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xx 项目项目 无线城市无线城市 网状网技术建议书网状网技术建议书 /webmoney1 目录目录 1理念和功能定位理念和功能定位2 1.1 国外无线城市发展介绍2 1.2 xx 无线城市理念和功能11 2项目阶段目标划分项目阶段目标划分16 2.1 总体建设规划.16 2.2 覆盖方式16 2.3 分区域建设18 2.4 分阶段建设19 2.5 未来技术发展展望.21 3无线无线 mesh 技术介绍技术介绍.23 3.1 无线mesh技术发展.23 3.2 实现无线 mesh的方案24 3.3 mesh多跳难题分析26 3.4 第三代多模块无线mesh解决多跳难题.29 4技术选型技术选型.35 4.1 第三代多模块mesh网状网组网.35 4.2 多业务无线网.42 4.3 安全性.46 4.4 可管理性51 4.5 模块化产品设计55 5xx 无线城市规划无线城市规划.56 5.1 无线mesh网络设计.56 5.2 无线基站分布.63 5.3 网络拓扑结构.64 5.4 系统容量66 5.5 网络安全67 5.6 多业务优先级.70 5.7 方案解决的问题71 5.8 网络运行维护建议.73 6成功案例成功案例.77 /webmoney2 1 理念和功能定位理念和功能定位 1.1国外无线城市发展介绍国外无线城市发展介绍 1.1.1发展现状发展现状 全城无线网络对城市的竞争力和城市品牌效应的提高吸引了越来越多的城市，很多发 达国家的城市已经走在了前面。无线 mesh 技术在建网成本和建网速度也显示出了相当的 优势，在美国，将“宽带光纤部署到全城”至少需要 15 年时间，平均每个光纤点的费用在 2000 到 3000 美金；如果使用无线 mesh 技术，整个城市的部署及整体工程建设至多需 要一至两年，而每个无线服务接入点平均费用远低于光纤建网成本。作为城市范围内的无 线网络通信手段，无线 mesh 技术可以提供多种多样切实可行的应用，全面的覆盖整个城 市的无线网络不仅是一种无线通信技术创新，而且对于城市的数字化进程中是具有举足轻 重的意义的。例如美国的纽约、旧金山、费城、萨克拉门托、 tempe、chandler、vienna、iowa，荷兰的阿姆斯特丹，日本的东京、京都，中国的 台北等等，都有计划或已经开始投入建设，希望通过城市无线 mesh 网络过渡到数字时代， 并为城市未来的发展提供坚实的信息通信保障。目前全球范围内，已有 88 个已经建设好 或者正在建设的无线城市，在 2006 年将要建设的无线城市接近 100 个，并且越来越多地 大中型城市或区域开始考虑部署无线 mesh 网络，进行整个城市或部分区域的无线覆盖， 提供随时随地接入的无线网络。 随着无线 mesh 技术所带来的新的城市管理应用，越来越多的国内城市也开始进行了 无线城市的计划。根据中国国家统计局发布的数据显示：2005 年综合实力最强的 100 个 城市中，生产总值超过 1000 亿元人民币达到 23 个，超过 200 亿的城市有 78 个，尤其 是传统发达的环渤海、东部沿海、长三角和珠三角地区以及新兴城市。 目前全球范围内，已有 88 个已经建设好或者正在建设的无线城市，在 2006 年将要 建设的无线城市接近 150 个，并且越来越多地大中型城市或区域开始考虑部署无线 mesh 网络，进行整个城市或部分区域的无线覆盖，提供随时随地接入的无线网络。可以讲，无 线 mesh 网络覆盖整个城市正在成为最引人注目并且引发强烈反响的基础设施建设。如下 图所示，截至 2005 年已建设和 2006 年即将建设的无线城市数量统计： /webmoney3 0 10 20 30 40 50 60 70 美美国国欧欧洲洲大大洋洋洲洲亚亚洲洲其其他他 已已建建立立的的无无线线城城市市 将将部部署署的的无无线线城城市市 下表为北美的无线城市列表： 其中，美国亚利桑那州 tempe 市，目前全球范围内已部署较大的无线城市，也采用 了无线 mesh 技术将整个城市的 100 平方公里区域进行无盲点的覆盖；从 2005 年 9 月 份开始到今年 1 月底，仅仅花了六个月的时间就完成了 tempe 市的六个城区的无线覆盖。 下图为 tempe 市的无线城市， /webmoney4 大型无线城市，如荷兰的阿姆斯特丹，澳大利亚的悉尼等也都将采用无线 mesh 技 术分区域的组建城域无线网络。正在规划的纽约无线城市，号称全球最大的无线城市，面 积上更是超过了 800 平方公里，计划为市政管理、应急通信提供更有效的无线通信手段， 同时服务于 800 万的纽约市民。 马其顿共和国（macedonia） ，这个古老多山的前南斯拉夫联盟国家，正在全国范围 建设无线 mesh 网络，覆盖的 30 多个城市及其郊区和乡村，面积超过了 2000 平方公里。 正如 farpoint 集团的分析师 craig mathias 说：“这好像不是一个要不要建的问题，而 是一个什么时候建的问题。所有的大城市都将建立自己的无线城市网络。 它将变得好像 电力供应或者电话服务一样必不可少。 ” 下图为马其顿共和国无线城市规划： 1.1.2组网方式和业务模式组网方式和业务模式 目前国外的无线城市主要采用两种投资建设方式： 1. 政府直接投资建设政府直接投资建设 /webmoney5 2. 政府与无线运营商合作投资建设政府与无线运营商合作投资建设 部分无线城市的投资来源于市政府，如规划中大部分无线城市。这反映出政府对政策 发布、城市安全、火警和急救等的关注，希望为市政管理和大众提供更多更有效的服务。 在其他一部分的无线城市中，政府和无线运营商合作组网，或者运营商在政府配合协 调下独立投资建网组建无线城市也受到了普遍的认可，尤其在北美非常的流行。如美国路 易斯安那周的 ruston 市, grambling 市, vienna 市和 choudrant 市，四城市超过 70 英里的区域采用了 strix mesh 无线覆盖。客户将免费使用一个 802.11b/g 客户端接收 设备，以安全接入 invisi-wire 公司的网络，并且能够收到无限制的每月成本仅仅 34.99 美元 wi-fi 服务和另外每月 24.99 美元的无线 voip 服务。 “爱荷华州信息走廊”区域的 cfree 无线项目，由非赢利性组织创建，旨在为位于该“走廊”区域的所有的城市提供免费 无线接入。cfree 项目方和集成公司 cec 公司（cedar rapids 市的集成商）采用 strix mesh 无线提供为 cedar rapids、coralville 和 iowa 三城市的市中心区域和爱荷华市 市立大学提供高速无线接入，共计可以服务到 200,000 多住户和学生。 waz tempe 则由运营商 mobilepro 投资建设并且进行运营，将会提供多种资费选 择：每天$8，每周$20，每月$30，提供在全城市任何地点的接入。住宅用户可以使用 $20 的服务替代拨号，而带宽与 dsl 连接基本类似。网络最多可以出售给三个不同的 wisp 合作伙伴，依托该网络进行运营。高级用户可以每月花费$30 获得更高速的家庭服 务，或者每月$50 获得 voip 服务，$250 可以得到替代 t1 线路的无线链路。这些套餐服 务对客户端节点设备（cpe：customer premises equipment）设备有一定要求。 tempe 市的 mesh 网络除了作为公共运营外，政府的公共安全部门，包括警察、消 防、救护医疗等作为集团用户租用遍布城市的无线 mesh 网络接入，以满足公共安全、应 急救护中对于高速机动、快速组网的要求。目前 tempe 市区的网络已与相邻的 chandler 和 gilbert 市组成面积约 180 平方英里（约合 450 平方公里）的巨大无线 mesh 城域网，一套无线网络同时用于公共运营和政府公共安全部门。 运营商通过与政府合作进行全城无线建设来构建网络基础设施，即可以作为运营商为 商户和市民提供全城漫游移动网络的平台，也可以作为市政用途的公共安全、应急通信和 市政管理办公的使用，如所谓的“m 台湾计划”，它以“移动台湾、应用无线、跃进新视界” 为发展远景，政府将结合民间资源，共同推动移动生活、移动服务、移动学习等无线宽带 应用服务。 /webmoney6 政府专用网络与公共运营网络建设的显著区别政府专用网络与公共运营网络建设的显著区别 运营商无线公共运营网运营商无线公共运营网政府无线专网政府无线专网 建网方式城域范围无缝覆盖，公共区域和包括 商业区、写字楼、住宅区等 只覆盖主要街道、广场、公园等公共 区域 mesh 节点距离300-500 米1-1.5 公里 接入终端笔记本、pda、wi-fi 手机移动车载、固定视频监控设备 主要应用无线宽带互联网接入 无线 voip 应急救灾指挥调度，日常公共安全固 定视频监控和移动视频监控，网格化 城市管理通信平台 用户规模用户量较大，固定的、可预测的业务 量 用户量相对较少，具有突发性、不可 预测的业务量 通过遍布城市的无线接入服务，运营商可以为政府提供应急服务、为商户提供类似于 e1 的无线专线租用服务，以及为市民提供无线宽带接入。无线接入服务的低廉的月租费用 吸引了更多的 adsl 用户转投无线服务，因此综合分析城市规模、建筑密集程度和与其他 宽带服务提供商的竞争情况，无线运营商在 1 到 2 年之内就可以收回成本，这更激励了更 多的 wisp 加入到无线城市网络的建设中。 1.1.3无线城市应用无线城市应用 无线城市理念在全球范围内受到如此广泛的欢迎，这与其带来的关键性应用是密不可 分的。下表是全球主要的无线城市项目建设概况、投资方式和应用的介绍列表： 名称名称覆盖区域覆盖区域建设方式建设方式主要的市政主要的市政/安全应用安全应用 tempe, arizona100 平方公里，全部覆盖政府与无线运营商 公共安全、应急联动、市政管理、教 育、公共运营 chandler,arizona200 平方公里，在建设中政府与无线运营商公共安全、应急联动、公共运营 san mateo 35 平方公里，全部覆盖政府投资公共安全、应急联动 fresno,california 270 平方公里，部分覆盖， 规划建设中 政府投资公共安全、应急联动、市政管理 chaska,minnesota41 平方公里政府投资公共安全、应急联动 lafayette,lousiana34 平方公里，20 万人口无线运营商公共安全、应急联动 cerritos,california 22 平方公里无线运营商 公共安全、应急联动、教育和市民服 务、公共运营 /webmoney7 grandhavenmichiga n 34 平方公里政府投资公共安全、应急联动、市政管理办公 lafayette, lousiana40 平方公里政府与无线运营商公共安全、应急联动 buffalo, minnesota25 平方公里政府投资公共安全、应急联动、市政管理 rio rancho 150 平方公里，规划建设 中 政府与无线运营商电子警务、市政管理办公 adel, geogia20 平方公里政府与无线运营商公共安全、教育和市民服务 new york 825 平方公里，700 万 人口，规划中 政府投资 公共安全、应急联动、市政管理、教 育 gotland, 瑞典314 平方公里，规划中政府投资电子政务、电子商务和市民服务 马其顿共和国2000 平方公里政府与无线运营商市政管理办公、教育、市民服务 vantaa, 芬兰 825 平方公里，700 万 人口，规划中 政府与无线运营商公共安全、市政管理、教育 hampshire, 英国60 平方公里政府投资公共安全、市政管理、市民服务 sheringham, 英国55 平方公里政府投资公共安全、市政办公、市民服务 伦敦, 英国150 平方公里市区政府与无线运营商公共安全、市政管理、市民服务 auckland, 新西兰70 平方公里，部分覆盖政府与无线运营商公共安全、市政管理、市民服务 wellington, 新西兰48 平方公里，部分覆盖政府投资公共安全、市政管理、市民服务 cebu city, 菲律宾 市区面积 279 平方公里， 部分覆盖，规划中 政府与无线运营商电子政府、公共运营 台北, 中国 272 平方公里，初步的部 分覆盖 无线运营商电子政府、教育、市民服务 借助于无线 mesh 技术提供的更高性能、移动性并且可大面积覆盖的特性，完全摆脱 了传统无线通信技术在网络速度，覆盖规模的约束和限制；绝大部分的城市决策者选择以 下应用作为无线城市主要应用： 公共安全和应急救灾 市政管理和办公系统 电子教育和其他市民服务 1. 公共安全和应急联动是无线城市的主要应用 依托于关键的无线城市应用，城市可提高城市安全和管理的工作效率，促进政府多个 部门之间的协同工作，对经济发展、社会稳定和犯罪率控制有着积极的作用。 在这一点上，作为全美乃至全球应用最完美的无线城市，亚利桑那州的著名商业和传 统的教育中心，tempe 市是毫无疑问的经典案例。已经建成的覆盖 100 平方公里的无线 城域网络同时供市政管理、公共安全、应急救灾、教育系统和市民所使用，而其中的公共 /webmoney8 安全和应急救灾更被各地城市政府认为是重中之重。 正如 tempe 市长 hugh hallman 所介绍的通过高带宽的无线城市网络，政府工作 人员可以在 tempe 市的任何地方、随时访问消防系统和警务系统，读取联邦犯罪信息系 统和亚利桑那州犯罪信息系统的记录，这在日常的执勤中极大的提高了工作人员的工作效 率，及时准确地获取信息，并将事发现场的处理结果立即在数据库内更新。 tempe 部署的无线 mesh 城域网络同时解决了应急救灾所必需的快速响应和高速机 动，这也意味着可以挽救更多的生命。如火灾发生时，要求消防人员在消防车驶往火灾现 场的高速移动中迅速从 gis 系统中查询地理位置，从消防系统中获取建筑物信息、消防栓 水管、周边居民分布等重要数据，通过火灾现场的实时视频监控图像了解火情，并在第一 时间联络医疗救护车开往现场。这要求所有的应急工作人员和救灾车辆都是无线互连的， 尤其是车辆在城市任何区域内高速移动中仍然保持高带宽的无线接入。特别的是，无线 mesh 支持 160km/h 的高速移动，远程指挥中心可以向赶往火灾现场的消防人员和其他 救灾人员下达指挥命令。 无线纽约在规划设计中也将公共安全和应急救灾作为主要用途，为确保整个城市的安 全建立覆盖整个城市范围的无线 mesh 网络。日常的公共安全以接处警为重点，集信息获 取、信息传输利用以及信息发布于一体，通过无线 mesh 网络实时的、现场的处理和发布 跨部门的公共安全信息管理。在应急联动中通过无线 mesh 技术将相关职能部门（公安、 消防、交警、急救以及水、电、气、城管等）协同起来、统一指挥、联合行动，提供高效 的紧急救援支持。 2. 城市管理和市政办公也是无线城市的必备应用 城市管理和办公系统也是无线城市的必备应用，配合公共安全和应急救灾通信和合其 他信息系统，如城市交通、水电管线、公共财产等可以为城管、交管和应急救灾提供更准 确直观的信息。 如无线台北，以政府主导的电子政务通过无线 mesh 技术为公共安全、公共管理部门、 交通、商业和居民提供全天候的无线服务。政府办公人员也可以在城市内的任何一条街道、 地铁站内随时随地的无线接入市政办公网络。负责规划“无线台北”的台北市研究发展考核 委员会（以下简称研考会）指出，该计划充分利用无线网络不受时空限制、频带宽、成本 低等特性，将把台北打造成全新的“网络新都”（cyber city）。 /webmoney9 纽约更是将无线视频监控网络同市政管理整合在一起，通过分布于城市各处的视频信 息，完成对城市建设发展规划、智能交通的远程管理和资源调配。 3. 教育和其他市民服务 让所有市民彼此之间通过无线网络连成一体，促进教育、休闲与商务、通讯等关联产 业发展是无线城市的补充应用。 在台北，政府利用无线城市为市民提供了多种公共信息、交通信息、教育等便民服务。 和市民看到在公交车站牌下等车的人们拿出 pda 或平板电脑浏览网页、收发电子邮件、 搜索资料、和朋友交谈，或线上学习，市民也可以随身携带数据库，甚至“把美术馆放在口 袋里”、“把故宫放在背包中”。驾车者利用车载设备联网登入后，无线系统可自动感知汽车 是否进入车流密集的市区，该系统将会提供移动定位服务，主动发布即时交通信息。学生 可以透过无线网络在家里、校园内使用电子教室和远程教育等多种教育服务。 欧美的无线城市也将教育作为无线城市的辅助应用。如 tempe 市，全市人口的 40% 拥有学士及以上学位，亚利桑那州立大学的教授和学生可以在无线的访问远程教育和多媒 体教育资源，在城市各个角落享受无线城市网络带来的教育便利，这无疑会吸引和培养更 多的创新人才，通过科技信息技术的进步为城市发展奠定基础。 /webmoney10 1.2xx 无线城市理念和功能无线城市理念和功能 1.2.1xx 规划规划 1.2.2理念和功能理念和功能 我们打造无城市线网络信息平台的理念是“xx” 。目标是采用无线宽带实现全城覆盖， 建设一个时尚、敏捷、安全的无线城市，提升城市的竞争力和品牌效应。 建成后的全覆盖无线网络平台主要应用于以下几个方面： 电子政务 为政府有关部门，特别是公安、交通、城市管理、卫生医疗、社区服务等部门， 提供无所不在的宽带网络接入 引入电子办事系统，提高政府职能部门的工作效率，并且大幅度降低通信成本 电子信息发布/查询，信息亭等 城市管理 网格化城市管理需要先进的无线通信手段为了满足交通指挥、城管监察、环 境保护、社区卫生等各种移动信息化服务需要，使城市网格化管理结合先进的 无线通信手段，城市管理工作人员可以提供更及时地、准确地的掌握事故情况， 提高响应速度和各部门协调能力 公共财产监控和定位，保护重要的公共财产和资源，提供视频监控和地理定位 功能助力公共财产管理 公共安全和应急通信 基于 mesh 无线网大规模无线视频监控或者移动视频监控为公共安全部门提 供实时的现场监控图形，提高威慑力，起到阻止犯罪的目的；同时，也能作为 犯罪证据供日后使用 突发事件处理和应急移动通讯网络遍布城市的无线网状网也提供一个对社会 性突发事件做出高效协同处置的平台，使政府部门对重大突发事件的快速反应 和处理能力极大提高，能够为市民提供快速、及时的服务 公共安全部门日常巡逻执勤的警务通无线支撑平台 /webmoney11 电子商务 为企业移动员工提供无处不在的无线接入，使电子商务的通信手段更灵活、更低廉； 无线网络也将服务于面向汽车制造、物流、仓储的行业用户 教育和娱乐 为城市居民提提供教育、办公、休闲、旅游和市民生活提供便利的无线宽带网络服 务，提升城市生活品质 消除数字鸿沟 为弱势人群提供廉价的无线互联网接入业务，普及家庭的互联网接入，提升人民素 质和扩展教育渠道 广告和其他收费业务 结合电子商务发展以及第三方对网络平台的需求，衍生一些收费服务项目，如门户、 广告、游戏等，并使之形成一系列的关联业务。 无线城市网络建成后，除电子政务和公共安全用户在认证和授权后进入相应专网后， 其他企业、商务和居民用户将重定向到统一的门户网站。如下图所示tempe 无线城市 的门户网站，企业和个人用户无线接入并且访问互联网时，门户网站将弹出界面对用户进 行认证；广告和其他增值收费服务将以门户网站为主要载体。 /webmoney12 1.2.3商业模式商业模式 从国外建设方式和业务模式的分析来看，无论是建设或规划中大部分无线城市都反映 出政府用户对政策发布、城市安全、火警和急救等的关注，并且希望能够以无线城市的便 利通信架构为行业用户和市民提供服务。 由于国内运营商格局的四大运营商都具有良好的光纤资源、接入网资源或者移动通信 基础架构，并且运营商对 3g 的战略考虑也不倾向于采用非授权 2.4ghz/5.8ghz 频段用 于公共运营服务。综合以上的因素，导致国内运营商对于无线城市网络持观望态度，也因 此没有进行任何的大范围城域无线部署。 从中国国内运营市场和城市发展的实际角度出发，政府主导的投资模式是毫无疑问的。 这是因为，无线城市网络被定位于以政府应用为主，公共运营为辅的网络架构，即将政府 专用网络和公共运营网络合二为一的建设方式。 首先，无线城市需求完全依靠市政府或相关部门投资，以公共安全和市政等应用为目 标进行的无线城域或者区域的网络建设。所建成的无线网络网络都是市政和公安用途的专 网，旨在保障社会稳定和应急救灾能力、降低犯罪率，提高政府执政能力和效率，提高服 务水平，推进电子政务信息发展。政府的公共安全部门，包括警察、消防、救护医疗等作 /webmoney13 为集团用户租用遍布城市的无线 mesh 网络接入，以满足公共安全、应急救护中对于高速 机动、快速组网的要求。 其次，通过遍布城市的无线接入服务提供公共运营服务。为商户提供类似于 e1 的无 线专线租用服务，以及为市民提供无线宽带接入，同时为企业移动员工提供可漫游的无线 宽带接入服务。同时，依托于无线网络，可以开展多种增值服务，如广告、交通情况和旅 游信息等。 因此将政府专网和公共运营网络合二为一的方式建网，既可以在保证网络建设质量和 对公共安全、应急救灾的优先支持，同时能够有效的降低政府的维护成本，达到以公共运 营网养政府专网的目的。在达到经济效率的同时，必将产生更大的设计效益。 1.2.4 建设目标建设目标 对 xx 区域 xx 平方公里区域内的街道、广场、公园和市政相关建筑进行覆盖，车载 台用户和手持用户可以在以上区域享受无缝的接入和漫游服务；对于住宅区和商业区等靠 近街道部分建筑提供无缝的无线覆盖，建筑或小区内部用户可通过购买用户端设备接入无 线网络。 综上所述，建成后的无线 mesh 系统将提供如下的功能: 公共安全/应急通信无线平台 电子政务/市政管理 电子商务 电子教育/娱乐 缩短数字鸿沟/便民网络通信服务 通过无线城市 mesh 网络，进一步完善公共安全、应急联动和市政管理网络将逐步引 导公众依托于“无线城市”更为高效地工作、高质量地健康生活，同时利用“无线城市”大力 推动高新技术企业和传统企业发展，提高社会稳定和公共安全，吸引投资和扩展贸易经济。 /webmoney14 2 项目阶段目标划分项目阶段目标划分 2.1总体建设规划总体建设规划 在建设初期，首先在功能性项目、东云街、总部园区等地点先期进行无线网络的建设， 提供无线免费上网服务以及诸多便民服务，如信息查询亭、娱乐信息传播等，建设东云街 “无线信息长廊”和“无线总部” ，以此带动整个网络的建设。 中期的目标主要是无线覆盖区域伊宁路、经六路等主干路段、核心区重要公共区域、 居民社区等，开始建立起智能交通网络、公共安全网络和应急联动网络，带动伊宁路、经 六路干道沿线和核心区“信息化走廊”的区域性发展，做到为大部分的市民提供各种无线 网络免费服务与增值服务。 在中后期建设中，优化中心区城市网络，进一步完善公共安全、应急联动和智能交通 网络；利用前期项目为后期项目持续稳定地积累资金和用户群，达到逐步引导公众依托于 “无线城市”更为高效地工作、高质量地健康生活。 2.2覆盖方式覆盖方式 以下覆盖方式的考虑都是基于公共的 2.4ghz 频段的 802.11g/b 技术为基础的。对 于 4.9ghz 专用应急和公安频段的使用和覆盖将在技术选型部分作深入的介绍。 从大规模无线覆盖来看，初期以室外型基站为主的覆盖是最有效的覆盖方式。室外型 基站与多种类型天线相配合不仅可以实现绝大部分街道广场等室外区域的覆盖，同时通过 对窗户和墙壁的穿透，能够充分的覆盖楼宇 1-3 层的室内区域，并且其他楼层靠近窗口处 也能得到较好的无线信号覆盖；在用户使用专用无线客户端 cpe 设备后，更可以将室外无 线覆盖，扩展到高层建筑的室内覆盖。如下图所示，strix ows 室外型基站从室外向室内 覆盖示意图： /webmoney15 对于从室外向室内方式的覆盖，都很难保证 90-100%的无线网络室内覆盖。 gsm/cdma 移动通信就是一个很好的例子，用户已经习惯于移动到窗口以达到最好的覆 盖效果。影响信号传播的主要因素是： 设备之间的通信距离差别很大 设备之间的物理障碍物 用户端笔记本设备等终端发射功率略低 为了解决这个问题，对于大规模的室内覆盖可以采取室外基站加上无线客户端 cpe 设 备结合的方式来进行。strix 建议的无线客户端 cpe 设备使用更高的发射功率，提高用户 与最近基站的通信距离。cpe 设备及集成天线放置在室外墙壁上以更好的接受信号，同时 为室内用户的笔记本用户提供无线接入或者以太网线接入。由于天线放置在室外并且有墙 壁阻挡，无线信号不会影响到用户健康。如下图所示， 2.3分区域建设分区域建设 考虑到城市的中心城区和主城区等采用分区域建设的方式进行的基础建设。并且在无 /webmoney16 线网络部署之前，需要该区域具备设备供电资源、安装位置（灯杆或者屋顶）和光纤有线 等条件。因此，无线 mesh 网络的建设也将采用分区域建设的方式，与该区域基础建设保 持一致。如下图所示， 具体的分区域建设阶段将与城市规划的开发进程保持一致。 /webmoney17 2.4分阶段建设分阶段建设 对于各各分区建设的网络，无线城域 mesh 网络可采用分阶段方式由疏到密的过程， 随着用户增加逐步的分阶段的提升覆盖面积和网络整体带宽。按照无线城市网络定位和发 展需求，我们推荐两阶段的无线建设： 第一阶段：第一阶段：90%室外覆盖室外覆盖+30%室内覆盖室内覆盖 从政府应用为主导的网络建设思路出发，第一阶段初期的无线覆盖采用室外型基站进 行部署，将保证 90%以上的室外覆盖区域，保证市政管理和公共安全用户在室外绝大部 分区域内使用笔记本/pda 终端等设备的正常接入，以及警用移动车辆在主要街道、广场 等区域无缝的移动通信需要。同时，初期的无线覆盖将保证 30%的室内覆盖，街道周边 建筑物的 1-3 层的绝大部分区域都能得到无线覆盖，其他楼层靠近窗口也可以得到无线覆 盖，具体的覆盖效果取决于建筑格局和 mesh 基站安装位置。 第一阶段的建设目标达成后，园区内绝大部分的室外公共区域得得到良好的无线覆盖， 公共安全/应急通信和电子政务等应用将得到有效的开展，并且面向市民、公司的无线互联 网接入运营也可以开始运作。 第二阶段：第二阶段：95%室外覆盖室外覆盖+80%室内覆盖室内覆盖 考虑到随着公共运营业务的开展，有越来越多的用户接入 mesh 网络中，并且更多的 室内写字楼、住址区用户有接入网络的需求。这样，第二阶段的无线覆盖将需要以室内型 无线设备为主的覆盖，并且企业或者住宅区用户需要使用无线客户端设备(cpe)。因此， 第二阶段的无线网络覆盖将保证 95%的室外覆盖和 80%的室内覆盖，在扩展政府和公共 安全接入范围的同时，为更多的室内用户提供无线网络接入服务。 第二阶段的主要建设目标是第一阶段建设的补充。随着公共安全和电子政务用户的使 用，更多的经验和用户反馈将有利于总结第一阶段建设存在的问题，并在第二阶段的建设 进行改进。同时，随着城区商业发展，越来越多的用户将使用便捷的无线城市系统，为了 满足用户随时随地的接入需求以及住宅区和商业区建筑物内部的使用，加大室内覆盖范围 也是第二阶段的主要目标。 值得注意的是，加大室内覆盖区域的目标是争取为了更多的市民提供无线互联网接入 服务，因此室内无线覆盖的部署和开展应该首先着眼于用户需求密集区域，不断的根据用 户希求来扩展室内无线覆盖，并且尽量避免追求覆盖面积的部署方式。 /webmoney18 系统容量扩容系统容量扩容 无线城域网络的覆盖范围不断扩展后，系统也需要根据用户需要不断注入更多的容量。 利用 strix mesh 网络特有的自动网络组织、自动拓扑结构调整的能力。当网络中光纤增 加的情况下，strix mesh 网络拓扑结构自动调整，与光纤进行连接的无线基站将动态的 重新确定工作状态，作为无线核心点为 mesh 网络注入新的容量。 更为重要的是，光纤的注入可以在任何一个 mesh 节点出实施，不需要整个网络重新 收敛。如下图所示： 系统容量扩容前 系统容量扩容后 系统容量的扩容也可以从光纤点处通过 strix turbo a 108mbps 技术进行 point-to- point 或者 point-to-multi-point 方式对容量进行扩容 /webmoney19 2.5未来技术发展展望未来技术发展展望 4.9ghz 4.9ghz 频率段是专用的公共安全频段。该频段已获得了 fcc 许可，经过开发后专供 美国公共安全使用，以满足其对安全的宽带通信的需要。作为需要授权使用的频段， 4.9ghz 可以提供比不需授权的 ism 2.4ghz 和 5.8ghz 频段更干净的频谱资源，保证 了应急和警务专用用途的使用。 wimax wimax 的全名是微波存取全球互通(worldwide interoperability for microwave access)，将此技术与需要授权或免授权的微波设备相结合之后，由于成本较 低，将扩大宽带无线市场，改善企业与服务供应商的认知度。该技术以 ieee 802.16 的 系列宽频无线标准为基础。一如当年对提升 802.11 使用率有功的 wi-fi 联盟，wimax 也成立了论发认证流程，为最后一步的产品测试预作准备。 wimax 标准协议中的 802.16d 和 802.16e 分别支持固定无线接入和移动无线接入。 802.16d 标准可支持最高 70mbps 的吞吐量和 50km 的覆盖半径，而有准 4g 之称得 802.16e 技术面向的是基于无线终端的大规模公共运营，旨在为几公里的范围内为终端提 供 2mbps 带宽的无线移动宽带服务。 但是从 wimax 技术发展进程来看，目前的 802.16d/e 两大标准虽然都被 ieee 颁布， 但是芯片的成熟程度依然是个问题802.16d 芯片所提供的吞吐能力还不能超过 wi-fi 技 术，而 802.16e 芯片的正式发布时间还无法确定。与此同时，客户端产品的价格和兼容 性仍然是个问题。因此，从芯片的成熟度来看，2007 年固定版的 802.16d 技术可能趋于 成熟，并且可能作为提供光纤回程的技术，用于无线城市部署，而 802.16e 的发展将有 更多问题需要解决。 802.11n 在传输速率方面，正在制定的标准 802.11n 有望将带宽提高到 100mbps 以上，这 得益于将 mimo(多入多出)与 ofdm(正交频分复用)技术相结合而应用的 mimo ofdm 技术，这个技术不但提高了无线传输质量，也使传输速率得到极大提升。 802.11n 将使 wlan 传输速率达到目前传输速率几倍，而且可以支持高质量的语音、 视频传输，这意味着人们可以在写字楼中用 wi-fi 手机来拨打 ip 电话和可视电话。 在覆盖范围方面，802.11n 采用智能天线技术，通过多组独立天线组成的天线阵列， /webmoney20 可以动态调整波束，保证让 wlan 用户接收到稳定的信号，并可以减少其它信号的干扰。 因此其覆盖范围可以扩大到好几平方公里，使 wlan 移动性极大提高。 让人遗憾的是，802.11n 标准可能要与明年 3 月份通过，芯片、基站产品和客户端 产品的成熟需要更长的一段时间。 综上所述，随着新技术的发展，wimax 和 802.11n 技术的标准颁布和未来 2-3 年 内的产品成熟，可以极大的提高室内无线覆盖距离，甚至可以在不使用 cpe 的情况下完成 对复杂室内环境的覆盖。这要求无线网状网系统具有可升级能力，保证可平滑升级到未来 的新技术平台上。 目前的 strix access/one ows 室外基站已经同时支持 2.4ghz、5.8ghz 和 4.9ghz 的使用，允许为公共运营使用 2.4ghz 频段，而采用授权频段 4.9ghz 专用于公 共安全和应急通信。从 strix systems 产品设计角度来看，模块化/板卡化设计具有极高 的可升级性。对于未来技术的升级，ows 室外型基站可以通过现场升级，通过插入相应 的 wimax 和 802.11n 板卡到现有的设备就可以将设备升级到新的技术。从产品规划， strix 将于 2007 年推出 wimax 模块，可以现场插入并且升级室外基站，使整个无线平 台平滑过渡到 mesh+wimax 结合的新高度。 /webmoney21 3 无线无线 mesh 技术介绍技术介绍 3.1 无线无线 mesh 技术发展技术发展 无线 mesh 网络具有诸多优于其它类型无线部署的优势。这些优势主要集中在降低网 络关键环节的成本安装、维护以及运行维护等方面。以某些情况下，由于网络拓扑结 构、缺少有线基础设施、或者是在客户室内或室外位置布线成本高等原因，无线 mesh 网 络成为部署网络基础设施的唯一可行方案。在发展历程上，业界 中有三种 wi-fi 方案： 第一代集中式网络模式是一种非智能的网络，相互独 立的多个接入点（ap）连接到同一个有线局域网中。 第二代集中式网络模式是对已有交换机最简单的一种 扩展方式，大多数有线交换机设备均支持。这种模式倾向于将智能功能从 ap 剥离出来放 到交换机中。然而，这种方法产生了许多意想不到的后果（例如， 单点故障、带宽瓶颈以及缺乏扩展性和灵活性） 。 此外，要是增加 ap 设备使得现有的 wlan 交换 机端口不够用时，就必须购买新的交换机。这两 种 wi-fi 方案还存在着一个共性的问题它们 不是真正的无线，只是“更少的”有线。连接 ap 的以太网还是必要的。 第三代 wi-fi mesh 网络是一种智 能网络。由于网络节点间能够通过 802.11 无线 链路相互连接，因此它们不需要通过有线连接到交 换机上。mesh 网络架构可以扩展通信传输区域， 也可以同时为无线用户和网络节点提供接入服务。 如果设计的合理，mesh 网络可以成为高性能、高 可靠并具有冗余能力，并且能够扩展到包含成千上 万个设备。这种类型的网络安装快捷，并且不要求 精细的规划和位置选择即可获得可靠的通讯。简单地移动某个网络节点或者增加一个节点 集中式网络模式集中式网络模式 /webmoney22 就可以立即完善一个信号较弱或无信号的区域。 在无线 mesh 网络中，每个节点都会维持到最邻近节的最优路径。当无线环境发生变 化时，比如加入新节点或者发生拥塞，数据路径会根据时延、吞吐量、噪声等因素进行重 新评估，并且 mesh 网络会自动地进行自我调节将性能维持在最佳性能。如果某个数据路 径丢失，或者 rf 干扰影响了性能，网络会通过重路由流量实现自我修复，这样节点既可 以保持连接，而且数据路径也始终是最优的。所有的自我调节和自我修复过程都是动态的， 在后台执行并且是实时的对用户而言是透明的，不需要人为干预。 在室外环境中部署网络时，mesh 体 系架构允许无线网络绕过大的物体（比如 建筑物和树木）进行流量交换。无线 mesh 网络能够很容易地通过中间中继节 点绕过障碍物转发数据包，而不是试图直 接穿过障碍物。尤其在有很多障碍物的城 市环境或者有丘陵或山区等传统无线网络 覆盖有困难的乡村区域，该方案都非常有效。 3.2 实现无线实现无线 mesh 的方案的方案 无线 mesh 的方案有很多种，但是大部分的方案都来源于最初的无线分布式系统 （wireless distribution system, wds）概念。wds 是一种使用无线桥接和无线 repeating 的无线 ap 模式，无线桥接也就是只能在 ap 之间进行通讯，ap 不接受无线客 户端的访问；而无线 repeating 既允许 ap 之间互相通讯，ap 也可以与无线客户端进行 通讯。所有的 mesh 网络在本质上都是用户流量在离开网络（比如到达有线的 lan）之前 通过多个节点。用户流量到达目的地所要经过的跳数取决于网络的设计、链路的长度、使 用的技术以及其它一些因素。 第一代第一代单单模模块块mesh方案方案 (single-radio)所有信息都在同一信道上所有信息都在同一信道上 绕过障碍物绕过障碍物 /webmoney23 单模块模式是无线 mesh 最脆弱的方案。接入点仅使用一个信道，此信道由无线客户 端和回程流量（在 ap 之间转发）共享。 当更多的 ap 加入到网络中的时候，用于回程流量的带宽将会占据越来越高的比例， 仅仅留很少一部分容量给无线客户端。此现象的原因是由于无线是一个共享的媒质。 本方案的 ap 不能同时发送和接收数据。而且在其覆盖范围内另一个 ap 正在传输的 时候，该 ap 也不能发送数据。这种对可用共享带宽的竞争是基于类似以太网的无线冲突 避免原则(csma/ca)。 简单计算一下就会发现，在单模块方案中每个无线客户端只能获得很有限的吞吐量。 举例来说，假设你有 5 个 ap，每个 ap 有 20 个无线客户端与之相连，所有的 ap 和客户 端共享同一个 802.11b 信道（5mbps） ，这样等价于每个用户只能获得少于 50kbps 的 吞吐量比拨号连接还要慢。而且由于所有的无线客户端和 ap 必须工作在同一个信道 上，无线资源的竞争和 rf 干扰还会导致不可预期的时延。 第二代第二代双模双模块块方案方案(dual-radio)回程共享回程共享 在双模块方案中，一个频道专门用来连接无线客户端，而另一个频道专门用来进行无 线回程传输回程信道同时由 ingress 和 egress 流量共享。这意味着什么呢？无线客 户端流量将得到一些的改善，但是全网的性能仍然由于回程的瓶颈问题而不理想。 第三代第三代多多频频方案方案 (multi-radio) 结结构化的无构化的无线线mesh 在多频（或者称作结构化 mesh）方案中，每个网络节点至少使用三个频道的专用无 线链路接口，其中一个频道用于客户端的流量，第二个频道用于 ingress 无线回程流量， 第三个频道用于 egress 无线回程流量。这个无线 mesh 网络的方案与单模块或双模块方 案相比提供了很好的性能。因为每个链路都工作在独立的信道上，专用的回程链路可以同 时发送和接收数据。 /webmoney24 分离的分离的 ingress/egress 回程链路回程链路 3.3 mesh 多跳难题分析多跳难题分析 随着无线 mesh 网络的普及，其规模和复杂程度持续发展。然而多跳的 mesh 网络遇 到越来越多的难题，比如带宽降低，无线干扰以及网络时延等。譬如，在网络中的每一跳 吞吐量会下降多达 50%，连续多跳情况下吞吐量下降得更迅速，其结果将导致网络性能 的严重降低。在语音和视频应用大量运行的极端情况下，时延和 rf 干扰将达到不可接受 的程度，而导致连接完全中断。 传统的 mesh 网络只能提供有限的扩展性，多跳自身的难题使得它对于大规模网络部 署还存在诸多疑问。因而需要一种新型结构化的无线 mesh，在其网络中无论跳数多少， 都能够提供高性能和高可靠性。 为了具有可实施性，无线 mesh 必须是低时延的网络，为 ingress 和 egress 回程流 量提供单独的无线带宽链路（类似于全双工连接） ，并自动地使用最高的可用吞吐量。它必 须是多频、多信道、多 rf 的系统，还应该是模块化的，并且具有扩展为未来技术的灵活 性。 这种低时延的 mesh 网络已经在实验室环境（无噪声）和真实环境（有噪声）中进行 了测试。测试跳数逐步从 1 跳增加到 10 跳，结果表明即使达到 10 跳，无噪声情况下网 络回程吞吐量只有 4%的丢失，而实际噪声环境也仅丢失了 40%。时延测试结果也同样 令人满意完全在语音（voip）和视频应用可接受的范围内。 带宽下降测试结果是与为回程流量使用单模块的 mesh 网络的最佳情况进行比较的。 /webmoney25 单模块 mesh 网络在无噪声情况下经过 5 跳后带宽就会令人吃惊地丢失了 80%。 带宽带宽降低降低 当回程被共享的时候，多跳带来的带宽降低的问题尤为严重，比如单模块和双模块方 案。在这些情况下，每个从 ap 到 ap“跳越”的流量，其吞吐量都几乎会被削减了一半。对 于这类带宽降低模式主要有两个原理。 不管选择最佳情景原理的降低为 1/n（其中 n 是跳数） ，还是选择最坏情景原理的降 低为 1/2n-1，带宽降低的数量都是现实存在的，参见下表。 最佳情况的场景是假设所有的节点都以线性的方式排列，类似于一个珍珠串，每个节 点只能和它两个邻接的节点通信。但是在实际部署的 mesh 网络中，任何一个节点都能 “侦听”到至少 3 个或 4 个邻接的节点。这时，带宽降低更加类似于最坏情况的情景。下图 说明了 802.11a/g 和 802.11b 采用单模块方案在最佳情况的场景下吞吐量降低的情况。 在 802.11b 情况下，此表的起始吞吐量为 5 mbps因为 802.11b 任何信道的毛 数据速率为 11 mbps，其有效吞吐量接近于 5 mbps。类似地，802.11a/g 的有效吞吐 量接近于 24 mbps。正像前表中所显示的一样，即使在最佳情景的时候，对于中等规模 /webmoney26 和大规模环境，带宽的损失也是不可接受的。 无无线线干干扰扰 无线干扰是一个十分重要的问题，它将影响到无线网络的性能。简单地说，无线干扰 可以定义为非期望的信号干扰了其他无线通信设备的正常操作。在当今的无线网络中， 802.11b 和 802.11g 是企业和服