天線使用扇區(qū)天線，盡量架高一點(diǎn)，每個(gè)AP可接入30～40個(gè)并發(fā)用戶，如果不夠可增至3個(gè)AP，但頻道一定要不同，避免同頻干擾，一般選1，6，11頻道。在用戶端使用無(wú)線網(wǎng)卡或客戶端接收，見(jiàn)圖1所示。

圖1 無(wú)線AP覆蓋方式

相鄰兩個(gè)區(qū)域可以使用無(wú)線網(wǎng)橋進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)橋接作為干線鏈路，采用5.8 GHZ頻率的室外網(wǎng)橋。利用兩個(gè)基站鐵塔或選擇用戶比較集中、地勢(shì)較高的地點(diǎn)架設(shè)天線，要求兩個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線網(wǎng)橋天線必須可視，見(jiàn)圖2所示。

圖2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)橋接，無(wú)線中繼方式

3.1 無(wú)線網(wǎng)橋選擇標(biāo)準(zhǔn)

（1）無(wú)線網(wǎng)橋的穩(wěn)定性要高。因?yàn)樵O(shè)備一般架設(shè)在基站鐵塔上面，架設(shè)位置非常高，維修設(shè)備可能需要反復(fù)攀爬鐵塔，往返農(nóng)村現(xiàn)場(chǎng)，隨著人工費(fèi)的增加，這種費(fèi)用會(huì)成為運(yùn)營(yíng)商無(wú)線接入中最主要的部分，因此，選擇品質(zhì)優(yōu)良、穩(wěn)定性高的設(shè)備才是最經(jīng)濟(jì)的選擇。

（2）無(wú)線網(wǎng)橋覆蓋范圍要大。由于農(nóng)村環(huán)境地廣人稀，用戶分布較為分散，用戶發(fā)展較慢，考慮到初期的投資和收益，要求每個(gè)設(shè)備能夠覆蓋盡量大的范圍，以降低初期設(shè)備數(shù)量，減少投入資金。因此，應(yīng)選擇輸出功率夠大、接收靈敏度高的設(shè)備。

（3）無(wú)線網(wǎng)橋可提供的帶寬要盡量夠大?，F(xiàn)在用戶對(duì)網(wǎng)速的要求比較高，WLAN提供的帶寬為用戶共享帶寬，在對(duì)用戶做固定限速的情況下，產(chǎn)品可提供的有效帶寬越大，可以發(fā)展的用戶就會(huì)越多。

（4）無(wú)線網(wǎng)橋抗干擾能力要強(qiáng)。設(shè)備架設(shè)的基站鐵塔無(wú)線設(shè)備較多，需要選擇抗干擾能力強(qiáng)的設(shè)備。

3.2 無(wú)線網(wǎng)橋放置位置

（1）無(wú)線網(wǎng)橋盡量架高，盡量設(shè)在用戶接收端可視的方向上，以減少穿墻的數(shù)量。

（2）建議無(wú)線網(wǎng)橋放置在基站鐵塔的平臺(tái)上。

3.3 用戶側(cè)無(wú)線網(wǎng)卡的選擇和安裝

（1）選擇大功率帶USB接口的網(wǎng)卡。農(nóng)村的用戶分散，AP的放置位置會(huì)因?yàn)閷?shí)際條件有所限制，故選擇接收效果好的網(wǎng)卡會(huì)大大增加設(shè)備的覆蓋范圍。

（2）選擇合適的客戶端設(shè)備。用戶的接收設(shè)備除了網(wǎng)卡外，在較遠(yuǎn)距離下推薦使用POE供電的室外客戶端設(shè)備來(lái)接收，即CPE。

（3）客戶端（CPE）的安裝位置：放置在房頂煙囪上，或電視接收天線桿上，高度能夠可視到AP天線即可,以便增加覆蓋信號(hào)。

3.4 設(shè)備帶寬

WLAN設(shè)備通常說(shuō)的速率是網(wǎng)絡(luò)吞吐量，實(shí)際的可用速率只有1/2，甚至更少，在室外的環(huán)境下還要做一些預(yù)留量，比如54 Mbps的設(shè)備數(shù)據(jù)吞吐量最大為25 Mbps左右，在室外農(nóng)村覆蓋的環(huán)境下，只能按照最大值17～18 Mbps來(lái)計(jì)算。

3.5 并發(fā)用戶數(shù)

因?yàn)檗r(nóng)村用戶上網(wǎng)時(shí)間都很集中，除了考慮帶寬外，不同品牌不同型號(hào)的產(chǎn)品因?yàn)檫x的元器件、芯片等不同，所以可以承載的用戶數(shù)量也不同。可以接入的數(shù)量和并發(fā)用戶不是一個(gè)概念，有的品牌可能允許接入的網(wǎng)卡數(shù)量較多，但是多網(wǎng)卡同時(shí)工作時(shí)，會(huì)造成設(shè)備處理不過(guò)來(lái)，導(dǎo)致設(shè)備死機(jī)。

3.6 低溫適應(yīng)

東北冬季的氣溫非常低，農(nóng)村覆蓋的設(shè)備需要24 h長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，故選擇的設(shè)備一定要是耐低溫設(shè)備。

4 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

我們以選擇美國(guó)優(yōu)博通（UBNT）無(wú)線網(wǎng)橋和客戶端（CPE）為例，來(lái)組建農(nóng)村WLAN寬帶覆蓋。基站側(cè)無(wú)線網(wǎng)橋選擇UBNT Rocket M2，天線選擇AM-2G15-120扇區(qū)天線，客戶端（CPE）選擇NanoStation Loco 2無(wú)線網(wǎng)橋。傳輸鏈路選擇NSM5無(wú)線網(wǎng)橋進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)橋接。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D見(jiàn)圖3所示。

圖3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

使用既有光纜資源把寬帶信號(hào)輸送到農(nóng)村區(qū)域邊緣，再利用無(wú)線橋接按2G、3G覆蓋區(qū)域部署無(wú)線WLAN覆蓋。無(wú)線接入層AP經(jīng)過(guò)POE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)再通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋匯聚層鏈路接入到IP城域網(wǎng)。

5 無(wú)線網(wǎng)橋的配置

5.1 基站側(cè)Rocket M2配置

UBNT支持WEB界面管理方式。其出廠默認(rèn)地址為192.168.1.20。電腦IP配置192.168.1.200，在瀏覽器中輸入IP地址后，會(huì)彈出輸入用戶名和密碼的對(duì)話框，輸入之后即可登陸設(shè)備配置界面。

5.1.1 設(shè)置工作模式

點(diǎn)開(kāi)WIRELESS標(biāo)簽，Wireless Mode（無(wú)線工作模式）：選擇Access Point；SSID/ESSID：設(shè)備默認(rèn) SSID 為 ubnt，可根據(jù)用戶需求更改。這里使用默認(rèn)值ubnt。Frequency MHZ：選擇2 412（1頻道 2 412～2 422 MHZ，6頻道 2 432～2 442 MHZ，11頻道 2 452～2 472 MHZ）；county code：選擇 china。

圖4 Rocket M2 WIRELESS配置界面

5.1.2 Network配置

Network mode:選擇Bridge；ip address：由于設(shè)備的出廠IP地址均為192.168.1.20，要使調(diào)試設(shè)備的IP地址不能沖突，所以可將Access Point端的IP地址設(shè)置為同IP段其他地址：如192.168.1.30。

圖5 Rocket M2 Network配置界面

以上基站側(cè)RocketM2配置完畢。

5.2 客戶端（CPE）NanoStation Loco2配置

5.2.1 設(shè)置WIRELESS工作模式

點(diǎn)開(kāi) WIRELESS標(biāo)簽，Wireless Mode：選擇 station；SSID/ESSID：更改為與基站AP相同SSID（ubnt）。county code:選擇china。

5.2.2 Network配置

Network mode:選擇 Bridge；ip address：不能與 AP 沖突，將 IP地址設(shè)置為同IP段其他地址：192.168.1.31。

圖6 NanoStation Loco2 WIRELESS配置界面

圖7 NanoStation Loco2 Network配置界面

以上用戶側(cè)NanoStation Loco2配置完畢，此時(shí)，客戶端與基站AP就可以建立連接了，用戶可進(jìn)行PPPOE撥號(hào)上網(wǎng)，也可通過(guò)運(yùn)營(yíng)商分配的固定IP上網(wǎng)。

5.3 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)橋接，無(wú)線中繼方式設(shè)備配置

使用5.8 GHZ頻率無(wú)線網(wǎng)橋，組建點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路。一臺(tái)設(shè)成AP方式，另一臺(tái)設(shè)成station方式。

5.3.1 設(shè)置WIRELESS工作模式

點(diǎn)開(kāi)WIRELESS標(biāo)簽，Wireless Mode：選擇Access Point；SSID/ESSID：根據(jù)需要更改名稱，如UBNT1；Frequency MHZ：選擇 5745（1頻道 5745 MHZ，2頻道 5765 MHZ，3頻道 5785 MHZ，4 頻道 5805 MHZ，5 頻道 5825 MHZ）；county code:選擇 china。

圖8 NanoStation M5 WIRELESS配置界面

5.3.2 Network配置

點(diǎn)開(kāi) Network 標(biāo)簽，Network mode：選擇 Bridge；ip address：由于設(shè)備的出廠IP地址均為192.168.1.20，IP地址不能沖突，假設(shè)更改為192.168.10.150。

圖9 NanoStation M5 Network配置界面

5.3.3 另一臺(tái)設(shè)置WIRELESS工作模式

點(diǎn)開(kāi) WIRELESS 標(biāo)簽，Wireless Mode：選擇 station；SSID/ESSID：更改為UBNT1，與AP一致；county code:選擇china。

圖10 NanoStation M5 WIRELESS配置界面

5.3.4 Network配置

點(diǎn)開(kāi) Network 標(biāo)簽，Network mode:選擇 Bridge；ip address：更改為192.168.10.151。

經(jīng)過(guò)以上設(shè)置，兩臺(tái)網(wǎng)橋就可以連通了，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)橋接功能，作為干線鏈路使用。

圖11 NanoStation M5 Network配置界面

6 效果測(cè)試

經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用，無(wú)線信號(hào)覆蓋達(dá)3～4km，并發(fā)用戶有30～40戶，測(cè)試本地網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延3 MS，丟包率0%，網(wǎng)站瀏覽順暢，視頻點(diǎn)播流暢。