智慧牧區寬帶網絡覆蓋方案研究

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：運營商通信工程。

摘要：為推動牧區振興，促進牧區現代化建設，實現牧區寬帶網絡的全面覆蓋，文章主要結合牧區地形特點對寬帶網絡建設方案進行研究。在方案制定中，主要分析牧區地形，針對特殊的地形環境，提出有線網絡覆蓋方案和無線網絡覆蓋方案，其內容包括有線網絡建設、無線網絡建設、無線基站組網建設、傳輸骨干網建設、數據網建設，以期為相關行業人員提供參考。

關鍵詞：智慧牧區；有線網絡；無線網絡

中圖分類號：TPTN925.93 ??文獻標志碼：A

0? 引言

通常而言，偏遠牧區地形較為特殊，寬帶網絡建設不僅難度較大，而且所需成本較高。在具體建設過程，為保證投資回收，無法采用與城鎮寬帶網絡建設相同的方式。基于此，行業人員應在分析牧區地形特點和農戶分布情況的基礎上，合理運用有線網絡建設、無線網絡建設等方式來建設寬帶網絡，并以因地制宜為原則，采取合適的傳輸配套建設方案。

1? 智慧牧區寬帶網絡覆蓋的意義

黨的十九大指出，要推動鄉村振興建設，促進新時代農業農村發展。結合草原牧區實際情況，加強牧區寬帶網絡覆蓋對推動牧區振興，提高牧區現代化水平，具有至關重要的意義。以內蒙古牧區為例，根據統計數據顯示，內蒙古邊境地區所有嘎查尚未實現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。生活在邊境地區的人們難以充分享受基礎公共文化服務和廣播電視服務。針對缺少廣電網絡覆蓋的區域，主要通過衛星電視加以補充，不僅服務內容較為受限，而且針對性不足，人們無法收看盟市電視節目和旗縣電視節目，也無法收看蒙語電視節目，甚至還有通過衛星接收設備對境外節目進行收看的問題，而這些問題難以被地方政府部門有效管理，導致意識形態安全隱患的存在。在這一背景下，需要推動內蒙古牧區公共文化惠民工程建設，實現廣播電視、應急廣播、地面數字電視的全面覆蓋，打造鄉鎮綜合文化站和草原書屋，實現文化信息共享、牧區電影放映以及全民閱讀等，增強公共文化設施建設水平，為牧區人們提供高質量服務，保證偏遠地區人們也能同樣享受文化服務。

2? 牧區寬帶網絡覆蓋規劃要點

在偏遠牧區規劃設計寬帶網絡，要對牧區地形地貌特點進行重點分析，進而在合理控制成本的基礎上針對特定場景制定寬帶網絡的有效覆蓋方案，并以方案為依據編制不同場景下寬帶網絡覆蓋建設圖紙。通常情況下，偏遠牧區地形有3種形式：平原、丘陵、山地。以內蒙古自治區為例，南和北兩個地區的地形主要以丘陵、山地為主，而東和西兩個地區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，此處地形地貌可作為牧區的典型代表。同時，在偏遠牧區規劃設計寬帶網絡，還要注重村落劃分，在統計目前寬帶網絡覆蓋情況的基礎上進行建設的優先級排列，以此確定建設進度，在這一過程中可按照表1來細化村落等級，進而結合不同村落戶數對寬帶終端數進行規劃，最終決定寬帶網絡的覆蓋方式［1］。

3? 智慧牧區寬帶網絡建設方案

本文主要以內蒙古牧區和邊境地區為例對智慧牧區寬帶網絡建設方案予以重點研究。牧區和邊境地區通常地廣人稀，以發展畜牧業為主，牧民流動程度較高，如果采用光纖覆蓋方式進行廣電網絡覆蓋，所需成本較大，且無法適用于流動性生產生活狀態下的牧民。基于此，本方案主要運用融合有線和無線的技術方案，并實施資源共建共享模式。

3.1? 有線網絡建設

應用基于EPON技術標準的FTTH覆蓋方式進行光纖覆蓋網建設，在嘎查村與鄉鎮距離較近的位置建設主干光纜，將鄉鎮OLT接入，在嘎查村與鄉鎮距離較遠的位置采取OLT下沉式方案來覆蓋，運用匯聚層交換設備與鄉鎮傳輸設備連接。光纜網絡敷設主要包括3層面：各旗縣區至鄉鎮層面、鄉鎮到村層面和光纖進村入戶層面。合理設置數據通信設備，運用無源光接入網設備，以此為雙向寬帶接入提供基礎保證，實現光纖入戶，并支持多種功能，如有線廣播電視功能、監控功能、視頻會議培訓功能、數據傳輸功能等。基于廣電網絡本身已有資源，本項目覆蓋10個盟市33個牧業旗縣、281個蘇木鎮、1 226個行政村、2 484個嘎查、2 562自然村和12.4萬戶牧區分散牧戶。為滿足本項目寬帶網絡覆蓋需求，減少對草原環境的破壞，且能在計劃時間內完成網絡建設，對通達光纜的嘎查村通過加掛電力和運營商現有桿路方式，建設蘇木支線光纜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，加掛運營商桿路4 909.5 km，租用纖芯5 634 km。建設蘇木、嘎查到鐵塔引接光纜共計1 448 km，其中，自建800 km，租用648 km［2］。

3.2? 無線網絡建設

在難以通達有線網絡的區域基于無線技術實現網絡覆蓋。運用無線交互網絡技術覆蓋有線網絡無法覆蓋的12.4萬用戶。本項目無線交互網絡覆蓋以室外建設方式為主，選址時保證覆蓋的主要目標住戶與鐵塔距離在15 km之內，針對內蒙古邊境地區和經濟水平較低的旗縣，所用覆蓋網骨干主要為廣電全光網絡，應用微波傳輸方式進行網絡延伸，并采用多點覆蓋系統，建設內容包括傳輸網建設和無線覆蓋建設。無線網絡系統覆蓋能力較強，能實現廣域覆蓋，可維護性較高，支持本地管理和遠程管理方式，用戶可通過終端設備進行管理，采用混合型組網配置，無線網橋傳輸容量較易擴展，同時，具備安全性和實時性，可使用多樣化加密技術以保證數據的安全傳輸，并實現各項業務的靈活接入。在本項目無線網絡建設中，涉及無線網橋的應用，在兩個及以上網絡之間利用無線傳輸的方式進行通信搭建。常用無線網橋包括電路型網橋和數據型網橋兩種，其原理在于以空氣為介質助力信號傳播，簡而言之，即通過一端網橋轉化網線信號為無線信號，并向空氣中定向發射，進而由另一端網橋進行無線信號接收，轉化為有線信號。采用無線網橋來延伸傳輸有線難以通達的基站信號，通常情況下，無線網橋傳輸速率在1 000 Mbps以上，即便傳輸距離在30 km，也能實現點對點傳輸，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，加強傳輸能力，所以在應用無線網橋來延伸傳輸時，在多站點持續性跳傳的情況下，會影響用戶端上網速率，出現用戶端傳輸延時的問題，因此在無線網橋建設過程，應控制持續性跳傳在3級以下，且前期建設盡可能小于1級。針對基于無線網橋傳輸單站和多站點時，受頻率的局限，也不可大于3級。本牧區無線交互網絡總體架構如圖1所示。

3.3? 無線基站組網建設

無線基站以802.11ac標準的應用為主，這一方案具有容量高、覆蓋廣的特點，通過Beamforming技術實現非視距覆蓋，以致在任何環境中都能進行客戶端設備部署，達到大范圍覆蓋的效果。同時，無線寬帶網基站還可智能合并信號發射路徑和信號接收路徑，其鏈路增益儲備較強，能使產品穿透特性增強。在多點分布式覆蓋網絡系統建設中，頻譜主要基于頻道劃分的方式來規劃組網。在規劃頻譜時，依然以傳輸的蜂窩式網絡建設為依托，依據系統特點。基于蜂窩式網絡建設，以多組頻道共建站點的方式來規劃覆蓋網絡頻率，采用一站多頻、多頻復用的形式通過分隔區域進行頻率規劃，實現蜂窩覆蓋圈的構建，并控制半徑為15 km，進而利用3、4個扇向對每一站點予以3、4組頻道規劃，以此在蜂窩區域內實現各扇區覆蓋，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上來隔離空間，實現信號組網。在無線寬帶建設中，選擇戶外基站視距可見處設置CPE終端進行信號的接收和轉化，以此向機頂盒、手機、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功能等，以達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的范圍內滿足以下指標要求。（1）控制CPE場強，確保接受電平值在-70 dBm以上；（2）控制CPE終端ping基站設備，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為標準控制10 M賬戶測試速度，以大于2 000 KB/s為標準控制20 M賬戶測試速度［3］。

3.4? 傳輸骨干網建設

本項目傳輸骨干網建設涉及2部分建設內容：一是盟市骨干網建設，二是旗縣鄉鎮網絡建設。首先，本項目在原有盟市帶寬基礎上對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，本項目所涉及的33個牧業旗以業務量需求為依據開通傳輸帶寬，符合盟市至所轄各牧業旗傳輸帶寬均不小于10 G的要求，且配置萬兆接口，業務使用需求已滿足的旗縣有10個，需建設傳輸帶寬的旗縣有23個，開通傳輸10G共72波，落地帶寬720 G。在本項目建設中，暫不考慮33個牧業旗至所轄281個鄉鎮中已在電信普遍服務工程及新一代基礎網絡建設工程開通GE/10GE傳輸帶寬的鄉鎮，后期結合用戶發展及帶寬情況以單獨建設的方式對需要增容的鄉鎮進行建設。海拉爾、新左旗、鄂溫克光纜已具備成環條件，所以本項目實施環網建設。最后，本項目對33個牧業旗縣至鄉鎮蘇木及鄉鎮蘇木以下距離較遠或交換機級聯數在3級以上可能形成環路或網絡風暴的站點，擬配置120 km小型波分傳輸設備對帶寬需求予以解決［4］。

3.5? 數據網建設

在現有數據網絡的基礎上，本項目計劃建成覆蓋全區10個盟市、33個牧業旗縣、281個蘇木鎮、2 484個嘎查，實現12.4萬牧戶數據網絡的全覆蓋，滿足牧民20M以上寬帶上網需求，使牧民能接收有線電視100套。通過數據組播技術支持廣播電視的全面覆蓋，推動廣播電視建設，實現從村村通向戶戶通的優化，同時，通過有線FTTH技術支持用戶密集區域有線寬帶的全面覆蓋，以交換機接入的方式來接入多形式業務［5］。對于33個旗縣，計劃采用匯聚交換設備與設置在盟市的BRAS設備進行連接；對于281個蘇木鎮，計劃采用萬兆匯聚交換設備來集中接入業務；對于2 484個嘎查，計劃采用千兆交換設備來接入業務，以此實現業務的全面覆蓋。在光纖條件具備的80 km范圍內，應用光纖直聯方式處理交換設備，而針對超過80 km的鄉鎮區域則進行資源傳輸。結合本項目要求，網絡要具備組播能力，依據用戶規模，旗縣到鄉鎮蘇木設計為萬兆或千兆鏈路，鄉鎮到嘎扎設計為千兆鏈路，并根據項目現有設備情況來增加組播功能。在本項目的33個旗縣中，有14個旗縣地區已具備BRAS認證設備和匯聚交換設備接入能力，所以在其他19個旗縣地區新增BRAS設備12臺，同時，新增22臺萬兆交換設備，以其中5臺作為備用。281個蘇木前期已部署219臺交換設備，在此基礎上，新建62臺蘇木交換設備進行補充，2 484個嘎查按照規劃采購2 473臺交換設備來接入業務，交換設備共計2 535臺。

3.6? 機房設備建設

在現有廣電網絡的基礎上，為建成貫通全區33個牧業旗縣、281個蘇木鎮、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以上寬帶上網需求，使牧民能接收有線電視100套，促進廣播電視全面覆蓋，推動廣播電視建設，實現從村村通向戶戶通優化，讓用戶得以從看電視到用電視，在蘇木、嘎查機房設備新建62臺蘇木交換設備記憶補充。對于2 484個嘎查，結合規劃新建2 473臺交換設備來接入業務。同時，在蘇木、嘎查機房設置OLT前端設備，結合項目規劃采用PON端口共27 695個。

4? 結語

智慧牧區的建設要建立在寬帶網絡建設的基礎之上。目前，我國寬帶網絡建設越來越完善，而偏遠牧區還存在寬帶網絡尚未覆蓋的區域，為滿足牧區人們對寬帶網絡的需求，實現寬帶網絡全面覆蓋實屬必要。本文以內蒙古牧區和邊境地區為例，結合此區域地形特點和農戶分布情況，制定了無線網絡建設方案和有線網絡建設方案，提出了有線網絡建設、無線網絡建設、無線基站組網建設、傳輸骨干網建設、數據網建設的要點，以此為相關行業人員提供借鑒。

參考文獻

［1］張冰青，賈志敏.內蒙古牧區信息化發展面臨的困境及對策研究［J］.內蒙古科技與經濟，2021（14）：78-81.

［2］袁智鋒.新形勢下運營光纜寬帶網絡建設要點策略研究分析［J］.中國新通信，2022（21）：38-40.

［3］沈宸.大寬帶形勢下農村有線網絡改造建設成本分析［J］.廣播電視網絡，2021（8）：88-89.

［4］任亞東.農村寬帶網絡建設困境與解決策略分析［J］.信息記錄材料，2021（5）：55-56.

［5］張巍.智慧牧區寬帶網絡覆蓋解決方案［J］.中國新通信，2021（14）：26-27.

（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