無線網橋在農村寬帶接入中的應用

楊洪志

（中國鐵通集團有限公司四平分公司，吉林 四平 136000）

1 前言

隨著我國互聯網業務的迅猛發展，人民生活水平的普遍提高，互聯網已進入平常百姓家。城區市民使用ADSL或XPON接入寬帶互聯網，農村卻因區域廣闊、地形復雜、住戶分散而造成有線網的線路基礎差、布設難度大、成本高，從而使許多農村用戶買了電腦后卻無法享受到寬帶互聯網。因此，使用無線網絡橋接覆蓋便成為了理想的鄉村網絡接入方式。

2 WLAN和無線網橋介紹

2.1 WLAN

WLAN稱為無線局域網，工作于2.4 GHZ或5.8 GHZ頻段，它利用射頻技術代替原來的銅纜雙絞線組建局域網。優點是接入靈活、移動性強、安裝方便、易于網絡規劃和拓展。缺點是易受到建筑物、樹木、地形的影響，繞射能力弱，易影響到網絡質量。

2.2 無線網橋

無線網橋就是無線網絡的橋接，是WLAN的一個分支，工作于2.4 G或5.8 GHZ頻段，傳輸標準常采用802.11b或802.11g、802.11a和802.11n標準，802.11b標準的數據速率是11 Mbps。在保持足夠的數據傳輸帶寬的前提下，802.11b通常能夠提供4～6 Mbps的實際數據速率，而802.11g，802.11a標準的無線網橋都具備54Mbps的傳輸帶寬，目前通過turb和Super模式，最高可達108 Mbps的傳輸帶寬；802.11n通常可以提供150～600 Mbps的傳輸速率。

無線網橋功率大、傳輸距離遠、抗干擾能力強、不自帶天線。無線網橋一般配備扇區天線，傳輸距離可達3～8 km，配拋物面天線可實現長距離的點對點連接（最大可達約50 km）。

3 農村寬帶接入使用無線網橋組建方案

農村住戶大都比較分散，每個自然屯有幾十戶到一二百戶不等，相鄰村距離2～6 km。當前GSM、3G無線網絡覆蓋大部分農村，在農村鄉鎮及村屯制高點設置了宏基站信號發射塔，蜂窩式布網將無線覆蓋范圍劃分為若干區域，每個基站就是一個區域。在基站信號發射塔上安裝大功率室外無線網橋作為AP基站覆蓋，采用2.4 GHZ頻率覆蓋所在區域用戶，天線使用扇區天線，盡量架高一點，每個AP可接入30～40個并發用戶，如果不夠可增至3個AP，但頻道一定要不同，避免同頻干擾，一般選1，6，11頻道。在用戶端使用無線網卡或客戶端接收，見圖1所示。

圖1 無線AP覆蓋方式

相鄰兩個區域可以使用無線網橋進行點對點橋接作為干線鏈路，采用5.8 GHZ頻率的室外網橋。利用兩個基站鐵塔或選擇用戶比較集中、地勢較高的地點架設天線，要求兩個點對點無線網橋天線必須可視，見圖2所示。

圖2 點對點橋接，無線中繼方式

3.1 無線網橋選擇標準

（1）無線網橋的穩定性要高。因為設備一般架設在基站鐵塔上面，架設位置非常高，維修設備可能需要反復攀爬鐵塔，往返農村現場，隨著人工費的增加，這種費用會成為運營商無線接入中最主要的部分，因此，選擇品質優良、穩定性高的設備才是最經濟的選擇。

（2）無線網橋覆蓋范圍要大。由于農村環境地廣人稀，用戶分布較為分散，用戶發展較慢，考慮到初期的投資和收益，要求每個設備能夠覆蓋盡量大的范圍，以降低初期設備數量，減少投入資金。因此，應選擇輸出功率夠大、接收靈敏度高的設備。

（3）無線網橋可提供的帶寬要盡量夠大。現在用戶對網速的要求比較高，WLAN提供的帶寬為用戶共享帶寬，在對用戶做固定限速的情況下，產品可提供的有效帶寬越大，可以發展的用戶就會越多。

（4）無線網橋抗干擾能力要強。設備架設的基站鐵塔無線設備較多，需要選擇抗干擾能力強的設備。

3.2 無線網橋放置位置

（1）無線網橋盡量架高，盡量設在用戶接收端可視的方向上，以減少穿墻的數量。

（2）建議無線網橋放置在基站鐵塔的平臺上。

3.3 用戶側無線網卡的選擇和安裝

（1）選擇大功率帶USB接口的網卡。農村的用戶分散，AP的放置位置會因為實際條件有所限制，故選擇接收效果好的網卡會大大增加設備的覆蓋范圍。

（2）選擇合適的客戶端設備。用戶的接收設備除了網卡外，在較遠距離下推薦使用POE供電的室外客戶端設備來接收，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。

3.4 設備帶寬

WLAN設備通常說的速率是網絡吞吐量，實際的可用速率只有1/2，甚至更少，在室外的環境下還要做一些預留量，比如54 Mbps的設備數據吞吐量最大為25 Mbps左右，在室外農村覆蓋的環境下，只能按照最大值17～18 Mbps來計算。

3.5 并發用戶數

因為農村用戶上網時間都很集中，除了考慮帶寬外，不同品牌不同型號的產品因為選的元器件、芯片等不同，所以可以承載的用戶數量也不同。可以接入的數量和并發用戶不是一個概念，有的品牌可能允許接入的網卡數量較多，但是多網卡同時工作時，會造成設備處理不過來，導致設備死機。

3.6 低溫適應

東北冬季的氣溫非常低，農村覆蓋的設備需要24 h長時間運行，故選擇的設備一定要是耐低溫設備。

4 網絡拓撲圖

我們以選擇美國優博通（UBNT）無線網橋和客戶端（CPE）為例，來組建農村WLAN寬帶覆蓋。基站側無線網橋選擇UBNT Rocket M2，天線選擇AM-2G15-120扇區天線，客戶端（CPE）選擇NanoStation Loco 2無線網橋。傳輸鏈路選擇NSM5無線網橋進行點對點橋接。網絡拓撲圖見圖3所示。

圖3 網絡拓撲圖

使用既有光纜資源把寬帶信號輸送到農村區域邊緣，再利用無線橋接按2G、3G覆蓋區域部署無線WLAN覆蓋。無線接入層AP經過POE網絡交換機再通過無線網橋匯聚層鏈路接入到IP城域網。

5 無線網橋的配置

5.1 基站側Rocket M2配置

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

5.1.1 設置工作模式

點開WIRELESS標簽，Wireless Mode（無線工作模式）：選擇Access Point；SSID/ESSID：設備默認 SSID 為 ubnt，可根據用戶需求更改。這里使用默認值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：由于設備的出廠IP地址均為192.168.1.20，要使調試設備的IP地址不能沖突，所以可將Access Point端的IP地址設置為同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RocketM2配置完畢。

5.2 客戶端（CPE）NanoStation Loco2配置

5.2.1 設置WIRELESS工作模式

點開 WIRELESS標簽，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NanoStation Loco2配置完畢，此時，客戶端與基站AP就可以建立連接了，用戶可進行PPPOE撥號上網，也可通過運營商分配的固定IP上網。

5.3 點對點橋接，無線中繼方式設備配置

使用5.8 GHZ頻率無線網橋，組建點對點鏈路。一臺設成AP方式，另一臺設成station方式。

5.3.1 設置WIRELESS工作模式

點開WIRELESS標簽，Wireless Mode：選擇Access Point；SSID/ESSID：根據需要更改名稱，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

點開 Network 標簽，Network mode：選擇 Bridge；ip address：由于設備的出廠IP地址均為192.168.1.20，IP地址不能沖突，假設更改為192.168.10.150。

圖9 NanoStation M5 Network配置界面

5.3.3 另一臺設置WIRELESS工作模式

點開 WIRELESS 標簽，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

點開 Network 標簽，Network mode:選擇 Bridge；ip address：更改為192.168.10.151。

經過以上設置，兩臺網橋就可以連通了，實現點對點橋接功能，作為干線鏈路使用。

圖11 NanoStation M5 Network配置界面

6 效果測試

經過實際應用，無線信號覆蓋達3～4km，并發用戶有30～40戶，測試本地網關網絡時延3 MS，丟包率0%，網站瀏覽順暢，視頻點播流暢。