無線通信網(wǎng)設(shè)計

1、無線網(wǎng)絡(luò)輔助系統(tǒng)應(yīng)用平臺建設(shè)方案無線網(wǎng)絡(luò)輔助系統(tǒng)應(yīng)用平臺建設(shè)方案2008年3月目 錄1無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用需求32無線系統(tǒng)總體設(shè)計43無線系統(tǒng)基站分布圖94無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件115無線終端選擇136無線終端介紹147系統(tǒng)預(yù)算181 無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用需求站場范圍初步設(shè)計站場長約3.5公里，寬約350米。無線場地覆蓋設(shè)計需求1提供站場全部地面信號覆蓋（主要為現(xiàn)場人員的無線手持終端應(yīng)用）。2網(wǎng)絡(luò)必須覆蓋整個生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場，提供100%的覆蓋冗余。3提供足夠的無線網(wǎng)絡(luò)帶寬，避免基站重疊覆蓋區(qū)內(nèi)同頻復(fù)用，以保證各類車載終端應(yīng)用得到足夠的帶寬。無線技術(shù)選用需求1采用直序擴頻技術(shù)，至少滿足IEEE802.11b標(biāo)準

2、，滿足覆蓋要求的場地上能夠接收到的最大信號的信噪比應(yīng)大于等于10dB。2保證在確保當(dāng)前大部份投資的前提下，今后可升級至更新的無線技術(shù)以滿足今后業(yè)務(wù)的發(fā)展。3保證機動性，滿足未來擴展的需求。無線技術(shù)穩(wěn)定性需求滿足站場7x24小時的不間斷的作業(yè)環(huán)境。整個無線系統(tǒng)具有100%的冗余性，當(dāng)有部分基站（至少一至兩個設(shè)備）由于各種原因而無法工作時，整個作業(yè)系統(tǒng)不可以中斷，剩下的基站應(yīng)仍能保證全場對覆蓋的要求；系統(tǒng)應(yīng)具備良好的抗干擾性能，可防止因信號折射、反射產(chǎn)生多徑衰弱和干擾，防止其他頻率干擾，防止信道之間干擾；系統(tǒng)應(yīng)保證系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)不會丟失，傳輸成功率應(yīng)大于95%，不會被非相關(guān)人員刪除和修改，不會被非法

3、侵入后臺系統(tǒng)；系統(tǒng)中終端漫游切換時間應(yīng)在一秒左右，基本對用戶透明，根基站由于各種原因造成的切換應(yīng)不大于40秒。無線系統(tǒng)通訊性能需求整個無線系統(tǒng)基站設(shè)備應(yīng)具備負載均衡能力，能自動協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)流量；保證在無線最為擁擠的區(qū)域能基本滿足各終端的通訊需求，保證在擁擠處仍能保證各通訊設(shè)備所需通訊帶寬。無線技術(shù)可管理性需求系統(tǒng)應(yīng)提供基站節(jié)點管理軟件工具，設(shè)備可支持網(wǎng)絡(luò)管理專用協(xié)議（SNMP），為管理人員監(jiān)控和及時發(fā)現(xiàn)故障點提供平臺。2 無線系統(tǒng)總體設(shè)計無線系統(tǒng)整體設(shè)計拓撲圖網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控臺應(yīng)用服務(wù)器1，2，3主專換器蜂窩式無線多路徑局域網(wǎng)主機房作業(yè)區(qū)使用先進的802.11b/g的無線局域網(wǎng)標(biāo)準，對站場進行無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋

4、。整體設(shè)計考慮了成熟性、穩(wěn)定性和針對站場整體工程的延續(xù)性，以及冗余性、工業(yè)性能等要求，能夠滿足站場對于信息系統(tǒng)的要求。802.11b/g無線局域網(wǎng)是國際組織IEEE提出的無線局域網(wǎng)標(biāo)準，受到各生產(chǎn)廠商的重視。為使各生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品的兼容性及互操作性，廠商的聯(lián)盟通過了Wi-Fi認證標(biāo)準，凡通過該項認證的產(chǎn)品都能夠平滑無縫地兼容并使用無線局域網(wǎng)。所建議無線系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及優(yōu)勢一覽我們建議使用一個擴展性絕佳的蜂窩Wi-Fi （802.11b/g) 的網(wǎng)絡(luò)對場站進行100%的覆蓋，數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骄俣茸罡呖梢赃_到27 Mbps。這種設(shè)計將會提供：Ø 高性能蜂窩網(wǎng)這種網(wǎng)絡(luò)支持802.11b/g 無線

5、通信協(xié)議，最高數(shù)據(jù)傳輸速度可達到 54Mbps，基于場站內(nèi)設(shè)備位置的不同，可以提供從500 kbps 到27 Mbps 不等的數(shù)據(jù)傳輸速度。 Ø 所使用的無線基站單體包含了所有必需的組件在內(nèi)，無須在配置安裝任何外設(shè)，如電源、加熱器等等，安裝方便簡單，只需要15分鐘和一把螺絲刀就可以完成。 Ø 獨特的PWRP 無線通訊協(xié)議- 智能預(yù)測無線路由協(xié)議（Predictive Wireless Routing Protocol）Ø 蜂窩Wi-Fi的關(guān)鍵技術(shù)自動配置和優(yōu)化Ø 蜂窩Wi-Fi的關(guān)鍵技術(shù)故障路徑自動痊愈Ø 兼容標(biāo)準的 IEEE 并支持Wi-Fi

6、 (802.11b/g) 支持所有工業(yè)無線標(biāo)準，兼容所有的筆記本、PDA等無線終端，無須外加特殊裝置。Ø 高接收靈敏度 全面改進無線收發(fā)的性能，使覆蓋更廣泛，性能更穩(wěn)定。 Ø 數(shù)據(jù)傳輸 & 服務(wù)質(zhì)量 (QoS) 數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量極高，有效范圍內(nèi)極少掉包。Ø 擴展性 (覆蓋區(qū)域) 我們將以的方案目前僅使用了4個基站來覆蓋制定區(qū)域，在未來的發(fā)展中，一旦需要擴大覆蓋區(qū)域，可以非常方便地安裝相應(yīng)數(shù)量的基站就可以輕松做到，不需要在布線和重新配置網(wǎng)絡(luò)。單體集成無線基站將這些組件全部設(shè)計在他的單體包裝中，安裝的時候只需要一些固定工具和少量的時間，裝到相應(yīng)的位置，同上標(biāo)準的電

7、源（AC200V250V）就可以了。這時的整個安裝過程非常簡單、方便，也大幅減少了后期維護的工作。標(biāo)準的安裝組件蜂窩Wi-Fi的關(guān)鍵技術(shù)PWRP - Predictive Wireless Routing Protocol 在一個大型的無線網(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)計的。 傳統(tǒng)的無線基站橋接技術(shù)，在點對點的情況下，使用了將近一半的帶寬來進行通信協(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。

8、而如果想要進行三點間的互聯(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)，在點對點橋接的情況下，僅僅使用了不到5%的帶寬資源來進行通信協(xié)議的控制，用戶可以使用多達95%的帶寬來進行數(shù)據(jù)通信。而在二點以上的無線橋接情況下，最多也僅使用5%的帶寬來進行通信協(xié)議的控制，如上圖所示，網(wǎng)絡(luò)中無論有多少個點進行互連，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。蜂窩Wi-Fi的關(guān)鍵技術(shù)自動配置和優(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。因為主干網(wǎng)僅僅需要連接到其中一個無線基站（Gateway）上即可，其他的無線基站（Node）將通

9、過PWRP技術(shù)自動橋接到這個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Node和Gateway的無線基站之間，通過PWRP技術(shù)的優(yōu)化，將自動尋找到最直接的路徑通過Gateway與主干網(wǎng)連接。粗藍色的線則表示最遠端的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Node被安裝到這個網(wǎng)絡(luò)中后，將由PWRP協(xié)議控制自動尋找鏈接伙伴，自動對話，自動配置和適應(yīng)。主系統(tǒng)將在其穩(wěn)定接入后重新優(yōu)化路徑，自動完成網(wǎng)絡(luò)的重組。蜂窩Wi-Fi的關(guān)鍵技術(shù)

10、故障路徑自動痊愈蜂窩Wi-Fi具有路徑終端自動重組和痊愈的功能。如下圖所示，藍色子網(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)是如何自動恢復(fù)工作的。網(wǎng)絡(luò)支持標(biāo)準支持所有工業(yè)無線通信標(biāo)準（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，獨特的超高接收靈敏度保證了遠距離無線通信的穩(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制，以防止

11、有線或無線鏈路的中斷對整個網(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。覆蓋擴展性簡單添加基站（Node）就可以方便擴展覆蓋區(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。在安裝好第二個機站后，只須開電，只需要觀察指示燈的狀態(tài)，覆蓋區(qū)域擴展就可以自動完成3 無線系統(tǒng)基站分布圖針對系統(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)計使用24個基站安裝在燈柱上（30米高度），組成蜂窩Wi-Fi WLAN。如上圖所示，互為冗余，冗余度為100%。中心機房將設(shè)二根主干光纖連接每組中的

12、一個AP，以防止任一主干故障導(dǎo)致WLAN中斷的發(fā)生。4 無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件軟件特點可獨立應(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)點監(jiān)控、基站FirmWare升級和日常維護管理。快速部署實現(xiàn)快速簡捷的野外部署，使實施工程費用和聯(lián)網(wǎng)時間降到最低。其自動發(fā)現(xiàn)功能使整個網(wǎng)絡(luò)的擴展變得非常容易。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)（出廠默認值）。安裝基站并通電運行。自動發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運行中，添加或移除無線基站，將自動擴展或調(diào)整覆蓋范圍。管理系統(tǒng)自動感覺到新安裝的基站并上傳相應(yīng)的軟

13、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際基站位置。同時，管理系統(tǒng)也監(jiān)控基站的運行情況，如傳輸性能，盡早發(fā)現(xiàn)如下潛在的問題：l 故障或無法連接的基站單元；l 性能差的基站單元；系統(tǒng)內(nèi)置了完整的報告工具，可以將長期的性能記錄進行復(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)。l Wi-Fi cell-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)送到各個節(jié)點基站的管理信息，運行AES加密機制，通過SNMP發(fā)送到管理服務(wù)器端。5 無線終端選擇針對本次科研組情況，

14、無線終端設(shè)備的選擇成為重點之一，好的無線終端既能滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用的需求，同時也能減小輔助系統(tǒng)開發(fā)的難度，經(jīng)過我們對市場主流的無線終端的比較，見下圖：因為無線終端系統(tǒng)需要進行實時的數(shù)據(jù)采集、上傳和處理，為此，其操作系統(tǒng)最好為Windows CE，其基于.NET的應(yīng)用，能夠滿足二次開發(fā)的要求。通過性價比的比較，我公司建議采用賽弗萊公司出品的9400系列工業(yè)級移動計算機中的9470，它支持Wi-Fi 802.11b/g，能夠使用無線局域網(wǎng)模式對數(shù)據(jù)進行傳輸，滿足對無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸要求。此設(shè)備采用VGA屏幕，最大分辨率達到了640*480，同時還支持觸摸屏手寫輸入，能夠及時、方便、快捷的業(yè)務(wù)服務(wù)。它支持紅光

15、/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)準的工作溫度為-10-50，但是我們在冬天（低于-10）可以配置一個保溫外套，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）。6 無線終端介紹產(chǎn)品圖片：產(chǎn)品特點：1. 操作系統(tǒng)：采Microsoft Windows CE 5.0 專業(yè)版，視窗型彩色操作界面更簡便、更友善。2. CPU：采用業(yè)界領(lǐng)先的Intel XScale PXA270 520MHz CPU，計算能力更快速、效能易于應(yīng)用與系統(tǒng)集成能

16、力之開發(fā)。3. 內(nèi)存：128MB Flash與128MBSDRAM，并提供Mini SD插卡槽可供內(nèi)存卡擴充，增加了系統(tǒng)開發(fā)所需的擴充性與靈活性。4. 顯示屏：Ø 3.5吋QVGA(分辨率達320X240)或VGA（分辨率達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。Ø 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。5. 鍵盤：28鍵或59鍵選配，可適合不同應(yīng)用領(lǐng)域6. 工作電源：主電源采用3.7V 1800mAh 鋰離子充電電池，可供長時間的系統(tǒng)操作；另提供3.7V 70mAh 備用

17、電池，在主電源沒電的情況下可支持數(shù)據(jù)存儲至少20小時，以確保機器在斷電情況下數(shù)據(jù)資料不會丟失。7. 讀取確認：提供三種不同方式的條形碼讀取確認，三色(綠、紅、藍)LED、蜂鳴器與震動器，提供更直觀的感受。8. 讀頭：Ø 條碼讀頭：采用更先進的激光式二維圖像器，可讀各種標(biāo)準一維及二維條形碼，讀取更靈敏更快速。Ø 13.56MHz RFID讀頭可選，應(yīng)用更廣泛9. 數(shù)碼相機功能：萬像素數(shù)碼相機選配，提供更多元化的客戶應(yīng)用服務(wù)10. 無線傳輸技術(shù)：Ø 同時提供最先進的藍芽與802.11b/g兩種無線傳輸方式，提供更快速的實時數(shù)據(jù)交換。Ø GSM/GPRS模塊可

18、選，使數(shù)據(jù)交換更快速、靈活11. 中文手寫輸入法：在win ce操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上提供穩(wěn)定、功能強大的中文手寫輸入法，更適合中國客戶使用12. 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)速度更快更準確。13. 工業(yè)等級：更高IP64的防塵防水等級、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。14. 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。15. 配件：旅行充電器、手柄、車載充電傳輸座、保護皮套等配件可選，使客戶應(yīng)用更加輕松和人性化16. 軟件提供：可提供Forge、Mirror、Stream、MCL、Wavelink 等功能強

19、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17. 質(zhì)量認證：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)認證。產(chǎn)品規(guī)格：型號9400 947094809490性能 操作系統(tǒng) Microsoft Windows CE 5.0 ProfessionalCPU Intel Xscale PXA270 520MHz內(nèi)存 128MB Flash ROM / 128MB SDRAM擴展性Mini SD 插槽工作電源3.7V 1800mAh 鋰電子充電電池 適配器：AC110V/220V輸入，DC6V/3.3A經(jīng)由通信底座工作時間 批次模式10小

20、時，WLAN模式8小時 備用電源3.7V 70mAh 鋰電池數(shù)據(jù)至少保存20小時報警器 音頻揚聲器 / 振動器 / 三色LED擴音器 通過藍牙或有線耳機 無線通訊 無線局域網(wǎng)絡(luò)Wi-Fi 802.11b/g250m 視線距離Wi-Fi 802.11b/g250m 視線距離無線個人網(wǎng)絡(luò)2級藍牙 (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:ISO 14443A、ISO14443B、ISO15693、Tag-it數(shù)碼照相機 2百萬像素CMOS實體特性 顯示屏 3.5英寸彩色V

21、GA或QVGA，TFT半穿透式觸摸屏，LED背光 鍵盤 28或59LED背光鍵 LED 三色 ：綠紅藍尺寸L*W*H 重量 170*90*38 mm/6.7*3.5*1.5 in14.1 oz./400g(視結(jié)構(gòu)配置而定)用戶環(huán)境 工作溫度 - 1050 (14°F122°F)存儲溫度 - 2060 (-4°F140°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eMbedded Visual C+4.0,Visual Studio.NET,Visual Studio 2005,Windows CE SDK,Reader Configuration Utility,CipherLab Power Suite FORGE Application Generator,STREAM Wireless Studio,MIRROR Term