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無線覆蓋解決方案
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深圳公路/隧道無線監(jiān)控方案

文章來源:本站 人氣:0 2023-05-15 18:10:20

第一章無線局域網(wǎng)技術(shù)概述

   無線網(wǎng)絡(luò)自誕生以來,已被公認(rèn)為可為用戶提供前所未有的靈活性、便利性及顯著提高工作效率,在減少工作壓力、改善生活水平乃至提高用戶社會(huì)地位等方面都具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。
   隨著Internet的蓬勃發(fā)展,信息的獲得更為便利。信息的及時(shí)交換與傳遞顯得非常重要,很多企業(yè)相繼開辦了分支機(jī)構(gòu),第二廠區(qū)等多個(gè)辦公,生產(chǎn)點(diǎn)。而隨著企業(yè)管理上的需求,需要將這些分散的點(diǎn)的計(jì)算機(jī)組成一個(gè)局域網(wǎng),WLAN無線橋接就應(yīng)運(yùn)而生,以安全、方便、快捷、經(jīng)濟(jì)多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)受到人們青睞,成為多點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)的首先方案。

1.1無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)簡介

IEEE 802.11b
IEEE 802.11 Task Group b于1999年底定IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn),以直序展頻(又稱DSSS;Direct Sequence Spread Spectrum)作為調(diào)變技術(shù),所謂「直序展頻」是將原來1個(gè)位的訊號(hào),利用10個(gè)以上的位來表示,使得原來高功率、窄頻率的訊號(hào),變成低功率、寬頻率。另外一方面,802.11b傳輸速率最高可達(dá)到11Mbps,頻段則采用2.4GHz免執(zhí)照頻段,但目前已基本被淘汰。
IEEE802.11a
IEEE 802.11a由于傳輸速率可高達(dá)108Mbps,有五個(gè)獨(dú)立頻道,使用在點(diǎn)數(shù)比較多地環(huán)境下,有效帶寬高,抗干擾能力強(qiáng)??墒褂迷诟嗟膽?yīng)用中,是目前最常使用的無線局域網(wǎng)絡(luò)規(guī)格,802.11a選擇具有能有效降低多重路徑衰減與有效使用頻率的OFDM為調(diào)變技術(shù),并選擇干擾較少的5GHz頻段。
IEEE802.11g
由于下一代規(guī)格IEEE 802.11a與目前的802.11b規(guī)格之間,頻段與調(diào)變方式不同使得其互相之間不能夠相通,已經(jīng)擁有802.11b產(chǎn)品的消費(fèi)者可能不會(huì)在802.11a設(shè)備問世之后就立即購買;而802.11g就是為這段過渡時(shí)間所發(fā)展的規(guī)格,它建構(gòu)在既有的IEEE 802.11b實(shí)體層與媒體層標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上,選擇2.4 GHz頻段、傳輸速率較54Mbps高,讓已擁有802.11b產(chǎn)品的使用者能夠以802.11g的產(chǎn)品達(dá)到一個(gè)速度升級(jí)的需求。
IEEE802.11n
IEEE802.11n傳輸速率達(dá)到300Mbps,采用多收多發(fā)MIMO技術(shù)。

1.2 無線技術(shù)的特性(802.11 標(biāo)準(zhǔn))

  • 可靠的通信

抗射頻干擾性能。理想的接收靈敏度,寬范圍天線能提供強(qiáng)大的、可靠的無線傳輸。
 

  • 低成本

可以避免安裝線纜的高成本費(fèi)用,租用光纖線路的月租費(fèi)用以及與設(shè)備需要經(jīng)常移動(dòng),增加和改變相關(guān)的費(fèi)用。
 

  • 靈活性

由于沒有線纜的限制,您可以隨心所欲的增加工作站或重新配置工作站。
 

  • 移動(dòng)性

由于設(shè)置允許在任何時(shí)間,任何地點(diǎn)訪問網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),而不是在指定的地點(diǎn),所以用戶可以在網(wǎng)絡(luò)中漫游。
 

  • 快速安裝

無須施工許可證,不需要開挖溝槽,安裝無線網(wǎng)絡(luò)所需的時(shí)間只是安裝有線網(wǎng)絡(luò)的零頭。
 

  • 高吞吐量

可實(shí)現(xiàn)最高300Mbps 或更高的數(shù)據(jù)傳輸速率(未來) 高于T1、 E1 線路速率。
 

  • 保護(hù)用戶投資

可實(shí)現(xiàn)向未來技術(shù)的平滑升級(jí),無須更換設(shè)備重復(fù)投資。
 

  • 抗干擾性強(qiáng)

   抗干擾是擴(kuò)頻通信主要特性之一,比如信號(hào)擴(kuò)頻寬度為100 倍。窄帶干擾基本上不起作用。而寬帶干擾的強(qiáng)度降低了100 倍,如要保持原干擾強(qiáng)度,則需加大100 倍總功率,這實(shí)質(zhì)上是難以實(shí)現(xiàn)的。因信號(hào)接收需要擴(kuò)頻編碼進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)處理才能得到,所以即使以同類型信號(hào)進(jìn)行干擾。在不知道信號(hào)的擴(kuò)頻碼的情況下,由于不同擴(kuò)頻編碼之間的不同的相關(guān)性,干擾也不起作用。正因?yàn)閿U(kuò)頻技術(shù)抗干擾性質(zhì),美國軍方在海灣戰(zhàn)爭等處廣泛采用擴(kuò)頻無線網(wǎng)橋來連接分布在不同區(qū)域的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。
 

  • 隱蔽性好

   因?yàn)樾盘?hào)在很寬的頻帶上被擴(kuò)展,單位帶寬上的功率很小,即信號(hào)功率譜密度很低,信號(hào)淹沒在噪聲之中,別人難以發(fā)現(xiàn)信號(hào)的存在,加之不知擴(kuò)頻編碼,很難拾取有用信號(hào),而極低的功率譜密度,也很少對(duì)于其他電訊設(shè)備構(gòu)成干擾。
 

  • 抗多徑干擾

   在無線通信中,抗多徑的問題一直是難以解決的問題,利用擴(kuò)頻編碼之間的相關(guān)特性,在接收端可以以相關(guān)技術(shù)從多徑信號(hào)中提取分離出最強(qiáng)的有用信號(hào),也可把多個(gè)路徑來的同一碼序列的波形相加使之得到加強(qiáng),從而達(dá)到有效的抗多徑干擾。

1.3 無線WiFi技術(shù)和有線技術(shù)的比較

1、有線通信的開通必須架設(shè)電纜,或挖掘電纜溝或架設(shè)架空明線;而架設(shè)無線鏈路則無需架線挖溝,線路開通速度快,將所有成本和工程周期統(tǒng)籌考慮。無線擴(kuò)頻的投資是相當(dāng)節(jié)省的。
2、一般有線通信的質(zhì)量會(huì)隨著線路的擴(kuò)展而急劇下降,如果中間通過電話轉(zhuǎn)接局,則信號(hào)質(zhì)量下降更快,到4、5公里左右已經(jīng)無法傳輸高速率數(shù)據(jù),或者會(huì)產(chǎn)生很高的誤碼率,速率級(jí)別明顯降低,而對(duì)于無線擴(kuò)頻通信方式,50公里內(nèi)幾乎沒有影響,一般可提供從64K到25M的通信速率,誤碼率小于10-10。
3、有線通信受地勢(shì)影響,不能任意鋪設(shè);而無線通信覆蓋范圍大,幾乎不受地理環(huán)境限制。
4、有線通信鋪設(shè)時(shí)需挖溝架線,成本投入較大,且電纜數(shù)量固定,通信容量有限;而無線擴(kuò)頻則可以隨時(shí)架設(shè),隨時(shí)增加鏈路,安裝、擴(kuò)容方便。
5、有線通信除電信部門外,其它單位的通信系統(tǒng)沒有在城區(qū)挖溝鋪設(shè)電纜的權(quán)力;而無線通信方式則可根據(jù)客戶需求靈活定制專網(wǎng)。
6、有線鏈路的維護(hù)需沿線路檢查,出現(xiàn)故障時(shí),一般很難及時(shí)找出故障點(diǎn),而無線擴(kuò)頻通信只需維護(hù)擴(kuò)頻電臺(tái),出現(xiàn)故障時(shí)則能快速找出原因,恢復(fù)線路正常運(yùn)行。
7、建設(shè)通信線路時(shí)一般需要備份,如果主備通道皆為有線線路,往往會(huì)存在相關(guān)故障點(diǎn)。若一條有線中斷,另外一條很可能由于整個(gè)電纜被挖斷或被破壞、配線架損壞、電話轉(zhuǎn)接時(shí)突然斷電等原因,同時(shí)中斷。如果有線通信線路利用無線擴(kuò)頻進(jìn)行備份,當(dāng)有線線路中斷,時(shí)則可將通信鏈路切換到無線鏈路上,仍可保證通信線路的暢通。
8、無線擴(kuò)頻通信可以迅速(數(shù)十分鐘內(nèi))組建起通信鏈路,實(shí)現(xiàn)臨時(shí)、應(yīng)急、抗災(zāi)通信的目的,而有線通信則需要較長的時(shí)間。
9、在安全性能方面無線擴(kuò)頻通信本身就起源于軍事上的防竊聽技術(shù);有線鏈路沿線均可能遭搭線竊聽。
10、與X.25和DDN 相比,無線擴(kuò)頻網(wǎng)具有速率高(1Mbps 2Mbps 4Mbps 11Mbps,54Mbps,108Mbps,150Mbps, 300Mbps),安裝簡單,運(yùn)行費(fèi)用低(無須租費(fèi),僅投入少量維護(hù)費(fèi)用),無須申請(qǐng)頻率資源,容易擴(kuò)展、投資少等優(yōu)點(diǎn)。另外,如使用X..25 或DDN 作為網(wǎng)間互連的鏈路,在鏈路兩端要使用路由器,多路復(fù)用器等設(shè)備,而無線擴(kuò)頻產(chǎn)品有網(wǎng)橋、路由器、調(diào)制解調(diào)器等多種選擇節(jié)省設(shè)備和投資,因此無線擴(kuò)頻網(wǎng)比X.25 和DDN 在數(shù)百公里范圍內(nèi)聯(lián)網(wǎng)要有明顯的優(yōu)勢(shì)。
綜上所述,無線擴(kuò)頻通信在可靠性、可用性和抗毀性等很多方面超出了傳統(tǒng)的有線通信方式,尤其在一些特殊的地理環(huán)境下,更是體現(xiàn)出了其優(yōu)越性。當(dāng)然,無論是選擇有線還是無線通信手段,都應(yīng)根據(jù)具體情況因地制宜,量體裁衣。

1.4無線局域網(wǎng)的未來

   有線LAN的技術(shù)發(fā)展歷史可用一句話來概括,“更快、更好、更便宜”。無線LAN技術(shù)已經(jīng)開始沿著同一條道路發(fā)展:數(shù)據(jù)傳輸速率從1兆位/秒增加到300兆位/秒,隨著IEEE 802.11a/b/g/n標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)互操作性已經(jīng)成為事實(shí),而且價(jià)格已經(jīng)大大降低。改進(jìn)在目前看來還只是剛剛開始。

1.5價(jià)格

    不斷下降的WLAN設(shè)備價(jià)格開創(chuàng)了一個(gè)全新的市場。隨著數(shù)量的持續(xù)增加,制造效率得到提高,成本下降,價(jià)格將進(jìn)一步下跌。盡管無線客戶機(jī)適配器的價(jià)格不太可能與有線的客戶機(jī)適配器相提并論(已計(jì)入布線和人工成本),但價(jià)格上的差別將變得越來越不重要。
 
 

第二章 無線局域網(wǎng)可行性分析

2.1安全可靠性原則

   802.11標(biāo)準(zhǔn)中與有線系統(tǒng)相當(dāng)?shù)谋C苄裕╓PA)選項(xiàng)只是滿足客戶安全需要的第一步。本公司產(chǎn)品能夠提供目前無線網(wǎng)絡(luò)可以達(dá)到的最高級(jí)別的安全性,可以提供128位加密功能,并可支持802.11標(biāo)準(zhǔn)的加密和身份驗(yàn)證選項(xiàng)。按照標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定,使用了具有40或128位密鑰的RC4算法。密鑰用于在使用無線電波對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸之前對(duì)其進(jìn)行加密。如果一個(gè)臺(tái)站接收的數(shù)據(jù)包沒有經(jīng)過適當(dāng)密鑰的加密,該數(shù)據(jù)包將被丟棄,永遠(yuǎn)也不會(huì)被發(fā)送到主機(jī)上。

2.2先進(jìn)性開放性及實(shí)用性原則

   在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中,施工周期最長、對(duì)周邊環(huán)境影響最大的,就是網(wǎng)絡(luò)布線施工。在施工過程中,往往需要破墻掘地、穿線架管。而WLAN最大的優(yōu)勢(shì)就是免去或減少了網(wǎng)絡(luò)布線的工作量,一般只要安裝一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn) (Access Point) 設(shè)備,就可建立覆蓋整個(gè)建筑或地區(qū)的局域網(wǎng)絡(luò)。

2.3使用靈活性原則

   在有線網(wǎng)絡(luò)中,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安放位置受網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn)位置的限制。而一旦WLAN建成后,在無線網(wǎng)的信號(hào)覆蓋區(qū)域內(nèi)任何一個(gè)位置都可以接入網(wǎng)絡(luò)。由于有線網(wǎng)絡(luò)缺少靈活性,這就要求網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃者盡可能地考慮未來發(fā)展的需要,這就往往導(dǎo)致預(yù)設(shè)大量利用率較低的信息點(diǎn)。而一旦網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展超出了設(shè)計(jì)規(guī)劃,又要花費(fèi)較多費(fèi)用進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)改造。而WLAN可以避免或減少以上情況的發(fā)生。

2.4可維護(hù)可擴(kuò)展性原則

   WLAN有多種配置方式,能夠根據(jù)需要靈活選擇。這樣,WLAN就能勝任從只有幾個(gè)用戶的小型局域網(wǎng)到上千用戶的大型網(wǎng)絡(luò),并且能夠提供像"漫游(Roaming)"等有線網(wǎng)絡(luò)無提供的特性。
 
 

第三章 無線方案設(shè)計(jì)

3.1 需求分析

    某公路在山體中同時(shí)開挖四條隧道,要實(shí)現(xiàn)隧道區(qū)域內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)控要求,共計(jì)有40個(gè)監(jiān)控點(diǎn),所有監(jiān)控圖像要在指定的位置項(xiàng)目部匯集。因各個(gè)監(jiān)控端點(diǎn)位置分散,遠(yuǎn)近不一,環(huán)境復(fù)雜,布線難度較大,綜合目前數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控技術(shù)及無線局域網(wǎng)技術(shù),決定采用具有較大靈活度和穩(wěn)定性的數(shù)字無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

3.2 方案設(shè)計(jì)

 1、無線傳輸系統(tǒng):為了保證整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的高穩(wěn)定性,本方案建議采用2.4G和5.8G搭配的無線傳輸方式來實(shí)現(xiàn)。
 2、模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng):因網(wǎng)橋傳輸為數(shù)字信號(hào)傳輸,故應(yīng)將前段的模擬圖像通過網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器壓縮成數(shù)字信號(hào)。

3.3 方案設(shè)計(jì)圖

    
 

3.4 方案說明

   如上圖所示:四條隧道共40個(gè)監(jiān)控點(diǎn),其中每條隧道有10個(gè)監(jiān)控點(diǎn),監(jiān)控點(diǎn)平均每80-100米一個(gè)。隧道內(nèi)采用一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式進(jìn)行視頻傳輸,分別用一點(diǎn)對(duì)三點(diǎn),一點(diǎn)對(duì)三點(diǎn),一點(diǎn)對(duì)四點(diǎn),計(jì)每條隧道用網(wǎng)橋13臺(tái),單路視頻服務(wù)器10臺(tái)。本方案中一共有一中心為項(xiàng)目部,一個(gè)中繼點(diǎn)為D點(diǎn),A1、A2、B1、B2四處圖像直接到中心匯集,C1、C2兩處由于與項(xiàng)目部中間有山體遮擋不能直接把圖像傳輸?shù)街行?,所以通過D點(diǎn)中轉(zhuǎn),然后由D點(diǎn)到中心匯集。
   把所有的數(shù)據(jù)傳輸?shù)巾?xiàng)目部監(jiān)控中心后,可以通過在服務(wù)器上安裝軟件對(duì)每路圖像進(jìn)行監(jiān)控,錄像,對(duì)云臺(tái)進(jìn)行控制;還可以通過視頻解碼器將網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信號(hào)還原成模擬視頻信號(hào)并轉(zhuǎn)接到監(jiān)視器或大屏幕上,并能過矩陣對(duì)圖像或云鏡進(jìn)行控制。

3.4 無線監(jiān)控原理圖


     前端網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器將攝像機(jī)輸出的模擬視頻信號(hào),云臺(tái)和鏡頭的控制信號(hào)打包編碼成網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腡CP/IP數(shù)據(jù)包,再通過無線網(wǎng)橋將信號(hào)發(fā)回監(jiān)控中心,監(jiān)控中心通過視頻解碼器解碼后還原成模擬視頻信號(hào)和485控制線,再通過矩陣就可以對(duì)所有攝像點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)看,錄像,回放,對(duì)云鏡進(jìn)行控制。
   
 

3.5 前端連接圖
實(shí)際安裝圖:

    

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