□ 陳紹勤

一、項目背景與要解決的問題

南寧市興寧區(qū)昆侖鎮(zhèn)平地村是一個山區(qū)貧困村，村中的六趙坡受地形和村民建筑格局影響，無論是手機信號或衛(wèi)星信號均無法正常覆蓋。按照國家扶貧“八有一超”的脫貧標準，貧困戶家必須有電視看或有智能手機上網(wǎng)，信號覆蓋不到就意味著貧困戶無法達到脫貧標準。為使貧困戶脫貧指標滿足國家脫貧攻堅標準，必須使電視或手機信號覆蓋到六趙坡。

六趙坡村位于群山之間，村中只有4 戶農(nóng)戶，其中兩戶是貧困戶。2018年7月，該坡貧困戶反映自己收看不到電視，手機信號也不通，要打電話必須爬到房子后面幾百米遠的高山，或到2 千米外的開闊地才有信號。經(jīng)走訪查找，發(fā)現(xiàn)該坡村民所處的區(qū)域為山坳，房子依山建設，從正西到正南有可能接收村村通衛(wèi)星信號的地方均被桉樹林、竹林和山體遮擋，手機信號也無法有效覆蓋。我們原設想通過加建手機站或立桿鋪設光纖入戶覆蓋，但因投資成本高達幾十萬元，而受益人口僅20人，沒有可行性。

二、解決方案

經(jīng)反復思考，我們嘗試采取無線寬帶覆蓋的方式，把平地村委的百兆寬帶向該坡貧困戶覆蓋，并成立項目小組著手實施。

平地村地理地貌及中繼點分布如圖1 所示。

圖1 平地村地理地貌及中繼分布點圖

據(jù)了解，中繼信號所需的關鍵核心設備為無線網(wǎng)橋?，F(xiàn)今市場上有許多無線遠距離中繼網(wǎng)橋可供使用，技術均已成熟，且成本不高，其他建設中繼信號點用到的材料也可購買到。六趙坡的地理環(huán)境較為復雜，要實現(xiàn)信號從村委辦公樓傳到六趙坡，需要3 次信號中繼轉發(fā)才能實現(xiàn)。信號路由如圖1 所示，在村委樓頂安裝第一級中繼發(fā)射端，將信號傳至3.5 千米外的高山，在高山上安裝第一級中繼的收端和第二級中繼發(fā)端，將信號轉發(fā)至2 千米外緊挨著六趙坡的另一座山，并在該山上安裝第二級中繼的收端和第三級中繼發(fā)端將信號傳到400 米外的山坳內(nèi)，由第三級中繼收端接收，轉普通WIFI 覆蓋該坡農(nóng)戶。

平地村群山環(huán)繞，常年風力較強，樹林多，空氣濕度大，雷電較強，實現(xiàn)信號覆蓋的關鍵在于中繼選址、供電及防風、防雷等幾方面。為了中繼點設備安全，我們在選點的時候避開了山峰頂端容易遭雷擊及風力強的地方，選擇有坳避風又盡量不影響信號傳輸?shù)牡胤搅U安裝，在桿上加拉錨以防風防雷。

供電方面，既要解決遠距離供電的問題，又要解決電費的結算問題。我們受到太陽能路燈的啟發(fā)，采用與路燈相近原理的太陽能供電方式，所有野外中繼點均采用100W/18V 的太陽能發(fā)電板，通過太陽能控制器與12V/40 安時電池連接后向中繼網(wǎng)橋供電。因山區(qū)的水霧多、濕氣重，電池和控制器均放在防護箱中，避免陽光暴曬或水汽侵蝕。每個中繼點的用電功率不大于30W。使用這種供電方案，電池在充滿電時即使無陽光仍可向設備連續(xù)供電15 小時以上，實現(xiàn)全天候無人值守自動供電功能。此法免去昂貴的供電線路鋪設，也不產(chǎn)生供電費用。

中繼站采用3 套TP-LINK CPE 大功率5 千米無線網(wǎng)橋收發(fā)配對使用。該無線網(wǎng)橋具有傳輸距離遠、防水等級高、防曬、耐寒等優(yōu)點，提供20dBm 的發(fā)射功率，13dBi 的天線增益，無線模式支持802.11a/n/ac，完全滿足我們的使用要求。終端用戶的端接入采取最后一級中繼接收端輸出后聯(lián)接兩個普通無線路由器串聯(lián)組網(wǎng)。因居民比較集中，WIFI 信號覆蓋全坡的同時，兩戶普通農(nóng)戶也會被信號覆蓋到。中繼信號無線信號路由及拓撲結構如圖2 所示。

圖2 信號傳輸原理示意圖

三、項目實施與調(diào)試

因項目資金均為社會上的愛心企業(yè)、愛心人士捐贈，為節(jié)約成本，從購買設備到立桿架設中繼網(wǎng)橋，再到入戶調(diào)試均由我們自主完成，使得資金全部都投入到設備設施上。項目投資成本僅5000 元左右，并且能實現(xiàn)所有設備的購買及安裝架設。

為降低設置的復雜程序，我們采用的是透明橋接傳輸方式。在調(diào)試過程中，我們發(fā)現(xiàn)采用2.4G 的頻帶傳輸信號雖然帶寬較5.8G 小，但貴在穩(wěn)定，原本100 兆的寬帶經(jīng)過中繼后，在貧困戶端穩(wěn)定傳輸速率在30M 左右，無斷線現(xiàn)象。而5.8G 的信號速率稍大，但偶有斷線情況發(fā)生。實踐也證實了傳輸速率低有利于數(shù)據(jù)穩(wěn)定，所以我們最終采用2.4G 頻帶來傳輸信號。我們選的中繼網(wǎng)橋本身傳輸速率可達300 兆，當前傳輸速率達不到100兆的原因有很多，與我們架設中繼器方位角的精度、多級中繼、風力、山體樹林遮擋等環(huán)境因素都有關系。因登山難度較大，且30 兆的速率已能滿足貧困戶收視通信的使用要求，因此我們沒有進一步調(diào)校。

供電方面，因中繼點的距離不算很遠，實際調(diào)試時沒有輸出最大功率，耗電達不到理論設計值，因此，除非長時間陰雨天氣使供電受影響，絕大部分時間都達到全天候24 小時不間斷工作的理想狀態(tài)。當然，要增強對陰雨天氣的抵抗能力，僅加大電池容量就可以解決。值得一提的是，要使整個信號中繼設施運行，僅村委的一個發(fā)端需要我們供電，其余設備包括末級中繼的收端及覆蓋終端農(nóng)戶的WIFI 路由器均為太陽能供電，整個信號中繼鏈路設備的運行沒有給貧困戶增加任何經(jīng)濟負擔，又因器材便宜、設施簡單，正常情況下年均維護費用低至200 元以下。

四、項目成果及其應用情況

項目建成后已運行1年多，盡管中繼點的環(huán)境惡劣、氣候復雜，傳輸線路也一直正常運行，實現(xiàn)了邊遠山區(qū)的貧困戶通過寬帶看電視、上網(wǎng)、微信通話等功能，滿足了貧困戶要有電視看或有智能手機收視的脫貧攻堅要求。本項目的成功實踐，為低成本解決偏遠、復雜山區(qū)的信號覆蓋問題提供了廣泛的借鑒意義。