铁路无线技术方案.doc

铁路沿线信息化建设无线网络覆盖系统技术文件 山西合力创新科技有限公司 公司地址：太原市南内环街98-2号 财富国际大厦 1209室 公司总机7242501、7242601 公司传真8005 公司网址：WWW.HLCX.COM.CN第一章 项目概况1.1前言当前，我国正在大规模推进高质量的铁路信息化建设，在铁路运输及管理领域，高效的无线网络通讯系统是保证行车安全、提高效率、传递信息、改善工作人员劳动条件的重要设施，实现设备信息化以及信息化管理是必然的发展方向。近几年来，铁路信号设备在信息化方面已经取得了很大的发展，但是管理的信息化仍然不能满足现场的需要。因此，建设一套完善的铁路沿线无线网络覆盖数字化信息管理系统势在必行。 考虑到铁路纵贯距离长，其中不乏偏远地带，势必造成很多地方无信号（3G信号），加之我国是一个地域辽阔，地形复杂的国家，所以还需要克服一大难题就是盲区的问题。综上所述，我们为此量身打造一套wifi无线覆盖系统，得以把沿线各个站点所辖区域全部进行无盲区覆盖，使得在沿线任何位置都能和中心方便快捷的进行通讯，同时，利用wifi覆盖节点可以很轻松的在沿线建设视频监控点，通过高带宽无线桥接的方式把高画质的视频及其它数据信心回传到管理中心。借助Wifi网络提升的无线视频监控无疑是一个高效的解决方案，图像清晰度不仅仅比3G系统有了质的提高，更解决了一些3G信号盲区造成无法传输的难题，布控点以图像采集信息设备为主。主要是通过图像来了解布控在现场各个重点线路段的实时状况，实时传输的图像要保证图像的清晰，同时要求图像的连贯性高，不能出现拖尾、马赛克的情况发生，保证指挥中心的管理员是在第一时间掌握实时的、清晰的视频图像。面对以上铁路沿线wifi覆盖网络及视频监控提升系统的个性化需求，我们推出了一套先进的wifi管理及监控系统, 可以很好的解决传输带宽问题、链路安全问题、综合无线网络管理问题，实现实用化的无线管理系统，是现代铁路信息采集和备份的优质解决方案。该系统融合了最先进的无线通讯技术,使得系统具有极高的稳定性和可用性。相信通过这样高质量的无线监控管理系统，未来中国铁路管理系统的建设将更加高效。1.2用户需求分析 需求分析铁路专线是国家中长期铁路网规划的重要组成部分，为了有效地及时了解铁路设施及沿线情况，确保铁路周边设施处于良好状态，保障列车高效安全运行，打造铁路沿线无线网络系统的建设势在必行。 预期实现目标1）确保工作人员在沿线任何一处均能够通过终端进行联网。2）确保重要路段监控系统的可靠性。 3）前端监控系统应能够采集现场视频信息、音频信息等，并按照传输信息格式要求进行编码和打包处理，使之成为能够传输的数据包。4）既要保证系统设计的先进性，以保护用户的投资在五年内保持先进，可重复在多处使用，更要保证系统设计尽可能地实用。此方案推荐的设备都是经过实践检验的成熟产品，同时还要考虑系统的总体成本以及实际的气候、地理条件及最终要求达到的链路质量。 5）为了使现有的系统在将来能够得到充分的利用，现有的投资在将来不被浪费，这就需要系统有充分的、灵活的适应能力和可扩展的能力，以便于系统将来的扩展与升级。 6）系统必须是便于维护的，操作上必须是人性化的，这是为系统在使用过程中的实际需要考虑的。系统工程实施结束交付使用以后，应该便于各种日常维护工作，能够方便地进行软件的重新配置、系统的自检与恢复、硬件备品备件的更换和软件系统的升级。 7）随着系统通讯建设规模的扩大，系统业需要进行扩张，正是因为采用无线传输设计，所以系统可以任意进行扩充，而不需要更换设备，只需要增加少许设备，就可以快速匹配景区业务的扩充。第二章 方案设计2.1技术要点阐述 2.1.1 无线接入的经济性无线的接入方式是性价比最高的一种接入方式，远比光纤和其他无线技术节约投资，一次性投资，而无须支付昂贵的租用费用；网络视频技术的应用使系统具备了足够的灵活性，可以方便的进行扩充，任意的调整；无线网络建设最大的优势在于设备可以重复使用，当中心站调整以后，所有的设备都可以重新搭建使用，不影响任何使用效果；使用无线基站技术可以充分的保护用户的投资，提高政府部门的办公效能，使之达到最佳的投资收益比。2.1.2 无线传输技术概述根据客户建设宽带无线监控系统的现实情况和具体需求，我们将遵循可靠性高、运行速度快、安全保密性好、扩展性强、维护简单、成本较低的原则选择最新的高稳定性的OFDM技术实现视频图像和实时数据的高速稳定传输。OFDM(正交频分复用)技术实际上是MCM(Multi-Carrier Modulation，多载波调制)的一种。其主要思想是，将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰(ICI)。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。802.11a是一种新技术的代表，与802.11g/b互不兼容。它工作在5GHz的频带，采用正交频分复用（OFDM）的独特扩频技术；最大传输速率为108 Mbps。其优点是：高带宽；5GHz频段存在干扰少；8个不重迭信道，具有更高的部署灵活性。非常适合搭建无线主干传输链路或者传输视频。802.11g工作在2.4Ghz，同样采用正交频分复用（OFDM）的独特扩频技术；最大传输速率为54 Mbps。是目前比较流行的无线网络覆盖技术，全国正在大规模的推动无线城市覆盖，笔记本，PDA，双模手机就可以通过这个网络无线上网。如果在无线监控应用中使用2.4Ghz的无线技术，将会降低系统的稳定性，使网络易受到手机和PDA等用户的干扰，同时，面对众多的 个人客户，系统非常容易受到入侵攻击，降低系统的安全性。故5Ghz 的802.11a技术是优于802.11g技术的。选择无线通讯技术最好是流行的，大量使用的，安全的，成熟的，价格比较适中的技术。802.11a完全满足我们这个方案的所有技术要求：1技术比较成熟：标准建立于1999年，20052007年大量使用；2抗干扰能力：由于独特的OFDM技术整合定向天线技术，使无线传输具有很强的抗干扰能力；3躲避干扰的灵活性：基站要具有比较宽的频率使用范围5.125GHz5.85Ghz共28个信道，使其具有规避干扰的灵活性；45GHz频率和WiFi2.4GHz上网频率交差使用避免了设备的干扰；5支持桥接技术，和SuperA技术，使其具有极强的技术扩展能力。启用SuperA技术，可以使带宽翻倍（在链路较多的情况尽量不使用，因为这个技术降使用比较宽的频率）；2.2方案设计2.2.1方案规划思路详解做为铁路专项覆盖工程,为了保证覆盖效果,达到无缝覆盖的目的,经过对铁路沿线的勘测及网络信号的测试,建设目的将主要集中在无线信号的盲区覆盖和信号的优化。目前造成铁路沿线无线信号质量差的原因主要是基站布置距离过长，而无线覆盖距离有限，而往往离站点比较远且呈狭长带状结构分布的地方往往是信号比较弱或者是盲区，对此问题,我们提出了从终端用户到2.4Ghz wifi覆盖基站到5.8Ghz无线桥接一整套的解决方案。根据铁路沿线各个站点的实际情况，方案设计为于每个站点沿线布置N个无线Wifi基站点，基站点与基站点之间采用无线网桥的方式经行跳接，每个基站Wifi点采用802.11n电信级无线AP对沿线进行远距离无线覆盖，覆盖距离可高达1.5KM，对于跳接部分选用高带宽无线网桥，这样不仅仅把各个Wifi站点同中心管理站进行了关联，高通道带宽的冗余又给视频监控系统的升级留出了很大的空间，覆盖部分和桥接部分分别采用国内免申请频段2.4Ghz无线wifi覆盖和5.8Ghz视频桥接。其需要具体方案思路为：1：覆盖部分：由于覆盖系统的高要求性，一个是系统的稳定性，二是系统的远距离无盲区覆盖，故覆盖系统选用电信级无线Wifi设备，此设备已被广泛大量应用于实际案例中，有着出众的覆盖效果及稳定性。2：无线传输系统：对于铁路沿线重点部位的监控，由于D1格式的标准码流一般是1.5M左右，最高可达每4M，所以本方案建议采用5.8G 108M无线传输系统。3：管理中心：由于巡检及监控系统的重要性，建议监控中心采用专业存储服务器对数据进行保存，以便日后查看。根据系统的重要性，可以增配显示大屏等硬件。2.2.2方案设计图1）无线网络建设管理系统拓扑图2）铁路沿线覆盖连接示意图3）WIFI基站建设示意图4）覆盖网点设备连接示意图5）铁路信息化建设管理组织结构图6）管理中心浏览：在管理中心的控制主机上通过安装管理软件即可实现铁路沿线重要路段的视频监控。 控制：在监控中心的PC机上，安装视频服务器综合管理软件，便可通过其接收视频信号,并且可用RS232/RS485协议，对前端的云台及三可变镜头等进行控制。真正做到远程实时监控的功能。 存储： 在监控中心的PC机可直接将摄像机所采集的视频信号存储于硬盘上，或根据存储容量选用磁盘阵列等存储设备上。在现今的网络体系中，构建Wifi无线网为视频数据的远距离传输、智能化管理提供了强有力支持。合理地解决复杂环境的视频传输，无线网络以其高度的灵活性、便捷性、移动性、低成本、保护用户投资等特性成为现代铁路视频监控的最佳网络解决方案。第三章 产品介绍3.1 电信级无线传输设备产品采用了先进的OFDM 调制技术，工业级生产，保证设备在远距离传输性能上有卓越的表现。产品工作在5.8GHz频段，符合IEEE802.11a标准，具有速率高、距离远等优势。是构建远距离高带宽无线链路的理想选择。是在室外-4070温度下提供性价比极高的无线宽带接入的无线传输设备。产品采用最新的一体化产品设计理念，具有独特的防水防尘设计，内置23dbi天线，配备POE远程供电，用户可以快速轻松的搭建无线远程传输网络。和光纤通讯相比较有着无以伦比的价格优势，产品发射功率是一般设备的一倍，高达200mw，最大吞吐量可以达到55Mbps，速率高、传输距离远是其突出优势。经过实际的测试应用，设备在室外-4070温度下可以稳定提供无线高带宽的信息传输。提供最高152位加密的WEP、WPA、802.1x等多种安全机制，用户提供更高的数据安全。随着网络发展不断普及，无线网络应用的需求日益迫切，以往的市场缺乏高性能且低价格的无线产品，以至于构建无线网络的总拥有成本居高不下，在很大程度上制约了无线市场的发展和应用，在这样的市场环境下，高性价比的BITWAVE无线网桥的推出恰逢其时，不但可以大大降低用户的投资，而且设备天线一体化设计可以使用户更快速搭建应用，高性能，一体化设计，安装简便，专业的技术支持，迎合无线网络市场发展的主要趋势。产品特色l ISM 5.8GHz IEEE 802.11al OFDM技术l 支持108Mbps网桥模式l 实际速率最高可达55Mbps l 网桥模式可达25公里传输距离l 200mW输出功率l 采用GUI界面简化管理l 广泛操作温度从-40到70Cl 支持STP生成树协议/环路备份l 支持路由/NAT技术l MAC地址控制l 64/128/152bit WEP加密l 内置23dbi天线l 针对远距离无线带宽接入，网路互联1525公里l 支持IEEE 802.3af POE以太网供电l 防水室外单元IP66国际A级防水l 支持1点对8点100米1公里2公里5公里10公里12.5公里15公里20公里25公里30公里天线增益23dbi23dbi23dbi23dbi23dbi23dbi28dbi28dbi31dbi31dbi实际吞吐量50Mbps40Mbps37Mbps27Mbps20Mbps19Mbps16Mbps12Mbps10Mbps8Mbps产品融合无线通讯最新的数据压缩、快速包、短侦、多信道等技术，在远距离和复杂的环境中实现高速率的数据传输，非常适合搭建无线主干链路。在铁路、油田、石油管道、煤矿、隧道、河道、高速公路等领域有着非常广阔的应用前景。 设备天线尺寸306mm306mm85mm以太网口1 x RJ-45 10/100Mbps Auto MDI/MDI-X support电源支持内部电源输入5V/2A，外部电源输入48V/1A(POE)设备安装抱杆安装，直径40mm50mm硬件MAC/BaseBand Atheros 802.11a/b/g Wireless MAC/Baseband processor射频Atheros 802.11a/b/g 双频三模 RadioSDRAM8M*16 x2 (32MB)FLASH4M*8 x1 (4MB , bottom boot)性能无线网络IEEE802.11a 5GHz OFDMAtheros 专有 Super A mode频率范围5125 5825 MHz调制方式BPSK,QPSK,16QAM,64QAM无线传输速率(灵敏度)802.11a: 6(-90), 9(-89), 12(-88), 18(-86), 24(-82), 36(-79), 48(-74), 54(-71) Mbps(dBm)输出功率200MW（23dBm）软件特性系统内核Linux with 2.4.18 kernel安全WEP/802.1x/WPA/WPA2/MAC Control/Hidden SSID管理Web,SNMPv1/v2,telnetMIBs 1. MIB2 (RFC1213);2. EtherLike-MIB (RFC-2665) 3. IF-MIB (RFC-2233)WirelessBridge工作特性操作温度-40 70C储存温度-45 80C操作湿度5 95% (非冷凝)平均无故障时间3 年以上遵从标准电磁兼容FCC part 15FCC part 90EN301 893, EN301 489-1 and 17,EN300 328TELEC ARIB STD-T66,ARIB STD-T33(It is used for802.11b ch14),ARIB STD-T71Wi-Fi 兼容Wi-Fi 5 GHz band (802.11a)Wi-Fi Protected Access3.2 电信级无线覆盖设备电信级无线覆盖设备是一款电信级室外型11b/g/n AP，支持工作在2.4GHz的802.11b/g/n标准,支持1000Mbps以太网络，单设备最高可以达150Mbps的净吞吐量。在很多场所包括在办公场所、学校、热点等区域完全可以代替有线网络，它可以让更多的用户接入网络，让用户充分体验网络的乐趣。产品属于电信级级室外型11b/g/n AP工作在2.4GHz，采用MIMO+OFDM技术，提供高300Mbps的无线传输速率。用户可以更快、更有效、更平稳的实现数据传输。设备提供多种安全机制保证你的数据在公共网络的安全性，如：支持WPA、基于802.1x认证机制、MAC访问控制、WEP加密等，除此之外，设备还支持POE供电保护技术，有效防止浪涌。产品特色l 内置IEEE 802.3af 、 draft IEEE 802.3at 高功率PoE供电芯片l 内置10/100/1000Base-T 以太网络接口l 32+32 MB DDR-SDRAM (2x chipset)l 16 MB Flash l 以太网络标准： 1 x IEEE 802.3 Ethernet Port 10/100/1000Mbpsl Auto MDI/MDI-Xl 802.3X Flow Controll 无线网络标准： 802.11b/g/n(draft 2.0)l 最高可支持到300Mbps (802.11n)l 射频口支持 802.11b/g/n, 2x1 streams 2.4GHz Radio，MMCX。l 支持 WPA, WPA2, WPA-PSK, WPA2-PSK.AES 硬件加密l WEP支持64/128/152 位加密l 支持WAPIl 支持WMM无线多媒体功能l 通过 RoHS 无铅认证l 支持看门狗功能l 功率1000MW可调l 支持POE和LAN口浪涌保护l 硬件规格内容描述设备尺寸260mm（长） x 260mm （宽）x 86 mm（高）设备电源DC 5V 3A 8 13W ；POE 48V 0.5A天线SMA外接双极化双天线LAN10/100M 自适应复位按钮恢复系统默认配置工作温度-40 75C安装储存温度-45 80C重量2.1kg系统规格:MAC/BaseBand +CPUAR7240 400MHz1. Integrated 400MHz MIPS 24K-family Processor operating2. 64K instruction cache and 32K data cache3. supporting up to 400 M transfers per secondRadioAR9283 11b/g/n Transceiver1. All-CMOS solution interoperable with IEEE 802.11b/g/n WLANs2. 1x1 MIMO technology improves effective throughput andrange over existing 802.11b/g products.3. Supports spatial multiplexing and maximal radio combining(MRC).4. 2.4GHz WLAN MAC/BB processing.SDRAM32MBFLASH8MB有线标准IEEE802.3 10Base-T Ethernet IEEE802.3u Auto MDI/MDI-X support无线标准IEEE802.11b 2.4GHz CCK IEEE802.11g 2.4GHz OFDMIEEE802.11n 2.4GHz MIMOAtheros Proprietary Super A/G mode频率范围802.11b/g/n: 2.400 2.850 GHz工作模式AP数据速率20Mhz频宽最高支持65 Mbps40Mhz频宽最高支持130 Mbps调制方式BPSK, QPSK, 16 QAM, 64 QAM, DBPSK, DQPSK,CCK发射功率30dBm接收灵敏度802.11b: 1(-95), 2(-92), 5.5(-90), 11(-88) Mbps(dBm)802.11g: 6(-91), 9(-90), 12(-89), 18(-89), 24(-89), 36(-85), 48(-81), 54(-80) Mbps(dBm)802.11n:MCS0/8(-94), MCS1/9(-92), MCS2/10(-90), MCS3/11(-87), MCS4/12(-85), MCS5/13(-81), MCS6/14(-79), MCS7/15(-77) Mbps(dBm)QOS支持WMM协议，兼容802.11e标准安全支持 WEP64/128/152,WPA, WPA2, WPA-PSK, WPA2-PSK.AES 硬件加密网络管理WEB/telnet/snmp v1/v2/v3其它无线功能自动功率控制自动信道选择支持多达8个SSID 支持基于用户/SSID流量控制支持非法AP检测功能支持2层用户隔离语言支持中英文支持瘦AP功能3.3 双极化高性能覆盖天线特点 应用* 2400 2483MHz 频率 * 增益高、驻波比低* Wlan 系统 * 水平极化，90度扇区* 热点覆盖 * 天线罩封装，防护能力强* 标配可调角抱杆安装套件 技术参数型号TDJ-2400I频率范围-MHz2400-2483带宽-MHz83增益-dBi14垂直面波瓣宽度-15水平面波瓣宽度-90前后比-dB25驻波比1.5阻抗-50极化方式垂直 Vertical最大功率