用远程中继网桥解决复杂山区贫困户信号覆盖问题的方案及实施

2020-04-21陈绍勤

视听 2020年4期

□ 陈绍勤

一、项目背景与要解决的问题

南宁市兴宁区昆仑镇平地村是一个山区贫困村，村中的六赵坡受地形和村民建筑格局影响，无论是手机信号或卫星信号均无法正常覆盖。按照国家扶贫“八有一超”的脱贫标准，贫困户家必须有电视看或有智能手机上网，信号覆盖不到就意味着贫困户无法达到脱贫标准。为使贫困户脱贫指标满足国家脱贫攻坚标准，必须使电视或手机信号覆盖到六赵坡。

六赵坡村位于群山之间，村中只有4 户农户，其中两户是贫困户。2018年7月，该坡贫困户反映自己收看不到电视，手机信号也不通，要打电话必须爬到房子后面几百米远的高山，或到2 千米外的开阔地才有信号。经走访查找，发现该坡村民所处的区域为山坳，房子依山建设，从正西到正南有可能接收村村通卫星信号的地方均被桉树林、竹林和山体遮挡，手机信号也无法有效覆盖。我们原设想通过加建手机站或立杆铺设光纤入户覆盖，但因投资成本高达几十万元，而受益人口仅20人，没有可行性。

二、解决方案

经反复思考，我们尝试采取无线宽带覆盖的方式，把平地村委的百兆宽带向该坡贫困户覆盖，并成立项目小组着手实施。

平地村地理地貌及中继点分布如图1 所示。

图1 平地村地理地貌及中继分布点图

据了解，中继信号所需的关键核心设备为无线网桥。现今市场上有许多无线远距离中继网桥可供使用，技术均已成熟，且成本不高，其他建设中继信号点用到的材料也可购买到。六赵坡的地理环境较为复杂，要实现信号从村委办公楼传到六赵坡，需要3 次信号中继转发才能实现。信号路由如图1 所示，在村委楼顶安装第一级中继发射端，将信号传至3.5 千米外的高山，在高山上安装第一级中继的收端和第二级中继发端，将信号转发至2 千米外紧挨着六赵坡的另一座山，并在该山上安装第二级中继的收端和第三级中继发端将信号传到400 米外的山坳内，由第三级中继收端接收，转普通WIFI 覆盖该坡农户。

平地村群山环绕，常年风力较强，树林多，空气湿度大，雷电较强，实现信号覆盖的关键在于中继选址、供电及防风、防雷等几方面。为了中继点设备安全，我们在选点的时候避开了山峰顶端容易遭雷击及风力强的地方，选择有坳避风又尽量不影响信号传输的地方立杆安装，在杆上加拉锚以防风防雷。

供电方面，既要解决远距离供电的问题，又要解决电费的结算问题。我们受到太阳能路灯的启发，采用与路灯相近原理的太阳能供电方式，所有野外中继点均采用100W/18V 的太阳能发电板，通过太阳能控制器与12V/40 安时电池连接后向中继网桥供电。因山区的水雾多、湿气重，电池和控制器均放在防护箱中，避免阳光暴晒或水汽侵蚀。每个中继点的用电功率不大于30W。使用这种供电方案，电池在充满电时即使无阳光仍可向设备连续供电15 小时以上，实现全天候无人值守自动供电功能。此法免去昂贵的供电线路铺设，也不产生供电费用。

中继站采用3 套TP-LINK CPE 大功率5 千米无线网桥收发配对使用。该无线网桥具有传输距离远、防水等级高、防晒、耐寒等优点，提供20dBm 的发射功率，13dBi 的天线增益，无线模式支持802.11a/n/ac，完全满足我们的使用要求。终端用户的端接入采取最后一级中继接收端输出后联接两个普通无线路由器串联组网。因居民比较集中，WIFI 信号覆盖全坡的同时，两户普通农户也会被信号覆盖到。中继信号无线信号路由及拓扑结构如图2 所示。

图2 信号传输原理示意图

三、项目实施与调试

因项目资金均为社会上的爱心企业、爱心人士捐赠，为节约成本，从购买设备到立杆架设中继网桥，再到入户调试均由我们自主完成，使得资金全部都投入到设备设施上。项目投资成本仅5000 元左右，并且能实现所有设备的购买及安装架设。

为降低设置的复杂程序，我们采用的是透明桥接传输方式。在调试过程中，我们发现采用2.4G 的频带传输信号虽然带宽较5.8G 小，但贵在稳定，原本100 兆的宽带经过中继后，在贫困户端稳定传输速率在30M 左右，无断线现象。而5.8G 的信号速率稍大，但偶有断线情况发生。实践也证实了传输速率低有利于数据稳定，所以我们最终采用2.4G 频带来传输信号。我们选的中继网桥本身传输速率可达300 兆，当前传输速率达不到100兆的原因有很多，与我们架设中继器方位角的精度、多级中继、风力、山体树林遮挡等环境因素都有关系。因登山难度较大，且30 兆的速率已能满足贫困户收视通信的使用要求，因此我们没有进一步调校。

供电方面，因中继点的距离不算很远，实际调试时没有输出最大功率，耗电达不到理论设计值，因此，除非长时间阴雨天气使供电受影响，绝大部分时间都达到全天候24 小时不间断工作的理想状态。当然，要增强对阴雨天气的抵抗能力，仅加大电池容量就可以解决。值得一提的是，要使整个信号中继设施运行，仅村委的一个发端需要我们供电，其余设备包括末级中继的收端及覆盖终端农户的WIFI 路由器均为太阳能供电，整个信号中继链路设备的运行没有给贫困户增加任何经济负担，又因器材便宜、设施简单，正常情况下年均维护费用低至200 元以下。