无线通信网设计

无线网络辅助系统应用平台建设方案蜂窝Wi-Fi的关键技术—PWRP™-PredictiveWirelessRoutingProtocol™

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）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（Node）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-FiWLAN。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。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况，如传输性能，尽早发现如下潜在的问题：故障或无法连接的基站单元；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。Wi-Ficell-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。

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WindowsCE，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-Fi802.11b/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）。无线终端介绍产品图片：产品特点：操作系统：采MicrosoftWindowsCE5.0专业版，视窗型彩色操作界面更简便、更友善。CPU：采用业界领先的IntelXScalePXA270@520MHzCPU，计算能力更快速、效能易于应用与系统集成能力之开发。内存：128MBFlash与128MBSDRAM，并提供MiniSD插卡槽可供内存卡扩充，增加了系统开发所需的扩充性与灵活性。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。键盘：28键或59键选配，可适合不同应用领域工作电源：主电源采用3.7V1800mAh锂离子充电电池，可供长时间的系统操作；另提供3.7V70mAh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。读取确认：提供三种不同方式的条形码读取确认，三色(绿、红、蓝)LED、蜂鸣器与震动器，提供更直观的感受。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。13.56MHzRFID读头可选，应用更广泛数码相机功能：２００万像素数码相机选配，提供更多元化的客户应用服务无线传输技术：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、灵活中文手写输入法：在wince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，传输数据速度更快更准确。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。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。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9400947094809490性能操作系统MicrosoftWindowsCE5.0ProfessionalCPUIntelXscalePXA270@520MHz内存128MBFlashROM/128MBSDRAM扩展性MiniSD插槽工作电源3.7V1800mAh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3.7V70mAh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-Fi802.11b/g

250m视线距离Wi-Fi802.11b/g

250m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:ISO14443A、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*38mm/6.7*3.5*1.5in

14.1oz./400g(视结构配置而定)用户环境工作温度-10℃～50℃(14°F～122°F)存储温度-20℃～60℃(-4°F～140°F)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eMbeddedVisualC++4.0,VisualStudio.NET,VisualStudio2005,WindowsCESDK,ReaderConfigurationUtility,CipherLabPowerSuiteFORGEApplicationGenerator,STREAMWirelessStudio,MIRRORTerminalEmulation,Wavelink,MCL通讯传输座USB客户端/USB主机配件车辆底座，旅行充电和通信底座，充电电池组，枪袋式皮套，枪柄式把手，保护套保固期1年9400系列,是PDA形式的工业级无线数据采集器,它使用的操作系统是WINCE5.0,在设计上,适合物流和户外工作使用.是一款移动应用上的多面手.

系统预算编号描述型号数量单位单价金额艾克赛尔无线网络部分（22个无线基站）15.8GHz108M/54M电信级网桥AX9800ABA22台211M2.4GHz电信级多功能网桥/APAX9000LBA14台3DC到2.5GHz同轴避雷器CA-23RP4个4DC到6.0GHz同轴避雷器MC-6BP22个52.4GHz15.5dBi室外120度板状天线XA-315E4付62.4G200cm高频馈线（含接头）XA-50L-2004根75.8G适用低损耗200cm高频馈线（含接头）XA-50L-200E22根85.8GHz23dBi平板天线XA-512317付95.8GHz