IP微波推進農村寬帶傳送網建設
泰爾網
殷一平
摘要: 隨著農村經濟形勢逐年趨好,廣大農村用戶對電子政務、教育培訓、醫療保健、養老救治等多方面的信息服務需求日趨強烈,基層的政府部門也在積極落實各項政策推進農村信息化,地方農業主管部門信息化意識日益增強,大量農業信息源急需通過寬帶網絡傳輸到農村千家萬戶。在黨中央推動農村黨員遠程教育政策的背景下,農村黨員干部現代遠程教育工程也對帶寬提出了更大的需求。
Abstract:
Key words :
近年來,農村的基礎通信設施建設取得了快速發展,在推進“村村通電話、鄉鄉能上網”的同時,中國電信陜西公司也在農村信息化方面進行了廣泛實踐。隨著農村經濟形勢逐年趨好,廣大農村用戶對電子政務、教育培訓、醫療保健、養老救治等多方面的信息服務需求日趨強烈,基層的政府部門也在積極落實各項政策推進農村信息化,地方農業主管部門信息化意識日益增強,大量農業信息源急需通過寬帶網絡傳輸到農村千家萬戶。在黨中央推動農村黨員遠程教育政策的背景下,農村黨員干部現代遠程教育工程也對帶寬提出了更大的需求。
中國電信陜西公司已經實現鎮以上光纖寬帶網建設。在鎮以下農村寬帶接入方面,對于帶寬需求不大的地區,采用2G/3G基站提供無線上網;對帶寬要求大的地區,采用xDSL、EPON/GPON或Wi-Fi覆蓋提供寬帶接入。隨著競爭日益加劇,提高投資收益比已成為電信業的緊迫需求。鎮到村的區間傳輸層網絡建設,如何既能滿足農村寬帶業務的承載需求,又能大幅降低投資和維護成本,成為擺在中國電信陜西公司面前的現實課題(見圖1)。
當前農村寬帶覆蓋面臨的問題
中國電信陜西公司在發展農村寬帶接入時,面臨大寬帶需求和投資收益比的雙重壓力,現有的農村傳送網絡面臨諸多挑戰。
投資收益比差:農村地區人口稀少、居住分散、實裝率低、資費低等特點,導致寬帶網建設投資收益比差。
維護成本高:農網需常駐人員維護線路。線路出現故障時,需現場定位,故障點排查難,維護成本高。
易受自然災害影響:歷年自然災害,農村通信網絡都有不同程度的損壞。僅2010年洪災對中國電信陜西公司商洛、安康、漢中等地農村傳送網絡造成的損失就高達上億元人民幣。
無法滿足農村城鎮化發展模式需求:在國家推進農村城鎮化建設過程中,很多村莊將遷移新建,相應的傳送網絡也面臨重建問題,若仍按當前建設模式進行光/電纜重新鋪設,投資成本高、網絡重建時間長。
因而,農村寬帶傳送網絡的建設應選擇大帶寬、低投資、高效靈活、易維護的建網方案。
中國電信陜西公司在發展農村寬帶接入時,面臨大寬帶需求和投資收益比的雙重壓力,現有的農村傳送網絡面臨諸多挑戰。
投資收益比差:農村地區人口稀少、居住分散、實裝率低、資費低等特點,導致寬帶網建設投資收益比差。
維護成本高:農網需常駐人員維護線路。線路出現故障時,需現場定位,故障點排查難,維護成本高。
易受自然災害影響:歷年自然災害,農村通信網絡都有不同程度的損壞。僅2010年洪災對中國電信陜西公司商洛、安康、漢中等地農村傳送網絡造成的損失就高達上億元人民幣。
無法滿足農村城鎮化發展模式需求:在國家推進農村城鎮化建設過程中,很多村莊將遷移新建,相應的傳送網絡也面臨重建問題,若仍按當前建設模式進行光/電纜重新鋪設,投資成本高、網絡重建時間長。
因而,農村寬帶傳送網絡的建設應選擇大帶寬、低投資、高效靈活、易維護的建網方案。
農村寬帶傳送網建設模式分析
在農村地區,采用常見的電纜和光纖解決寬帶接入,均存在一定的不足。
電纜成本高:電纜在短距離內傳輸比較經濟,但長距離傳輸成本過高,傳輸帶寬隨傳輸距離急劇下降,無法適應農村寬帶傳送網絡的建設。
光纖應用范圍局限:
在人口集中居住的農村地區,采用光纖進行寬帶接入,是非常好的方案。但對于人口分散居住的農村地區,采用光纖,存在投資收益比差、自然災害帶來重建成本高、線路維護成本高等缺點。從2008年“5·12”地震和2010年洪災的情況看,偏遠農村地區全部采用光纖建設的模式還需要探討。
除上述常見建網方式外,近年來歐美等信息化發達國家和地區在農村地區大量使用IP微波進行寬帶覆蓋建設。沃達豐、法國電信等世界級運營商每年也大量部署IP微波進行移動業務傳輸,這些為解決國內農村寬帶接入問題提供了創新的思路。
微波通信建網快,投資少。通過半個多世紀的發展,已解決模擬微波帶寬低、抗干擾能力差等問題,從模擬微波、PDH/SDH微波開始邁向IP微波。IP微波相對傳統微波在技術上已大大改進,抗干擾能力強,部署快捷,傳輸帶寬達Gbit級以上,滿足農村寬帶傳送網絡的建網要求。
在農村地區,采用常見的電纜和光纖解決寬帶接入,均存在一定的不足。
電纜成本高:電纜在短距離內傳輸比較經濟,但長距離傳輸成本過高,傳輸帶寬隨傳輸距離急劇下降,無法適應農村寬帶傳送網絡的建設。
光纖應用范圍局限:
在人口集中居住的農村地區,采用光纖進行寬帶接入,是非常好的方案。但對于人口分散居住的農村地區,采用光纖,存在投資收益比差、自然災害帶來重建成本高、線路維護成本高等缺點。從2008年“5·12”地震和2010年洪災的情況看,偏遠農村地區全部采用光纖建設的模式還需要探討。
除上述常見建網方式外,近年來歐美等信息化發達國家和地區在農村地區大量使用IP微波進行寬帶覆蓋建設。沃達豐、法國電信等世界級運營商每年也大量部署IP微波進行移動業務傳輸,這些為解決國內農村寬帶接入問題提供了創新的思路。
微波通信建網快,投資少。通過半個多世紀的發展,已解決模擬微波帶寬低、抗干擾能力差等問題,從模擬微波、PDH/SDH微波開始邁向IP微波。IP微波相對傳統微波在技術上已大大改進,抗干擾能力強,部署快捷,傳輸帶寬達Gbit級以上,滿足農村寬帶傳送網絡的建網要求。
2010年年初,中國電信陜西公司已在咸陽進行了IP微波實驗局建設,采用IP微波進行末端業務傳輸,1個月即開通位于淳化縣山區靜帝山莊的寬帶、IPTV和電話業務,設備運行穩定,業務傳送效果良好(見圖2)。

2010年夏季陜南洪災后,中國電信陜西公司又在受災嚴重的安康、商洛和漢中地區的部分線路采用IP微波進行災后重建。從投資預算(見表1)可以看出,這部分線路采用IP微波比光纜建設具有更好的成本優勢。

經過長期探索,從多個維度對光纖和IP微波建設農村寬帶傳送網絡進行分析研究后可以發現,對于部分農村地區,采用IP微波進行寬帶傳送網建設,具有投資收益比好、建網靈活快速、維護成本低、抗災能力強等優點。本文對IP微波和光纖進行一下比較分析(見圖3及表2)。


注:維護成本對比(基于光傳輸和微波共網管)
IP微波能夠滿足農村寬帶傳送網絡建設需要,主要是有IP化、寬帶化、網絡化等強大的創新技術支撐。
IP化:支持TDM/IP多種業務接入,空中傳輸支持TDM/IP多種模式;系統設備支持TDM向分組平滑演進,滿足長期投資需求;系統可根據天氣情況自動調節帶寬,確保雨天等惡劣氣候條件下,語音等高QoS業務不中斷。
寬帶化:系統利用XPIC(交叉極化干擾消除)技術,單信道容量達800Mbps,同時利用業務壓縮技術,單信道可達1.2Gbps。
網絡化:IP微波內置MADM和數據交換平面,像SDH一樣實現靈活、多樣性組網。微波與光傳送網無縫對接,統一網管,簡化運維程序,減少運維投入。
農村寬帶傳送網IP微波建網方案
對中國電信來說,可根據各地農村寬帶業務需求和用戶分布的地理特征,劃分幾大類區域進行差異性寬帶傳送網絡建設。例如,對中國電信陜西公司,可將全省分為四類區域,一類區域如關中平原,地形平坦,寬帶業務量大;二類區域如陜北的延安等地,丘陵地形,寬帶需求較集中,每個集中點用戶數量少;三類區域如陜北的榆林等地,地廣人稀,寬帶需求點分散;四類區域如陜南的漢中等地,秦嶺山區,地形復雜,寬帶需求量較小。
一類區域——干線光纖,末端IP微波
一類區域,光纖布設比較容易,寬帶建設需求量重點考慮業務的穩定性和投資收益比。如農村全部鋪設光纖將造成后續維護成本昂貴,故可借用歐美發達國家的建網思路:鎮內主干道路鋪設光纖,各村的業務由微波上傳到光纖進行統一傳送(見圖4)。
IP化:支持TDM/IP多種業務接入,空中傳輸支持TDM/IP多種模式;系統設備支持TDM向分組平滑演進,滿足長期投資需求;系統可根據天氣情況自動調節帶寬,確保雨天等惡劣氣候條件下,語音等高QoS業務不中斷。
寬帶化:系統利用XPIC(交叉極化干擾消除)技術,單信道容量達800Mbps,同時利用業務壓縮技術,單信道可達1.2Gbps。
網絡化:IP微波內置MADM和數據交換平面,像SDH一樣實現靈活、多樣性組網。微波與光傳送網無縫對接,統一網管,簡化運維程序,減少運維投入。
農村寬帶傳送網IP微波建網方案
對中國電信來說,可根據各地農村寬帶業務需求和用戶分布的地理特征,劃分幾大類區域進行差異性寬帶傳送網絡建設。例如,對中國電信陜西公司,可將全省分為四類區域,一類區域如關中平原,地形平坦,寬帶業務量大;二類區域如陜北的延安等地,丘陵地形,寬帶需求較集中,每個集中點用戶數量少;三類區域如陜北的榆林等地,地廣人稀,寬帶需求點分散;四類區域如陜南的漢中等地,秦嶺山區,地形復雜,寬帶需求量較小。
一類區域——干線光纖,末端IP微波
一類區域,光纖布設比較容易,寬帶建設需求量重點考慮業務的穩定性和投資收益比。如農村全部鋪設光纖將造成后續維護成本昂貴,故可借用歐美發達國家的建網思路:鎮內主干道路鋪設光纖,各村的業務由微波上傳到光纖進行統一傳送(見圖4)。

適用場景:平原或者開闊地帶,寬帶需求量大。
傳輸容量:按每用戶2Mb帶寬,平均50%的收斂比,每村最多可滿足1200個用戶同時上網。
建網特點:骨干傳輸用光纖,末端不易布設光纖的地方用IP微波統一承載語音/IPTV/寬帶業務,投資收益好、靈活性高。
方案優點:村莊遷移時僅需更改末端IP微波,影響小,重建快。維護只需關注主干光纖線路,微波鏈路由中心網管監控,運維成本降低。
傳輸容量:按每用戶2Mb帶寬,平均50%的收斂比,每村最多可滿足1200個用戶同時上網。
建網特點:骨干傳輸用光纖,末端不易布設光纖的地方用IP微波統一承載語音/IPTV/寬帶業務,投資收益好、靈活性高。
方案優點:村莊遷移時僅需更改末端IP微波,影響小,重建快。維護只需關注主干光纖線路,微波鏈路由中心網管監控,運維成本降低。
二類區域——中心微波匯聚,末端村莊業務微波回傳
二類區域,有一定寬帶需求,用戶較集中,地形多為丘陵,考慮光纖的鋪設難度較大,后續維護成本高,特別是易受自然災害的破壞,推薦鄉鎮以下村莊采用微波進行業務傳送,可選取制高點(例如丘陵頂或山頂)作為業務匯聚點,輻射周邊地區(見圖5)。
二類區域,有一定寬帶需求,用戶較集中,地形多為丘陵,考慮光纖的鋪設難度較大,后續維護成本高,特別是易受自然災害的破壞,推薦鄉鎮以下村莊采用微波進行業務傳送,可選取制高點(例如丘陵頂或山頂)作為業務匯聚點,輻射周邊地區(見圖5)。

適用場景:光纖鋪設、維護成本高,用戶集中,但每村帶寬需求不大。
傳輸容量:按每用戶2Mb帶寬,平均50%收斂比,每村可滿足40個用戶同時上網。
建網特點:利用地理高點(現有基站等)優勢,直接輻射周邊節點。
方案優點:保證整網最佳投資收益,快速建網、快速收益。
傳輸容量:按每用戶2Mb帶寬,平均50%收斂比,每村可滿足40個用戶同時上網。
建網特點:利用地理高點(現有基站等)優勢,直接輻射周邊節點。
方案優點:保證整網最佳投資收益,快速建網、快速收益。
三類區域——微波按需布點,經濟高效建網
三類區域,地廣人稀,村莊分散,與鎮局距離遙遠,鋪設光纖需長鏈,建網周期長,維護成本高,此類區域采用IP微波進行寬帶業務回傳具有更好的經濟性,業務可直接或逐跳匯聚到鎮局(見圖6)。
三類區域,地廣人稀,村莊分散,與鎮局距離遙遠,鋪設光纖需長鏈,建網周期長,維護成本高,此類區域采用IP微波進行寬帶業務回傳具有更好的經濟性,業務可直接或逐跳匯聚到鎮局(見圖6)。

適用場景:地廣人稀,村莊分散,距離遙遠。
傳輸容量:按需規劃,每跳IP微波單頻點最大可承載1.2G業務。
建網特點:利用網絡化微波的交叉匯聚功能,將各節點業務逐級匯聚上傳。
方案優點:無須長鏈光纖網絡的高投入,在有需求的村莊部署IP微波,降低投資成本和長鏈光纖維護成本。
傳輸容量:按需規劃,每跳IP微波單頻點最大可承載1.2G業務。
建網特點:利用網絡化微波的交叉匯聚功能,將各節點業務逐級匯聚上傳。
方案優點:無須長鏈光纖網絡的高投入,在有需求的村莊部署IP微波,降低投資成本和長鏈光纖維護成本。
四類區域——因地制宜建網,IP微波+光組合
四類區域,地形復雜多樣,村莊間距離雖近但常有大山遮擋,每村寬帶需求量不大,布放的光纖易被自然災害損壞,部署IP微波也存在視通條件和鐵塔建設問題,因此需要采用多種建網模式。例如,根據具體地理條件,在視通條件優良的地區,可采用全IP微波組網;在視通受阻礙的山村,可利用IP微波與光傳送網無縫集成的特性,采用微波和光混合組網,使得該類區域寬帶傳送網建設的投資收益比最佳(見圖7)。
四類區域,地形復雜多樣,村莊間距離雖近但常有大山遮擋,每村寬帶需求量不大,布放的光纖易被自然災害損壞,部署IP微波也存在視通條件和鐵塔建設問題,因此需要采用多種建網模式。例如,根據具體地理條件,在視通條件優良的地區,可采用全IP微波組網;在視通受阻礙的山村,可利用IP微波與光傳送網無縫集成的特性,采用微波和光混合組網,使得該類區域寬帶傳送網建設的投資收益比最佳(見圖7)。

適用場景:村莊分布地形復雜,視通條件不一,線路易受自然災害影響。
傳輸容量:根據需求靈活部署容量。
建網特點:利用微波與光傳送網無縫融合的特性,IP微波+光靈活組網。
方案優點:克服自然條件限制,整體建設的投資收益比最佳。
在實際IP微波工程交付中,還需要結合中繼站點取電、安裝和新建鐵塔成本等因素綜合考慮選擇建網方式。
信息化和寬帶化有利于推動農村城鎮化的建設,在促進農業現代化、市場化和農村第二和第三產業的發展,在防災扶貧、合作醫療、義務教育、文化宣傳、勞工培訓、科技推廣和治安管理等方面都能夠發揮不可替代的作用。目前,我國信息網絡接入基礎已較為完善,99.5%的行政村已經實現了“村村通電話”,持續加大對農村基礎通信設施的投資,進一步推進“村村通工程”,力爭“只要電話通到的地方就能提供寬帶互聯網的服務”是電信基礎運營商的社會責任。中國電信陜西公司已承擔了陜西省75%以上的農村寬帶建設任務,經過長期探索,針對省內農村地區的地形特點和業務需求,利用IP微波技術大寬帶、IP化和網絡化的優勢,因地制宜在鄉鎮以下村莊采用IP微波進行寬帶傳送網建設,投資低、建網快、易維護、組網靈活,極好地滿足了中國電信陜西公司當前業務發展的要求,是農村寬帶傳送網建設的可選方案。
傳輸容量:根據需求靈活部署容量。
建網特點:利用微波與光傳送網無縫融合的特性,IP微波+光靈活組網。
方案優點:克服自然條件限制,整體建設的投資收益比最佳。
在實際IP微波工程交付中,還需要結合中繼站點取電、安裝和新建鐵塔成本等因素綜合考慮選擇建網方式。
信息化和寬帶化有利于推動農村城鎮化的建設,在促進農業現代化、市場化和農村第二和第三產業的發展,在防災扶貧、合作醫療、義務教育、文化宣傳、勞工培訓、科技推廣和治安管理等方面都能夠發揮不可替代的作用。目前,我國信息網絡接入基礎已較為完善,99.5%的行政村已經實現了“村村通電話”,持續加大對農村基礎通信設施的投資,進一步推進“村村通工程”,力爭“只要電話通到的地方就能提供寬帶互聯網的服務”是電信基礎運營商的社會責任。中國電信陜西公司已承擔了陜西省75%以上的農村寬帶建設任務,經過長期探索,針對省內農村地區的地形特點和業務需求,利用IP微波技術大寬帶、IP化和網絡化的優勢,因地制宜在鄉鎮以下村莊采用IP微波進行寬帶傳送網建設,投資低、建網快、易維護、組網靈活,極好地滿足了中國電信陜西公司當前業務發展的要求,是農村寬帶傳送網建設的可選方案。
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