无线村庄覆盖方案.doc

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山西定襄县

“无线蒋村”

信息化规划

草案

V1.0

无线视频/无线定位/无线对讲

深圳市博浩实业发展有限公司

3/20/11

1.前言

蒋村是老一辈无产阶级革命家薄一波同志的故乡。

蒋村有1272户家庭,面积3.5平方公里.村里电力,电信配套不完善,因此根据蒋村的总体规划,及“一波生态园”建设的机会,结合先进的技术手段,建设”信息化蒋村”,“无线蒋村”,”物联网的蒋村”.

2mesh网络简介

无线Mesh网络（无线网状网络）也称为“多跳（multi-hop）”网络，它是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络技术。

在传统的无线局域网（WLAN）中，每个客户端均通过一条与AP相连的无线链路来访问网络，用户如果要进行相互通信的话，必须首先访问一个固定的接入点（AP），这种网络结构被称为单跳网络。

而在无线Mesh网络中，任何无线设备节点都可以同时作为AP和路由器，网络中的每个节点都可以发送和接收信号，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信。

这种结构的最大好处在于：

如果最近的AP由于流量过大而导致拥塞的话，那么数据可以自动重新路由到一个通信流量较小的邻近节点进行传输。

依此类推，数据包还可以根据网络的情况，继续路由到与之最近的下一个节点进行传输，直到到达最终目的地为止。

这样的访问方式就是多跳访问。

其实人们熟知的Internet就是一个Mesh网络的典型例子。

例如，当我们发送一份E-mail时，电子邮件并不是直接到达收件人的信箱中，而是通过路由器从一个服务器转发到另外一个服务器，最后经过多次路由转发才到达用户的信箱。

在转发的过程中，路由器一般会选择效率最高的传输路径，以便使电子邮件能够尽快到达用户的信箱。

与传统的交换式网络相比，无线Mesh网络去掉了节点之间的布线需求，但仍具有分布式网络所提供的冗余机制和重新路由功能。

在无线Mesh网络里，如果要添加新的设备，只需要简单地接上电源就可以了，它可以自动进行自我配置，并确定最佳的多跳传输路径。

添加或移动设备时，网络能够自动发现拓扑变化，并自动调整通信路由，以获取最有效的传输路径。

3.mesh网络接入网技术

3.1、概述

随着网络覆盖区域的扩大，各类无线接入点的有线连接要求使其在某些缺乏有线基础架构的环境中遇到诸多挑战和不便。

而新的无线网络技术——无线网状网（WirelessMeshNetwork，WMN）因其具有宽带无线汇聚连接功能、有效的路由及故障发现特性、无需有线网络资源等独特的优势，正受到越来越多的关注。

它可以与多种宽带无线接入技术如802.11、802.15、802.16、802.20以及3G移动通信等相结合，组成一个多跳无线链路的无线网状网络。

这种无线网状网络可以有效减少故障干扰、降低发射器功率、延长电池使用寿命、极大地提高频率复用度，从而提高网络容量、无线网络的覆盖范围，并有效地提高通信可靠性。

目前它已经被业内普遍认为是无线网络技术的一个发展方向。

3.2、Mesh网络的网络结构

无线Mesh网络中，采用网状Mesh拓扑结构，也可以说是一种多点到多点的网络拓扑结构。

在这种Mesh网络结构中，节点之间采用无线级联方式通信。

同时每个节点都可与其他节点使用点对多点（point-to-multipoint）的方式连接，无线级联没有跳数的限制。

这样，就可构建一个网状结构的网络，网络内每个节点都有一条以上的无线上联链路，提供了高冗余性，保证了无线传输服务的高可用性。

从拓扑角度来说，Mesh拓扑结构完全超越了传统的点到点、点到多点的拓扑结构，从而从根本上解决了大规模无线网络部署中存在的建筑物等阻挡物的影响。

3.3、Mesh网络的组网技术

Mesh网络的的组网技术主要包含了几个主要的方面：

网络配置和部署，功率控制，移动性管理和接入控制，以及路由协议设计等

（1）网络配置和部署：

首先需要对移动性较弱，组成骨干网的Mesh路由器的部署位置进行规划，一方面保证不出现无线信号覆盖盲区的前提下，需要的Mesh路由器需要量尽可能的降低成本；另一方面，在热点区域，提供多条路径以增加用户接入数。

可以结合多入多出和方向性天线技术等进一步提高网络传输能力。

（2）功率控制：

在Mesh网络中，对Mesh路由器虽然没有能量控制，但也需要功率控制目的是保证Mesh网络的连通性，控制网络干扰，提高频率复用率。

适当的传输功率可以减小无线信道间干扰，提高频率复用率。

（3）移动性管理和接入控制：

在Mesh网络中移动性管理主要包括两方面的含义：

位置管理和移动切换管理。

移动管理主要解决位置注册，而移动管理包括切换初始化，建立新连接，以及在切换过程中的数据流控制，以提供用户的无缝接入服务。

接入控制是指保证用户使用各种无线传输技术，均可以接入Mesh网络；尤其是局部热点地区，当节点数量较多，负载较重的情况下，如何控制新节点的接入来保证以接入节点的服务质量。

（4）路由协议设计：

Mesh网络采用多跳中继实现网络接入，这使得路由协议可以参考adhoc网络的路由协议设计方法。

3.4、应用前景

Mesh网络在旅游,森林,电力,煤矿,工业等诸多领域都具有广阔的应用前景。

4.项目需求

构建蒋村的无线监控系统，游客定位系统，园区无线对讲系统。

大致需求如下：

无线视频监控系统：

通过总控制室大屏幕可以观看所有监控点的实时情况，包括3平方公里的村里情况，预留带宽覆盖接口.配合”一波生态园”，全部采取风光一体化的新能源供电的方式。

无线定位系统：

通过总控制室大屏幕可以观看所有在园区游客的具体位置，通过蒋村服务三维地图实现。

所有游客无线标签紧急情况下报警按钮,一旦游客报警,在三维地图上马上跳出,

无线对讲系统:

蒋村服务保安人员通过对讲实现蒋村服务保安工作.

设计原则

先进性

采用先进的无线网络设备及设计理念，使网络在今后一定时期内保持技术上的先进性。

稳定性

采用符合国际通信协会IEEE802.11s标准的无线Mesh网络设备，提供超高的网络带宽与广阔的兼容性，凭借自侦测、自修复、自均衡、自组网的网络特性，使远程智能监控系统更加稳定、可靠。

开放性

网络设计及设备选型遵从国际、国内行业标准，使网络具有很高的开放性与兼容性，并为各类相关产品提供相应的网络接口。

安全性

系统将利用多SSID、VLAN隔离等功能，支持多种认证方式，也为未来的安全措施预留必要的接口。

管理性

提供良好的远程维护、监控、侦测、升级等功能，使网络管理人员能够在后方方便、及时地操控网络拓扑更改、网络性能维护、网络故障排除等配置与举措，确保网络工作在良好的状态下。

拓展性

网络设计在充分考虑当前情况的同时，必须考虑到今后业务发展的需要，留有充分的升级和扩展空间。

5.系统的组成和功能

5.1无线监控系统的组成

整个无线网络监控系统由三部分组成：

1.前端监控；2.数据回传；3.终端落地。

“前端监控”主负责各林区和出入口的侦测、监控。

“数据回传”分“就近汇聚”与“主干传输”两部分。

“就近汇聚”是将多个节点的数据汇集到“就近”的一个节点，再通过“主干传输”将该节点的数据回传至数据管理中心。

“终端落地”是指数据回传至管理中心后，又通过“有线”以太网继续回传至上一级管理中心。

无线监控示意图

全部采取风光一体化的新能源供电的方式.如下图:

无线监控系统的前端，主要由基站塔、无线设备、监控设备、设备避雷器、基站塔避雷针、太阳能供电设备等部分组成。

l系统功能

无线数字监控系统能够实现远程实时监控、实时操控、实时通话、无线入网、多用户接入、多链路传输等功能。

l架设说明

l监控系统总体说明

²采用最新无线MESH技术的连接方式对整个村落进行监控；

²所有新增设的监控点通过无线连接的方式和主MESH连接

²MESH主干（点对点）传输使用802.11a5.8G频段

²使用频段尽量岔开，减少无线干扰；

²摄像头采用520线以上高分辨率镜头和CCD，具备彩转黑或红外探照等方式方便夜间进行监控；在必要的时候,采用激光夜视功能的摄像机.

²视频服务器和硬盘录像机支持H.264或MEPG-4格式的视频编解码；

²采用集中式网络拓扑，总监控中心可以对村内每一个摄像头进行管理和控制，充分考虑网络的安全性，系统具有多层次的安全保护措施，以满足用户身份鉴别、访问控制、可稽核性和保密性等要求；

²在网络规模不断发展的情况下，系统应可不断升级和扩充，保证系统可用；

²设备和天线安装在架杆上，天线周围尽量没有遮挡物；

²设备安装避雷器和连接地线；

l工程说明

1.无线设备安装：

监控设备包括摄像头，防护罩和云台，室外部分采用架杆和入墙支架的方式安装，室内部分采用吸顶和支架的方式安装

无线接入点安装在室外抱杆或者墙壁上。

从室内部分引上来的供电线缆直接接到无线接入点的供电模块端口，再无线接入点设备的RF接口通过N－Type转接线连接接到避雷器上，避雷器再与天线相连。

室外基站安装示意图：

2.防雷系统要求：

（一）安装扩频通信设备的站点，应有完善的防雷接地系统。

防雷接地标准应符合YD5004-94《数字微波接力通信工程设计规范》、YD2011《微波站防雷与接地设计规范》和YD26《通信局（站）接地设计暂行技术规定》，接地电阻应≤5Ω。

所有天线位置应在避雷针的保护角以内。

（二）安装天线的支架应接地系统良好连接。

3.特别说明：

用户所采购的无线传输设备，均为完全配置，即与无线传输相关的所有部件、安装支架均已配齐，无线监控传输设备的安装主要是天线的安装，一旦天线安装完毕，系统也就基本安装完成了。

5.2无线定位系统

采用全世界最新的Wi-FiRTLS技术，利用现有的Wi-Fi网络环境，做到与现有Wi-Fi网络环境完美结合，定位精确度可达3米，能准确有效定位人员处在地点及移动轨迹,有利于蒋村服务人员的管理调度和监控及蒋村服务游客的安全。

实时定位监管系统的组成

实时定位监控系统（Wi-FiRTLS）由以下三部分组成：

定位标签（Wi-FiTag）、定位标识（一种特殊的Wi-Fi电子标签，为定位标签提供定位标识）、无线局域网接入点（AccessPoint）、定位服务器（LocatingServer）。

无线局域网接入点可以使用任何支持802.11b/g的产品。

实时定位监控系统构架图

5.2.1系统工作原理

实时定位监控系统的工作原理如下图所示：

由定位标识周期性地发出无线信号，当定位标签经过时可以接收到各个定位标识的信息，并将该信息发送给无线局域网接入点（基站），再通过基站将该信息发送到定位服务器，最终定位服务器将根据该信息判断出定位标签所处的位置，并通过电子地图显示其具体位置。

5.2.2系统的拓扑结构

实时定位监控系统（Wi-FiRTLS）的人员实时定位监控解决方案主要应用结构如下：

如上图所示，实时定位监控系统主要由系统由定位标签、定位标识、无线局域网接入点（基站）和后端监控管理中心（服务器）三部分组成：

1）定位标识安装在需要定位的相关区域，定位标识周期性地发出信号，为定位标签提供准确的位置信息，协助定位标签完成定位任务；

2）定位标签作为无线数据采集模块佩戴在人员身上，系统通过对标签的跟踪实现对蒋村服务人员的跟踪定位。

腕带式

3）基站采用2.4GHz频段，支持802.11b/g模式，及时采集标签的信息，传输到后端的监控中心，对定位标签进行控制管理。

在蒋村服务内部每个基站的有效覆盖范围为30米。

4）安装了定位服务器软件系统的监控管理中心，主要实现实时数据分析处理。

分析管理标签数据，通过控制中心的电子地图监视并及时显示各现场标