偏远地区 4G 通信场景需解决 “信号弱” 与 “传输可靠” 问题，通信模块设计围绕 “高增益天线” 与 “优化传输协议” 展开。首先是天线设计，采用 “外置高增益 4G 全

向天线”（频率范围 700MHz-2700MHz，覆盖国内三大运营商频段），天线增益 12dBi（比普通橡胶天线高 7dBi），在信号强度 - 105dBm 时，通信速率仍可达 1Mbps（满足液位数据传输需求，单条数据约 40 字节，传输时间≤0.5 秒）。天线采用 “玻璃钢材质外壳”（耐候性等级 IP68，抗风等级 12 级），内置 “防雷击保护电路”（放电电压 700V，响应时间≤1ns），适应偏远地区恶劣天气（如暴雨、雷击）。

天线与通信模块的连接采用 “低损耗射频电缆”（型号 RG58，衰减系数≤0.1dB/m，长度≤5m），电缆接头选用 “N 型防水接头”（防水等级 IP67，阻抗 50Ω），避免信号在传输过程中过度衰减（5m 电缆衰减≤0.5dB）。通信模块安装在液位计 “信号屏蔽腔” 内（屏蔽效能≥60dB），减少其他模块（如电源模块）的电磁干扰（干扰会使通信误码率增至 1% 以上）。

数据传输方案：一是 “分层传输策略”，将数据分为 “实时数据”（液位值、温度，传输周期 30 秒）与 “报警数据”（液位超限、设备故障，立即传输）：实时数据采用 “压缩传输”（LZ4 压缩算法，压缩率≥60%），并通过 “时隙聚合”（每 5 条数据合并为 1 个数据包传输），减少信令开销（信令开销降低 40%）；报警数据采用 “优先级传输”，启用 4G 网络的 “QoS 保障”（分配优先级承载，时延≤100ms），确保报警信息无延迟上传。二是 “断点续传机制”，通信模块内置 “128KB 缓存”，当信号中断（如信号强度＜-110dBm）时，实时数据暂存缓存（可存储 1000 条数据），信号恢复后（信号强度≥-108dBm），按时间顺序补传数据，避免数据丢失（丢失率≤0.1%）。

通信稳定性保障措施：一是 “信号自适应调整”，模块实时监测 “信号强度（RSSI）” 与 “信噪比（SNR）”，当 RSSI＜-108dBm 或 SNR＜5dB 时，自动调整 “发射功率”（从 17dBm 提升至 23dBm）与 “接收灵敏度”（通过算法优化，灵敏度提升 3dB），同时切换 “频段优先级”（优先选择信号更强的频段，如 700MHz 低频段穿透力更强）；二是 “网络状态监测”，每 10 分钟发送 “心跳包”（1 字节）至监控，若连续 3 次未收到响应，判定为网络中断，启动 “模块重启”（重启时间≤30 秒），并尝试切换至备用 APN（接入点），提升网络恢复概率（恢复率≥95%）；三是 “功耗优化”，在信号良好时（RSSI≥-95dBm），模块进入 “节能模式”（电流从 100mA 降至 30mA），延长液位计续航（电池供电时续航从 1 个月延长至 3 个月）。