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    大型网络无线监控解决方案

    添加时间: 2015-1-26 11:26:30 -- 浏览次数: 976

    一、前言

    本文件服务于某地区无线宽带监控系统。 随着无线技术的日益发展,无线网络的应用越来越被各行各业所接受。无线网络监控作为无线网络的一个特殊使用方式也逐渐被广大用户看好。其安装方便、灵活性强、性价比高等特性使得更多行业的监控系统采用无线的方式,建立被监控点和监控中心之间的连接。无线数字监控技术已经在现代化小区、交通、运输、水利、航运、治安、消防等领域得到了广泛的应用 本系统提供全方位的无线解决方案。 设计原则是:整体规划超前,考虑将来的平滑升级,分别部署,使建设资金合理分布。充分利用频率资源,为某地区提供可稳定的无线网络构架,提供最好的性价格比方案。

    二、系统设计

    2.1 系统简介

    在本建议方案书中,我们力图基于成熟的技术为南磨房提供一个建设无线网络视频监控系统的完善方案,以无线网络的可管理、可扩充,充分利用 Proxim 公司二十五年以来在无线领域的技术资源和优势,在某地区范围内提供稳定的无线网络监控。

    2.2 系统基本网络拓扑

    基本网络拓扑图如下:

    2.3 业务链路方案

    根据我公司产品技术特性,我们分别给出以上业务的链路方案。

    2.3.1 主干到中继点无线链路

    拓扑图:

    说明: 中心到中继点,采用 MOTOROLA PTP58600 150M Integrated 集成型无线网桥,为主干链路提供 150M 带宽,实现 10KM 内非可视, 克服非视距、视距、强干扰等恶劣环境。

    设备: MOTOROLA PTP58600 150M Integrated

    参数: MOTOROLA PTP58600 可以达到 10 公里 的非视距传输距离,最远可至 200 公里 ,最高数据净速率可以达到 150Mbps 。

    2.3.2 中继点到监控点

    拓扑图:

    说明:在基站处架设 6 扇区无线覆盖基站( Proxim Tsunami MP.11 Model 5054R-BSU ),采用 60° 扇区天线,多个用户端使用用户端设备 Proxim Tsunami MP.11 Model 5012-SUR ,使用集成的 18DB 定向天线。无线信号通过 60 度扇区天线覆盖到远端。扇区天线 安装在屋顶。两端均提供 10/100BaseT 以太网接口,中心站与蜂窝交换机连接,远端站与网络视频服务器连接。

    设备: Proxim Tsunami MP.11 Model 5054-BSUR

    Proxim Tsunami MP.11 Model 5012-SUR

    参数:传输距离依据选择的用户站型号及天线配置,可达到 4 公里 以远,最大传输速率可到 36Mbps

    一个基站最多可带 250 个远端站。

    基站提供空中接口速率 6/9/12 /18/24/36Mbps 或动态速率调整。

     

    2.4 系统构成详述

    2.4.1 无线接入蜂窝

    一个完整的无线接入蜂窝由 6 套 Proxim Tsunami MP.11 Model5054R 基站构成,每个基站覆盖 60° 的扇形区域。蜂窝示意图如下:



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    上图为无线接入系统的一个完整蜂窝的结构图。

    由上两图所示, 一个完整的高速移动无线接入系统是由六套分别配有 60° 覆盖天线的无线基站所构成,六套系统构成 360° 全向覆盖蜂窝。所使用的设备由上至下分别为:

    1 、 5.8GHz 平板天线,水平波瓣 60° ;

    2 、 5.8GHz 天馈线避雷器;

    3 、 1/2Inch 高频低损天馈线( 2 米 );

    4 、 Proxim Tsunami MP.11 Model5054R 无线接入基站单元;

    5 、 RJ-45 室外以太网线缆(以太网供电及以太网接入);

    6 、 Proxim Tsunami MP.11 Model5054R 以太网供电模块(随基站单元提供);

     

    技术特点:

    •  每蜂窝最大接入用户站数量高达 1500 ;

    •  每蜂窝提供高达 216Mbps 的空中速率,有效带宽高达 144Mbps (在下一软件版本中将升级至更高速率);

    •  每蜂窝提供 360° 全向覆盖,通过进行蜂窝布网,能够提供用户站在城域范围内提供高速移动接入的广泛应用前景;

    •  动态速率调整功能降低了暂时性的无线链路恶化对用户应用的影响,提供最大限度的系统可用性。

     

    2.4.2 无线接入监控点

    无线接入监控点依据用户需求,采用固定接入系统两种类型:

    无线接入监控点系统的组成部分为:

    1 、 Proxim Tsunami MP.11 Model5012 室内用户站单元;

    技术特点:

    •  室外的自我安装,坚固的设备

    •  集成高增益定向天线的用户站单元能够提供快速安装能力;

    •  用户站与基站的空中速率 12Mbps ;

    •  可依据不同的用户对网络上行 / 下行带宽进行限制,提供多种的网络营运模式。

    • 固定接入系统是为在城域范围内,固定接入的专网用户、企业用户以及住宅用户所提供的无线接入宽带系统:

    • 固定接入系统的组成部分为: 
     

    三、系统组网及规划

    3.1 网络整体设计方案

    本项目网络设计为二层结构:

    1 、监控中心到中继点;

    考虑到每个中继续点有 42 路视频,需要时时传到监控中心,监控点与中继点之间非可视,我们采用了 OS-Spectra 150M Integrated 集成型无线网桥, OS-Spectra 150M Integrated 无线网桥 150Mbps 空中链路带宽,支持 10KM 内非可视。

    2 中继点到监控点。

    中继点为最终为用户提供网络接入的高速无线宽带接入系统,在本案中由 Proxim Tsunami MP.11 Model 5054R 系统提供 360 度无线覆盖,监控点采用 12M 的室外型 Proxim Tsunami MP.11 Model 5012 SUR 无线网桥 。在本方案中,我们使用的 Tsunami MP.11 Model5054R-BSU 基站单元可以在单扇区中提供 1.5~36Mbps 的带宽、具有输出功率可调功能(输出功率可在 0.5dBm ~ 16dBm 之间调整)、依据无线链路情况进行动态速率调整,因此我们能够通过功率控制、调整基站位置、调整基站密度等方式提供最佳的网络覆盖能力。中继点系统在用户处架设 Proxim Tsunami MP.11 Model 5054R-SU/SUA 用户站单元,依据实际情况使用天线指向最佳无线覆盖蜂窝单元。

    3.2 无线覆盖接入层方案设计

    3.2.1 无线接入系统组网介绍

    Proxim Tsunami MP.11 Model 5054/5054R 是一种可提供固定 / 高速移动接入的点对多点无线传输系统,单基站空中接口带宽最高可达 36Mbps (通过软件升级,可实现 54Mbps 空中接口速率)。其设计思想是为无线宽带接入应用提供最佳的解决方案。

    该系统采用蜂窝结构,为室外型无线设备。工作在 5725~5825MHz 频段,有 5 个非重叠频点可供使用(频道带宽设置为 20MHz 时),最大可划分 20 个非重叠频点(频道带宽设置为 5MHz 时)。每个基站单元可以同时接入最多 250 个用户站。基站为室外型设备,用户站可选室内 / 室外型号,提供以太网口。

    一个基站单元使用一个频点可通过扇区天线覆盖 60° 度区域(覆盖区域依据所配置的天线决定),该覆盖区域内的所有用户站通过无线信道与该基站单元相连。

     

    3.2.2 Tsunami MP.11 Model 5054 介绍

    Proxim Tsunami MP.11 Model 5054/5054R 是专门为大规模、高性能的无线网络而设计的。 BSU 基站可以提供对无线接入网络的完全控制,并且在点对多点网络中可以连接多达 250 个以上的远端站( SU )。 5054R 系统集成珀耳帖电加热和冷却技术,完全可以在室外极端环境下正常工作。

    Tsunami MP.11 Model 5054 是作为支持 WiMAX 应用的平台而开发的,系统支持未来 WiMAX 客户的过渡计划,可满足企业发展和网络扩展的需要。 Tsunami MP.11 Model 5054 是业界第一台能够实现用户单元( SU )在基站单元( BSU )之间移动漫游功能的点对多点高速无线传输系统,为多种应用提供高效网络平台。

    Tsunami MP.11 系统提供多种安全机制以保护运营商及用户的隐私安全。无线室外路由协议可防止 Wi-Fi 系统中常见的窃听行为;基于 MAC 地址表或 RADIUS 服务器进行安全认证;先进的加密算法保护无线传输链路安全;蜂窝内部阻塞可防止用户单元之间的直接通讯;基站与用户站之间相互认证避免了非法用户站和中间人非授权使用系统。

    主要特性:

    •  用户数 - 每个 BSU 单元最多可支持 250 个用户站

    •  OFDM - 提供非视距传输能力,降低无线传输中常见的多径干扰问题

    •  WORP - 智能动态轮询,避免空中传输冲突,

    •  RADIUS 认证接口 - 对所有用户及网络设备进行安全认证

    •  供电方式 - 以太网供电

    •  数据传输 - 支持路由模式或网桥模式,支持 VLAN

    •  带宽管理 - 空中链路的传输带宽管理能够更有效的提高网络性能

    •  安全 - 单播、组播和广播风暴控制、 MAC 地址 / 协议过滤

    •  型号 - 室外型 BSU 、室外型集成 18dB 天线 SU R .

    3.2.3 技术特点

    WORP (无线室外路由协议)是专为复杂的室外点对多点环境下设计。为室外无线应用提供高可靠性平台。

    •  数据包优化机制

    对于高速移动无线宽带接入系统来说,数据网络所承载的业务种类繁多,而带宽需求量最大的是与视频相关的业务,占用了网络 90% 以上的传输资源,对于固定网络来说,这种应用上的特点对于整个网络的使用造成的影响并不十分明显,但是对于无线网络就完全不同了,因为在有线网络中,误码率低,而且传播时间也相对较短,当网络中的某一个点有数据包需要发送时,只要传输介质空闲,数据就会立刻被发送出去。

    然而,使用无线网络传递数据时,每个数据包的报头开销相对要高很多,最大的传播延时也远远高于有线网络,而且在传输每一个数据包之前的前同步过程也需要一个相对较长时间。一般来说无线系统的数据吞吐量往往比所标称的空中接口速率要低得多,造成这一结果的主要原因是由于在传输过程中,每个数据包之间有一个 1100byte 时长的间隙(见下图所示),由于这个固定长度的数据包间隙,造成大量传输资源的浪费,而且数据包越小,浪费越严重。

    而 Proxim 公司的 WORP 协议将若干的小数据包集合成一个 1522byte 的包然后再在无线网络中传输,这样一来, Proxim WORP 协议的数据包优化机制有效提高了整个无线网络的传输效率,在 36Mbps 的空中接口速率下将有效数据吞吐量提升到 24Mbps ,有利于各种长度的数据包(尤其是视频数据)传输。(下面的两个图为标准无线传输系统和 WORP 协议系统在不同数据包大小的情况下系统吞吐量比较)。


    标准无线传输系统

     


    WORP 系统


     

    •  智能动态轮询机制

    在点对多点的室外无线接入系统中普遍存在着隐藏节点( Hidden Stations )的问题,导致这一问题的主要原因是由于忽视了有线网络和无线网络的区别。

    在有线网络中,特别是在同一个局域网内的节点,它们彼此通过共享的电缆连接在一起,每一个节点都可以 “ 听到 ” 其它节点在做什么,从而可以在其它节点传送数据时,延时发送数据。并且在有线网络中发送数据是按照 “ 先进先出 ” 的原则进行的,没有哪一个节点可以独占传输带宽。但是在无线网络中情况就不同了,由于传输距离不同,以及信号干扰、障碍物遮挡等原因,造成某一个无线节点无法检测到邻近节点的存在,或者不知道它的邻近节点正在传输数据。这样一旦两个节点同时收发数据,就造成空中传输冲突,而冲突的结果会导致无线基站的通讯失败,这种现象就称为 “ 隐藏节点 ” 问题。 802.11 的网络中有一个 “Back-Off” 机制,它的主要作用是随机的释放传输资源,避免网络内的某一个节点长时间独占网络资源,但是 “Back-Off” 机制并不能避免 “ 隐藏节点 ” 问题的发生,只是在问题发生以后作为一种补救的办法。通过研究和测试已证明隐藏节点和 “Back-Off” 机制会极大的降低网络效率(见下图)。

     
    无线网络效率与网络负载的关系

    针对这一问题,大多数的室外无线传输系统提供了轮询机制以避免隐藏节点问题。这种轮询机制是由基站设备按照一定的时间间隔轮流向所有用户站发出询问信号,只有被轮询到的用户站才能向基站发送数据,而那些等待轮询的用户站是无法发送任何数据的。启用了这种轮询机制,能够有效避免隐藏节点问题的发生。但是,由此而引发的新的问题是,并不是所有的用户站都需要同样的数据传输时间的。有些用户站由于应用或其他的原因需要频繁的网络传输,而另外一些用户站则相对网络请求会低一些。

    针对这种情况, WORP 协议提出了智能动态轮询机制,这一过程并不是一个简单的节点轮询,而是根据用户站的传输优先级及数据吞吐量大小来对不同的节点做轮询,优先级高 / 数据吞吐量大的节点会被首先询问,而且在一个时间段内,优先级高的节点被询问的频率也会相对较高。另外,为了避免某些优先级较低的节点等待传送数据的时间过长,系统会允许一个 “Free-for-All” 的时段。通过 “ 智能动态轮询 ” 和 “Free-for-All” 机制,能够显著地提高网络利用率,特别是在大用户容量的情况下,避免了空中传输冲突而造成的网络效率低下和信号干扰,从而极大的提高网络的整体性能、信号的传输质量和网络的利用率。 
    •  带宽管理以及动态速率调整

    对于带宽管理的解决,绝大多数的无线系统都提出了自己的解决方案,但是这些方案实际上限制的仅仅是网卡或终端端口的速率,并没有考虑数据在空中链路的传输带宽,也没有针对此提出其解决方案。 WORP 协议为此提出了一套成熟的解决方案,在无线传输的上、下行链路上对每个用户站的传输带宽进行管理(带宽管理步长为 64kbps ),更加科学也更加有效。

    此外,由于高速移动接入无线链路很有可能会受到气候、建筑物遮挡、移动速度等因素的影响,为了避免这些暂时性的链路传世质量恶化而对数据传输造成中断或影响, WORP 协议还提供了动态速率调整特性。动态速率调整特性允许基站根据每个用户站的不同无线链路情况动态的调整传输速率。无线传输在信道带宽一定的情况下,高的数据调制方式能够提高频谱效率(提高数据传输速率),但降低了系统接收灵敏度;低的数据调整方式虽然频谱利用效率降低,但提供了更可靠的链路传输质量。也就是说,频谱效率和链路质量是此消彼长的关系。而 Proxim 先进的 WORP 协议有效的解决了两者之间的矛盾关系, WORP 协议的动态速率调整功能能够根据无线链路的传输质量,动态的调整每个用户站的数据调整方式。当无线链路质量变化的时候, WORP 协议会在基站与每个用户站之间协商最高的数据调整方式,最大限度的保障用户站的传输质量。而且这个特性是针对每个用户站所提供的,并不会因为某一个用户站的无线链路质量降低而造成其他用户站的传输速率下降。

    •  多径干扰及非视距传输能力

    在无线传输应用中,普遍存在的问题是由于无线电波传输中被遮挡所引起的多径效应对传输的数字信号产生时延扩展,造成接收信号中前后码元交叠,形成信号单元间干扰导致判决错误,影响传输质量。特别是在码元速率较高的情况下更是如此。另一方面,码元速率较高时,信号带宽较宽,当信号带宽接近和大于信道相干带宽(最大多径时延的倒数)时,信道的时间弥散将对接收信号造成频率选择性衰落。所以时间弥散是使无线信道传输速率受限的主要原因之一。

    在城市环境中进行高速移动接入,大多数的无线传输有可能受到建筑物或其他因素的影响。复杂的电磁环境,多径效应、频率选择性衰落和其它干扰源的存在使得在无线信道中实现高速数据传输比有线信道更为困难。

    本系统所使用的 Proxim Tsunami MP.11 Model 5054 产品使用正交频分复用( OFDM-Orthogonal Frequency Division Multiplexing )调制技术,相对有效的提供复杂环境下的高速数据传输能力。

    OFDM 技术是一种高速多载波调制( MCM : Multi-Carrier Modulation )技术。其主要思想是:将工作信道分成许多正交子信道,在每个子信道上进行窄带调制及并行传输。这样减少了子信道之间的相互干扰,有效抑制无线信道的时间弥散所造成的符号间干扰( ISI )。

    通过使用多载波调制使子载波中数据信号码元周期增长,只要时延扩展与码元周期相比小于一定的值,就不会产生码间串扰,从而提高传输质量。另外,由于无线信道存在频率选择性衰落,在某一时刻只会影响一定数量的子载波,因此所有的子信道不会同时处于比较深的衰落情况中。针对这种情况,可以在系统设计时通过插入循环前缀以及前向纠错编码等方法成功地修补在这些子载波上较差的信号。这也是为什么多载波系统对频率选择性衰落的抵抗力比较强的缘故。

    此外,我们还可以通过动态比特分配以及动态子信道分配的方法,充分利用信噪比高的子信道,从而提升系统性能。

    总的来说, OFDM 技术具有如下优势:

    •  对抗频率选择性衰落或窄带干扰。而单载波系统中,由于单个衰落或干扰就可能会造成整个通信链路的失效,但是对于多载波系统,这种衰落或干扰可以通过子信道纠错机制解决。

    •  有效对抗多径传输干扰,适用于多径环境中的高速数据传输。当信道由于多径传输而出现选择性衰落的时候,只有少数落在频带凹陷处的子载波受到影响,系统误码率相对较低。而通过对各个子载波进行联合编码并加入其他纠错机制,可以使系统的具有很高的抗衰落能力,同时提高系统传输性能。

    •  频谱利用率高,由于 OFDM 技术与 FDM 技术的主要区别在于每个子信道之间是正交重叠的,因此在有限的频带能能够提供更高的传输效率。

    •  对于本系统来说,主要解决的问题是用户终端是在高速移动中和基站进行无线通讯的,因此高速移动所造成的无线信道承载能力降低这一问题也能通过 OFDM 的抗干扰及快速纠错能力解决。

    •  蜂窝间高速移动漫游能力

    由前面所述, Proxim WORP 协议通过数据包优化、智能动态轮询、动态速率调整以及 OFDM 技术提供了高速可靠的无线数据传输平台,不仅如此, Proxim WORP 协议更是提供了用户站在蜂窝间高速移动漫游的先进功能。

    Proxim WORP 协议基于物理层实现用户站与基站之间的连接功能。当一个 MP.11 用户站进入一个或者多个基站的覆盖范围时,它会根据信号的强弱以及容错率来自动选择一个基站进行连接,这个过程是一个双向的选择。一旦经过认证并被一个基站所接受,用户站就会将发射和接收的信道切换为基站所使用的信道。之后用户站会周期性的轮询所有的可使用信道以探测是否有其它基站能提供性能更高的服务,如有,它会与新的基站进行协商,然后将信道切换到新基站的服务频道中。在拥塞情况下,这种重新协商实现了 “ 负载平衡 ” 的功能,它使整个 WORP 无线网络的利用率达到最高。

    具体的实现步骤如下:

    A 、用户站开机,并扫描所有可使用的无线信道,以查找其搜索范围内的所有基站,扫描是一个主动的侦听过程,主要侦听基站所发送的信号帧;

    B 、用户站在完成扫描过程后会选择一个用户站并与其关联。选择的依据是所使用的无线网络名以及基站的信号强度(信噪比)的高低。该过程是自动完成的;

    C 、在确认所选择的基站后,用户站会切换为所选基站使用的无线信道,并向基站发出认证请求以及协商逻辑端口的使用;

    D 、在完成连接后,如果用户站检测到所关联基站的信号强度过低、误码率太高,则用户站将重新扫描所有的无线信道,以确定是否有其他基站可以对同一无线网络提供较强的信号。除此以外,用户站的周期性轮询操作也将定时搜索其他的基站。如果用户站在主动或周期轮询中发现有其他能够提供更好信号的基站,用户站将自动切换到该基站所使用的信道,并向其进行注册。

    造成基站切换的原因有很多种。用户站远离基站、基站的负载过大或干扰太强都可能造成无线链路质量降低。用户站通过切换到其他基站,可以实现用户负载均衡以及提高接收信号强度,这样可以提高用户站的性能。在本系统的组网过程中,通过适当的蜂窝规划,并使它们的覆盖区域稍微重叠,能有效提高无线连接质量。并且当用户站在移动其物理位置时,可以从一个基站关联或重关联到另一基站,从而在移动物理位置时能够保持网络连接。

    通过以上步骤以及与其他特性的结合, WORP 协议实现用户站在无线基站之间的移动漫游功能。

     

    通过先进的 WORP 无线室外路由协议, Proxim Tsunami MP.11 Model 5054 系统能够在复杂的城市环境中提供高速移动无线宽带接入应用,并有效提高网络性能

     

    3.2.4 安全机制

    安全性问题始终是限制无线网络商用的一个主要因素,以 802.11 标准为 例,其安全机制与有线局域网相当。一个固定的有线局域网在使用时是建立在对网络使用者的信任之上的,但是无线网络不同,

    第一,用户并不知道与其相邻的其它使用者 ;

    第二,没有谁愿意其他人能够通过无线网络连接自己的主机上

    Tsunami MP.11 Model 5054 系统的 WORP 协议为无线城域网提供可靠的安全性和管理能力, WORP 系统提供了以下的功能:

    ● 无线以太网协议过滤 (Wireless Ethernet Protocol Filters)

    ● 系统接入密钥( System Access Key )

    ● 认证机制 (Authentication Options)

    ● 集中认证管理 (Centralized Authentication Management)

    ● 加密机制 (Encryption Options)

    ● 蜂窝内部阻隔 (Intracell Blocking)

    下面就各个部分分别做详细的解释。

    1 、无线以太网协议过滤

    WORP 系统允许网络管理员来选择哪些以太网协议被允许在无线网络中发送,哪些以太网协议不被允许在无线网络中发送。协议过滤是非常出色的,增强网络安全性的机制,可以有效的防护来自网外的利用局域网协议对网内系统的攻击,同时也可以防止网内的数据传输到不可靠的远端网络。

    MAC 地址过滤机制可以确保只有当前的主机发送的数据才会被接受。这样可以通过建立 MAC 地址表的方法来建立一组固定的主机组,从而限制组以外的主机的接入。利用此功能,可以根据用户的需求建立 VPN 。另外, MAC 地址过滤也可以保护主机之间的连接,或用来过滤以太网包的多点传送和广播风暴。

    2 、系统接入暗语

    SAK 是由网络管理员提供的一个专门的用户端授权密码,用来限制未被授权的终端接入网络。

    没有正确的网络密钥,任何设备都无法看到任何无线链路的传输或与基站通信,这个过程是通过一套与 MD5/CHAP 工业标准相类似的算法来实现的。

    网络密钥是在无线系统内建立连接的一种安全机制,用来认证所有的用户站的接入。在建立连接时,被用来对一个单向的认证信号进行加密,有效的防止了在无线链路上对认证信息的窃听。

    3 、认证机制

    Tsunami MP.11 Model 5054 系统提供几种方法认证:

    1 、 MAC 地址认证

    2 、用户身份认证

    3 、集中认证( RADIUS )

    采用 RADIUS 方式进行用户认证,它是上面所述的两种认证方式的扩展。使用 RADIUS 集中认证服务器,来取代对用户信息、 MAC 地址的本地存储。并且将用户的最大允许带宽、允许接入的时间、允许接入的时长等数据统一进行管理,储存在网管中心的数据库里。

    4 、加密机制

    Tsunami MP.11 Model 5054 系统提供多种加密机制,包括:

    ◆ DES

    ◆ WEP/WEP+

    ◆ AES

    ◆ AES-CCB

    ◆ 每数据包密钥

    ◆ 消息完整性检查( MIC )

    ◆ 广播密钥滚动

    5 、蜂窝内部阻隔

    蜂窝内部技术使 BSU 作为 SU 与 SU 之间通讯的集中策略执行者,能够防止同一单元内的用户之间的直接通信,以进一步加强用户单元的隐私保护。

     

    3.2.5 运营管理和决策支持

    Tsunami MP.11 Model 5054 系统除了提供了上面所讲到的独特、强大的系统功能之外,还为用户提供了一整套功能强大的营收管理系统,它包括了强大网络管理、用户管理、用户计费、业务和故障受理等功能,能够为用户,特别是无线运营商提供强大的运营管理和决策支持。诸如,实时的无线信号监控功能,通过对无线链路的实时监测,可以清楚的知道任何一个基站和任何一个终端之间的无线链路的信号质量。

    信号测试允许用户对无线链路的多种统计信息进行分析,包括链路的质量、本地和远端站的信噪比、丢包率、任何一个终端接收和发送的数据量等等,也可以查看链路测试数据的详细日志。

     

    3.2.6 总结

    Proxim Tsunami MP.11 Model 5054 系统不仅能够为用户提供优异、稳定的系统性能,同时也提供了一整套运营管理支撑系统。能够满足不同用户的需要,特别是无线运营上的各种业务需要,提供真正意义上的无线运营系统。

    3.3 Tsunami MP.11 Model 5054 软件功能简介

    安装

    •  工作站自动信道扫描

    •  链路测试,图形化显示信号、噪声和信噪比。

    •  Syslog 网络设备日志

    •  Ping Fill Test ,测试上下行两个方向上的无线吞吐量

    •  天线校准功能

    配置管理

    •  命令行界面和基于安全 WEB 配置

    •  通过 WEB 或 SNMP 进行 LAN/WAN 管理

    •  支持 SNMP MIB II 和 SNMP 陷阱

    •  支持 Bootp/DHCP

    •  提供 DHCP server 地址分配机制

    •  支持 DHCP client/DHCP RA 便于 IP 地址统一管理

    •  通过有线 / 无线 LAN 自 TFTP 进行现场软件升级

    •  同时上传新的软件或固件到多个远端设备

    •  通过 WEB 页面进行状态显示和报告

    •  允许监控远程基站

    •  带宽限制

    •  流量控制

    •  用户数目限制

    •  基于 IP Sec 、 PPTP 和 L2TP 协议的 VLAN 划分

    认证计费

    •  提供 802.1x 认证模块

    •  提供 RADIUS 认证计费

    安全性

    •  通过密码进行系统管理, 支持多种加密,包括 DES , AES , WEP/WEP2

    •  IP 报文过滤

    •  2 层协议过滤

    •  MAC 地址过滤

    •  MAC 地址控制列表

    •  多播过滤

    •  单播、组播、广播阈值限制

    以太网功能

    •  提供标准的第二层 MAC 桥接功能

    •  支持路由信息协议 RIP I 和 II

    •  NAT

    •  支持 IP SEC 透传

    •  支持 PPTP 透传

    •  支持隧道透传

    •  支持 DNS 转发

    •  支持生成树协议

    •  支持 802.11 SECs

    3.4 系统技术参数

    典型天线配置及传输情况(视距环境)

     

    中心站

    远端站

    天线类型

    型号

    最大通信距离(速率 24Mbps 、可用度 99.999% 以上、且接收余量大于 6dB )

    天线增益

    波束宽度

    (水平,垂直)

    室外中心

    扇区天线

    5054-BSUR

    ——

    18dBi

    60°

    19°

    室外远端

    集成天线

    5012-SUR

    4.8 公里

    18dBi

    60°

    19°

     

     

    射频参数

    信道

    5.725 - 5.825 GHz

    5.150 - 5.350 GHz

    5.4 - 5.6 GHz

    5 个不重叠信道

    4 个不重叠信道

    11 个不重叠信道

    调制方式

    OFDM : BPSK,QPSK, 16-QAM, 64-QAM

    功率输出

    16dBm ( FCC )可软件调节

    接收灵敏度

    40MHz 20MHz 10MHz 5MHz

    -75dBm@72Mbps -77dBm@36Mbps -80dBm@18Mbps -83dBm@9Mbps 
    -78dBm@48Mbps -80dBm@24Mbps -83dBm@12Mbps -86dBm@6Mbps 
    -81dBm@36Mbps -83dBm@18Mbps -86dBm@9Mbps -89dBm@4.5Mbps

    -83dBm@24Mbps -86dBm@12Mbps -89dBm@6Mbps -92dBm@3Mbps

    -84dBm@18Mbps -87dBm@9Mbps -90dBm@4.5Mbps -93dBm@2.25Mbps

    -85dBm@12Mbps -88dBm@6Mbps -91dBm@3Mbps -94dBm@1.5Mbps

    数据和工作参数

    工作方式

    点对点,点对多点

    链路速率

    最高速率 36Mbps (FCC 标准可提供 72Mbps)

    访问方式

    动态轮询, TDMA

    双工方式

    TDD

    传输视距

    近非视距传输

    传输协议

    WORP 无线室外路由协议

    支持协议

    VLAN , RIP v2 , DHCP , Spantree ,协议过滤及 MAC 过滤

    MAC 访问控制及广播风暴控制, Radius 认证, SNMP v 2c 及其他

    配置管理

    WEB 、 SNMP 、 Telnet

    带宽控制

    上、下行对称,提供带宽控制功能

    安全性

    MAC 地址过滤

    128bit WEP 、 128bit AES 等

    电源参数

    供电方式

    POE 接供电

    输入电压

    110 ~ 250VAC

    输出电压

    48VDC 420mA

    最大功耗

    20W

    网线长度

    24 AWG STP 5 类屏蔽线 75 米

    物理 / 环境

    设备封装

    全天候铸铝聚碳酸酯屏蔽壳

    工作温度

    -33 ~ + 60 ℃

    存储温度

    -55 ~ + 80 ℃

    湿度范围

    100% (非冷凝)

    外型尺寸

    室外: 267mm × 267mm × 83mm

    单元重量

    室外: 2.49Kg

    硬件

    数据接口

    1 个 10/100 BaseT RJ45 LAN/WAN 口

    1 个 RS232 串行通讯口( RJ-11 及 DB-9 )

    复位键

    LED 显示

    天线连接器

    Type-N ,母口


    四、频率规划和建议

    4.1 组网频率配置方案

    Tsunami MP.11 Model5054 的频率和频点分配如下:

     

    工作频段

    5.725GHz 到 5.850 GHz

    双工方式

    TDD

    中心频率

    20MHz 频宽,空中接口速率 36Mbps

    信道 1 : 5.745 GHz

    信道 2 : 5.765 GHz

    信道 3 : 5.785 GHz

    信道 4 : 5.805 GHz

    信道 5 : 5.825 GHz

    以 10MHz 的频宽设置,可分隔 10 个完全非重叠频点

     

    工作频段

    5.725GHz 到 5.850 GHz

    双工方式

    TDD

    中心频率

    10MHz 频宽,空中接口速率 18Mbps

    信道 1 : 5.735 GHz 信道 2 : 5.745GHz

    信道 3 : 5.755 GHz 信道 4 : 5.765GHz

    信道 5 : 5.775 GHz 信道 6 : 5.785GHz

    信道 7 : 5.795 GHz 信道 8 : 5.805GHz

    信道 9 : 5.815 GHz 信道 10 : 5.825GHz

    以 5MHz 的频宽设置,可分隔 20 个完全非重叠频点

     

    工作频段

    5.725GHz 到 5.850 GHz

    双工方式

    TDD

    中心频率

    5MHz 频宽,空中接口速率 9Mbps

    信道 1 : 5.730 GHz 信道 2 : 5.735GHz

    信道 3 : 5.740 GHz 信道 4 : 5.745GHz

    信道 5 : 5.750 GHz 信道 6 : 5.755GHz

    信道 7 : 5.760 GHz 信道 8 : 5.765GHz

    信道 9 : 5.770 GHz 信道 10 : 5.775GHz

    信道 11 : 5.780 GHz 信道 12 : 5.785GHz

    信道 13 : 5.790 GHz 信道 14 : 5.795GHz

    信道 15 : 5.800 GHz 信道 16 : 5.805GHz

    信道 17 : 5.810 GHz 信道 18 : 5.815GHz

    信道 19 : 5.820 GHz 信道 20 : 5.825GHz

     

    在做系统频率规划的时候,应遵循如下的规划原则:

    •  隔离相邻的 MP.11 5054 BSU 基站单元所使用的频道;

    •  隔离相对的 MP.11 5054 BSU 基站单元所使用的频道;

    •  尽量使同向的 MP.11 5054 BSU 基站单元使用的频道之间保留一定的隔离频带。

    因此,建议的频率规划应基本如下图所示。

    4.2 典型频率复用和扇区规划方案

    4.2.1 单扇区多基站

    基站拥有 5 个非重叠信道,外置双极化 60° 扇区天线,典型的单扇区多基站方案是在同一方向的扇区安装 2 台基站,每台基站使用间隔开的非重叠信道。每台基站各使用 1 个非重叠信道,同时相邻信道采用交叉的天线极化方式。

    单扇区多基站方式适合于系统扩容,在一个扇区上增加带宽和容量。

    4.2.2 六扇区 (6 台无线基站 )

    标准组网方式之一,在配置大型城域网时 , 此种网络设计方案使网络管理者有更多的频率选择。

    系统组网时第一扇区采用信道 1 垂直极化,第二扇区采用信道 2 水平极化,第三扇区采用信道 3 垂直极化,第五扇区采用信道 2 垂直极化,第六扇区采用信道 3 水平极化。这样既可以采用最少三个频点的方式来保护这六个扇区的覆盖。保证了扇区之间最大的隔离度又可以最大限度的节省频率资源。

    Proxim Tsunami MP.11 6 扇区 6 台无线基站示意图:

    4.2.3 无缝覆盖

    在多中心多扇区的系统中,其频率规划采用与单中心多扇区方式类似的频率复用,如下图可实现无缝覆盖的应用:

    4.2.4 四扇区 (4 台无线基站 )

    如果由于无委批准的使用频点较少,也可以采用 2 信道,四扇区的方式。此种方案可以通过下面两种方式实现:

    1 )无线基站外置 90 度扇面天线

    2 )根据单扇区 1.5Km 的覆盖范围和设备指标进行测算。

    4.3 扇区设置原则

    设计高容量、远端站分布密集的网络,在配置无线基站使用信道时需遵循以下原则:

    在同一极化中,每个信道间距至少要 20MHz ;

    在同一扇区,如果存在两个或更多的无线基站,每个无线基站之间的信道至少有 26MHz 空间;

    在同一基站 ( 物理位置 < 50 米 ) 两个无线基站如使用相同频率,必须使用交叉的天线极化方式,相互间安装角度为 180° 并需较好地相互隔离;可以通过网管观察噪声以确认无线基站间有无相互干扰。如有需要,可增加无线基站的物理间距,在无线基站外壳四边增加屏蔽罩保护或减少无线基站射频输出功率。

    调整相邻小区中的无线基站,避免相互直接面对。

    4.4 对抗系统内及系统间干扰的措施

    频率复用是完成区域覆盖的必须手段。整体网络设计的主要参考是:频率的利用效率和复用所引起的干扰问题。另外一种重要的干扰来源来自微波反射引起的多径干扰, Proxim Tsunami MP.11 系统的 OFDM 技术能处理多径干扰造成的 “ 选频衰落 ” ,把发射和绕射引起的信道失真减低。

    频率复用引起的干扰,它包含了以下 4 种不同的情况:同一扇区的干扰,同中心站内各扇区间的干扰,中心站间的干扰,和不同用户之间的设备干扰。

    1 、同扇区内的干扰:有效使用 5 个非重叠信道,在同一扇区内工作的无线基站可以采用单信道结构,并在相邻信道的无线基站上采用交叉的天线极化方式,增加信道之间的隔离度。因此理论上同扇区内没有邻频干扰的问题。

    2 、同中心站内不同扇区的干扰:主要手段是:避免相邻扇区使用同一信道,采用隔离良好的优质天线(交叉极化隔离大于 15dB ; F/B 比率大于 30dB ),利用各种物理隔离的手段(如设备安装所在建筑物楼顶的女儿墙、楼顶突出的建筑物、扇区可视通讯范围外的高大建筑物等)以增强扇区间隔离度。若相邻扇区附近的干扰情况严重时,考虑调整扇区的角度,不采用无缝覆盖。

    3 、中心站之间的干扰:中心站的 “ 扇区复用系数 ” 越高,中心站与中心站间的干扰就会越严重。要达到最有效的频率复用,必须在扇区复用和 “ 中心站复用 ” 之间求取适当的平衡。在带宽密度需求大的地区,可视实际情况决定采用:少扇区、多中心站的方案,或者是多扇区、单个中心站的方案。但应该避免采用多扇区、多中心站的设计;因为它会做成非常复杂的载干比分布问题。

    4 、不同用户之间的干扰问题:不同用户之间的干扰,首要的可靠保证来自于无线电管理局的监督,因为同一地区的不同用户必须严格遵守频率的规划和配置,同时应满足设备的带外辐射要求。

    5 、增加屏蔽罩、设置金属隔离物或利用楼顶秃起的建筑物自然屏蔽以增加无线基站之间的隔离度。

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