乡镇通家庭宽带无线传输接入系统

“乡镇通”农村家庭宽带无线传输接入系统神州数码2012年5月1摘要2•基站与干线传输网接口为100M电口；•覆盖半径2KM；•接入用户数100左右；•用户体验不次于ADSL；•单用户成本低。全光宽带无线传输目录3背景•农村市场宽带需求•固网运营商的宽带+移动攻势产品及方案•产品及方案描述•效果评估技术特点•创想TDD技术•与WLAN的对比分析投资回报•投资回报分析农村市场宽带需求特点•根据一些地市在农村先行开展农村宽带接入业务的试点情况看，农村宽带业务具备一些明显的特点：–增长迅速；–农村用户基本以家庭为上网单位，较少使用笔记本和手机上网；–农户希望开通稳定、低价的宽带，–使用习惯多集中在视频、信息查询和网页浏览等较为有限的方面。–以农村家庭上网为对象的农村宽带接入用户忠诚度较高，业务收入稳定；–较为接受以包年为形式的收费方式–相比城市WLAN无线热点覆盖，因竞争烈度较低，其经济效益更为明显，业务发展更可预测；–区域大，用户相对分散，适合以村庄以及乡镇周边的基站为中心的大区域覆盖接入。4固网运营商的“宽带+移动”攻势•由于历史原因，固网运营商在宽带服务方面处于垄断地位；•而对于移动服务即将，用户则有较多选择；•宽带渐成用户刚性需求，当固网运营商把宽带与移动业务捆绑起来进行推广时，产生了巨大的威力，抢走了大量移动用户。5128元或168元套餐：含家庭宽带、固话、并送手机。当前农村乡镇宽带建设存在问题6传输接入难单户接入成本高用户分散传输线路差、设备不完善无法统一进行动态带宽分配资源浪费目录7背景•农村市场宽带需求•固网运营商的宽带+移动攻势产品及方案•产品及方案描述•效果评估技术特点•创想TDD技术•与WLAN的对比分析投资回报•投资回报分析产品外观8客户端局端组网方案9客户端局端基站位于铁塔上基站三个无线单元各配双向放大器及14~16dbi扇区定向天线基站经网线接入机房内，与宽带网连接安装100mw室外无线客户端户内安装POE供电模块及上网口系统指标10•系统由中心基站、用户端及集中式网管组成。•系统指标：1、系统设计在2.4G频段，默认使用1、6、11频道；2、基站与干线传输网接口为100M电口；4、基站发射功率500mW～１Ｗ可调，接入覆盖范围达2KM半径；3、单基站实际设计发展用户为80～100户；5、单基站系统可用净带宽达80～100Mbps；在网运营系统的实践表明：系统在网运营具备了较高的可用度和稳定性。•特别模式：系统特殊的多址技术，应用在中心基站以及配套的CPE，可以获得更远的接入距离、更大的带宽以及更多的实际在网用户数。思路创新11无线传输独特技术，避免或减少干扰。开通速度快，投资成本低，可快速抢占市场不需为用户单独调整，业务推广灵活。动态投入，成本可控。拆装方便，可以多次搬迁使用，不需要重复投资。有线入户同有线宽带营销，采取PPPOE拨号方式接入有线宽带认证系统，计费套餐方便。后期有线宽带接入后可以无缝过渡至有线宽带。设备创新12创新的室外型无线接入基站---LP2400NT-WBS-3LP2400NT-WBS-3大区宽带无线传输接入蜂窝基站是一款成本低廉、安装快捷的网络接入设备，内嵌3~4个无线单元、最高实现3×150Mbps物理带宽，提供大范围的无线网络信号覆盖。创新设计：1、多无线单元主控协调技术，基站可以直接与城乡环境内的运营商微蜂窝网络配合部署使用，抗干扰能力强。2、特殊多址方式的链路层专有TDD协议，特别适合用户端无法相互感知的大区域360度范围的覆盖接入，时延小、无数据碰撞，传输效率高。3、多无线单元结构，单节点设备的用户数可达100个。4、支持远达2KM半径的大区域覆盖接入；5、提供高达3*150M的高速率传输，净带宽高达100Mbps。6、支持多种管理方式，可通过LPRCMS(RemoteConfigurationManagementSystem)进行远程设置。7、支持高质量的VoIP、视频、网络游戏等实时业务。8、无线覆盖标准采用802.11b/g/n协议。9、具备灵活的二层隔离、流量控制等运营管理和配置对策。设备创新13创新的室外型一体化无线客户端---LP2400N-CPE-12I终端接收电源支持Wi-Fi802.11b/g/n定向以太网用户终端内置高增益天线支持即插即用设备管理POE供电易于网络设备管理模式终端支持多种无线用户端模式，支持多种认证方式，支持流量控制、用户隔离等功能。支持入户后连接室内无线路由器或小交换机，连接更多PC。效果评估14结论实测测试结论干扰：客户端与基站之间视距，对G网和T网互无干扰；覆盖范围：通过基站的定向天线和客户侧室外天线，有效保证了覆盖能力，覆盖半径可达2-3KM，但为保证更好的客户体验，建议实际部署时在1.5KM以内；速率：每用户可以达到2~4M，每个基站可提供80~100M用户共享带宽；用户容量：在保证用户使用2M带宽时，一个基站同时可以接纳40～50个用户满负荷同时在线；如考虑用户在线带宽呈典型正态分布，一般单基站实际用户容量可达80~100户；业务稳定性：断线率与有线宽带相当，一般用户体验好；设备可靠性：故障率低，可承受低温雨雪和高温湿热环境；网管：系统具备专业集中式网管系统。通过本系统，可实现宽带网用户的低成本、大范围可靠快速覆盖接入。基站测试（开通一个E1）15测试点距离延时丢包速率用户反应500米以内2ms0%2M很好1000米3ms0%2M很好1500米3ms1%2M较好，无断线2000米5ms3%2M有断线说明：此数据为基站上联口仅开通一个E1对应宽带端口时的测试结果，开通端口越大，测试速率越高，其他指标基本相同。案例-–湖北某市，下辖7个区县、97个乡镇、500万人口16•里程碑–2011年11月13日，试验站开通–2011年11月30日，试验站放号50户，用户满意度很高–2011年12月15日，开始基站的正式安装–2011年12月25日，累计安装65个基站–2011年12月31日，试验站放号达到100户，用户满意度很高–2012年1月21日，全地区累计放号2000户–2012年2月底，计划全地区放号至3000户•简要说明–一期工程的基站一般安装在乡镇–与对应带宽的光纤宽带收费标准一致–用户向移动缴纳100元押金，免费租用CPE设备–开通率超过95%（极个别与基塔之间通视条件很差的用户无法开通）–按照带宽分2M、3M、4M三档包月服务–多数用户选择3M带宽（超过50%）案例–使用效果1•下面各图均从移动公司的使用报告中截屏案例–使用效果2•下面各图均从移动公司的使用报告中截屏试验站测试结果–淮北试验站测试结果–淮北•东北方无人居住•三个扇区分别覆盖东南、南、西偏南•选取的两个测试点，分别位于：–基站西侧1公里处–基站南侧1公里处•测试帐号为2M试验站测试结果–测试点1，西侧1公里处21信号强度同基站可视情况空口速率测试账号带宽迅雷平均下载速度-64~-73看不到基站有树林阻挡100M2M272KB/s试验站测试结果–测试点1，南侧1公里处22信号强度同基站可视情况空口速率测试账号带宽迅雷平均下载速度-68~-77看不到基站有树和房子阻挡100M2M251KB/s目录23背景•农村市场宽带需求•固网运营商的宽带+移动攻势产品及方案•产品及方案描述•效果评估技术特点•创想TDD技术•与WLAN的对比分析投资回报•投资回报分析创想TDD技术初步•简单来说，创想TDD技术将所有关联到AP的STA划分到不同的timeslot中进行数据通讯。•在简化的模型中，在优先级相同的情况下，所有STA分到的timeslot是基本相同的。•考虑到TDMA系统的带宽利用率偏低问题，创想TDD技术采用动态timeslot划分，并综合利用token技术，使没有数据请求的STA能够不占用预分配给它的timeslot。•通过定制的速率适配算法，能够很好的自动平衡各种调制方式与BER/PER的关系，从而达到较好的总吞吐量。•基站的三模块之间直接能够很好的进行同步，非常好的避免了邻带干扰。•实际工作中，timeslot的划分会复杂得多，与众多因素有关：–STA的距离–STA能够适应的吞吐量最大的调制方式–优先级–其他因素完美解决系统自干扰问题•隐藏节点与暴露节点的问题是室外WLAN系统无法很好解决的致命问题，通过TDD系统能够很好的解决•传统802.11的CSMA/CA机制的一个基本假设是在一个BSS中，各STA都能相互侦听其他STA与AP之间的通讯，从而主动避免干扰。但这一假设仅适用与室内小范围环境（802.11原本是设计用于室内局域网通讯的），对于室外大区域环境，该假设不成立•对于室外hotspot的应用场景，上述问题并不十分突出–室外hotspot针对的是覆盖型用户，该类用户的特点是低流量，间歇性连接–室外hotspot同时服务的用户数少，相应的冲突或然率也低–移动用户由于间歇性网络访问的基本特征，在绝大多数时间里，该用户是静默的，进一步降低了在AP侧暴露节点的问题•对于大区接入的应用场景，上述问题十分突出–接入型用户的特征是高流量，持续性连接–接入用户数大–对于正在上网的接入型用户来说，在绝大多数的时间里，该用户都是繁忙的，导致AP侧的暴露节点问题十分突出传统WLANAP在冲突发生之后…•让我们试想几个接入型用户接入同一个传统WLANAP–由于AP侧的暴露节点问题，冲突很容易发生（或然率与接入用户数的阶乘成正比）–一旦冲突发生，在STA侧随机回退后继续发送数据，在AP侧则会进一步发生冲突，考虑到此时会有更多的STA有数据传输请求，其冲突的或然率会比前一条更大，与（第一条冲突的用户数+第二条新数据请求的用户数）的阶乘成正比–再下一次CSMA/CA发生时，AP侧的冲突会进一步扩散，最终导致整个系统无法使用–由上述三条可知，由于传统802.11的CSMA/CA机制，冲突一旦发生就有扩散的趋向，而不是像在室内局域网环境下那样预期的冲突冲突或然率会收敛传统WLAN大区覆盖的隐藏节点问题•让我们试想在AP的正北方向上，距离远近不同有两个STA有数据请求–远处的STA无法听到近处STA的通讯–近处STA可以听到远处STA的通讯–假设两个STA有持续的数据通讯请求•会导致下述问题：–当近处STA在通讯时，远处STA的通讯会干扰近处STA的通讯–远处STA一旦通讯开始，近处STA就无法再获得任何通讯时间了•若远近距离相距很远，由于场强相去甚远，远处STA的通讯数据无法干扰到近处STA的通讯则会：–近处STA会持续发送数据，获得大量带宽–而远处STA会始终无法正常通讯–这个问题反映为在接入系统中的严重不公平，最恶劣情况下，远处STA始终无法获得好的带宽复杂网络环境下的健壮性•复杂网络环境指的是系统在有强外部干扰的情况下的工作状况，让我们试想同一区域有两个接入系统在工作–一个创想TDD接入系统–一个WLAN室外站接入系统•传统的WLAN室外站基于CSMA/CD机制，当（系统外干扰导致的）冲突发生时会随机回退•创想TDD系统会严格按照timeslot来工作，而不会采用随机回退的算法•最终结果--创想TDD系统中–在某些未受强干扰的扇区还能够正常工作–在强干扰的扇区有机会正常工作，其系统外干扰会导致用户带宽降低，但不会始终无法工作•最终结果—WLAN室外站系统中–无法正常工作，极其偶然的能够ping通个别数据包，但基本无法完成正常网络通讯能运行于廉价硬件上•理论上来讲，创想TDD系统能够运行于任何PHY上•从目前市场情况来看，WLAN硬件最有竞争力（特别是在2.4G）•创想TDD系统能够提供类似于LTE或者WiMAX的接入能力，远超传统WLAN系统，而成本与传统WLAN系统相当甚至更低•从接入用户数来说，创想TDD基站的单模块能够接入100个CPE，系统接入300个CPE•从系统带宽来说，采用最新的802.11n技术，基站的每模块能够提供65Mbps（20Mhz扩频）的物理层带宽和超过30Mbps的上层带宽，系统综合带宽为1