智慧牧區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案研究

王平

作者簡介：王垚平（1984— ），男，福建福州人，工程師，大專；研究方向：運(yùn)營商通信工程。

摘要：為推動牧區(qū)振興，促進(jìn)牧區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)牧區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋，文章主要結(jié)合牧區(qū)地形特點(diǎn)對寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案進(jìn)行研究。在方案制定中，主要分析牧區(qū)地形，針對特殊的地形環(huán)境，提出有線網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案和無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案，其內(nèi)容包括有線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、無線基站組網(wǎng)建設(shè)、傳輸骨干網(wǎng)建設(shè)、數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)，以期為相關(guān)行業(yè)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：智慧牧區(qū)；有線網(wǎng)絡(luò)；無線網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TPTN925.93 ??文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0? 引言

通常而言，偏遠(yuǎn)牧區(qū)地形較為特殊，寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不僅難度較大，而且所需成本較高。在具體建設(shè)過程，為保證投資回收，無法采用與城鎮(zhèn)寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相同的方式?；诖?，行業(yè)人員應(yīng)在分析牧區(qū)地形特點(diǎn)和農(nóng)戶分布情況的基礎(chǔ)上，合理運(yùn)用有線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等方式來建設(shè)寬帶網(wǎng)絡(luò)，并以因地制宜為原則，采取合適的傳輸配套建設(shè)方案。

1? 智慧牧區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋的意義

黨的十九大指出，要推動鄉(xiāng)村振興建設(shè)，促進(jìn)新時代農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展。結(jié)合草原牧區(qū)實(shí)際情況，加強(qiáng)牧區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋對推動牧區(qū)振興，提高牧區(qū)現(xiàn)代化水平，具有至關(guān)重要的意義。以內(nèi)蒙古牧區(qū)為例，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，內(nèi)蒙古邊境地區(qū)所有嘎查尚未實(shí)現(xiàn)有線電視信號的接收，19%嘎查尚未接入生活用電，84%嘎查尚未開通寬帶。生活在邊境地區(qū)的人們難以充分享受基礎(chǔ)公共文化服務(wù)和廣播電視服務(wù)。針對缺少廣電網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域，主要通過衛(wèi)星電視加以補(bǔ)充，不僅服務(wù)內(nèi)容較為受限，而且針對性不足，人們無法收看盟市電視節(jié)目和旗縣電視節(jié)目，也無法收看蒙語電視節(jié)目，甚至還有通過衛(wèi)星接收設(shè)備對境外節(jié)目進(jìn)行收看的問題，而這些問題難以被地方政府部門有效管理，導(dǎo)致意識形態(tài)安全隱患的存在。在這一背景下，需要推動內(nèi)蒙古牧區(qū)公共文化惠民工程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)廣播電視、應(yīng)急廣播、地面數(shù)字電視的全面覆蓋，打造鄉(xiāng)鎮(zhèn)綜合文化站和草原書屋，實(shí)現(xiàn)文化信息共享、牧區(qū)電影放映以及全民閱讀等，增強(qiáng)公共文化設(shè)施建設(shè)水平，為牧區(qū)人們提供高質(zhì)量服務(wù)，保證偏遠(yuǎn)地區(qū)人們也能同樣享受文化服務(wù)。

2? 牧區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)劃要點(diǎn)

在偏遠(yuǎn)牧區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)寬帶網(wǎng)絡(luò)，要對牧區(qū)地形地貌特點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)分析，進(jìn)而在合理控制成本的基礎(chǔ)上針對特定場景制定寬帶網(wǎng)絡(luò)的有效覆蓋方案，并以方案為依據(jù)編制不同場景下寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋建設(shè)圖紙。通常情況下，偏遠(yuǎn)牧區(qū)地形有3種形式：平原、丘陵、山地。以內(nèi)蒙古自治區(qū)為例，南和北兩個地區(qū)的地形主要以丘陵、山地為主，而東和西兩個地區(qū)的地形主要以平原為主，平原、山地、丘陵地形交替分布，海拔高度處于300～2 000 m范圍內(nèi)，此處地形地貌可作為牧區(qū)的典型代表。同時，在偏遠(yuǎn)牧區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)寬帶網(wǎng)絡(luò)，還要注重村落劃分，在統(tǒng)計(jì)目前寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行建設(shè)的優(yōu)先級排列，以此確定建設(shè)進(jìn)度，在這一過程中可按照表1來細(xì)化村落等級，進(jìn)而結(jié)合不同村落戶數(shù)對寬帶終端數(shù)進(jìn)行規(guī)劃，最終決定寬帶網(wǎng)絡(luò)的覆蓋方式［1］。

3? 智慧牧區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案

本文主要以內(nèi)蒙古牧區(qū)和邊境地區(qū)為例對智慧牧區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案予以重點(diǎn)研究。牧區(qū)和邊境地區(qū)通常地廣人稀，以發(fā)展畜牧業(yè)為主，牧民流動程度較高，如果采用光纖覆蓋方式進(jìn)行廣電網(wǎng)絡(luò)覆蓋，所需成本較大，且無法適用于流動性生產(chǎn)生活狀態(tài)下的牧民?；诖耍痉桨钢饕\(yùn)用融合有線和無線的技術(shù)方案，并實(shí)施資源共建共享模式。

3.1? 有線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

應(yīng)用基于EPON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的FTTH覆蓋方式進(jìn)行光纖覆蓋網(wǎng)建設(shè)，在嘎查村與鄉(xiāng)鎮(zhèn)距離較近的位置建設(shè)主干光纜，將鄉(xiāng)鎮(zhèn)OLT接入，在嘎查村與鄉(xiāng)鎮(zhèn)距離較遠(yuǎn)的位置采取OLT下沉式方案來覆蓋，運(yùn)用匯聚層交換設(shè)備與鄉(xiāng)鎮(zhèn)傳輸設(shè)備連接。光纜網(wǎng)絡(luò)敷設(shè)主要包括3層面：各旗縣區(qū)至鄉(xiāng)鎮(zhèn)層面、鄉(xiāng)鎮(zhèn)到村層面和光纖進(jìn)村入戶層面。合理設(shè)置數(shù)據(jù)通信設(shè)備，運(yùn)用無源光接入網(wǎng)設(shè)備，以此為雙向?qū)拵Ы尤胩峁┗A(chǔ)保證，實(shí)現(xiàn)光纖入戶，并支持多種功能，如有線廣播電視功能、監(jiān)控功能、視頻會議培訓(xùn)功能、數(shù)據(jù)傳輸功能等?；趶V電網(wǎng)絡(luò)本身已有資源，本項(xiàng)目覆蓋10個盟市33個牧業(yè)旗縣、281個蘇木鎮(zhèn)、1 226個行政村、2 484個嘎查、2 562自然村和12.4萬戶牧區(qū)分散牧戶。為滿足本項(xiàng)目寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求，減少對草原環(huán)境的破壞，且能在計(jì)劃時間內(nèi)完成網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，對通達(dá)光纜的嘎查村通過加掛電力和運(yùn)營商現(xiàn)有桿路方式，建設(shè)蘇木支線光纜2 260 km、行政村支線光纜2 066.5 km、嘎查及以下支線光纜22 803.5 km，共計(jì)27 130 km光纜，其中，自建4 621.5 km，加掛電力桿路11 965 km，加掛運(yùn)營商桿路4 909.5 km，租用纖芯5 634 km。建設(shè)蘇木、嘎查到鐵塔引接光纜共計(jì)1 448 km，其中，自建800 km，租用648 km［2］。

3.2? 無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

在難以通達(dá)有線網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域基于無線技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。運(yùn)用無線交互網(wǎng)絡(luò)技術(shù)覆蓋有線網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋的12.4萬用戶。本項(xiàng)目無線交互網(wǎng)絡(luò)覆蓋以室外建設(shè)方式為主，選址時保證覆蓋的主要目標(biāo)住戶與鐵塔距離在15 km之內(nèi)，針對內(nèi)蒙古邊境地區(qū)和經(jīng)濟(jì)水平較低的旗縣，所用覆蓋網(wǎng)骨干主要為廣電全光網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用微波傳輸方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)延伸，并采用多點(diǎn)覆蓋系統(tǒng)，建設(shè)內(nèi)容包括傳輸網(wǎng)建設(shè)和無線覆蓋建設(shè)。無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)覆蓋能力較強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)廣域覆蓋，可維護(hù)性較高，支持本地管理和遠(yuǎn)程管理方式，用戶可通過終端設(shè)備進(jìn)行管理，采用混合型組網(wǎng)配置，無線網(wǎng)橋傳輸容量較易擴(kuò)展，同時，具備安全性和實(shí)時性，可使用多樣化加密技術(shù)以保證數(shù)據(jù)的安全傳輸，并實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)業(yè)務(wù)的靈活接入。在本項(xiàng)目無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，涉及無線網(wǎng)橋的應(yīng)用，在兩個及以上網(wǎng)絡(luò)之間利用無線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行通信搭建。常用無線網(wǎng)橋包括電路型網(wǎng)橋和數(shù)據(jù)型網(wǎng)橋兩種，其原理在于以空氣為介質(zhì)助力信號傳播，簡而言之，即通過一端網(wǎng)橋轉(zhuǎn)化網(wǎng)線信號為無線信號，并向空氣中定向發(fā)射，進(jìn)而由另一端網(wǎng)橋進(jìn)行無線信號接收，轉(zhuǎn)化為有線信號。采用無線網(wǎng)橋來延伸傳輸有線難以通達(dá)的基站信號，通常情況下，無線網(wǎng)橋傳輸速率在1 000 Mbps以上，即便傳輸距離在30 km，也能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)傳輸，可保證傳輸通道的靈活性。但由于頻譜資源會影響無線傳輸方式，使其無法與有線傳輸方式一樣基于增加傳輸措施使通道利用率加大，加強(qiáng)傳輸能力，所以在應(yīng)用無線網(wǎng)橋來延伸傳輸時，在多站點(diǎn)持續(xù)性跳傳的情況下，會影響用戶端上網(wǎng)速率，出現(xiàn)用戶端傳輸延時的問題，因此在無線網(wǎng)橋建設(shè)過程，應(yīng)控制持續(xù)性跳傳在3級以下，且前期建設(shè)盡可能小于1級。針對基于無線網(wǎng)橋傳輸單站和多站點(diǎn)時，受頻率的局限，也不可大于3級。本牧區(qū)無線交互網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)如圖1所示。

3.3? 無線基站組網(wǎng)建設(shè)

無線基站以802.11ac標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用為主，這一方案具有容量高、覆蓋廣的特點(diǎn)，通過Beamforming技術(shù)實(shí)現(xiàn)非視距覆蓋，以致在任何環(huán)境中都能進(jìn)行客戶端設(shè)備部署，達(dá)到大范圍覆蓋的效果。同時，無線寬帶網(wǎng)基站還可智能合并信號發(fā)射路徑和信號接收路徑，其鏈路增益儲備較強(qiáng)，能使產(chǎn)品穿透特性增強(qiáng)。在多點(diǎn)分布式覆蓋網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)中，頻譜主要基于頻道劃分的方式來規(guī)劃組網(wǎng)。在規(guī)劃頻譜時，依然以傳輸?shù)姆涓C式網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為依托，依據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)?；诜涓C式網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以多組頻道共建站點(diǎn)的方式來規(guī)劃覆蓋網(wǎng)絡(luò)頻率，采用一站多頻、多頻復(fù)用的形式通過分隔區(qū)域進(jìn)行頻率規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)蜂窩覆蓋圈的構(gòu)建，并控制半徑為15 km，進(jìn)而利用3、4個扇向?qū)γ恳徽军c(diǎn)予以3、4組頻道規(guī)劃，以此在蜂窩區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)各扇區(qū)覆蓋，且保證所有蜂窩所用3、4組頻道相同，在控制兩個蜂窩間隙距離的基礎(chǔ)上來隔離空間，實(shí)現(xiàn)信號組網(wǎng)。在無線寬帶建設(shè)中，選擇戶外基站視距可見處設(shè)置CPE終端進(jìn)行信號的接收和轉(zhuǎn)化，以此向機(jī)頂盒、手機(jī)、PC和PAD等更多終端傳輸有線信號或無線信號以供使用。無線寬帶基站具備諸多功能，包括自動掃頻功能、自動測距功能以及無線信號校準(zhǔn)功能等，以達(dá)到信號覆蓋范圍要求，保證用戶CPE終端與基站天線相距12 km的范圍內(nèi)滿足以下指標(biāo)要求。（1）控制CPE場強(qiáng)，確保接受電平值在-70 dBm以上；（2）控制CPE終端ping基站設(shè)備，確保ping包延時均值在1 ms以下，且丟包率不超過1%；（3）以1 000 KB/s為標(biāo)準(zhǔn)控制10 M賬戶測試速度，以大于2 000 KB/s為標(biāo)準(zhǔn)控制20 M賬戶測試速度［3］。

3.4? 傳輸骨干網(wǎng)建設(shè)

本項(xiàng)目傳輸骨干網(wǎng)建設(shè)涉及2部分建設(shè)內(nèi)容：一是盟市骨干網(wǎng)建設(shè)，二是旗縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。首先，本項(xiàng)目在原有盟市帶寬基礎(chǔ)上對7個盟市新增干線傳輸帶寬，新建4波100 G。一是呼和浩特至呼倫貝爾和興安盟新建1波100 G（呼倫貝爾落地60G、興安盟落地40G）；二是呼和浩特至赤峰和錫林浩特新建1波100 G（赤峰落地50 G、錫林浩特落地50 G）；三是呼和浩特至烏蘭察布新建1波100 G；四是呼和浩特至包頭和鄂爾多斯新建1波100 G（包頭落地40 G、鄂爾多斯落地60 G）。其次，本項(xiàng)目所涉及的33個牧業(yè)旗以業(yè)務(wù)量需求為依據(jù)開通傳輸帶寬，符合盟市至所轄各牧業(yè)旗傳輸帶寬均不小于10 G的要求，且配置萬兆接口，業(yè)務(wù)使用需求已滿足的旗縣有10個，需建設(shè)傳輸帶寬的旗縣有23個，開通傳輸10G共72波，落地帶寬720 G。在本項(xiàng)目建設(shè)中，暫不考慮33個牧業(yè)旗至所轄281個鄉(xiāng)鎮(zhèn)中已在電信普遍服務(wù)工程及新一代基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工程開通GE/10GE傳輸帶寬的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，后期結(jié)合用戶發(fā)展及帶寬情況以單獨(dú)建設(shè)的方式對需要增容的鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行建設(shè)。海拉爾、新左旗、鄂溫克光纜已具備成環(huán)條件，所以本項(xiàng)目實(shí)施環(huán)網(wǎng)建設(shè)。最后，本項(xiàng)目對33個牧業(yè)旗縣至鄉(xiāng)鎮(zhèn)蘇木及鄉(xiāng)鎮(zhèn)蘇木以下距離較遠(yuǎn)或交換機(jī)級聯(lián)數(shù)在3級以上可能形成環(huán)路或網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的站點(diǎn)，擬配置120 km小型波分傳輸設(shè)備對帶寬需求予以解決［4］。

3.5? 數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)

在現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目計(jì)劃建成覆蓋全區(qū)10個盟市、33個牧業(yè)旗縣、281個蘇木鎮(zhèn)、2 484個嘎查，實(shí)現(xiàn)12.4萬牧戶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋，滿足牧民20M以上寬帶上網(wǎng)需求，使牧民能接收有線電視100套。通過數(shù)據(jù)組播技術(shù)支持廣播電視的全面覆蓋，推動廣播電視建設(shè)，實(shí)現(xiàn)從村村通向戶戶通的優(yōu)化，同時，通過有線FTTH技術(shù)支持用戶密集區(qū)域有線寬帶的全面覆蓋，以交換機(jī)接入的方式來接入多形式業(yè)務(wù)［5］。對于33個旗縣，計(jì)劃采用匯聚交換設(shè)備與設(shè)置在盟市的BRAS設(shè)備進(jìn)行連接；對于281個蘇木鎮(zhèn)，計(jì)劃采用萬兆匯聚交換設(shè)備來集中接入業(yè)務(wù)；對于2 484個嘎查，計(jì)劃采用千兆交換設(shè)備來接入業(yè)務(wù)，以此實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的全面覆蓋。在光纖條件具備的80 km范圍內(nèi)，應(yīng)用光纖直聯(lián)方式處理交換設(shè)備，而針對超過80 km的鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域則進(jìn)行資源傳輸。結(jié)合本項(xiàng)目要求，網(wǎng)絡(luò)要具備組播能力，依據(jù)用戶規(guī)模，旗縣到鄉(xiāng)鎮(zhèn)蘇木設(shè)計(jì)為萬兆或千兆鏈路，鄉(xiāng)鎮(zhèn)到嘎扎設(shè)計(jì)為千兆鏈路，并根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)有設(shè)備情況來增加組播功能。在本項(xiàng)目的33個旗縣中，有14個旗縣地區(qū)已具備BRAS認(rèn)證設(shè)備和匯聚交換設(shè)備接入能力，所以在其他19個旗縣地區(qū)新增BRAS設(shè)備12臺，同時，新增22臺萬兆交換設(shè)備，以其中5臺作為備用。281個蘇木前期已部署219臺交換設(shè)備，在此基礎(chǔ)上，新建62臺蘇木交換設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)充，2 484個嘎查按照規(guī)劃采購2 473臺交換設(shè)備來接入業(yè)務(wù)，交換設(shè)備共計(jì)2 535臺。

3.6? 機(jī)房設(shè)備建設(shè)

在現(xiàn)有廣電網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，為建成貫通全區(qū)33個牧業(yè)旗縣、281個蘇木鎮(zhèn)、1 226個行政村、2 484個嘎查村、89.36萬戶有線電視光纖覆蓋，滿足牧民20 M以上寬帶上網(wǎng)需求，使牧民能接收有線電視100套，促進(jìn)廣播電視全面覆蓋，推動廣播電視建設(shè)，實(shí)現(xiàn)從村村通向戶戶通優(yōu)化，讓用戶得以從看電視到用電視，在蘇木、嘎查機(jī)房設(shè)備新建62臺蘇木交換設(shè)備記憶補(bǔ)充。對于2 484個嘎查，結(jié)合規(guī)劃新建2 473臺交換設(shè)備來接入業(yè)務(wù)。同時，在蘇木、嘎查機(jī)房設(shè)置OLT前端設(shè)備，結(jié)合項(xiàng)目規(guī)劃采用PON端口共27 695個。

4? 結(jié)語

智慧牧區(qū)的建設(shè)要建立在寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基礎(chǔ)之上。目前，我國寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)越來越完善，而偏遠(yuǎn)牧區(qū)還存在寬帶網(wǎng)絡(luò)尚未覆蓋的區(qū)域，為滿足牧區(qū)人們對寬帶網(wǎng)絡(luò)的需求，實(shí)現(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò)全面覆蓋實(shí)屬必要。本文以內(nèi)蒙古牧區(qū)和邊境地區(qū)為例，結(jié)合此區(qū)域地形特點(diǎn)和農(nóng)戶分布情況，制定了無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案和有線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案，提出了有線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、無線基站組網(wǎng)建設(shè)、傳輸骨干網(wǎng)建設(shè)、數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)的要點(diǎn)，以此為相關(guān)行業(yè)人員提供借鑒。

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（編輯? 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