ruckus港口无线局域网技术方案 v10Word文件下载.docx

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2.3.1遵循标准

无线局域网采用的技术支持应为国际标准或业界标准，不使用某个厂商的专用技术和协议，以保证网络设备的互通性，有利于网络的投资保护。

2.3.2稳定可靠

只有稳定可靠的网络平台才能提供流畅的应用，因此整个网络的稳定，可靠，是对整个网络最基本也是最重要的要求。

无线网络的稳定性需要从两个方面进行考虑：

A，无线信号的稳定，由于无线网络采用空中资源作为传输介质，所以也就决定了无线网络与有线网络相比更容易受到干扰，容易受到建筑物布局的影响，而在港口,码头的环境中，恰恰又是使用设备非常复杂，集装箱,塔吊等金属屏蔽无处不在,，因此无线网络系统应该具有相应的机制来应对这些环境的影响，如：

自动调整无线能量发射范围，自动调整信道以及功率以避开干扰等技术手段避免信号“盲区”，保持信号稳定。

B，产品，设备自身的可靠性，除了无线信号的稳定可靠外，同时还要保证设备自身的稳定可靠，主要设备应该有较强的冗余机制来保证整个网络的弹性。

2.3.3802.11n标准的支持

802.11n是IEEE最新一个无线物理层标准，和较老的802.11标准相比，在吞吐量和传输距离上有了显著的提升。

在物理层面上，其理论数据传输率最高可达IEEE802.11a/g系统最大速度54Mbps的11倍。

已经渐渐发展为了无线网络的主流技术，无线网络建设需要以为当前应用服务为主，同时本着满足未来5－10年无线迅速增长和安全的需求出发来建设.在港口的无线网络应用中,视频传输以及PDA调度系统是主要业务类型,而视频传输需要很高的带宽,因此，只有通过802.11n技术才能为无线网络的骨干链路以及终端的无线连接提供足够的带宽资源,综上所述,当前建设无线网络，应该选择支持高效的802.11n标准的无线设备。

2.2.4采用先进的无线网络架构

传统的无线局域网系统采用设备之间相互独立的“胖”AP架构，无法对整个网络系统进行集中管理和控制，设备或终端出现故障时难以定位，而且由于AP设备之间缺乏相互的协调作用，所以无法做到实时优化，负载均衡以及快速漫游等，因此，要建设具有先进性的无线网络，该无线网络系统应该采用无线控制器+“瘦”AP的集中控制的方案，来简化港口工作人员对网络的管理维护成本。

2.2.5部署方案灵活方便

港口码头的环境非常复杂，由于环境以及工作需求的特殊性，部署有线网络是非常困难的事情，因此，在港口码头中应用的无线网络系统必须能够支持Mesh，Bridge，等适合于室外灵活智能组网的功能，同时具有网络自愈功能。

2.2.6网络的安全性

在网络安全性方面，无线局域网系统要具有与有线局域网同样要求的安全防护措施，无线网的安全性主要从以下几个方面考虑：

（1）用户接入认证：

具有支持多种用户认证方式；

（2）数据链路的全程加密；

2.2.7高性能

为了降低建网以及维护的成本，无线AP应该具有较强的覆盖能力，保持在各个位置的信号强度，在使用较少AP的情况下覆盖更多的面积，同时每个AP下应该能够容纳较多的用户，并同时保证各个用户的效率。

2.2.8可扩展性

企业无线网络会随着业务规模的发展趋势而扩展，因此，无线网络系统必须具备较好的可扩展性，如何解决原有AP与新增AP之间的资源协调，用户身份统一等工作必须提前考虑。

扩展后的功能和管理应该保持不变。

三、传统无线局域网在港口中面临的挑战

3.1不稳定的信号覆盖

无线网络通过空中资源传输的特性决定了无线网络的信号在受到阻挡，反射，折射等情况下会产生衰减，同样人员的走动也会无线信号的传输产生影响，而港口中的环境不但非常复杂，而且集装箱，龙门吊等对无线网络有影响的设施位置经常变化，因此也造成了无线网络传输客观环境的变化，传统的无线局域网使用普通的全向天线或某一固定扇区的定向天线，进行无线信号发射，因此无法适应不同的物理环境，当环境发生变化时，又需要专业人员进行重新勘查以及修改天线角度等，造成了无线信号的不稳定，由此造成了很多关于“掉线”，“无法关联”等令网络管理员头疼的问题。

3.2抗干扰能力差

传统的无线网络系统使用全向天线或者定向扇区天线进行无线覆盖，因此对RF发射的方向和形状都没有办法控制，在大规模组网的情况下，多个AP的覆盖区域将不可避免的重叠，此时同信道或者相邻信道之中的AP就造成了互相“干扰”，尤其是有些厂家为了增强单个AP的覆盖范围而增大AP发射功率的做法使AP间相互重叠的区域增大，更是大大的增强了AP之间的干扰。

由此会严重的影响整个网络性能，从而出现莫名其妙的整体网络性能下降，用户连接不稳定的现象。

3.3缺乏统一的管理

传统的无线网络系统中，AP与AP之间相互独立，相互之间缺乏相互协调，每个AP需要单独配置和管理，同样，出现问题时，需要通过管理人员的技术以及经验来判断故障点，之后对单个AP采取措施，于此同时却无法避免可能带来的对其他AP影响的连锁反应，因此在统一管理上为管理者带来很多难题。

四、Ruckus公司简介

优科无线（Ruckuswireless）公司是一个以私有合资为主的Wi-Fi技术先驱公司，成立于2004年6月于美国加州矽谷。

优科无线公司设计，制造和销售独特且获得多项Wi-Fi专利技术的“智能Wi-Fi＂产品和智能无线局域网（WLAN）系统。

为世界经济论坛（WorldEconomicForum）公认且命名为“技术先锋＂的优科无线是在业界中被高度肯定的第一个研发智能Wi-Fi技术的公司。

智能Wi-Fi使用先进的智能天线阵列和服务质量（QualityofService）技术，以扩大Wi-Fi信号的传输距离，和自动避开干扰以及动态调整Wi-Fi，来应付环境的变化。

这样的结果使Wi-Fi的覆盖更远和更加可靠。

迄今优科无线的企业客户包括学校，旅馆，医院，制造业，机场和更多的行业，其中包括：

Maginet，Lodgian酒店，尼诺阿基诺国际机场（NinoyAquinoInternationalAirport），社区医疗中心（CommunityMedicalCenter），德尔塔学区（DeltaSchoolDistrict），洲际酒店（IntercontinentalHotels），上海万豪（JWMarriottShanghai），Sandals，英国石油（BP），ADILogistics和其他公司。

优科同时具有很多优秀且多元的世界级服务运营商，客户包括：

PCCW（香港电讯盈科），Belgacom（比利时电信），DeutscheTelekom（德国电信），TelefonicadelSur（智利南方电信），TelecomAustria（奥地利电信），SingTel（新加坡电信），TeliaSonera（北欧公司）和更多其他公司。

优科无线经由直接和间接的渠道行销其产品至世界各地。

迄今，已有50万个优科Wi-Fi系统发货，且超过100万个配备了优科专利BeamFlex™技术的接入点（AP）已售出至世界各地。

优科无线有两大主要旗舰产品线：

销售给企业为主的ZoneFlex™智能无线局域网系统和销售给服务运营商的MediaFlex™智能Wi-Fi产品。

另外为了远程管理这些产品，优科无线提供了先进的FlexMaster™以控制和管理优科智能Wi-Fi接入点和智能无线局域网系统。

五、Ruckus先进的天线和射频控制

5．1智能天线技术

智能天线技术

智能天线通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性，并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。

智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向DOA（DirectionofArrinal），旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。

同时，智能天线技术利用各个移动用户间信号空间特征的差异，通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰，使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。

在不增加系统复杂度的情况下，使用智能天线可满足服务质量和扩展网络容量的需要。

智能天线的发展里程

９０年代以来，阵列处理技术引入移动通信领域，很快形成了一个新的研究热点－智能天线。

智能天线应用广泛，它在提高系统通信质量、缓解无线通信日益发展与频谱资源不足的矛盾、以及降低系统整体造价和改善系统管理等方面，都具有独特的优点。

最初的智能天线技术主要用于雷达、声纳、军事抗干扰通信，用来完成空间滤波和定位等。

近年来，随着移动通信的发展及对移动通信电波传播、组网技术、天线理论等方面的研究逐渐深入，现代数字信号处理技术发展迅速，数字信号处理芯片处理能力不断提高，利用数字技术在基带形成天线波束成为可能，提高了天线系统的可靠性与灵活程度。

智能天线技术因此用于具有复杂电波传播环境的移动通信。

此外，随着移动通信用户数迅速增长和人们对通话质量和数据质量要求的不断提高，要求数据通信网在较大用户承载下仍具有较高的话音和数据质量。

技术分类

智能天线技术有两个主要分支。

波束转换技术（switchedbeamtechnology）和自适应空间数字处理技术（adaptivespatialdigitalprocessingtechnology），或简称波束转换天线和自适应天线阵。

天线以多个高增益的动态窄波束分别跟踪多个期望信号，来自窄波束以外的信号被抑制。

但智能天线的波束跟踪并不意味着一定要将高增益的窄波束指向期望用户的物理方向，事实上，在随机多径信道上，移动用户的物理方向是难以确定的，特别是在发射台至接收机的直射路径上存在阻挡物时，用户的物理方向并不一定是理想的波束方向。

智能天线波束跟踪的真正含义是在最佳路径方向形成高增益窄波束并跟踪最佳路径的变化，充分利用信号的有效的发送功率以减小电磁干扰。

１．波束转换天线

波束转换天线具有有限数目的、固定的、预定义的方向图，通过阵列天线技术在同一信道中利用多个波束同时给多个用户发送不同的信号，它从几个预定义的、固定波束中选择其一，检测信号强度，当移动台越过扇区时，从一个波束切换到另一个波束。

在特定的方向上提高灵敏度，从而提高通信容量和质量。

为保证波束转换天线共享同一信道的各移动用户只接收到发给自己的信号而不发生串话，要求基站天线阵产生多个波束来分别照射不同用户，特别地，在每个波束中发送的信息不同而且要互不干扰。

每个波束的方向是固定的，并且其宽度随着天线阵元数而变化。

对于移动用户，基站选择不同的对应波束，使接收的信号强度最大。

但用户信号未必在固定波束中心，当使用者是在波束边缘，干扰信号在波束的中央，接收效果最差。

因此，与自适应天线阵比较，波束转换天线不能实现最佳的信号接收。

由于扇形失真，波束转换天线增益在方位角上不均匀分布。

但波束转换天线有结构简单和不需要判断用户信号方向（ＤＯＡ）的优势。

主要用于模拟通信系统。

２．自适应天线阵

融入自适应数字处理技术的智能天线是利用数字信号处理的算法去测量不同波束的信号强度，因而能动态地改变波束使天线的传输功率集中。

应用空间处理技术（spatialprocessingtechnology）可以增强信号能力，使多个用户共同使用一个信道。

自适应天线阵是一个由天线阵和实时自适应信号接收处理器所组成的一个闭环反馈控制系统，它用反馈控制方法自动调准天线阵的方向图，使它在干扰方向形成零陷，将干扰信号抵消，而且可以使有用信号得到加强，从而达到抗干扰的目的。

天线阵元配置方式包含直线的型，环型和平面的型，自适应天线是智能天线的主要的型式。

自适应天线完成用户信号接收和发送可认为是全向天线。

它采用数字信号处理技术识别用户信号的DOA，或者是主波束方向。

根据不同空间用户信号传播方向，提供不同空间通道，有效克服对系统干扰。

自适应天线主要用于数字通信系统。

5．2Ruckus的智能天线系统

RuckusBeamFlex采用的就是自适应天线阵形式的智能天线系统。

它由12个天线单元组成可以形成2N－1种不同的波束特征，也就是4095种的组合。

BeamFlex系统软件实时了解工作环境，包括射频情况，通讯设备，网络性能已经应用流，并为每一台通讯设备选择最合适的天线阵列。

传输控制模块能够选择高质量的信号路径，并为接收设备选择最佳的数据传输速率。

5．3绿色的的电磁环境

电磁辐射和健康

随着人们生活节奏的加快和生活质量的提高，人们正被越来越多的电子设备所笼罩。

科技带给人们便捷的同时，也带来更多的伤害。

电子产品产生的电磁污染问题已经成为人们关注的热点。

正所谓关心则乱，关于电磁辐射的相关报道和言论很多时候让人谈虎色变。

电子产品的电磁辐射真就那么可怕吗？

究竟什么样的电磁辐射才构成污染？

消费者又该如何正确认识电磁辐射，将电磁辐射的负面影响降低到最小？

　　电磁辐射是由空间共同移送的电能量和磁能量所组成，而该能量是由电荷移动所产生；

举例说，正在发射讯号的射频天线所发出的移动电荷，便会产生电磁能量。

电磁“频谱”包括形形色色的电磁辐射，从极低频的电磁辐射至极高频的电磁辐射。

两者之间还有无线电波、微波、红外线、可见光和紫外光等。

电磁频谱中射频部分的一般定义，是指频率约由3千赫至300吉赫的辐射。

电磁辐射所衍生的能量，取决于频率的高低-频率愈高，能量愈大。

频率极高的X光和伽玛射线可产生较大的能量，能够破坏合成人体组织的分子。

事实上，X光和伽玛射线的能量之巨，足以令原子和分子电离化，故被列为“电离”辐射。

这两种射线虽具医学用途，但照射过量将会损害健康。

X光和伽玛射线所产生的电磁能量，有别于射频发射装置所产生的电磁能量。

射频装置的电磁能量属于频谱中频率较低的那一端，不能破解把分子紧扣一起的化学键，故被列为“非电离”辐射。

哪里会有电磁辐射？

电磁辐射的来源有多种。

人体内外均布满由天然和人造辐射源所发出的电能量和磁能量；

闪电便是天然辐射源的例子之一。

至于人造辐射源，则包括微波炉、收音机、电视广播发射机和卫星通讯装置等。

电磁辐射不等于电磁污染

从理论上来讲，电场和磁场的交互变化产生电磁波，电磁波向空中发射或汇汛的现象，叫电磁辐射。

过量的电磁辐射造成了电磁污染。

在这个电子产品充斥的时代，环境中的电磁辐射几乎无处不在，尤其是摆满各种电器设备的房间，电磁辐射源更多。

通常情况下，电磁辐射能干扰电视的收看，使图像不清或变形，并发出噪声；

会干扰收音机和通信系统工作，使自动控制装置发生故障，使飞机导航仪表发生错误和偏差，影响地面站对人造卫星、宇宙飞船的控制。

专家指出，并非所有的电磁辐射都会伤害人体，电磁辐射和电磁污染其实是两个概念。

电磁污染是电磁辐射超过一定强度（即安全卫生标准限值）后的结果，电磁污染会对人体产生负面效应，如头疼、失眠、记忆衰退、血压升高或下降、心脏出现界限性异常等。

据职业病研究的专业人士介绍，电磁辐射对人体危害程度则随波长而异，波长愈短对人体作用愈强，微波作用最为突出。

有资料显示，处于中、短波频段电磁场（高频电磁场）的操作人员，经受一定强度与时间的暴露，将产生身体不适感，严重者引起神经衰弱，如心血管系统的植物神经失调，但这种作用是可逆的，脱离作用区，经过一定时间的恢复，症状可以消失，并不成为永久性损伤;

处于超短波与微波电磁场中的人员，其受伤害程度要比中、短波严重。

尤其是微波的危害更甚。

在其作用下，人体除将部分能量反射外，部分被吸收后产生热效应。

这种热效应是由于人体组织的分子反复地极向和非极向的运动摩擦而产生的。

热效应引起体内温度升高，如果过热会引起损伤，一般以微波辐射最为有害。

这种危害主要的病理表现为：

引起严重神经衰弱症状，最突出的是造成植物神经机能紊乱。

在高强度与长时间作用下，对视觉器官造成严重损伤，同时对生育机能也有显著不良影响。

电磁辐射衰减很快

电磁场在介质中传播时，其场量的振幅随距离的增加而按指数规律衰减。

从能量的观点看，电磁波在介质中传播时有能量损耗。

所以人工设备产生的电磁辐射值随距离的增加，而显现衰减。

普通纯平电视机的磁场在屏幕前5厘米处可高达5微特斯拉，而屏前40厘米外就是安全范围。

日常所用功效的微波炉前5厘米处，磁场强度达8微特斯拉，离微波炉开关95厘米才是安全范围。

以下的表格是日常家电产品电磁波强度及衰减距离，供您日常摆放参考。

3厘米

30厘米

1米

吸尘器

200－800

2－20

0.13－2

搅拌机

60－70

0.6－60

0.02－0.25

微波炉

75－200

4－8

0.25－0.6

电视机

2.5－50

0.04－2

0.1－0.15

洗衣机

0.8－50

0.15－3

0.01－0.15

电熨斗

8－30

0.12－0.3

0.01－0.025

咖啡壶

1.8－25

0.08－0.15

>

0.01

电冰箱

0.5－1.7

0.01－0.25

从上表可以看出电磁波的强度随着距离的增加，电磁波衰减的非常快。

除了微波炉，其他电器距离超过1米以外的辐射都非常的低。

电磁辐射不是恶魔

在世界卫生组织296号“实况报道”中，描述了电磁辐射超敏反应的系列症状：

“这些常见的症状包括皮肤症状（发红、刺痛感和烧灼感）以及神经衰弱和植物性症状（疲乏、劳累、不专心、眩晕、恶心、心悸和消化障碍）。

大量症状聚集并不是任何公认综合症的一部分。

”http:

//www.who.int/mediacentre/factsheets/fs296/zh/index.html

对比这些症状，人们会怀疑自己处在电磁辐射超敏反应中。

不过在同一篇文献中，医学界承认电磁辐射超敏反应没有明确的诊断标准，甚至没有科学依据将电磁辐射超敏反应与电磁场暴露联系在一起。

这是世界卫生组织在2005年公开发布的实况报道。

不过最近的医学实践似乎对电磁辐射尤其是持续的WiFi辐射提出了更多的怀疑和批评。

尤其是对于家庭用户而言，整天24小时使用WiFi是不可能的，甚至在某些公共场所的热点也并非时时刻刻有人使用WiFi。

就像手机一样，WiFi完全有必要智能调节发射接受功率，在潜在的辐射危害和使用便捷中达成平衡。

平衡的选择－BeamFlex

纵然电磁辐射不能被证明对健康有伤害；

电磁辐射随着距离的增加，辐射强度衰减非常明显；

Wi-Fi设备的辐射强度与手机相比较要更安全的，但是电磁辐射小一些，少一些，电磁环境就会更环保一些。

Ruckus基于BeamFlex技术的智能无线网解决方案可以使得有限的无线信号能量更有目的性的指向正在通讯的客户端；

而在没有无线客户端工作的区域，没有电磁辐射。

与现有的无线网相比较，工作环境更绿色环保，电磁辐射的目的性更强，更有效率。

最大程度的避免了电磁污染现象。

还要强调的是，人体对于电磁波有很强的衰减。

如果人体处于Ruckus的AP和客户端之间时，Ruckus的AP会主动选择其他信号路径，主动避免对人体的照射。

（上图中指示灯的指示方向就是信号的发送方向）

5．4BeamFlex和802.11n

802.11n基础

802.11n是一个美国电气电子工程师协会（IEEE）无线标准，和较老的802.11标准相比，在吞吐量和传输距离上有了显著的提升。

802.11n开发了很多高级技术和新技术，如空间复用、频道复合以及帧集成等，在物理层面上，其理论数据传输率最高可达IEEE802.11a/g系统最大速度54Mbps的11倍。

802.11n主要使用了七种技术来提升整体带宽与性能：

多路空间数据流：

1路，2路，3路或4路

这让其可以在某些环境中，提升2到4倍的数据传输率。

l频道带宽：

20MHz组合成40MHz

在某些环境下，这让其可以大体提升一倍的物理数据传输率。

l时空块识别选项

未来的某些芯片组将支持此功能，某些环境下能提升可靠性。

l波束形成（Beamforming）选项

未来某些芯片组会支持。

l可变保护间隔

某些环境下可以提升大约11%的吞吐量。

l帧集成

更高的物理速率，可以极大的改善有效吞吐量。

l块应答

在目前生产的芯片组中，这些最重要技术已经实现的有：

空间复用，频道复合，帧集成，以及块应答。

期待的802.11n数据传输率

虽然生产商们在不断宣传802.11n的理论数据传输率是300Mbps或者更高，但实际用户们的吞吐量却要低了不止一个数量级。

这是因为当前的802.11n产品并未能最有效的使用这些新技术。

因为拥有对Wi-Fi信号构成以及信号方向的完全控制能力,SmartWi-Fi通过使用这些技术，无论在时间上还是距离上，都确保了更高的TCP吞吐量。

物理速率的提升

802.11n标准的核心之一，是一种叫做“空间复用”的技术。

空间复用是基于多个传输天线的不同编码数据信号或数据流的并发传输。

这样，同一空间就被重复利用了多次，或者是被多路复用了多次。

空间复用的工作原理是将一个数据帧分割为多个数据片，然后通过多个天线的多路无线信号，并发传输这些数据片。

而接受者则使用不同的天线，接受不同的信号，并执行还原过程，将其恢复为原始数据流。

空间复用通过提升发射者与接受者之间并发数据流的数量，从而提升吞吐量。

空间复用实际上是利用了一个常见的无线现象，叫做“多路径”（后文会对此进行详细讨论）。

就是一个无线信号会因为反射，经由不同的路径达到最终客户端，导致客户端因此难以确定正确的信号。

而在802.11n里，多路径却是被希望发生的现象，这样就可以向接收端传输更多的数据。

因此，确保信号会经由不同的射频路径传输，对获取更高性能而言就很重要了。

空间复用的挑战

虽然802.11n规