無線通信網(wǎng)設(shè)計(jì)

無線網(wǎng)絡(luò)輔助系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)方案蜂窩Wi-Fi的關(guān)鍵技術(shù)—PWRP?-PredictiveWirelessRoutingProtocol?

在一個(gè)大型的無線網(wǎng)絡(luò)中，通常要求用于無線通信控制協(xié)議的帶寬和用戶用于數(shù)據(jù)交換的帶寬有一個(gè)合理的分配，應(yīng)該盡可能在不同的情況下都能使后者占據(jù)主要的大部分的帶寬資源，保證數(shù)據(jù)交換的流暢無阻。PWRP?的專利技術(shù)就是為了滿足這種需求而特別設(shè)計(jì)的。

傳統(tǒng)的無線基站橋接技術(shù)，在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的情況下，使用了將近一半的帶寬來進(jìn)行通信協(xié)議的控制，留給用戶的帶寬只有原來的一半，因此，性能下降了一半。而如果想要進(jìn)行三點(diǎn)間的互聯(lián)，則難上加難，幾乎成為不可能的事情。

而使用了PWRP?協(xié)議的蜂窩Wi-Fi技術(shù)，在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)橋接的情況下，僅僅使用了不到5%的帶寬資源來進(jìn)行通信協(xié)議的控制，用戶可以使用多達(dá)95%的帶寬來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。而在二點(diǎn)以上的無線橋接情況下，最多也僅使用5%的帶寬來進(jìn)行通信協(xié)議的控制，如上圖所示，網(wǎng)絡(luò)中無論有多少個(gè)點(diǎn)進(jìn)行互連，用于這部分控制的帶寬總是不超過5%。這就使得蜂窩Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)成為現(xiàn)實(shí)。蜂窩Wi-Fi的關(guān)鍵技術(shù)—自動(dòng)配置和優(yōu)化由于使用了PWRP?技術(shù)，網(wǎng)狀無線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建變得非常容易。因?yàn)橹鞲删W(wǎng)僅僅需要連接到其中一個(gè)無線基站（Gateway）上即可，其他的無線基站（Node）將通過PWRP??技術(shù)自動(dòng)橋接到這個(gè)Gateway上，從而鏈入主干網(wǎng)。如下圖所示，紅色的粗線表示主干網(wǎng)到無線基站（Gateway）之間的有線鏈路，虛線則表示各基站（Node）之間的無線橋接鏈路。各個(gè)Node和Gateway的無線基站之間，通過PWRP?技術(shù)的優(yōu)化，將自動(dòng)尋找到最直接的路徑通過Gateway與主干網(wǎng)連接。粗藍(lán)色的線則表示最遠(yuǎn)端的Node與Gateway之間最優(yōu)化的無線鏈路路經(jīng)。這樣的配置基本上是無需人工干預(yù)的。一旦某個(gè)Node被安裝到這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中后，將由PWRP?協(xié)議控制自動(dòng)尋找鏈接伙伴，自動(dòng)對(duì)話，自動(dòng)配置和適應(yīng)。主系統(tǒng)將在其穩(wěn)定接入后重新優(yōu)化路徑，自動(dòng)完成網(wǎng)絡(luò)的重組。

蜂窩Wi-Fi的關(guān)鍵技術(shù)—故障路徑自動(dòng)痊愈蜂窩Wi-Fi具有路徑終端自動(dòng)重組和痊愈的功能。如下圖所示，藍(lán)色子網(wǎng)（組）和紅色子網(wǎng)（組）之間原來的互聯(lián)路徑因故中斷，系統(tǒng)即刻發(fā)現(xiàn)這一故障，馬上重新選擇另外的鏈接路徑，通過上端的Node重新將二個(gè)組連接起來。而下圖顯示的是主干網(wǎng)故障的情況下，蜂窩Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)是如何自動(dòng)恢復(fù)工作的。網(wǎng)絡(luò)支持標(biāo)準(zhǔn)支持所有工業(yè)無線通信標(biāo)準(zhǔn)（802.11b/g），兼容所有現(xiàn)有筆記本電腦、PDA等無線通信終端。高接收靈敏度

如圖所示，獨(dú)特的超高接收靈敏度保證了遠(yuǎn)距離無線通信的穩(wěn)定性，最大程度減少了通信掉包的幾率。數(shù)據(jù)傳輸&服務(wù)質(zhì)量為了提高整體無線網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，還提供了沖突彈性解決機(jī)制，以防止有線或無線鏈路的中斷對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量造成影響。這為使用無線網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)語音和視頻通信提供了很好的條件。覆蓋擴(kuò)展性簡單添加基站（Node）就可以方便擴(kuò)展覆蓋區(qū)域，并且無須人工干預(yù)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。一切都是自動(dòng)完成，只需要觀察指示燈的狀態(tài)，就可以知道工作狀態(tài)了。在安裝好第二個(gè)機(jī)站后，只須開電，只需要觀察指示燈的狀態(tài)，覆蓋區(qū)域擴(kuò)展就可以自動(dòng)完成無線系統(tǒng)基站分布圖針對(duì)系統(tǒng)的應(yīng)用需求，在本方案中，使用室外無線基站設(shè)備構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)。

按照場站的結(jié)構(gòu)布局，我們設(shè)計(jì)使用24個(gè)基站安裝在燈柱上（30米高度），組成蜂窩Wi-FiWLAN。如上圖所示，互為冗余，冗余度為100%。中心機(jī)房將設(shè)二根主干光纖連接每組中的一個(gè)AP，以防止任一主干故障導(dǎo)致WLAN中斷的發(fā)生。無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件軟件特點(diǎn)可獨(dú)立應(yīng)用，也可兼容于SNMP型監(jiān)控系統(tǒng)，如HP的Openview內(nèi)。通過這一控制系統(tǒng)，用戶可以高度集中地完成無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的管理，包括配置、日常操作、節(jié)點(diǎn)監(jiān)控、基站FirmWare升級(jí)和日常維護(hù)管理?？焖俨渴饘?shí)現(xiàn)快速簡捷的野外部署，使實(shí)施工程費(fèi)用和聯(lián)網(wǎng)時(shí)間降到最低。其自動(dòng)發(fā)現(xiàn)功能使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展變得非常容易。預(yù)安裝配置連接Wi-Fi單元到管理系統(tǒng)，預(yù)裝軟件和配置數(shù)據(jù)（出廠默認(rèn)值）。安裝基站并通電運(yùn)行。自動(dòng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中，添加或移除無線基站，將自動(dòng)擴(kuò)展或調(diào)整覆蓋范圍。管理系統(tǒng)自動(dòng)感覺到新安裝的基站并上傳相應(yīng)的軟件和配置數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)提供多視圖的網(wǎng)絡(luò)和其基站單元的控制，并可繼承物理地圖和實(shí)際基站位置。同時(shí)，管理系統(tǒng)也監(jiān)控基站的運(yùn)行情況，如傳輸性能，盡早發(fā)現(xiàn)如下潛在的問題：故障或無法連接的基站單元；性能差的基站單元；系統(tǒng)內(nèi)置了完整的報(bào)告工具，可以將長期的性能記錄進(jìn)行復(fù)雜分析。網(wǎng)絡(luò)管理管理系統(tǒng)可以集中管理所有基站單元的配置參數(shù)。Wi-Ficell-to-client和cell-to-cell傳送率管理。為了防止非法偵聽和入侵，管理軟件使用了代理體系，在網(wǎng)關(guān)基站中收集發(fā)送到各個(gè)節(jié)點(diǎn)基站的管理信息，運(yùn)行AES加密機(jī)制，通過SNMP發(fā)送到管理服務(wù)器端。

無線終端選擇針對(duì)本次科研組情況，無線終端設(shè)備的選擇成為重點(diǎn)之一，好的無線終端既能滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用的需求，同時(shí)也能減小輔助系統(tǒng)開發(fā)的難度，經(jīng)過我們對(duì)市場主流的無線終端的比較，見下圖：因?yàn)闊o線終端系統(tǒng)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集、上傳和處理，為此，其操作系統(tǒng)最好為WindowsCE，其基于.NET的應(yīng)用，能夠滿足二次開發(fā)的要求。通過性價(jià)比的比較，我公司建議采用賽弗萊公司出品的9400系列工業(yè)級(jí)移動(dòng)計(jì)算機(jī)中的9470，它支持Wi-Fi802.11b/g，能夠使用無線局域網(wǎng)模式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，滿足對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸要求。此設(shè)備采用VGA屏幕，最大分辨率達(dá)到了640*480，同時(shí)還支持觸摸屏手寫輸入，能夠及時(shí)、方便、快捷的業(yè)務(wù)服務(wù)。它支持紅光/激光/二維的條碼掃描，還支持RFID讀寫器，如果工作需要，還能配置200萬像素的攝像頭，滿足將來應(yīng)用擴(kuò)張的需求?？紤]到滿洲里當(dāng)?shù)氐氖彝鈿鉁厍闆r，雖然其標(biāo)準(zhǔn)的工作溫度為-10℃-50℃，但是我們在冬天（低于-10℃）可以配置一個(gè)保溫外套，從而滿足其應(yīng)用的溫度條件（該設(shè)備已經(jīng)在哈爾濱冰雕節(jié)投入使用，并成功克服室外溫度過低的障礙）。無線終端介紹產(chǎn)品圖片：產(chǎn)品特點(diǎn)：操作系統(tǒng)：采MicrosoftWindowsCE5.0專業(yè)版，視窗型彩色操作界面更簡便、更友善。CPU：采用業(yè)界領(lǐng)先的IntelXScalePXA270@520MHzCPU，計(jì)算能力更快速、效能易于應(yīng)用與系統(tǒng)集成能力之開發(fā)。內(nèi)存：128MBFlash與128MBSDRAM，并提供MiniSD插卡槽可供內(nèi)存卡擴(kuò)充，增加了系統(tǒng)開發(fā)所需的擴(kuò)充性與靈活性。顯示屏：3.5吋QVGA(分辨率達(dá)320X240)或VGA（分辨率達(dá)640X480）彩色觸控屏幕可選，提供更多的信息顯示，更清晰的信息讀取。半穿透式LCD折中于穿透式LCD和反射式LCD之間，使用戶在兩種光照條件下都可以得到更好的使用效果。鍵盤：28鍵或59鍵選配，可適合不同應(yīng)用領(lǐng)域工作電源：主電源采用3.7V1800mAh鋰離子充電電池，可供長時(shí)間的系統(tǒng)操作；另提供3.7V70mAh備用電池，在主電源沒電的情況下可支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)至少20小時(shí)，以確保機(jī)器在斷電情況下數(shù)據(jù)資料不會(huì)丟失。讀取確認(rèn)：提供三種不同方式的條形碼讀取確認(rèn)，三色(綠、紅、藍(lán))LED、蜂鳴器與震動(dòng)器，提供更直觀的感受。讀頭：條碼讀頭：采用更先進(jìn)的激光式二維圖像器，可讀各種標(biāo)準(zhǔn)一維及二維條形碼，讀取更靈敏更快速。13.56MHzRFID讀頭可選，應(yīng)用更廣泛數(shù)碼相機(jī)功能：２００萬像素?cái)?shù)碼相機(jī)選配，提供更多元化的客戶應(yīng)用服務(wù)無線傳輸技術(shù)：同時(shí)提供最先進(jìn)的藍(lán)芽與802.11b/g兩種無線傳輸方式，提供更快速的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。GSM/GPRS模塊可選，使數(shù)據(jù)交換更快速、靈活中文手寫輸入法：在wince操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上提供穩(wěn)定、功能強(qiáng)大的中文手寫輸入法，更適合中國客戶使用通訊傳輸：提供充電、傳輸兩用的USB接口專用傳輸座，傳輸數(shù)據(jù)速度更快更準(zhǔn)確。工業(yè)等級(jí)：更高IP64的防塵防水等級(jí)、1.5米六面、每面五次的落摔測試，并通過2000次滾摔測試，耐用度更佳。操作溫度：可在零下10度至50度的作業(yè)環(huán)境下工作，環(huán)境適用性更佳。配件：旅行充電器、手柄、車載充電傳輸座、保護(hù)皮套等配件可選，使客戶應(yīng)用更加輕松和人性化軟件提供：可提供Forge、Mirror、Stream、MCL、Wavelink等功能強(qiáng)大的軟件開發(fā)工具，使軟件人員更快速、優(yōu)質(zhì)的完成程序開發(fā)工作質(zhì)量認(rèn)證：通過ISO-9001質(zhì)量保證體系，符合CE、FCC、RSS-210、C-Tick等多國安規(guī)認(rèn)證。產(chǎn)品規(guī)格：型號(hào)9400947094809490性能操作系統(tǒng)MicrosoftWindowsCE5.0ProfessionalCPUIntelXscalePXA270@520MHz內(nèi)存128MBFlashROM/128MBSDRAM擴(kuò)展性MiniSD插槽工作電源3.7V1800mAh鋰電子充電電池適配器：AC110V/220V輸入，DC6V/3.3A經(jīng)由通信底座工作時(shí)間批次模式10小時(shí)，WLAN模式8小時(shí)備用電源3.7V70mAh鋰電池?cái)?shù)據(jù)至少保存20小時(shí)報(bào)警器音頻揚(yáng)聲器/振動(dòng)器/三色LED擴(kuò)音器通過藍(lán)牙或有線耳機(jī)無線通訊無線局域網(wǎng)絡(luò)Wi-Fi802.11b/g

250m視線距離Wi-Fi802.11b/g

250m視線距離無線個(gè)人網(wǎng)絡(luò)2級(jí)藍(lán)牙(Class2)無線廣域網(wǎng)絡(luò)GSM/GPRS/EDGE(四頻段)-僅用于數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)收集條碼掃描紅光/激光/二維RFID讀寫器頻率：13.56MHz

支持標(biāo)簽:ISO14443A、ISO14443B、ISO15693、Tag-it數(shù)碼照相機(jī)2百萬像素CMOS實(shí)體特性顯示屏3.5英寸彩色VGA或QVGA，TFT半穿透式觸摸屏，LED背光鍵盤28或59LED背光鍵LED三色：綠紅藍(lán)尺寸L*W*H重量170*90*38mm/6.7*3.5*1.5in

14.1oz./400g(視結(jié)構(gòu)配置而定)用戶環(huán)境工作溫度-10℃～50℃(14°F～122°F)存儲(chǔ)溫度-20℃～60℃(-4°F～140°F)濕度非結(jié)露5%-95%(無結(jié)露)抗震多次1.5米(5ft.)落摔混凝土地面（每面5次）/2000次滾摔(50cm)/IP64防塵防水電流釋放+/-15kV空氣放電；+/-8kV直接放電EMC規(guī)范CE、FCC、RSS-210、TELEC、C-Tick編程eMbeddedVisualC++4.0,VisualStudio.NET,VisualStudio2005,WindowsCESDK,ReaderConfigurationUtility,CipherLabPowerSuiteFORGEApplicationGenerator,STREAMWirelessStudio,MIRRORTerminalEmulation,Wavelink,MCL通訊傳輸座USB客戶端/USB主機(jī)配件車輛底座，旅行充電和通信底座，充電電池組，槍袋式皮套，槍柄式把手，保護(hù)套保固期1年9400系列,是PDA形式的工業(yè)級(jí)無線數(shù)據(jù)采集器,它使用的操作系統(tǒng)是WINCE5.0,在設(shè)計(jì)上,適合物流和戶外工作使用.是一款移動(dòng)應(yīng)用上的多面手.

系統(tǒng)預(yù)算編號(hào)描述型號(hào)數(shù)量單位單價(jià)金額艾克賽爾無線網(wǎng)絡(luò)部分（22個(gè)無線基站）15.8GHz108M/54M電信級(jí)網(wǎng)橋AX9800ABA22臺(tái)211M2.4GHz電信級(jí)多功能網(wǎng)橋/APAX9000LBA14臺(tái)3DC到2.5GHz同軸避雷器CA-23RP4個(gè)4DC到6.0GHz同軸避雷器MC-6BP22個(gè)52.4GHz15.5dBi室外120度板狀天線XA-315E4付62.4G200cm高頻饋線（含接頭）XA-50L-2004根75.8G適用低損耗200cm高頻饋線（含接頭）XA-50L-200E22根85.8GHz23dBi平板天線XA-512317付95.8GHz