深圳公路/隧道無線監控方案

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無線覆蓋解決方案

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文章來源：本站人氣：0 2023-05-15 18:10:20

第一章無線局域網技術概述

無線網絡自誕生以來，已被公認爲可爲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地位等方面都具有得天獨厚的優勢。
随著(zhe)Internet的蓬勃發展，信息的獲得更爲便利。信息的及時交換與傳遞顯得非常重要，很多企業相繼開辦瞭(le)分支機構，第二廠區等多個辦公，生産點。而随著(zhe)企業管理上的需求，需要将這些分散的點的計算機組成一個局域網，WLAN無線橋接就應運而生，以安全、方便、快捷、經濟多項優點受到人們青睐，成爲多點聯網的首先方案。

1.1無線局域網标準簡介

IEEE 802.11b
IEEE 802.11 Task Group b於(yú)1999年底定IEEE 802.11b标準，以直序展頻(又稱DSSS；Direct Sequence Spread Spectrum)作爲調變技術，所謂「直序展頻」是将原來1個位的訊号，利用10個以上的位來表示，使得原來高功率、窄頻率的訊号，變成低功率、寬頻率。另外一方面，802.11b傳輸速率最高可達到11Mbps，頻段則採(cǎi)用2.4GHz免執照頻段，但目前已基本被淘汰。
IEEE802.11a
IEEE 802.11a由於(yú)傳輸速率可高達108Mbps，有五個獨立頻道，使用在點數比較多地環境下，有效帶寬高，抗幹擾能力強。可使用在更多的應用中，是目前最常使用的無線局域網絡規格，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爲調變技術，並(bìng)選擇幹擾較少的5GHz頻段。
IEEE802.11g
由於(yú)下一代規格IEEE 802.11a與目前的802.11b規格之間，頻段與調變方式不同使得其互相之間不能夠相通，已經擁有802.11b産品的消費者可能不會在802.11a設備(bèi)問世之後就立即購買；而802.11g就是爲這段過渡時間所發展的規格，它建構在既有的IEEE 802.11b實體層與媒體層标準基礎上，選擇2.4 GHz頻段、傳輸速率較54Mbps高，讓已擁有802.11b産品的使用者能夠以802.11g的産品達到一個速度升級的需求。
IEEE802.11n
IEEE802.11n傳(chuán)輸速率達到300Mbps，採(cǎi)用多收多發MIMO技術。

1.2 無線技術的特性(802.11 标準)

可靠的通信

抗射頻幹擾性能。理想的接收靈敏度，寬範(fàn)圍天線能提供強大的、可靠的無線傳(chuán)輸。

低成本

可以避免安裝線纜的高成本費用，租用光纖線路的月租費用以及與設備(bèi)需要經常移動，增加和改變(biàn)相關的費用。

靈活性

由於(yú)沒有線纜(lǎn)的限制，您可以随心所欲的增加工作站或重新配置工作站。

移動性

由於(yú)設置允許在任何時間，任何地點(diǎn)訪問網絡數據，而不是在指定的地點(diǎn)，所以用戶可以在網絡中漫遊。

快速安裝

無須施工許可證，不需要開挖溝(gōu)槽，安裝無線網絡所需的時間(jiān)隻是安裝有線網絡的零頭。

高吞吐量

可實現最高300Mbps 或更高的數據傳(chuán)輸速率(未來) 高於(yú)T1、 E1 線路速率。

保護用戶投資

可實現向未來技術的平滑升級，無須更換設備(bèi)重複(fù)投資。

抗幹擾性強

抗幹擾是擴頻通信主要特性之一，比如信号擴頻寬度爲100 倍。窄帶幹擾基本上不起作用。而寬帶幹擾的強度降低瞭(le)100 倍，如要保持原幹擾強度，則需加大100 倍總功率，這實質上是難以實現的。因信号接收需要擴頻編碼進行相關解擴處理才能得到，所以即使以同類型信号進行幹擾。在不知道信号的擴頻碼的情況下，由於(yú)不同擴頻編碼之間的不同的相關性，幹擾也不起作用。正因爲擴頻技術抗幹擾性質，美國軍方在海灣戰争等處廣泛採用擴頻無線網橋來連接分布在不同區域的計算機網絡。

隐蔽性好

因爲信号在很寬的頻帶上被擴展，單位帶寬上的功率很小，即信号功率譜密度很低，信号淹沒在噪聲之中，别人難以發現信号的存在，加之不知擴頻編碼，很難拾取有用信号，而極低的功率譜密度，也很少對於(yú)其他電訊設備(bèi)構成幹擾。

抗多徑幹擾

在無線通信中，抗多徑的問題一直是難以解決的問題，利用擴頻編(biān)碼之間的相關特性，在接收端可以以相關技術從(cóng)多徑信号中提取分離出最強的有用信号，也可把多個路徑來的同一碼序列的波形相加使之得到加強，從(cóng)而達到有效的抗多徑幹擾。

1.3 無線WiFi技術和有線技術的比較

1、有線通信的開通必須架設電纜，或挖掘電纜溝或架設架空明線；而架設無線鏈路則無需架線挖溝，線路開通速度快，将所有成本和工程周期統籌(chóu)考慮。無線擴頻的投資是相當(dāng)節省的。
2、一般有線通信的質量會随著(zhe)線路的擴展而急劇下降，如果中間通過電話轉接局，則信号質量下降更快，到4、5公裏左右已經無法傳輸高速率數據，或者會産生很高的誤碼率，速率級别明顯降低，而對於(yú)無線擴頻通信方式，50公裏内幾乎沒有影響，一般可提供從64K到25M的通信速率，誤碼率小於(yú)10-10。
3、有線通信受地勢影響，不能任意鋪設；而無線通信覆蓋(gài)範(fàn)圍大，幾乎不受地理環境限制。
4、有線通信鋪設時需挖溝(gōu)架線，成本投入較大，且電(diàn)纜數量固定，通信容量有限；而無線擴頻則可以随時架設，随時增加鏈路，安裝、擴容方便。
5、有線通信除電(diàn)信部門外，其它單(dān)位的通信系統沒有在城區挖溝鋪設電(diàn)纜的權力；而無線通信方式則可根據客戶需求靈活定制專網。
6、有線鏈路的維護需沿線路檢查，出現故障時，一般很難及時找出故障點(diǎn)，而無線擴頻通信隻需維護擴頻電(diàn)台，出現故障時則能快速找出原因，恢複線路正常運行。
7、建設通信線路時一般需要備(bèi)份，如果主備(bèi)通道皆爲有線線路，往往會存在相關故障點。若一條有線中斷，另外一條很可能由於(yú)整個電纜被挖斷或被破壞、配線架損壞、電話轉接時突然斷電等原因，同時中斷。如果有線通信線路利用無線擴頻進行備(bèi)份，當有線線路中斷，時則可将通信鏈路切換到無線鏈路上，仍可保證通信線路的暢通。
8、無線擴頻通信可以迅速（數十分鍾内）組建起通信鏈路，實現臨時、應急、抗災通信的目的，而有線通信則需要較長(zhǎng)的時間(jiān)。
9、在安全性能方面無線擴頻通信本身就起源於(yú)軍(jūn)事上的防竊聽技術；有線鏈路沿線均可能遭搭線竊聽。
10、與X.25和DDN 相比，無線擴頻網具有速率高（1Mbps 2Mbps 4Mbps 11Mbps，54Mbps,108Mbps,150Mbps, 300Mbps），安裝簡單，運行費用低（無須租費，僅投入少量維護費用），無須申請頻率資源，容易擴展、投資少等優點。另外，如使用X..25 或DDN 作爲網間互連的鏈路，在鏈路兩端要使用路由器，多路複用器等設備(bèi)，而無線擴頻産(chǎn)品有網橋、路由器、調制解調器等多種選擇節省設備(bèi)和投資，因此無線擴頻網比X.25 和DDN 在數百公裏範圍内聯網要有明顯的優勢。
綜上所述，無線擴頻通信在可靠性、可用性和抗毀性等很多方面超出瞭(le)傳(chuán)統的有線通信方式，尤其在一些特殊的地理環境下，更是體現出瞭(le)其優越性。當然，無論是選擇有線還是無線通信手段，都應根據具體情況因地制宜，量體裁衣。

1.4無線局域網的未來

有線LAN的技術發展曆史可用一句話來概括，“更快、更好、更便宜”。無線LAN技術已經開始沿著(zhe)同一條道路發展：數據傳(chuán)輸速率從1兆位/秒增加到300兆位/秒，随著(zhe)IEEE 802.11a/b/g/n标準的出現互操作性已經成爲事實，而且價格已經大大降低。改進在目前看來還隻是剛剛開始。

1.5價格

不斷下降的WLAN設備價格開創瞭一個全新的市場。随著(zhe)數量的持續增加，制造效率得到提高，成本下降，價格将進一步下跌。盡管無線客戶機适配器的價格不太可能與有線的客戶機适配器相提並(bìng)論（已計入布線和人工成本），但價格上的差别将變得越來越不重要。

　

第二章　無線局域網可行性分析

2.1安全可靠性原則

802.11标準中與有線系統相當的保密性（WPA）選項隻是滿足客戶安全需要的第一步。本公司産品能夠提供目前無線網絡可以達到的最高級别的安全性，可以提供128位加密功能，並(bìng)可支持802.11标準的加密和身份驗證選項。按照标準中的規定，使用瞭(le)具有40或128位密鑰的RC4算法。密鑰用於在使用無線電波對數據進行傳輸之前對其進行加密。如果一個台站接收的數據包沒有經過适當密鑰的加密，該數據包将被丢棄，永遠也不會被發送到主機上。

2.2先進性開放性及實用性原則

在網絡建設中，施工周期最長、對周邊環境影響最大的，就是網絡布線施工。在施工過程中，往往需要破牆掘地、穿線架管。而WLAN最大的優勢就是免去或減少瞭(le)網絡布線的工作量，一般隻要安裝一個或多個接入點 (Access Point) 設備(bèi)，就可建立覆蓋整個建築或地區的局域網絡。

2.3使用靈活性原則

在有線網絡中，網絡設備的安放位置受網絡信息點位置的限制。而一旦WLAN建成後，在無線網的信号覆蓋區域内任何一個位置都可以接入網絡。由於(yú)有線網絡缺少靈活性，這就要求網絡規劃者盡可能地考慮未來發展的需要，這就往往導緻預設大量利用率較低的信息點。而一旦網絡的發展超出瞭(le)設計規劃，又要花費較多費用進行網絡改造。而WLAN可以避免或減少以上情況的發生。

2.4可維護可擴展性原則

WLAN有多種配置方式，能夠根據需要靈活選擇。這樣，WLAN就能勝任從(cóng)隻有幾個用戶的小型局域網到上千用戶的大型網絡，並(bìng)且能夠提供像"漫遊（Roaming）"等有線網絡無提供的特性。

第三章無線方案設計

3.1 需求分析

某公路在山體中同時開挖四條隧道，要實現隧道區域内的實時監控要求，共計有40個監控點(diǎn)，所有監控圖像要在指定的位置項目部彙集。因各個監控端點(diǎn)位置分散，遠近不一，環境複雜，布線難度較大，綜合目前數字化網絡化監控技術及無線局域網技術，決定採(cǎi)用具有較大靈活度和穩定性的數字無線網絡監控系統來實現。

3.2 方案設計

1、無線傳輸系統：爲瞭(le)保證整個無線網絡的高穩定性，本方案建議採(cǎi)用2.4G和5.8G搭配的無線傳輸方式來實現。
2、模數轉換系統：因網橋傳(chuán)輸爲數字信号傳(chuán)輸，故應将前段的模拟圖像通過(guò)網絡視頻服務器壓縮成數字信号。

3.3 方案設計圖

3.4 方案說明

如上圖所示：四條隧道共40個監控點，其中每條隧道有10個監控點，監控點平均每80－100米一個。隧道内採(cǎi)用一點對多點方式進行視頻傳輸，分别用一點對三點，一點對三點，一點對四點，計每條隧道用網橋13台，單路視頻服務器10台。本方案中一共有一中心爲項目部，一個中繼點爲D點，A1、A2、B1、B2四處圖像直接到中心彙集，C1、C2兩處由於(yú)與項目部中間有山體遮擋不能直接把圖像傳輸到中心，所以通過D點中轉，然後由D點到中心彙集。
把所有的數據傳(chuán)輸到項目部監控中心後，可以通過在服務器上安裝軟件對每路圖像進行監控，錄像，對雲台進行控制；還可以通過視頻解碼器将網絡數字信号還原成模拟視頻信号並(bìng)轉接到監視器或大屏幕上，並(bìng)能過矩陣對圖像或雲鏡進行控制。