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        解決方案

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        提供針對不同行業的專業解決方案,產品廣泛應用于平安城市、建筑工地、森林防火、油田礦區、水利監控(江河湖海)、軌道交通、應急布控、邊防海防巡檢等各種固定和移動點通訊系統,在無人機、無人車、無人船、機器人的系統均有廣泛的應用。

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        應急通信解決方案

        MESH無線傳輸系統方案

        作者:騰遠智拓    來源:深圳市騰遠智拓電子有限公司   時間:2021 -04-27

        背景概述

        隨著軍隊信息化建設的不斷深入,為加快適應部隊信息化建設發展需求,達到上級領導提出的 “指揮實時化、監控可視化”的要求,提高后端指揮人員對前端任一監測單元的實時指揮及控制,現急需建設一套寬帶無線自組網通信系統。從而實現多方現場監控、通信聯絡、數據傳輸、指揮調度等功能。

        在軍隊信息化建設中,無線通信網絡需要在復雜的環境下快速、安全、靈活的部署,使各單元之間無縫連接。目前部隊現有無線傳輸手段難以滿足各級日益增長的信息傳輸需求,具體表為“二多二少”:一是窄帶傳輸手段多,寬帶傳輸手段少?,F有的無線專網系統多以語音、報文等單一傳輸內容,如短波、集群等為主,且各終端相互間兼容互通性差,對文字、圖片、圖像等多媒體信息的無線傳輸手段相對較少。二是固定骨干傳輸手段多,機動末端傳輸手段少。固定骨干傳輸手段以光纖、衛星等為主,且形成了多路由、多環路,單路由中斷時,不影響骨干傳輸。機動末端傳輸手段主要還依靠短波、超短波等或公網實現,帶寬窄、管控難、要求高,無法滿足新形勢下末端大數據無線傳輸需求。

        基于中心節點的傳統通信架構由于缺乏靈活性及自主中繼能力,難以滿足復雜場景(如城市綜合體內部、地下室、隧道等)的通信要求,近年來,基于無中心的自組網技術逐步成熟,深入應用。自組網技術依據其“自組織,自恢復”、“多跳自動接力”、“無中心”等優勢,極大的提高了應急通信系統的可靠性、環境適應性與實用性。

        無中心自組網技術(也叫做Mesh組網),是一種以所有節點“平等、獨立”為原則的組網技術。節點之間不存在依賴關系,相互之間通過協商來進行組網和數據傳輸。相比目前基于中心節點的網絡,無中心自組網技術的主要優勢在于:

        1) 網絡健壯性強:能夠自組織、自恢復,網絡穩定性與可靠性高;

        2) 易于部署和安裝:不依賴任何關鍵節點,可以隨機部署網絡拓撲,能夠做到一鍵開機即可使用;

        3) 結構靈活:網絡鏈路自動維護,自動路由計算等;可隨時接納新入網節點,也可隨時刪除離網節點,無需配置,網絡靈活性高;

        4) 同頻技術:節點頻率相同,有效節省頻譜資源;

        5) 負載均衡技術:根據網絡實時負載情況,自動計算并選擇合適的端到端路徑,避開擁塞區域;

        6) 非視距傳輸:通過多跳可以保障在非視距場景下的無縫覆蓋。

        需求分析

        主要目的是為了把演習場各個移動單元的數據在無公網的情況下快速實時的傳輸到后端的指揮中心,為此整個系統需要滿足網絡穩定,覆蓋面廣,安全保密,使用靈活,攜帶方便等要求,所以該裝備需具備以下功能:

        1) 自組網功能。確保演習場各個單元之間進行無中心自組網,實現各個單元之間互聯互通;

        2) 點對點功能。移動點與固定點之間可利用自組網進行語音、視頻交流可查看周邊隊友所接觸的音視頻信息;

        3) 點對多點功能。指揮員可通過后端指揮平臺實時查看各個移動單元所接觸的音視頻信息;

        建設原則

        1) 創新理念,緊貼前沿。

        立足部隊現代化發展的新形勢、新任務,研究創新無線通信的建設模式,充分借鑒社會創新和信息化技術應用的成功經驗,分析查找現有無線通信指揮過程的薄弱環節,不斷豐富、創新指揮信息工作理念,系統要緊跟當前技術前沿,采用成熟技術,將提供更寬帶寬、更高速率和更好的用戶體驗作為目標,促進信息手段服務部隊建設效能的最大化。

        2) 科學規劃,突出重點。

        要科學規劃系統建設,抓好頂層設計,按照“重點優先”的原則,合理選點,分布組織實施。要突出應急性、臨時性、機動性任務保障,突出重點部位、重要任務區域保障,突出小、散、遠、弱等點位通信需求,確保實用、管用、好用。

        3) 著眼發展,安全可控。

        系統采用的技術要緊跟現代移動通信技術的發展方向,既要滿足當前高速率、高帶寬無線專網的多媒體業務需求,又要考慮今后網絡、應用的發展,留有充分的擴展余地,方便實現系統擴展與升級。要考慮系統信息傳輸的安全可控。

        組網結構圖及方案描述

        系統組網架構圖 

         

        系統組網架構圖

        整體組網思路方式

        如上圖所示,整個現場3個固定站,10個移動車載站。3個固定點位上各安裝一臺大功率微波無線組網基地臺設備(ST9940NC1),固定點與點之前進行MESH組網,10個移動端各安裝一臺大功率車載微波無線組網設備(ST9940NC1),當每個移動端設備靠近3個固定站任一一個站點的時候自行進行通信,并把視頻及數據傳輸給固定站。從而形成整個節點之間進行MESH組網。

         

        產品介紹

        mesh組網無線傳輸設備

        系統主要特征:

        ? 無中心同頻組網

        MESH 無線自組網系統為無中心同頻系統,所有節點地位對等,單一頻點支持具備 TDD雙向通信,頻率管理簡單,頻譜利用率高。任意節點設備在網絡中均可作為末端節點、中繼節點或指揮節點使用。在任何時間任何地點,不依任何其它的固定通信網絡設施(如光纖、銅纜等),可迅速建立無線通信網絡。所有無中心同頻自組網設備,包括室外固定臺、應急布控臺、車載臺及單兵便攜臺等,只需開機上電就可自動組成無線網狀網,相互之間實時通信。

        ? 多節點快速靈活組網

        MESH 無線自組網系統目前同頻組網可支持 32 個節點,可快速部署、靈活組網。在各個節點快速移動時,系統可根據多個節點之間的信道質量、數據業務速率、誤碼率等各項指標,隨著拓撲結構變化信息,自動重新計算多個節點之間的路由關系并快速生成新的路由表,網絡拓撲隨之實時更新。此時,語音、數據和視頻業務不會因系統拓撲結構變化而受影響。

        快速入網

        節點在開機上電后即可“秒級”注冊組網,簡單實用。保證系統節點在脫網后重新入網時,能夠迅速建立通信。如下 所示,單兵 4 由于移動造成脫網,當其向已有網絡靠近時,可重新迅速入網。

        路由快速更新

        路由快速更新

        如下圖左邊所示 7 個單兵形成最多 3 跳拓撲結構,由于單兵移動,網絡拓撲結構發生變化至時,系統能快速響應拓撲結構變化,并迅速重新構建路由系統,保障信息暢通。

        智能路由選擇 

        智能路由選擇

        MESH 無線自組網如果發生某條最優路徑鏈路剩余帶寬不夠,可自動選擇次優進行信息傳輸。如下圖左所示,當實線無線鏈路被占滿,最左邊單兵要發起業務給最右邊單兵時,可通過右圖所示上邊的鏈路建立傳輸路徑。

        多小組快速合并 

         

        多小組快速合并

        如下圖所示,7 人小組由于地理隔離因素分拆成兩個小組:A 組和 B 組。A 組成員和 B組成員之間暫時無法進行通信。當兩個小組需要本地協同,重新靠近時,可在 2s~4s 時間內重新融合成一個 7 人大組,所有 7 人成員間可以進行正常的通信,新的網絡拓撲不影響原有業務傳輸。

        任意網絡拓撲結構 

        ? 任意網絡拓撲結構

        MESH 無線自組網系統支持任意網絡拓撲結構,如點對多點、鏈狀中繼、網狀網絡及混合網絡等。如下圖所示為在MESH終端系統軟件上顯示的各種應用過的多種網絡拓撲結構圖。

        圖片6.jpg 

        ? 高數據帶寬快速移動

        MESH 無線自組網系統的峰值數據帶寬為≥ 60Mbps(基于20MHz載波帶寬)。節點具備非固定移動傳輸能力,且快速移動也不影響高數據帶寬業務,如語音、數據和視頻的業務不會受到系統拓撲結構快速變化以及終端高速運動的制約影響。

        ? 抗干擾性

        通過外接濾波器,有效抑制帶外諧波干擾,提高信號的抗干擾性及信噪比。同時,采用ARQ(自動重傳請求)傳輸機制,降低數據傳輸丟失率,提升數據傳輸可靠性。此外,自帶掃頻功能,可根據所配中心頻點掃頻結果,手動配置選取受干擾影響較小頻率設置中心頻點,

        實現干擾頻率躲避。

        ? 抗多徑能力

        MESH 無線自組網系統抗多徑能力強,且支持自動無線中繼傳輸,系統內所有節點支持多跳中繼(接力)通信,可適應多種地形和應用場景。尤其在山區地貌、密集城區或植被覆蓋、建筑高層或縱深、地下室、地鐵、隧道等傳統無線電設備難以覆蓋或弱覆蓋的場景區域,針對上述障礙物遮蔽非通視(NLOS)、地表與地下通信等需求場景,可憑借卓越的繞射反射多徑傳輸及穿透能力,再依托中繼臺進行有效覆蓋延伸,很好地實現抗多徑接力傳輸。

        ? 抗毀容災性

        MESH 無線自組網系統在單個節點設備故障時不影響整個網絡的使用。無線 MESH 網絡是一個網狀組網結構,因而當網絡中某個節點發生故障時,原本經由該節點進行的轉發任務將在路由協議的引導下,通過其他節點并選擇最佳的傳輸路徑進行中繼傳輸,整個網絡仍可自

        愈正常工作,這極大地提升了無線 MESH 網絡的容災可靠性,同時具有較好的容錯性能。

        ? 安全保密性

        系統通過設置工作頻點,載波帶寬、擾碼(即 MESHID)、通信距離及組網模式等“多把鎖”的編組加密,可有效防止非法用戶入侵網絡,只有當上述多項完全吻合一致時,才能確保合法入網;該系統為全自主研發,傳輸協議為全自定義協議,空口傳輸采用 64bit 密鑰,可動態生成加擾序列,實現信道加密,確保信息傳輸的高度安全;此外,系統還支持DES/AES128/AES256(可選配)的信源加密。

        ? 全IP組網互聯互通

        MESH 無線自組網系統采用全 IP 的設計理念,目前支持各種數據的無差異化透傳,易于與其他異構通信系統(如公網、專網、衛通及微波等)互聯互通,實現多媒體業務實時交互。

        ? 支持多種業務

        MESH 無線自組網系統支持語音、圖像、數據和定位信息(GPS/北斗)的實時傳輸。所有節點均可與控制終端配合使用,通過配置的 MESH 自組網終端系統軟件實現各種管理調度功能。也可利用 MESH 自組網終端系統軟件配置的移動交互平臺與手機終端進行實時業務傳

        輸。

        固定站終端設備

        固定站終端設備 

        ST9940NJ1遠距離大功率室外無線組網基站,可采用抱桿、掛墻及支架等固定安裝,主要部署于室外固定點、船載移動點,防水防塵,安裝方便,操作簡單,無需配套機房設施及傳輸網支持。設備發射功率大,覆蓋通信距離遠,集數據收發、動態路由、中繼轉發,與其他形態節點設備快速自組構成無線多跳寬帶網絡,為用戶提供語音、數據及視頻等多媒體業務無線傳輸服務。特別適用于作為遠距離覆蓋鏈路通信、信息匯聚回傳、區域覆蓋支撐、制高點增強覆蓋及中繼接力傳輸節點等應用場景。設備發射功率可達20W(43dBm),工作頻率:500~650MHZ(U段)、1000~1500MHz(L段)設備傳輸距離固定點與移動點之間可達150km以上。


        先進的MESH設計理念,不需要中心網關,任意一臺均可實現自組網絡功能,在群組內任意一臺設備掉線,在有效的天線覆蓋范圍內均會有對應的設備繼續通信,保證網絡不掉線。在實際應用當中,我們可以采用環狀網絡設計而不用擔心環網堵塞的問題。同時,產品除了無線端具備mesh功能以外,自身有線網口同樣具備mesh功能,在實際應用環境中可根據需要進行選擇使用。


        強大的硬件設計和軟件功能應用,支持點對多點、點對點、漫游、MESH自組網,可廣泛應用于森林防火、原始森林、江河湖泊、礦區、無人機、機器人、管道、大型工業區、道路、電廠、電力、消防、公安、車輛、艦船執法等各種固定點和移動點的監控。


        設備規格

        規格名稱

        規格描述

        設備型號

        ST9940NJ1(10W)

        系統參數

        工作頻率

        500~650MHz,1.0~1.5GHz,1MHz步進可調,工作頻率可定制

        載波帶寬

        2.5/5.0/10.0/20MHz,靈活可配

        傳輸體制

        COFDM

        雙工方式

        TDD模式

        調制方式

        QPSK/16QAM/64QAM/256QAM(自適應)

        組網規模

        同頻組網可支持32節點

        傳輸能力

        選配高帶寬達60Mbps

        發射功率

        10W雙通道

        接收靈敏度

        ≤-100dBm

        加密方式

        DES/AES128/AES256(可選配)

        供電方式

        外部供電,AC 220V

        設備功耗

        ≤145W (20W發射功率)

        設備接口

        天線接口

        N型×2

        控制接口

        防水以太網口

        GPS接口

        防水航插頭

        物理指標

        設備尺寸(L × W × H)

        470mm × 400mm × 142mm

        設備重量

        12.3kg

        防護等級

        IP68

        工作環境溫度

        -40℃~+65℃

        5.1.2、 車載站終端設備

        車載站終端設備

        ST9940NC1遠距離大功率車載無線組網基站,主要部署于車載、船載移動端,安裝方便,操作簡單,無需配套機房設施及傳輸網支持。設備發射功率大,覆蓋通信距離遠,集數據收發、動態路由、中繼轉發,與其他形態節點設備快速自組構成無線多跳寬帶網絡,為用戶提供語音、數據及視頻等多媒體業務無線傳輸服務。特別適用于作為遠距離覆蓋鏈路通信、信息匯聚回傳、區域覆蓋支撐、制高點增強覆蓋及中繼接力傳輸節點等應用場景。設備發射功率可達20W(43dBm),工作頻率:500~650MHZ(U段)、1000~1500MHz(L段),設備傳輸距離固定點與移動點之間可達5km以上(阻擋環境),視距可達150km以上。

        先進的MESH設計理念,不需要中心網關,任意一臺均可實現自組網絡功能,在群組內任意一臺設備掉線,在有效的天線覆蓋范圍內均會有對應的設備繼續通信,保證網絡不掉線。在實際應用當中,我們可以采用環狀網絡設計而不用擔心環網堵塞的問題。同時,產品除了無線端具備mesh功能以外,自身有線網口同樣具備mesh功能,在實際應用環境中可根據需要進行選擇使用。

        強大的硬件設計和軟件功能應用,支持點對多點、點對點、漫游、MESH自組網,可廣泛應用于森林防火、原始森林、江河湖泊、礦區、無人機、機器人、管道、大型工業區、道路、電廠、電力、消防、公安、車輛、艦船執法等各種固定點和移動點的監控。

        設備規格

        規格名稱

        規格描述

        設備型號

        ST9940NC1 

        系統參數

        工作頻率

        500~650MHz,1.0~1.5GHz,1MHz步進可調,工作頻率可定制

        載波帶寬

        2.5/5.0/10.0/20MHz,靈活可配

        傳輸體制

        COFDM

        雙工方式

        TDD模式

        調制方式

        QPSK/16QAM/64QAM/256QAM(自適應)

        組網規模

        同頻組網可支持32節點

        傳輸能力

        選配高帶寬達60Mbps

        發射功率

        10W雙通道

        接收靈敏度

        ≤-100dBm

        圖像質量

        支持CIF/HD1/D1/720P/1080P

        加密方式

        DES/AES128/AES256(可選配)

        供電方式

        外部供電,AC 220V

        設備功耗

        ≤145W (20W發射功率)

        設備接口

        天線接口

        N型×2

        通信接口

        太網口

        GPS接口

        航插頭

        物理指標

        設備尺寸(L × W × H)

        480mm × 385mm × 90mm

        設備重量

        7kg

        工作環境溫度

        -40℃~+65℃


        關鍵字:無線傳輸  無線自組網  
        成功案例
        推薦產品
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