铁路无线技术方案-

铁铁路路 沿沿线线信信息息化化建建设设 无无线线 网网络络 覆覆盖盖 系系统统 技技 术术 文文 件件 山山西西合合力力创创新新科科技技有有限限公公司司 公司地址 太原市南内环街公司地址 太原市南内环街 98 2 号号 财富国际大厦财富国际大厦 1209 室室 公司总机 公司总机 0351 公司传真 公司传真 0351 8005 公司网址 公司网址 WWW HLCX COM CN 第一章第一章 项目概况项目概况 1 1 前言前言 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 21 2 用户需求分析用户需求分析 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 第二章第二章 方案设计方案设计 2 12 1 技术要点阐述技术要点阐述 2 1 12 1 1 无线接入的经济性无线接入的经济性 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 22 1 2 无线传输技术概述无线传输技术概述 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 2005 2007 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 125GHz 5 85Ghz 共 28 个信道 使其具有 规避干扰的灵活性 4 5GHz 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 22 2 方案设计方案设计 2 2 12 2 1 方案规划思路详解方案规划思路详解 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 22 2 2 方案设计图方案设计图 1 无线网络建设管理系统拓扑图 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 铁路沿线覆盖连接示意图 3 WIFI 基站建设示意图基站建设示意图 4 覆盖网点设备连接示意图 覆盖网点设备连接示意图 5 5 铁路信息化建设管理组织结构图 铁路信息化建设管理组织结构图 6 6 管理中心 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 第三章第三章 产品介绍产品介绍 3 13 1 电信级无线电信级无线传输设备传输设备 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 40 70 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 40 70 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 产品概述产品概述 产品外观产品外观 产品特色 ISM 5 8GHz IEEE 802 11a OFDM 技术技术 支持支持 108Mbps 网桥模式网桥模式 实际速率最高可达实际速率最高可达 55Mbps 网桥模式可达网桥模式可达 25 公里传输距离公里传输距离 200mW 输出功率输出功率 采用采用 GUI 界面简化管理界面简化管理 广泛操作温度从广泛操作温度从 40 到到 70 C 支持支持 STP 生成树协议生成树协议 环路备份环路备份 支持路由支持路由 NAT 技术技术 MAC 地址控制地址控制 64 128 152bit WEP 加密加密 内置内置 23dbi 天线天线 针对远距离无线带宽接入 网路互联针对远距离无线带宽接入 网路互联 15 25 公里公里 支持支持 IEEE 802 3af POE 以太网供电以太网供电 防水室外单元防水室外单元 IP66 国际国际 A 级防水级防水 支持支持 1 点对点对 8 点点 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 306mm 306mm 85mm 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40mm 50mm 硬件 MAC BaseBand Atheros 802 11a b g Wireless MAC Baseband processor 射频Atheros 802 11a b g 双频三模 Radio SDRAM8M 16 x2 32MB FLASH4M 8 x1 4MB bottom boot 性能 无线网络IEEE802 11a 5GHz OFDM Atheros 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 telnet MIBs 1 MIB2 RFC1213 2 EtherLike MIB RFC 2665 3 IF MIB RFC 2233 WirelessBridge 工作特性 操作温度 40 70 C 储存温度 45 80 C 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 15 FCC part 90 EN301 893 EN301 489 1 and 17 EN300 328 TELEC ARIB STD T66 ARIB STD T33 It is used for 802 11b ch14 ARIB STD T71 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 Wi Fi 兼容Wi Fi 5 GHz band 802 11a Wi Fi Protected Access 3 23 2 电信级无线覆盖设备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 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 LAN 10 100M 自适应 复位按钮恢复系统默认配置 工作温度 40 75 C 安装 产品概述产品概述 规规 格格 产品特色 内置IEEE 802 3af draft IEEE 802 3at 高功率 PoE供电芯片 内置10 100 1000Base T 以太网络接口 32 32 MB DDR SDRAM 2x chipset 16 MB Flash 以太网络标准 1 x IEEE 802 3 Ethernet Port 10 100 1000Mbps Auto MDI MDI X 802 3X Flow Control 无线网络标准 802 11b g n draft 2 0 最高可支持到300Mbps 802 11n 射频口支持 802 11b g n 2x1 streams 2 4GHz Radio MMCX 支持 WPA WPA2 WPA PSK WPA2 PSK AES 硬件加密 WEP支持64 128 152 位加密 支持WAPI 支持WMM无线多媒体功能 通过 RoHS 无铅认证 支持看门狗功能 功率1000MW可调 支持 POE 和 LAN 口浪涌保护 储存温度 45 80 C 重量 2 1kg 系统规格 MAC BaseBand CPUAR7240 400MHz 1 Integrated 400MHz MIPS 24K family Processor operating 2 64K instruction cache and 32K data cache 3 supporting up to 400 M transfers per second RadioAR9283 11b g n Transceiver 1 All CMOS solution interoperable with IEEE 802 11b g n WLANs 2 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 SDRAM32MB FLASH8MB 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 OFDM IEEE802 11n 2 4GHz MIMO Atheros 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 Mbps 40Mhz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 3 33 3 双极化高性能覆盖天线双极化高性能覆盖天线 特点特点 应用应用 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 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 技术参数技术参数 型号 TDJ 2400I 频率范围 MHz 2400 2483 带宽 MHz 83 增益 dBi 14 垂直面波瓣宽度 15 水平面波瓣宽度 90 前后比 dB 25 驻波比 1 5 阻抗 50 产品介绍产品介绍 水平方向水平方向 图图 垂直方向垂直方向 图图 3 43 4 终端高性能终端高性能 wifiwifi 无线网卡无线网卡 终端设备是室内高功率长距离无线接收 U