农村一根奇怪的木头 一根神奇的木头

加纳Chum村庄的小学外，一名老师站在一根木杆旁边，默默看着施工人员将一个基站挂上木杆，安装，调测。“通了！”听到调测工程师打通第一个电话后，这名老师赶紧掏出手机，打开了社交软件，发现头像亮了，她兴奋地叫了起来，第一时间给朋友发了一条消息。村里通了网络的消息很快传遍了整个村庄。能打电话、上网，这看似稀松平常的事，在2017年之前的加纳农村，却是一种奢望。而奇妙的是，华为工程师，用一根木杆基站“RuralStar”，让梦想照进了现实，为非洲腹地偏远区域通往外面的世界架起了一座信息桥。非洲农村怎样开出了RuralStar 这朵小花，就让我从三年前说起……

2016年，华为中标了加纳电信运营商M在9个州的LTE（Long Term Evolution，长期演进，俗称4G）新建项目。在项目紧锣密鼓交付时，M客户突然提出新的需求，要提升偏远区域的网络覆盖。加纳总人口2821万，有540万人口完全无网络覆盖，这些人大多数生活在偏远农村。客户迫切需要完善覆盖面，进一步扩大用户规模，增加语音、数据、移动支付的收入，持续构建差异化的网络竞争力。但偏远区域建站成本高，人口稀疏、ARPU（Average Revenue Per User，每用户平均收入）低，需要近十年才能收回投资，客户要求华为要降低农村建站成本。基于现有方案，华为加纳代表处尝试了近十种网络规划，做了数十版商业计划，客户始终不满意。记得某一次交流完方案，客户CTO略有失望地说：“我与华为合作近十年，共同成长，我也从工程师做到了CTO，每次合作都很愉快，难道这次你们真没有办法了？”这年10月，华为无线网络产品线总裁邓泰华与南部非洲地区部总裁李鹏共同召开半年一次的中高层对标会。会上，地区部向产品线求助：“南部非洲还有20%的人口没有网络覆盖，我们能做点什么？”无线团队一听，双方真是“心有灵犀”。原来不久前，无线产品线成立站点TCO（Total Cost of Operation，总运营成本）重构跨域创新工作组，定下了将无线网络做深、做广、做厚的创新方向，其中，“做广”就是要加强网络的人口覆盖、地域覆盖。根据GSMA（Global System for Mobile Communications Association，全球移动通信系统协会）和华为的分析数据，全球仍有20%的人口未被无线网络覆盖，13亿家庭没有宽带连接，40亿人没有无线数据业务，低成本、广域覆盖的市场空间巨大，特别是各个国家普遍有网络覆盖的需求。既然双方均有此意，那还等什么？两个团队立即在会上热烈商讨下一步计划。加纳代表处代表刘康抢先发言，申请以加纳农村为试点，并详细介绍了M客户的农村网络诉求——代表处已做的尝试和目前面临的困难。地区部和产品线一致同意将加纳农村网络作为创新的关键突破口，并迅速启动下一阶段的工作。在吕劲松、蒲涛两位Fellow的带领下， 无线产品线集结了2G/3G/4G、站点、天馈、能源、传输等多个领域的专家，基于多年对普遍覆盖的探索和技术积累，集中力量攻关，跨领域创新，短时间内就提出了多种有新意的覆盖增强方案。通过更高的铁塔提升覆盖距离？比如提升覆盖距离3倍、网络覆盖面积提升10倍，即使站点成本上升一倍，也能将综合成本降低5倍。可铁塔高度要超过100米，站点成本增加过多，不现实。通过系留型气球？在500至800米的高空布置绵延数十公里的气球，网络可覆盖1万平方公里的面积，但这种气球成本高，抗风要求高，操作复杂，安全隐患大，无法商用。通过手机覆盖增强技术？比如给手机加一个后背壳，加强接收能力，但落地难度太大。……提出的方案越多，大家越迷茫，到底用哪个呢？最后，邓泰华提出，必须去实地检验方案的可行性，“深入农村去看看，实地勘站才能知道客户到底需要什么，通过场景推导出解决方案规格，通过规格明确创新方向。”

11月初，无线站点SPDT（Super Product Development Team，超级产品开发团队）经理刘军带着三位研发专家赶往加纳。代表处连夜安排了三辆车，协调司机和向导。天刚亮，我们便向非洲的农村腹地进发。

与村民零距离沟通

汽车向村落纵深处行驶，一路尘土飞扬，越来越颠簸，车窗外的野草比七座越野车还要高，手机信号时有时无，我们知道已深入到加纳的“毛细血管”里。两天时间，我们驱车近千公里，考察了近十个站点：广播电视塔、无线基站、零星的卫星回传基站，并走家串户与村民攀谈，真正零距离感受在偏远区域部署基站的不易。在勘站的路上，我们还偶遇了两个骑摩托车的青年，正拼命地把手机举高，四处寻找信号。他们说，为了打通一个电话，他们需要骑几公里的山路到山顶才有信号。但有意思的是，几乎家家户户都有一台可以接收2G/3G信号的手机。这让我们有了另一个深刻感受：非洲农村对通信需求真的非常强烈。把数字世界带入每个人、每个家庭、每个组织，是我们的愿景，也是我们应该为这里的村民做的！走访调研结束后，我们回到加纳代表处，大家你一言我一语开始讨论分析，采用什么方案最合适。农村网络建设中传输、铁塔、供电是关键。“加纳50%的偏远村庄完全不通电，油机发电成本过高，用太阳能方案替代就行。”大家对供电方案很快达成一致意见。但团队对到底用什么样的传输方案产生了不一样的看法。“当地网络传输资源非常欠缺，几乎没有微波网络，如果建微波必须视距可达，可农村树木遮挡多，不太现实。”

开摩托车寻找信号打电话的村民

“村庄与村庄相距5公里以上，最远的村庄距离城镇近20公里，不适合连片建铁塔基站，如果提升铁塔覆盖距离，成本高，而且建铁塔周期也长，至少需要1至2个月才能开通，不符合客户希望快速建站的需求。”“如果用光纤或者卫星，成本都太高，也不现实。”微波、光纤、卫星、铁塔全不可行，那用什么？一时间大家陷入了沉默。“用无线回传技术行不行？”不记得过了多久，终于有人开口。运营商花钱买了LTE频谱，带宽能够达到数十Mbps（Megabit per second，兆比特每秒），但在农村频谱是闲置的，用来做回传足够满足偏远基站的带宽要求，而且在农村也不用建铁塔，用抱杆站就可以。这个想法让大家耳目一新，原本有些沉默的气氛又热烈起来，但很快有人提出异议：“虽然我们已经在做无线回传产品RRN（Relay Remote Node，远端回传节点）了，但这一技术还不成熟，传输性能无法满足基站的条件，RRN原有的内置低频天线增益仅2dBi（功率增益的单位），回传距离很有限啊。”“那增大4G基站的发射功率，再把RRN的芯片换成性能更强的，可以提高传输距离。”“可这样也到不了20公里以外的4G基站啊。”大家一时拿不定主意，决定上报给产品线决策。最终，产品线决定，把复杂留给自己，把简单留给客户，采用无线回传方案，但必须让方案实现低成本和更远回传。于是，基于最新的无线回传技术的新农村网络覆盖思路成形，即“三看三转三年ROI（Return on Investment，投资回报）”：“三看”指“看人口、看电力、看传输”，建立覆盖、成本和收入模型；“三转”是“微波转成无线回传、铁塔转成木杆、油机转成太阳能”；最终实现三年收回投资。我们给这个方案取了一个响亮又贴切的名字——RuralStar，寓意为农网之星。我们心中都有个愿望，希望这个全新的方案如璀璨的群星点亮非洲农村，连接未连接的区域，让更多的农村人可以即时连接外面的世界。

在村里小卖部调查后，“外国人”与本地村长合影，我是拍照的

无线回传，就是把偏远村庄的2G/3G语音基站的数据传回靠近城镇的4G基站，再转接到核心网。就像超时空运输，不受任何空间和实体限制，通过无线电波把“快递”（数据）经“仓库”（4G基站）送到目标用户手中，当然“快递”必须双向可达。半年多的时间，芯片、射频、站点等各领域研发专家与一线联合攻关，结合实际部署场景的特点，详细论证回传方案的各种可行性。在不影响4G基站的常规配置的情况下，还有什么方法可以低成本提升传输距离？最后，刘军想起十多年前给当时的中国某运营商做450M电信村村通网络时，用过一种农村很常见的八木天线，不仅成本低，还可以将天线增益提高十几dBi！增益大，天线方向性更好，传输距离会更远。当八木天线外接到RRN 上，实测发现，回传距离最远能达到20公里。难题搞定了！刚过一关，新的问题又来了，装有RRN产品的抱杆站选在村庄什么地方最好？轮到网规网优的兄弟出马了。当带着当时的无线网络规划工具深入村庄时，他们发现工具主要是基于城市、郊区连片的网络规划而设计，对偏远村庄根本不管用。没有规划工具，就没法验证基站的位置是否合理。为了找到合适的建站地点，我们使用简易探针方案——八木天线 无线固话机，一人举着八木天线，并接上一个2G无线固话机，检查远方基站的信号强度。每当无线固话机接通时，立刻在村子里引来排队打电话的热潮。当打电话的村民拨通城里亲友的电话时，对方都难以相信自己的村里竟然通了电话。

村民电话打畅快了，专家老郭手也举酸了

验证虽然通了，但离基站开通还很遥远。非洲很多区域没有金属杆的加工能力，安装设备用的铁杆如果由中国生产、再海运到加纳，至少需要3个月，满足不了客户想快速建站的诉求。冥思苦想之际，抬头向窗外望去，加纳街道上的木头电线杆让我们眼前一亮，它制作简单，还能进一步降低站点的运输、土建和人工成本，可大大缩短交付时间。但基站设备重量近20公斤，木杆能承受吗？专家郭耀奎和我，还有几个同事测量了木杆的高度、宽度，还有材质，将情况传回研发分析验证，得到可行的答案后，赶紧把这个想法告诉了客户。客户非常激动，经过进一步验证后，欣然同意部署。还有电力不足的问题，我们向客户求助，客户非常支持，从自己的库房协调一套能源柜，解了燃眉之急。同时，后续实验局所需的太阳能供电设备，我们也尽早启动了国内发货运输。RuralStar实验局属Turnkey 工程（交钥匙工程），新建基站需要土地租赁、电力协调、民航许可和政府许可等一系列审批，全部办下来约6个月，需要运营商、合作方共同协作完成。这个时候，华为加纳代表处积极与相关部门沟通。基于华为扎根当地多年、为当地网络建设带来的价值和贡献，我们获得例外许可，可先建实验局，商用前补办完手续即可。短短三周，我们成功扫除了一个个拦路虎，万事俱备，只差开通站点了！

一个村庄里最好的建筑是学校，我们将首个实验局基站选在距离首都阿克拉80公里外的一个乡村小学旁。这里是人口聚集地，如果基站建好，可以为附近两公里内的1000多名居民提供通信网络服务。

客户参观第一个木头基站

从施工队进村、挖坑、竖木杆、挂装设备、调测开通，仅仅两天，我们就完成开站。当调测工程师完成调测、打通第一个电话时，村民们压抑已久的喜悦爆发了。有村民发现站在家门口手机信号是满格，“Amazing! Unbelievable!”（“ 太神奇了，不可思议！”）村民们迫不及待地打给远方朋友，在电话里激动得大喊：“村里有移动信号了！”还有一个小插曲，开通的当天傍晚，一个华为工程师的手机欠费停机了，可村庄附近并没有营业厅可充值，没想到村长用移动支付很顺利帮他充了50加纳塞地。每个人都切切实实感受到RuralStar开通带来的便利！站点运行两个月，设备运行稳定，话务量持续上升。客户分析商业效果，成本降低了70%，收入不比传统站点低，竟然达到了两年以内即可收回投资，投资回报率出乎所有人的意料。随后在其他村子开通的三个实验局，投资回报也非常好。这一次客户又露出了笑容，对华为竖起了大拇指。随后，客户马上坐下来和我们一起规划全国的农村网络覆盖，发现90%的未覆盖村庄都可以用RuralStar 方案去推广。

星星之火，可以燎原。华为RuralStar作为人无我有的创新方案，得到客户和行业组织的一致认可，现在加纳已经部署了500个站点，全球50个国家、110多家运营商均部署了RuralStar，覆盖了近4000万农村用户。RuralStar已经从加纳走向南部非洲，又走向拉美、东南亚、中国……在肯尼亚，RuralStar让村子里的老师可以随时获取教育信息；在泰国，RuralStar让山谷里的孩子用手机看视频；在中国，RuralStar让大凉山的居民可以微信聊天、上网……2018年MWC（Mobile World Congress，世界移动通信大会）上，RuralStar一举获得“新兴市场最佳移动创新奖”。评委一致认为：“RuralStar简易、安装方便、低功耗、新的电池技术和安全技术，这些都是针对新兴市场的优秀设计。”

2018年MWC颁奖现场

亲历RuralStar从诞生到冉冉升起的全过程，看到村民为连接到外面的世界而欢欣雀跃，带给我从未有过的自豪感。一路走来一路歌，华为人擅长将困境变成生机，我相信RuralStar 是连接未连接的开始，创新将继续它的脚步，为最需要它的人点亮一颗颗星。

转自华为 心声社区

作者：邓松