无线通信网设计课件

1、无线网络辅助系统应用平台建设方案无线网络辅助系统应用平台建设方案2008年3月目 录1无线网络系统应用需求32无线系统总体设计43无线系统基站分布图94无线网络监控软件115无线终端选择136无线终端介绍147系统预算181 无线网络系统应用需求站场范围初步设计站场长约3.5公里，宽约350米。无线场地覆盖设计需求1提供站场全部地面信号覆盖（主要为现场人员的无线手持终端应用）。2网络必须覆盖整个生产作业现场，提供100%的覆盖冗余。3提供足够的无线网络带宽，避免基站重叠覆盖区内同频复用，以保证各类车载终端应用得到足够的带宽。无线技术选用需求1采用直序扩频技术，至少满足IEEE802.11b标准

2、，满足覆盖要求的场地上能够接收到的最大信号的信噪比应大于等于10dB。2保证在确保当前大部份投资的前提下，今后可升级至更新的无线技术以满足今后业务的发展。3保证机动性，满足未来扩展的需求。无线技术稳定性需求满足站场7x24小时的不间断的作业环境。整个无线系统具有100%的冗余性，当有部分基站（至少一至两个设备）由于各种原因而无法工作时，整个作业系统不可以中断，剩下的基站应仍能保证全场对覆盖的要求；系统应具备良好的抗干扰性能，可防止因信号折射、反射产生多径衰弱和干扰，防止其他频率干扰，防止信道之间干扰；系统应保证系统传输数据不会丢失，传输成功率应大于95%，不会被非相关人员删除和修改，不会被非法

3、侵入后台系统；系统中终端漫游切换时间应在一秒左右，基本对用户透明，根基站由于各种原因造成的切换应不大于40秒。无线系统通讯性能需求整个无线系统基站设备应具备负载均衡能力，能自动协调网络流量；保证在无线最为拥挤的区域能基本满足各终端的通讯需求，保证在拥挤处仍能保证各通讯设备所需通讯带宽。无线技术可管理性需求系统应提供基站节点管理软件工具，设备可支持网络管理专用协议（SNMP），为管理人员监控和及时发现故障点提供平台。2 无线系统总体设计无线系统整体设计拓扑图网络监控台应用服务器1，2，3主专换器蜂窝式无线多路径局域网主机房作业区使用先进的802.11b/g的无线局域网标准，对站场进行无线网络覆盖

4、。整体设计考虑了成熟性、稳定性和针对站场整体工程的延续性，以及冗余性、工业性能等要求，能够满足站场对于信息系统的要求。802.11b/g无线局域网是国际组织IEEE提出的无线局域网标准，受到各生产厂商的重视。为使各生产厂商的产品的兼容性及互操作性，厂商的联盟通过了Wi-Fi认证标准，凡通过该项认证的产品都能够平滑无缝地兼容并使用无线局域网。所建议无线系统关键技术及优势一览我们建议使用一个扩展性绝佳的蜂窝Wi-Fi （802.11b/g) 的网络对场站进行100%的覆盖，数据传输的平均速度最高可以达到27 Mbps。这种设计将会提供： 高性能蜂窝网这种网络支持802.11b/g 无线通信协议，最

5、高数据传输速度可达到 54Mbps，基于场站内设备位置的不同，可以提供从500 kbps 到27 Mbps 不等的数据传输速度。 所使用的无线基站单体包含了所有必需的组件在内，无须在配置安装任何外设，如电源、加热器等等，安装方便简单，只需要15分钟和一把螺丝刀就可以完成。 独特的PWRP 无线通讯协议- 智能预测无线路由协议（Predictive Wireless Routing Protocol） 蜂窝Wi-Fi的关键技术自动配置和优化 蜂窝Wi-Fi的关键技术故障路径自动痊愈 兼容标准的 IEEE 并支持Wi-Fi (802.11b/g) 支持所有工业无线标准，兼容所有的笔记本、PDA等无

6、线终端，无须外加特殊装置。 高接收灵敏度 全面改进无线收发的性能，使覆盖更广泛，性能更稳定。 数据传输 & 服务质量 (QoS) 数据传输质量极高，有效范围内极少掉包。 扩展性 (覆盖区域) 我们将以的方案目前仅使用了4个基站来覆盖制定区域，在未来的发展中，一旦需要扩大覆盖区域，可以非常方便地安装相应数量的基站就可以轻松做到，不需要在布线和重新配置网络。单体集成无线基站将这些组件全部设计在他的单体包装中，安装的时候只需要一些固定工具和少量的时间，装到相应的位置，同上标准的电源（AC200V250V）就可以了。这时的整个安装过程非常简单、方便，也大幅减少了后期维护的工作。标准的安装组件蜂窝Wi-

7、Fi的关键技术PWRP - Predictive Wireless Routing Protocol 在一个大型的无线网络中，通常要求用于无线通信控制协议的带宽和用户用于数据交换的带宽有一个合理的分配，应该尽可能在不同的情况下都能使后者占据主要的大部分的带宽资源，保证数据交换的流畅无阻。PWRP的专利技术就是为了满足这种需求而特别设计的。 传统的无线基站桥接技术，在点对点的情况下，使用了将近一半的带宽来进行通信协议的控制，留给用户的带宽只有原来的一半，因此，性能下降了一半。而如果想要进行三点间的互联，则难上加难，几乎成为不可能的事情。 而使用了PWRP协议的蜂窝Wi-Fi技术，在点对点桥接的情

8、况下，仅仅使用了不到5%的带宽资源来进行通信协议的控制，用户可以使用多达95%的带宽来进行数据通信。而在二点以上的无线桥接情况下，最多也仅使用5%的带宽来进行通信协议的控制，如上图所示，网络中无论有多少个点进行互连，用于这部分控制的带宽总是不超过5%。这就使得蜂窝Wi-Fi网络成为现实。蜂窝Wi-Fi的关键技术自动配置和优化由于使用了PWRP技术，网状无线网络的构建变得非常容易。因为主干网仅仅需要连接到其中一个无线基站（Gateway）上即可，其他的无线基站（Node）将通过PWRP技术自动桥接到这个Gateway上，从而链入主干网。如下图所示，红色的粗线表示主干网到无线基站（Gateway）

9、之间的有线链路，虚线则表示各基站（Node）之间的无线桥接链路。各个Node和Gateway的无线基站之间，通过PWRP技术的优化，将自动寻找到最直接的路径通过Gateway与主干网连接。粗蓝色的线则表示最远端的Node与Gateway之间最优化的无线链路路经。这样的配置基本上是无需人工干预的。一旦某个Node被安装到这个网络中后，将由PWRP协议控制自动寻找链接伙伴，自动对话，自动配置和适应。主系统将在其稳定接入后重新优化路径，自动完成网络的重组。蜂窝Wi-Fi的关键技术故障路径自动痊愈蜂窝Wi-Fi具有路径终端自动重组和痊愈的功能。如下图所示，蓝色子网（组）和红色子网（组）之间原来的互联路

10、径因故中断，系统即刻发现这一故障，马上重新选择另外的链接路径，通过上端的Node重新将二个组连接起来。 而下图显示的是主干网故障的情况下，蜂窝Wi-Fi网络是如何自动恢复工作的。网络支持标准支持所有工业无线通信标准（802.11b/g），兼容所有现有笔记本电脑、PDA等无线通信终端。高接收灵敏度如图所示，独特的超高接收灵敏度保证了远距离无线通信的稳定性，最大程度减少了通信掉包的几率。数据传输 & 服务质量为了提高整体无线网络的稳定性，还提供了冲突弹性解决机制，以防止有线或无线链路的中断对整个网络的服务质量造成影响。这为使用无线网络承担语音和视频通信提供了很好的条件。覆盖扩展性简单添加基站（No

11、de）就可以方便扩展覆盖区域，并且无须人工干预调整网络设置。一切都是自动完成，只需要观察指示灯的状态，就可以知道工作状态了。在安装好第二个机站后，只须开电，只需要观察指示灯的状态，覆盖区域扩展就可以自动完成3 无线系统基站分布图针对系统的应用需求，在本方案中，使用室外无线基站设备构成无线网络。按照场站的结构布局，我们设计使用24个基站安装在灯柱上（30米高度），组成蜂窝Wi-Fi WLAN。如上图所示，互为冗余，冗余度为100%。中心机房将设二根主干光纤连接每组中的一个AP，以防止任一主干故障导致WLAN中断的发生。4 无线网络监控软件软件特点可独立应用，也可兼容于SNMP型监控系统，如HP

12、的Openview内。通过这一控制系统，用户可以高度集中地完成无线网状网络的管理，包括配置、日常操作、节点监控、基站FirmWare升级和日常维护管理。快速部署实现快速简捷的野外部署，使实施工程费用和联网时间降到最低。其自动发现功能使整个网络的扩展变得非常容易。预安装配置连接 Wi-Fi 单元到管理系统，预装软件和配置数据（出厂默认值）。安装基站并通电运行。自动发现网络运行中，添加或移除无线基站，将自动扩展或调整覆盖范围。管理系统自动感觉到新安装的基站并上传相应的软件和配置数据。网络监控管理系统提供多视图的网络和其基站单元的控制，并可继承物理地图和实际基站位置。同时，管理系统也监控基站的运行情

13、况，如传输性能，尽早发现如下潜在的问题：l 故障或无法连接的基站单元；l 性能差的基站单元；系统内置了完整的报告工具，可以将长期的性能记录进行复杂分析。网络管理管理系统可以集中管理所有基站单元的配置参数。l Wi-Fi cell-to-client和cell-to-cell 传送率管理。为了防止非法侦听和入侵，管理软件使用了代理体系，在网关基站中收集发送到各个节点基站的管理信息，运行AES加密机制，通过SNMP发送到管理服务器端。5 无线终端选择针对本次科研组情况，无线终端设备的选择成为重点之一，好的无线终端既能满足业务应用的需求，同时也能减小辅助系统开发的难度，经过我们对市场主流的无线终端的

14、比较，见下图：因为无线终端系统需要进行实时的数据采集、上传和处理，为此，其操作系统最好为Windows CE，其基于.NET的应用，能够满足二次开发的要求。通过性价比的比较，我公司建议采用赛弗莱公司出品的9400系列工业级移动计算机中的9470，它支持Wi-Fi 802.11b/g，能够使用无线局域网模式对数据进行传输，满足对无线网络的传输要求。此设备采用VGA屏幕，最大分辨率达到了640*480，同时还支持触摸屏手写输入，能够及时、方便、快捷的业务服务。它支持红光/激光/二维的条码扫描，还支持RFID读写器，如果工作需要，还能配置200万像素的摄像头，满足将来应用扩张的需求。考虑到满洲里当地

15、的室外气温情况，虽然其标准的工作温度为-10-50，但是我们在冬天（低于-10）可以配置一个保温外套，从而满足其应用的温度条件（该设备已经在哈尔滨冰雕节投入使用，并成功克服室外温度过低的障碍）。6 无线终端介绍产品图片：产品特点：1. 操作系统：采Microsoft Windows CE 5.0 专业版，视窗型彩色操作界面更简便、更友善。2. CPU：采用业界领先的Intel XScale PXA270 520MHz CPU，计算能力更快速、效能易于应用与系统集成能力之开发。3. 内存：128MB Flash与128MBSDRAM，并提供Mini SD插卡槽可供内存卡扩充，增加了系统开发所需的

16、扩充性与灵活性。4. 显示屏： 3.5吋QVGA(分辨率达320X240)或VGA（分辨率达640X480）彩色触控屏幕可选， 提供更多的信息显示，更清晰的信息读取。 半穿透式LCD 折中于穿透式LCD 和反射式LCD之间，使用户在两种光照条 件下都可以得到更好的使用效果。5. 键盘：28键或59键选配，可适合不同应用领域6. 工作电源：主电源采用3.7V 1800mAh 锂离子充电电池，可供长时间的系统操作；另提供3.7V 70mAh 备用电池，在主电源没电的情况下可支持数据存储至少20小时，以确保机器在断电情况下数据资料不会丢失。7. 读取确认：提供三种不同方式的条形码读取确认，三色(绿、

17、红、蓝)LED、蜂鸣器与震动器，提供更直观的感受。8. 读头： 条码读头：采用更先进的激光式二维图像器，可读各种标准一维及二维条形码，读取更灵敏更快速。 13.56MHz RFID读头可选，应用更广泛9. 数码相机功能：万像素数码相机选配，提供更多元化的客户应用服务10. 无线传输技术： 同时提供最先进的蓝芽与802.11b/g两种无线传输方式，提供更快速的实时数据交换。 GSM/GPRS模块可选，使数据交换更快速、灵活11. 中文手写输入法：在win ce操作系统基础上提供稳定、功能强大的中文手写输入法，更适合中国客户使用12. 通讯传输：提供充电、传输两用的USB接口专用传输座，传输数据速

18、度更快更准确。13. 工业等级：更高IP64的防尘防水等级、1.5米六面、每面五次的落摔测试，并通过2000次滚摔测试，耐用度更佳。14. 操作温度：可在零下10度至50度的作业环境下工作，环境适用性更佳。15. 配件：旅行充电器、手柄、车载充电传输座、保护皮套等配件可选，使客户应用更加轻松和人性化16. 软件提供：可提供Forge、Mirror、Stream、MCL、Wavelink 等功能强大的软件开发工具，使软件人员更快速、优质的完成程序开发工作17. 质量认证：通过ISO-9001质量保证体系，符合CE、FCC、RSS-210、C-Tick等多国安规认证。产品规格：型号9400 947

19、094809490性能 操作系统 Microsoft Windows CE 5.0 ProfessionalCPU Intel Xscale PXA270 520MHz内存 128MB Flash ROM / 128MB SDRAM扩展性Mini SD 插槽工作电源3.7V 1800mAh 锂电子充电电池 适配器：AC110V/220V输入，DC6V/3.3A经由通信底座工作时间 批次模式10小时，WLAN模式8小时 备用电源3.7V 70mAh 锂电池数据至少保存20小时报警器 音频扬声器 / 振动器 / 三色LED扩音器 通过蓝牙或有线耳机 无线通讯 无线局域网络Wi-Fi 802.11b

20、/g250m 视线距离Wi-Fi 802.11b/g250m 视线距离无线个人网络2级蓝牙 (Class2)无线广域网络GSM / GPRS / EDGE (四频段)-仅用于数据数据收集条码扫描 红光/激光/二维RFID读写器 频率：13.56MHz 支持标签:ISO 14443A、ISO14443B、ISO15693、Tag-it数码照相机 2百万像素CMOS实体特性 显示屏 3.5英寸彩色VGA或QVGA，TFT半穿透式触摸屏，LED背光 键盘 28或59LED背光键 LED 三色 ：绿红蓝尺寸L*W*H 重量 170*90*38 mm/6.7*3.5*1.5 in14.1 oz./400

21、g(视结构配置而定)用户环境 工作温度 - 1050 (14F122F)存储温度 - 2060 (-4F140F)湿度 非结露5%-95% (无结露) 抗震 多次1.5米(5ft.)落摔混凝土地面（每面5次）/2000次滚摔(50cm)/IP64防尘防水 电流释放 +/- 15kV 空气放电；+/-8kV 直接放电EMC规范 CE、FCC、RSS-210、TELEC、C-Tick编程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 Terminal Emulati