無線城市方案建議書模版

XX項目 無線城市 網(wǎng)狀網(wǎng)技術(shù)建議書 /webmoney 1 目錄 1 理念和功能定位 .2 1.1 國外無線城市發(fā)展介紹 . 2 1.2 XX無線城市理念和功能 . 10 2 項目階段目標劃分 . 14 2.1 總體建設(shè)規(guī)劃 . 14 2.2 覆蓋方式 . 14 2.3 分區(qū)域建設(shè) . 15 2.4 分階段建設(shè) . 17 2.5 未來技術(shù)發(fā)展展望 . 19 3 無線 MESH 技術(shù)介紹 . 21 3.1 無線 MESH技術(shù)發(fā)展 . 21 3.2 實現(xiàn)無線 MESH的方案 . 22 3.3 MESH多跳難題分析 . 24 3.4 第三代多模塊無線 MESH解決多跳難題 . 27 4 技術(shù)選型 . 33 4.1 第三代多模塊 MESH網(wǎng)狀網(wǎng)組網(wǎng) . 33 4.2 多業(yè)務(wù)無線網(wǎng) . 40 4.3 安全性 . 44 4.4 可管理性 . 49 4.5 模塊化產(chǎn)品設(shè)計 . 53 5 XX 無線城市規(guī)劃 . 54 5.1 無線 MESH網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 . 54 5.2 無線基站分布 . 60 5.3 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) . 62 5.4 系統(tǒng)容量 . 64 5.5 網(wǎng)絡(luò)安全 . 65 5.6 多業(yè)務(wù)優(yōu)先級 . 67 5.7 方案解決的問題 . 68 5.8 網(wǎng)絡(luò)運行維護建議 . 70 6 成功案例 . 74 /webmoney 2 1 理念和功能定位 1.1國外無線城市發(fā)展介紹 1.1.1 發(fā)展現(xiàn)狀 全城無線網(wǎng)絡(luò)對城市的競爭力和城市品牌效應(yīng)的提高吸引了越來越多的城市，很多發(fā)達國家的城市已經(jīng)走在了前面。無線 mesh 技術(shù)在建網(wǎng)成本和建網(wǎng)速度也顯示出了相當?shù)膬?yōu)勢，在美國，將 寬帶光 纖部署到全城 至少需要 15 年時間，平均每個光纖點的費用在 2000到 3000 美金；如果使用無線 mesh 技術(shù)，整個城市的部署及整體工程建設(shè)至多需要一至兩年，而每個無線服務(wù)接入點平均費用遠低于光纖建網(wǎng)成本。作為城市范圍內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)通信手段，無線 mesh 技術(shù)可以提供多種多樣切實可行的應(yīng)用，全面的覆蓋整個城市的無線網(wǎng)絡(luò)不僅是一種無線通信技術(shù)創(chuàng)新，而且對于城市的數(shù)字化進程中是具有舉足輕重的意義的。例如美國的紐約、舊金山、費城、薩克拉門托、 Tempe、 Chandler、 Vienna、 Iowa，荷蘭的阿姆斯特丹，日本的東京 、京都，中國的臺北等等，都有計劃或已經(jīng)開始投入建設(shè)，希望通過城市無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)過渡到數(shù)字時代，并為城市未來的發(fā)展提供堅實的信息通信保障。目前全球范圍內(nèi)，已有 88 個已經(jīng)建設(shè)好或者正在建設(shè)的無線城市，在 2006 年將要建設(shè)的無線城市接近 100 個，并且越來越多地大中型城市或區(qū)域開始考慮部署無線 mesh網(wǎng)絡(luò)，進行整個城市或部分區(qū)域的無線覆蓋，提供隨時隨地接入的無線網(wǎng)絡(luò)。 隨著無線 mesh 技術(shù)所帶來的新的城市管理應(yīng)用，越來越多的國內(nèi)城市也開始進行了無線城市的計劃。根據(jù)中國國家統(tǒng)計局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示： 2005 年綜合實力最 強的 100 個城市中，生產(chǎn)總值超過 1000 億元人民幣達到 23 個，超過 200 億的城市有 78 個，尤其是傳統(tǒng)發(fā)達的環(huán)渤海、東部沿海、長三角和珠三角地區(qū)以及新興城市。 目前全球范圍內(nèi)，已有 88 個已經(jīng)建設(shè)好或者正在建設(shè)的無線城市，在 2006 年將要建設(shè)的無線城市接近 150 個，并且越來越多地大中型城市或區(qū)域開始考慮部署無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)，進行整個城市或部分區(qū)域的無線覆蓋，提供隨時隨地接入的無線網(wǎng)絡(luò)?？梢灾v，無線mesh 網(wǎng)絡(luò)覆蓋整個城市正在成為最引人注目并且引發(fā)強烈反響的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。如下圖所示，截至 2005 年已建設(shè)和 2006 年即將建設(shè)的無線城市數(shù)量統(tǒng)計： /webmoney 3 010203040506070美國 歐洲 大洋洲 亞洲 其他已建立的無線城市將部署的無線城市 下表為北美的無線城市列表： 其中，美國亞利桑那州 Tempe 市，目前全球范圍內(nèi)已部署較大的無線城市，也采用了無線 mesh 技術(shù)將整個城市的 100 平方公里區(qū)域進行無盲點的覆蓋；從 2005 年 9 月份開始到今年 1 月底，僅僅花了六個月的時間就完成了 Tempe 市的六個城區(qū)的無線覆蓋。下圖為 Tempe 市的無線城市， /webmoney 4 大型無線城市，如荷蘭的阿姆斯特丹，澳大利亞的悉尼等也都將采用無線 mesh 技術(shù)分區(qū)域的組建城域無線網(wǎng)絡(luò)。正 在規(guī)劃的紐約無線城市，號稱全球最大的無線城市，面積上更是超過了 800 平方公里，計劃為市政管理、應(yīng)急通信提供更有效的無線通信手段，同時服務(wù)于 800 萬的紐約市民。 馬其頓共和國（ Macedonia），這個古老多山的前南斯拉夫聯(lián)盟國家，正在全國范圍建設(shè)無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)，覆蓋的 30 多個城市及其郊區(qū)和鄉(xiāng)村，面積超過了 2000 平方公里。正如 Farpoint 集團的分析師 Craig Mathias 說： 這好像不是一個要不要建的問題，而是一個什么時候建的問題。所有的大城市都將建立自己的無線城市網(wǎng)絡(luò)。 它將變得好像電力供應(yīng)或者 電話服務(wù)一樣必不可少。 下圖為馬其頓共和國無線城市規(guī)劃： 1.1.2 組網(wǎng)方式和業(yè)務(wù)模式 目前國外的無線城市主要采用兩種投資建設(shè)方式： 1. 政府直接投資建設(shè) /webmoney 5 2. 政府與無線運營商合作投資建設(shè) 部分無線城市的投資來源于市政府，如規(guī)劃中大部分無線城市。這反映出政府對政策發(fā)布、城市安全、火警和急救等的關(guān)注，希望為市政管理和大眾提供更多更有效的服務(wù)。 在其他一部分的無線城市中，政府和無線運營商合作組網(wǎng)，或者 運營商在政府配合協(xié)調(diào)下獨立投資建網(wǎng)組建無線城市也受到了普遍的認可，尤其在北美非常的流行。如美國路易斯安那周的 Ruston 市 , Grambling 市 , Vienna 市和 Choudrant 市，四城市超過 70 英里的區(qū)域采用了 Strix mesh 無線覆蓋?？蛻魧⒚赓M使用一個 802.11b/g 客戶端接收設(shè)備，以安全接入 Invisi-Wire 公司的網(wǎng)絡(luò)，并且能夠收到無限制的每月成本僅僅 34.99 美元Wi-Fi 服務(wù)和另外每月 24.99 美元的無線 VoIP 服務(wù)。 愛荷華州信息走廊 區(qū)域的 cFree無線項目，由非贏利性組織創(chuàng)建，旨在為位于該 走廊 區(qū)域的所有的城市提供免費無線接入。cFree 項目方和集成公司 CEC 公司（ Cedar Rapids 市的集成商）采用 Strix mesh 無線提供為 Cedar Rapids、 Coralville 和 Iowa 三城市的市中心區(qū)域和愛荷華市市立大學(xué)提供高速無線接入，共計可以服務(wù)到 200,000 多住戶和學(xué)生。 Waz Tempe 則由運營商 MobilePro 投資建設(shè)并且進行運營，將會提供多種資費選擇：每天 $8，每周 $20，每月 $30，提供在全城市任何地點的接入。住宅用戶可以使用 $20 的服務(wù)替代撥號，而帶寬與 DSL 連接基本類似。網(wǎng)絡(luò)最多可以出售給三個不同的 WISP 合作伙伴，依托該網(wǎng)絡(luò)進行運營。高級用戶可以每月花費 $30 獲得更高速的家庭服務(wù)，或者每月 $50 獲得 VoIP 服務(wù)， $250 可以得到替代 T1線路的無線鏈路。這些套餐服務(wù)對客戶端節(jié)點設(shè)備（ CPE： customer premises equipment）設(shè)備有一定要求。 Tempe 市的 mesh 網(wǎng)絡(luò)除了作為公共運營外，政府的公共安全部門，包括警察、消防、救護醫(yī)療等作為集團用戶租用遍布城市的無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)接入，以滿足公共安全、應(yīng)急救護中對于高速機動、快速組網(wǎng)的要求。目前 Tempe 市區(qū)的網(wǎng)絡(luò)已與相鄰的 Chandler和Gilbert 市組成面積約 180 平方英里（約合 450 平方公 里）的巨大無線 mesh 城域網(wǎng)，一套無線網(wǎng)絡(luò)同時用于公共運營和政府公共安全部門。 運營商通過與政府合作進行全城無線建設(shè)來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，即可以作為運營商為商戶和市民提供全城漫游移動網(wǎng)絡(luò)的平臺，也可以作為市政用途的公共安全、應(yīng)急通信和市政管理辦公的使用，如 所謂的 M臺灣計劃 ，它以 移動臺灣、應(yīng)用無線、躍進新視界 為發(fā)展遠景，政府將結(jié)合民間資源，共同推動移動生活、移動服務(wù)、移動學(xué)習(xí)等無線寬帶應(yīng)用服務(wù)。 政府專用網(wǎng)絡(luò)與公共運營網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的顯著區(qū)別 /webmoney 6 運營商無線公共運營網(wǎng) 政府無線專網(wǎng) 建網(wǎng)方式 城域范圍無縫覆蓋 ，公共區(qū)域和包括商業(yè)區(qū)、寫字樓、住宅區(qū)等 只覆蓋主要街道、廣場、公園等公共區(qū)域 Mesh 節(jié)點距離 300-500 米 1-1.5 公里 接入終端 筆記本、 PDA、 Wi-Fi手機 移動車載、固定視頻監(jiān)控設(shè)備 主要應(yīng)用 無線寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入 無線 VoIP 應(yīng)急救災(zāi)指揮調(diào)度，日常公共安全固定視頻監(jiān)控和移動視頻監(jiān)控，網(wǎng)格化城市管理通信平臺 用戶規(guī)模 用戶量較大，固定的、可預(yù)測的業(yè)務(wù)量 用戶量相對較少，具有突發(fā)性、不可預(yù)測的業(yè)務(wù)量 通過遍布城市的無線接入服務(wù)，運營商可以為政府提供應(yīng)急服務(wù)、為商戶提供類似于E1 的無 線專線租用服務(wù)，以及為市民提供無線寬帶接入。無線接入服務(wù)的低廉的月租費用吸引了更多的 ADSL 用戶轉(zhuǎn)投無線服務(wù)，因此綜合分析城市規(guī)模、建筑密集程度和與其他寬帶服務(wù)提供商的競爭情況，無線運營商在 1 到 2 年之內(nèi)就可以收回成本，這更激勵了更多的 WISP 加入到無線城市網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中。 1.1.3 無線城市應(yīng)用 無線城市理念在全球范圍內(nèi)受到如此廣泛的歡迎，這與其帶來的關(guān)鍵性應(yīng)用是密不可分的。下表是全球主要的無線城市項目建設(shè)概況、投資方式和應(yīng)用的介紹列表： 名稱 覆蓋區(qū)域 建設(shè)方式 主要的市政 /安全應(yīng)用 Tempe, Arizona 100 平方公里，全部覆蓋 政府與無線運營商 公共安全、應(yīng)急聯(lián)動、市政管理、教育 、公共運營 Chandler,Arizona 200 平方公里，在建設(shè)中 政府與無線運營商 公共安全、應(yīng)急聯(lián)動 、公共運營 San Mateo 35 平方公里，全部覆蓋 政府投資 公共安全、應(yīng)急聯(lián)動 Fresno,California 270 平方公里，部分覆蓋，規(guī)劃建設(shè)中 政府投資 公共安全、應(yīng)急聯(lián)動、市政管理 Chaska,Minnesota 41 平方公里 政府投資 公共安全、應(yīng)急聯(lián)動 Lafayette,Lousiana 34 平方公里， 20 萬人口 無線運營商 公共安全、應(yīng)急聯(lián)動 Cerritos,California 22 平方公里 無線運營商 公共安全、應(yīng)急聯(lián)動、教育和市民服務(wù) 、公共運營 GrandHavenMichigan 34 平方公里 政府投資 公共安全、應(yīng)急聯(lián)動、市政管理辦公 /webmoney 7 Lafayette, Lousiana 40 平方公里 政府與無線運營商 公共安全、應(yīng)急聯(lián)動 Buffalo, Minnesota 25 平方公里 政府投資 公共安全、應(yīng)急聯(lián)動、市政管理 Rio Rancho 150 平方 公里，規(guī)劃建設(shè)中 政府與無線運營商 電子警務(wù)、市政管理辦公 Adel, Geogia 20 平方公里 政府與無線運營商 公共安全、教育和市民服務(wù) New York 825 平方公里， 700 萬人口，規(guī)劃中 政府投資 公共安全、應(yīng)急聯(lián)動、市政管理、教育 Gotland, 瑞典 314 平方公里，規(guī)劃中 政府投資 電子政務(wù)、電子商務(wù)和市民服務(wù) 馬其頓共和國 2000 平方公里 政府與無線運營商 市政管理辦公、教育、市民服務(wù) Vantaa, 芬蘭 825 平方公里， 700 萬人口，規(guī)劃中 政府與無線運營商 公共安全、 市政管理、教育 Hampshire, 英國 60 平方公里 政府投資 公共安全、市政管理、市民服務(wù) Sheringham, 英國 55 平方公里 政府投資 公共安全、市政辦公、市民服務(wù) 倫敦 , 英國 150 平方公里市區(qū) 政府與無線運營商 公共安全、市政管理、市民服務(wù) Auckland, 新西蘭 70 平方公里，部分覆蓋 政府與無線運營商 公共安全、市政管理、市民服務(wù) Wellington, 新西蘭 48 平方公里，部分覆蓋 政府投資 公共安全、市政管理、市民服務(wù) Cebu City, 菲律賓 市區(qū)面積 279 平方公里，部分覆蓋，規(guī)劃中 政府與無線運營商 電子政府、 公共運營 臺北 , 中國 272 平方公里，初步的部分覆蓋 無線運營商 電子政府、教育、市民服務(wù) 借助于無線 mesh 技術(shù)提供的更高性能、移動性并且可大面積覆蓋的特性，完全擺脫了傳統(tǒng)無線通信技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)速度，覆蓋規(guī)模的約束和限制；絕大部分的城市決策者選擇以下應(yīng)用作為無線城市主要應(yīng)用： 公共安全和應(yīng)急救災(zāi) 市政管理和辦公系統(tǒng) 電子教育和其他市民服務(wù) 1. 公共安全和應(yīng)急聯(lián)動是無線城市的主要應(yīng)用 依托于關(guān)鍵的無線城市應(yīng)用，城市可提高城市安全和管理的工作效 率，促進政府多個部門之間的協(xié)同工作，對經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定和犯罪率控制有著積極的作用。 在這一點上，作為全美乃至全球應(yīng)用最完美的無線城市，亞利桑那州的著名商業(yè)和傳統(tǒng)的教育中心， Tempe 市是毫無疑問的經(jīng)典案例。已經(jīng)建成的覆蓋 100 平方公里的無線城域網(wǎng)絡(luò)同時供市政管理、公共安全、應(yīng)急救災(zāi)、教育系統(tǒng)和市民所使用，而其中的公共安全和應(yīng)急救災(zāi)更被各地城市政府認為是重中之重。 /webmoney 8 正如 Tempe 市長 Hugh Hallman 所介紹的 通過高帶寬的無線城市網(wǎng)絡(luò)，政府工作人員可以在 Tempe 市的任何地方、隨時訪問消防系統(tǒng)和警務(wù)系 統(tǒng)，讀取聯(lián)邦犯罪信息系統(tǒng)和亞利桑那州犯罪信息系統(tǒng)的記錄，這在日常的執(zhí)勤中極大的提高了工作人員的工作效率，及時準確地獲取信息，并將事發(fā)現(xiàn)場的處理結(jié)果立即在數(shù)據(jù)庫內(nèi)更新。 Tempe 部署的無線 mesh 城域網(wǎng)絡(luò)同時解決了應(yīng)急救災(zāi)所必需的快速響應(yīng)和高速機動，這也意味著可以挽救更多的生命。如火災(zāi)發(fā)生時，要求消防人員在消防車駛往火災(zāi)現(xiàn)場的高速移動中迅速從 GIS系統(tǒng)中查詢地理位置，從消防系統(tǒng)中獲取建筑物信息、消防栓水管、周邊居民分布等重要數(shù)據(jù)，通過火災(zāi)現(xiàn)場的實時視頻監(jiān)控圖像了解火情，并在第一時間聯(lián)絡(luò)醫(yī)療救護車開往現(xiàn)場。這 要求所有的應(yīng)急工作人員和救災(zāi)車輛都是無線互連的，尤其是車輛在城市任何區(qū)域內(nèi)高速移動中仍然保持高帶寬的無線接入。特別的是，無線 mesh 支持 160km/h 的高速移動，遠程指揮中心可以向趕往火災(zāi)現(xiàn)場的消防人員和其他救災(zāi)人員下達指揮命令。 無線紐約在規(guī)劃設(shè)計中也將公共安全和應(yīng)急救災(zāi)作為主要用途，為確保整個城市的安全建立覆蓋整個城市范圍的無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)。日常的公共安全以接處警為重點，集信息獲取、信息傳輸利用以及信息發(fā)布于一體，通過無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)實時的、現(xiàn)場的處理和發(fā)布跨部門的公共安全信息管理。在應(yīng)急聯(lián)動中通過無線 mesh 技術(shù)將相關(guān)職能部門（公安、消防、交警、急救以及水、電、氣、城管等）協(xié)同起來、統(tǒng)一指揮、聯(lián)合行動，提供高效的緊急救援支持。 2. 城市管理和市政辦公也是無線城市的必備應(yīng)用 城市管理和辦公系統(tǒng)也是無線城市的必備應(yīng)用，配合公共安全和應(yīng)急救災(zāi)通信和 合其他信息系統(tǒng)，如城市交通、水電管線、公共財產(chǎn)等可以為城管、交管和應(yīng)急救災(zāi)提供更準確直觀的信息。 如無線臺北，以 政府主導(dǎo)的電子政務(wù)通過無線 mesh 技術(shù)為公共安全、公共管理部門、交通、商業(yè)和居民提供全天候的無線服務(wù)。政府辦公人員也可以在城市內(nèi)的任何一條街道、地鐵站內(nèi) 隨時隨地的無線接入市政辦公網(wǎng)絡(luò)。負責規(guī)劃 無線臺北 的臺北市研究發(fā)展考核委員會（以下簡稱研考會）指出，該計劃充分利用無線網(wǎng)絡(luò)不受時空限制、頻帶寬、成本低等特性，將把臺北打造成全新的 網(wǎng)絡(luò)新都 （ Cyber City）。 紐約更是將無線視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)同市政管理整合在一起，通過分布于城市各處的視頻信息，完成對城市建設(shè)發(fā)展規(guī)劃、智能交通的遠程管理和資源調(diào)配。 /webmoney 9 3. 教育和其他市民服務(wù) 讓所有市民彼此之間通過無線網(wǎng)絡(luò)連成一體，促進教育、休閑與商務(wù)、通訊等關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)發(fā)展是無線城市的補充應(yīng)用。 在臺北，政府利用無線城市為市 民提供了多種公共信息、交通信息、教育等便民服務(wù)。和市民看到在公交車站牌下等車的人們拿出 PDA 或平板電腦瀏覽網(wǎng)頁、收發(fā)電子郵件、搜索資料、和朋友交談，或線上學(xué)習(xí)，市民也可以隨身攜帶數(shù)據(jù)庫，甚至 把美術(shù)館放在口袋里 、 把故宮放在背包中 。駕車者利用車載設(shè)備聯(lián)網(wǎng)登入后，無線系統(tǒng)可自動感知汽車是否進入車流密集的市區(qū)，該系統(tǒng)將會提供 移動 定位服務(wù)，主動發(fā)布即時交 通信息。學(xué)生可以透過無線網(wǎng)絡(luò)在家里、校園內(nèi)使用電子教室和遠程教育等多種教育服務(wù)。 歐美的無線城市也將教育作為無線城市的輔助應(yīng)用。如 Tempe 市，全市人口的 40%擁有學(xué)士及以上學(xué)位，亞利桑那州立大學(xué)的教授和學(xué)生可以在無線的訪問遠程教育和多媒體教育資源，在城市各個角落享受無線城市網(wǎng)絡(luò)帶來的教育便利，這無疑會吸引和培養(yǎng)更多的創(chuàng)新人才，通過科技信息技術(shù)的進步為城市發(fā)展奠定基礎(chǔ)。 /webmoney 10 1.2XX無線城市 理念和功能 1.2.1 XX 規(guī)劃 1.2.2 理念和功能 我們打造無 城市 線網(wǎng)絡(luò)信息平臺的理念是 XX。 目標是采用無線寬帶實現(xiàn) 全城覆蓋，建設(shè)一個 時尚、敏捷、安全的無線城市，提升城市的競爭力和品牌效應(yīng)。 建成后的 全覆蓋無線網(wǎng)絡(luò)平臺主要應(yīng)用于以下幾個方面： 電子政務(wù) 為政府有關(guān)部門，特別是公安、交通、城市管理、衛(wèi)生醫(yī)療、社區(qū)服務(wù)等部門，提供無所不在 的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入 引 入電子辦事系統(tǒng)， 提高政府職能部門的工作效率，并且 大幅度 降低 通信成本 電子信息發(fā)布 /查詢，信息亭等 城市管理 網(wǎng)格化城市管理需要先進的無線通信手段 為了 滿足交通指揮、城管監(jiān)察、環(huán)境保護、社區(qū)衛(wèi)生等各種移動信息化服務(wù)需要 ，使城市網(wǎng)格化管理結(jié)合先進的無線通信手段，城市管理工作人員可以提供更及時地、 準確地的掌握事故情況，提高響應(yīng)速度和各部門協(xié)調(diào)能力 公共財產(chǎn)監(jiān)控和定位，保護重要的公共財產(chǎn)和資源，提供視頻監(jiān)控和地理定位功能助力公共財產(chǎn)管理 公共安全和應(yīng)急通信 基于 mesh 無線網(wǎng)大規(guī)模 無線視頻監(jiān)控或者移動視頻監(jiān)控 為公共安全部門提供實時的現(xiàn)場監(jiān)控圖形，提高威懾力， 起 到阻止犯罪的目的 ；同時，也能作為犯罪證據(jù)供日后使用 突發(fā)事件處理和應(yīng)急移動通訊網(wǎng)絡(luò) 遍布城市的無線網(wǎng)狀網(wǎng)也 提供一個對社會性突發(fā)事件做出高效協(xié)同處置的平臺，使政府部門對重大突發(fā)事件的快速反應(yīng)和處理能力極大提高，能夠為市民提供快速、及時的服務(wù) 公共 安全部門日常巡邏執(zhí)勤的警務(wù)通無線支撐平臺 /webmoney 11 電子商務(wù) 為企業(yè)移動員工提供無處不在的無線接入，使電子商務(wù)的通信手段更靈活、更低廉；無線網(wǎng)絡(luò) 也將服務(wù)于 面向汽車制造、物流、倉儲 的行業(yè)用戶 教育和娛樂 為 城市 居民提提供教育、 辦公、休閑、旅游和市民生活提供便利的無線寬帶網(wǎng)絡(luò)服務(wù) ，提 升城市生活品質(zhì) 消除數(shù)字鴻溝 為弱勢人群提供廉價的無線互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務(wù) ，普及家庭的互聯(lián)網(wǎng)接入，提升人民素質(zhì)和擴展教育渠道 廣告和其他收費業(yè)務(wù) 結(jié)合電子商務(wù)發(fā)展以及第三方對網(wǎng)絡(luò)平臺的需求，衍生一些收費服務(wù)項目，如門戶、廣告、游戲等，并使之形成一系 列的關(guān)聯(lián) 業(yè)務(wù)。 無線 城市 網(wǎng)絡(luò)建成后，除電子政務(wù)和公共安全用戶在認證和授權(quán)后進入相應(yīng)專網(wǎng)后，其他企業(yè)、商務(wù)和居民用戶將重定向到 統(tǒng)一的 門戶網(wǎng)站。 如下圖所示 Tempe 無線城市的門戶網(wǎng)站， 企業(yè)和個人用戶無線接入并且訪問互聯(lián)網(wǎng)時，門戶網(wǎng)站將彈出界面對用戶進行認證 ；廣告 和其他增值 收費服務(wù)將以門戶網(wǎng)站為主要載體 。 /webmoney 12 1.2.3 商業(yè) 模式 從國外建設(shè)方式和業(yè)務(wù)模式的分析來看， 無論是建設(shè)或 規(guī)劃中大部分無線城市 都 反映出政府 用戶 對政策發(fā)布、城市安全、火警和急救等的關(guān)注， 并且希望 能夠以無線城市的便利通信架構(gòu)為行業(yè)用戶和市民提供服務(wù)。 由于國內(nèi)運營商格局的四大運營商都具有良好的光纖資源、接入網(wǎng)資源或者移動通信基礎(chǔ)架構(gòu)，并且運營商對 3G 的戰(zhàn)略考慮也不傾向于采用非授權(quán) 2.4GHz/5.8GHz 頻段用于公共運營服務(wù)。綜合以上的因素，導(dǎo)致國內(nèi)運營商對于無線城市網(wǎng)絡(luò)持觀望態(tài)度，也因此沒有進行任何的大范圍城域無線部署。 從中國國內(nèi)運營市場和城市發(fā)展的實際角度出發(fā)， 政府主導(dǎo)的投資模式是毫無疑問的 。這是因為，無線城市網(wǎng)絡(luò)被定位于以政府應(yīng)用為主，公共運營為輔的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) ，即將政府專用網(wǎng)絡(luò)和公共運營網(wǎng)絡(luò)合 二為一的建設(shè)方式。 首先， 無線城市需求完全依靠市政府或相關(guān)部門投資，以公共安全和市政等應(yīng)用為目標進行的無線城域或者區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。所建成的無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)都是市政和公安用途的專網(wǎng)，旨在保障社會穩(wěn)定和應(yīng)急救災(zāi)能力、降低犯罪率，提高政府執(zhí)政能力和效率，提高服務(wù)水平，推進電子政務(wù)信息發(fā)展。 政府的公共安全部門，包括警察、消防、救護醫(yī)療等作為集團用戶 /webmoney 13 租用遍布城市的無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)接入，以滿足公共安全、應(yīng)急救護中對于高速機動、快速組網(wǎng)的要求 。 其次， 通過遍布城市的無線接入服務(wù) 提供公共運營服務(wù)。 為商戶提供類似于 E1 的無線專線 租用服務(wù)，以及為市民提供無線寬帶接入，同時為企業(yè)移動員工提供可漫游的無線寬帶接入服務(wù)。 同時，依托于無線網(wǎng)絡(luò)，可以開展多種增值服務(wù)，如廣告、交通情況和旅游信息等。 因此將政府專網(wǎng)和公共運營網(wǎng)絡(luò)合二為一的方式建網(wǎng)，既可以在保證網(wǎng)絡(luò)建設(shè)質(zhì)量和對公共安全、應(yīng)急救災(zāi)的優(yōu)先支持，同時能夠有效的降低政府的維護成本 ，達到以公共運營網(wǎng)養(yǎng)政府專網(wǎng)的目的 。在達到經(jīng)濟效率的同時，必將產(chǎn)生更大的設(shè)計效益。 1.2.4 建設(shè) 目標 對 XX 區(qū)域 XX 平方公里區(qū)域 內(nèi)的街道、廣場、公園和市政相關(guān)建筑 進行 覆蓋， 車載臺用戶和手持用戶可以在以上區(qū)域享受無縫的 接入和漫游服務(wù)；對于住宅區(qū)和商業(yè)區(qū)等靠近街道部分建筑提供 無縫的 無線覆蓋， 建筑或小區(qū)內(nèi)部用戶可通過購買用戶端設(shè)備接入無線網(wǎng)絡(luò)。 綜上所述， 建成 后的無線 mesh 系統(tǒng)將提供如下的功能 : 公共安全 /應(yīng)急通信無線平臺 電子政務(wù) /市政管理 電子 商務(wù) 電子教育 /娛樂 縮短數(shù)字鴻溝 /便民網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù) 通過無線城市 mesh 網(wǎng)絡(luò)， 進一步完善公共安全、應(yīng)急聯(lián)動和市政管理網(wǎng)絡(luò)將逐步引導(dǎo)公眾依托于 無線城市 更為高效地工作、高質(zhì)量地健康生活，同時利用 無線城市 大力推動高新技術(shù)企業(yè)和傳統(tǒng)企業(yè)發(fā)展，提高社會穩(wěn)定和公共安全，吸引投資和 擴展貿(mào)易經(jīng)濟。 /webmoney 14 2 項目階段目標劃分 2.1總體建設(shè)規(guī)劃 在建設(shè)初期，首先在功能性項目、東云街、總部園區(qū)等地點先期進行無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，提供無線免費上網(wǎng)服務(wù)以及諸多便民服務(wù)，如信息查詢亭、娛樂信息傳播等，建設(shè)東云街“無線信息長廊”和“無線總部”，以此帶動整個網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。 中期的目標主要是無線覆蓋區(qū)域伊寧路、經(jīng)六路等主干路段、核心區(qū)重要公共區(qū)域、居民社區(qū)等，開始建立起智能交通網(wǎng)絡(luò)、公共安全網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)急聯(lián)動網(wǎng)絡(luò)，帶動伊寧路、經(jīng)六路干道沿線和核心區(qū)“信息化走廊”的區(qū)域性發(fā)展，做到為大部分的市民提供各種無線網(wǎng)絡(luò)免費服務(wù)與 增值服務(wù)。 在中后期建設(shè)中，優(yōu)化中心區(qū)城市網(wǎng)絡(luò)，進一步完善公共安全、應(yīng)急聯(lián)動和智能交通網(wǎng)絡(luò)；利用前期項目為后期項目持續(xù)穩(wěn)定地積累資金和用戶群，達到逐步引導(dǎo)公眾依托于“無線城市”更為高效地工作、高質(zhì)量地健康生活。 2.2覆蓋方式 以下覆蓋方式的考慮都是基于公共的 2.4GHz 頻段的 802.11g/b 技術(shù)為基礎(chǔ)的。 對于 4.9GHz 專用 應(yīng)急和公安 頻段的使用和覆蓋將在技術(shù)選型部分作深入的介紹。 從大規(guī)模無線覆蓋來看， 初期 以室外型基站為主的覆蓋是最有效的覆蓋方式。室外型基站與多種類型天線相配合不僅可以實現(xiàn)絕大部分街道廣場 等室外區(qū)域的覆蓋，同時通過對窗戶和墻壁的穿透，能夠充分的覆蓋樓宇 1-3 層的室內(nèi)區(qū)域 ，并且其他樓層靠近窗口處也能得到較好的無線信號覆蓋 ；在用戶使用專用 無線 客戶端 CPE 設(shè)備后，更可以將室外無線覆蓋，擴展到高層建筑的室內(nèi)覆蓋。如下圖所示， Strix OWS室外型基站從室外向室內(nèi)覆蓋示意圖： /webmoney 15 對于從室外向室內(nèi)方式的覆蓋，都很難保證 90-100%的無線網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)覆蓋。GSM/CDMA 移動通信就是一個很好的例子，用戶已經(jīng)習(xí)慣于移動到窗口以達到最好的覆蓋效果。影響信號傳播的主要因素是： 設(shè)備之間的通信距離差別很大 設(shè) 備之間的物理障礙物 用戶端筆記本設(shè)備等終端發(fā)射功率略低 為了解決這個問題，對于大規(guī)模的室內(nèi)覆蓋可以采取室外基站加上無線客戶端 CPE 設(shè)備結(jié)合的方式來進行。 Strix 建議的無線客 戶端 CPE 設(shè)備使用更高的發(fā)射功率，提高用戶與最近基站的通信距離。 CPE 設(shè)備及集成天線放置在室外墻壁上以更好的接受信號，同時為室內(nèi)用戶的筆記本用戶提供無線接入或者以太網(wǎng)線接入。由于天線放置在室外并且有墻壁阻擋，無線信號不會影響到用戶健康。如下圖所示， 2.3分區(qū)域建設(shè) 考慮到 城市 的中心城區(qū)和主城區(qū)等采用分區(qū)域建設(shè)的方式進行 的 基礎(chǔ)建設(shè) 。 并且 在 無線 /webmoney 16 網(wǎng)絡(luò) 部署 之前， 需要該區(qū)域具備 設(shè)備 供電 資源、 安裝位置 （燈桿或者屋頂） 和光纖 有線等條件 。 因此，無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也將采用分區(qū)域建設(shè)的方式，與該區(qū)域基礎(chǔ)建設(shè)保持一致。 如下圖所示 ， 具體的 分區(qū)域建設(shè) 階段 將 與 城市 規(guī)劃的開發(fā)進程 保持一致 。 /webmoney 17 2.4分階段建設(shè) 對于各各分區(qū)建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)， 無線城域 mesh 網(wǎng)絡(luò) 可采用 分階段 方式 由疏到密 的過程 ，隨著用戶增加 逐步的 分階段的 提升 覆蓋面積和網(wǎng)絡(luò)整體帶寬 。 按照 無線 城市 網(wǎng)絡(luò) 定位和發(fā)展需求，我們推薦兩階段的無線建設(shè) ： 第一階段： 90%室外覆蓋 +30%室內(nèi)覆蓋 從政府應(yīng)用為主導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)思路出發(fā)， 第一階段 初期的 無線 覆蓋 采用室外型基站進行部署， 將保證 90%以上的室外覆蓋 區(qū)域 ，保證市政管理和公共安全用戶在室外絕大部分區(qū)域內(nèi)使用筆記本 /PDA 終端等設(shè)備的正常接入，以及警用移動車輛在主要街道、廣場等區(qū)域無縫的移動通信需要。 同時，初期的無線覆蓋將 保證 30%的室內(nèi)覆蓋， 街道周邊建筑物的1-3 層的絕大部分區(qū)域 都能得到無線覆蓋 ，其他樓層靠近窗口也可以得到無線覆蓋， 具體的覆蓋效果取決于建筑格局和 mesh 基站安裝位置。 第一階段的建設(shè)目標達成后，園區(qū)內(nèi)絕大部分的室外公共區(qū)域得得到良好的無線覆蓋，公共安全 /應(yīng)急通信和電子政務(wù)等應(yīng)用將得到有效的開展，并且面向市民、公司的無線互聯(lián)網(wǎng)接入運營也可以開始運作。 第二階段： 95%室外覆蓋 +80%室內(nèi)覆蓋 考慮到隨著公共運營業(yè)務(wù)的開展，有越來越多的用戶接入 mesh 網(wǎng)絡(luò)中，并且更多的室內(nèi)寫字樓、住址區(qū)用戶有接入網(wǎng)絡(luò)的需求 。這樣，第二階段的無線覆蓋將需要以室內(nèi)型無線設(shè)備為主的覆蓋，并且企業(yè)或者住宅區(qū)用戶需要使用無線客戶端設(shè)備 (CPE)。 因此，第二階段的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋將保證 95%的室外覆蓋和 80%的室內(nèi)覆蓋，在擴展政府和公共安全接入范圍的同時，為更多的室內(nèi)用戶提供 無線網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。 第二階段的主要建設(shè)目標是第一階段建設(shè)的補充。隨著公共安全和電子政務(wù)用戶的使用，更多的經(jīng)驗和用戶反饋將有利于總結(jié)第一階段建設(shè)存在的問題，并在第二階段的建設(shè)進行改進。同時，隨著城區(qū)商業(yè)發(fā)展，越來越多的用戶將使用便捷的無線城市系統(tǒng)，為了滿足用戶隨時隨地的接入需求以及住宅區(qū)和商業(yè)區(qū)建筑物內(nèi)部的使用，加大室內(nèi)覆蓋范圍也是第二階段的主要目標。 值得注意的是，加大室內(nèi)覆蓋區(qū)域的目標是爭取為了更多的市民提供無線互 聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)，因此室內(nèi)無線覆蓋的部署和開展應(yīng)該首先著眼于用戶需求密集區(qū)域，不斷的根據(jù)用戶希求來擴展室內(nèi)無線覆蓋 ，并且 盡量 避免 追求覆蓋面積的部署方式。 /webmoney 18 系統(tǒng)容量擴容 無線城域網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍不斷擴展后，系統(tǒng)也需要根據(jù)用戶需要不斷注入更多的容量 。利用 Strix mesh 網(wǎng)絡(luò)特有的 自動網(wǎng)絡(luò)組織、自動拓撲結(jié)構(gòu)調(diào)整的能力。 當網(wǎng)絡(luò)中光纖增加的情況下 ， Strix mesh 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)自動調(diào)整， 與光纖進行連接的 無線 基站將動態(tài)的重新確定工作狀態(tài)，作為無線核心點為 mesh 網(wǎng)絡(luò)注入新的容量。 更為重要的是，光纖的注入可以在任何一個 mesh 節(jié)點出實施，不需要整個網(wǎng)絡(luò)重新收斂。 如下圖所示： 系統(tǒng)容量擴容前 系統(tǒng)容量擴容后 系統(tǒng)容量的擴容也可以從光纖點處通過 Strix Turbo A 108Mbps 技術(shù)進行Point-to-Point 或者 Point-to-Multi-Point 方式對容量進行擴容 /webmoney 19 2.5未來技術(shù)發(fā)展展望 4.9GHz 4.9GHz 頻率段是專用的公共安全頻段。該頻段已獲得了 FCC 許可，經(jīng)過開發(fā)后專供美國公共安全使用，以滿足其對安全的寬帶通信的需要。作為需要授權(quán)使用的頻段， 4.9GHz可以提供比不需授權(quán)的 ISM 2.4GHz 和 5.8GHz 頻段更干凈的頻譜資源，保證了應(yīng)急和警務(wù)專用用途的使用。 WiMAX WiMAX 的全名是微波存取全球互通 (Worldwide Interoperability for Microwave Access)，將此技術(shù)與需要授權(quán)或免授權(quán)的微波設(shè)備相結(jié)合之后，由于成本較低，將擴大寬帶無線市場，改善企業(yè)與服務(wù)供應(yīng)商的認知度。該技術(shù)以 IEEE 802.16 的系列寬頻無線標準為基礎(chǔ)。一如當年對提升 802.11 使用率有功的 Wi-Fi 聯(lián)盟， WiMAX 也成立了論發(fā)認證流程，為最后一步的產(chǎn)品測試預(yù)作準備。 WiMAX 標準協(xié)議中的 802.16d 和 802.16e 分別支持固定無線接入和移動無線接入。802.16d 標準可支持最高 70Mbps 的吞吐量和 50km 的覆蓋半徑，而 有準 4G 之稱得802.16e 技術(shù)面向的是基于無線終端的大規(guī)模公共運營，旨在為幾公里的范圍內(nèi)為終端提供 2Mbps 帶寬的無線移動寬帶服務(wù)。 但是從 WiMAX 技術(shù)發(fā)展 進程 來看，目前的 802.16d/e 兩大標準雖然都被 IEEE 頒布，但是芯片的成熟程度依然是個問題 802.16d 芯片所提供的吞吐能力還不能超過 Wi-Fi 技術(shù)，而 802.16e 芯片的正式發(fā)布時間 還無法確定。 與此同時，客戶端產(chǎn)品的價格和兼容性仍然是個問題 。 因此，從芯片的成熟度來看， 2007 年固定版的 802.16d 技術(shù)可能趨于成熟，并且可能作為提供光纖回程的技術(shù)，用于無線城市部署，而 802.16e 的發(fā)展將有更多問題需要解決。 802.11n 在傳輸速率方面， 正在制定的標準 802.11n 有望將帶寬提高到 100Mbps 以上， 這得益于將 MIMO(多入多出 )與 OFDM(正交頻分復(fù)用 )技術(shù)相結(jié)合而應(yīng)用的 MIMO OFDM 技術(shù)，這個技術(shù)不但提高了無線傳輸質(zhì)量，也使傳輸速率得到極大提升。 802.11n 將使 WLAN 傳輸速率達到目前傳輸速率幾 倍，而且可以支持高質(zhì)量的語音、視頻傳輸，這意味著人們可以在寫字樓中用 Wi-Fi 手機來撥打 IP 電話和可視電話。 在覆蓋范圍方面， 802.11n 采用智能天線技術(shù)，通過多組獨立天線組成的天線陣列， /webmoney 20 可以動態(tài)調(diào)整波束，保證讓 WLAN 用戶接收到穩(wěn)定的信號，并可以減少其它信號的干擾。因此其覆蓋范圍可以擴大到好幾平方公里，使 WLAN 移動性極大提高。 讓人遺憾的是， 802.11n 標準可能要與明年 3 月份通過，芯片、基站產(chǎn)品和客戶端產(chǎn)品的成熟需要更長的一段時間。 綜上所述，隨著新技術(shù)的發(fā)展， WiMAX 和 802.11n 技術(shù) 的 標準頒布和未來 2-3 年內(nèi)的產(chǎn)品成熟， 可以 極大的提高 室內(nèi) 無線 覆蓋 距離 ，甚至可以在不使用 CPE 的情況下完成對復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境的覆蓋。 這要求無線網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)具有可升級能力，保證可平滑升級到未來的新技術(shù)平臺上。 目前的 Strix Access/One OWS室外基站已經(jīng)同時支持 2.4GHz、 5.8GHz和 4.9GHz的使用，允許為公共運營使用 2.4GHz 頻段，而采用授權(quán)頻段 4.9GHz 專用于公共安全和應(yīng)急通信。 從 Strix Systems 產(chǎn)品設(shè)計角度來看，模塊化 /板卡化設(shè)計具有極高的可升級性。對于未來技術(shù)的升級， OWS 室外型基站可以通過 現(xiàn)場升級，通過插入相應(yīng)的 WiMAX 和802.11n 板卡 到現(xiàn)有的設(shè)備 就可以將設(shè)備升級到新的技術(shù) 。 從產(chǎn)品規(guī)劃， Strix將于 2007年推出 WiMAX 模塊，可以現(xiàn)場插入并且升級室外基站，使整個無線平臺平滑過渡到Mesh+WiMAX 結(jié)合的 新高度。 /webmoney 21 3 無線 mesh 技術(shù) 介紹 3.1 無線 mesh技術(shù)發(fā)展 無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)具有諸多優(yōu)于其它類型無線部署的優(yōu)勢。這些優(yōu)勢主要集中在降低網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的成本 安裝、維護以及運行維護等方面。以某些情況下，由于網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、缺少有線基礎(chǔ)設(shè)施、 或者是在客戶室內(nèi)或室外位置布線成本高等原因，無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)成為部署網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的唯一可行方案。在發(fā)展歷程上，業(yè)界中有三種 Wi-Fi 方案： 第一代集中式網(wǎng)絡(luò)模式 是一種非智能的網(wǎng)絡(luò)，相互獨立的多個接入點（ AP）連接到同一個有線局域網(wǎng)中。 第二代集中式網(wǎng)絡(luò)模式 是對已有交換機最簡單的一種擴展方式，大多數(shù)有線交換機設(shè)備均支持。這種模式傾向于將智能功能從 AP 剝離出來放到交換機中。然而，這種方法產(chǎn)生了許多意想不到的后果（例如，單點故障、帶寬瓶頸以及缺乏擴展性和靈活性）。此外，要是增加 AP 設(shè)備使得現(xiàn)有的 WLAN 交換機端口不夠用時，就必須購買新的交換機。這兩種Wi-Fi 方案還存在著一個共性的問題 它們不是真正的無線，只是 更少的 有線。連接 AP 的以太網(wǎng)還是必要的。 第三代 Wi-Fi mesh網(wǎng)絡(luò) 是一種智能網(wǎng)絡(luò)。由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間能夠通過 802.11 無線鏈路相互連接，因此它們不需要通過有線連接到交換機上。 Mesh 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以擴展通信傳輸區(qū)域，也可以同時為無線用戶和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供接入服務(wù)。如果設(shè)計的合理， mesh 網(wǎng)絡(luò)可以成為高性能、高可靠并具有冗余能力，并且能夠擴展到包含成千上萬個設(shè)備。這種類型的網(wǎng)絡(luò)安裝快捷 ，并且不要求精細的規(guī)劃和位置選擇即可獲得可靠的通訊。簡單地移動某個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點或者增加一個節(jié)點就可以立即完善一集中式網(wǎng)絡(luò)模式 /webmoney 22 個信號較弱或無信號的區(qū)域。 在無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)中，每個節(jié)點都會維持到最鄰近節(jié)的最優(yōu)路徑。當無線環(huán)境發(fā)生變化時，比如加入新節(jié)點或者發(fā)生擁塞，數(shù)據(jù)路徑會根據(jù)時延、吞吐量、噪聲等因素進行重新評估，并且 mesh 網(wǎng)絡(luò)會自動地進行自我調(diào)節(jié)將性能維持在最佳性能。如果某個數(shù)據(jù)路徑丟失，或者 RF 干擾影響了性能，網(wǎng)絡(luò)會通過重路由流量實現(xiàn)自我修復(fù)，這樣節(jié)點既可以保持連接，而且數(shù)據(jù)路徑也始終是最優(yōu)的。所有的自我調(diào)節(jié)和自我修復(fù) 過程都是動態(tài)的，在后臺執(zhí)行并且是實時的 對用戶而言是透明的，不需要人為干預(yù)。 在室外環(huán)境中部署網(wǎng)絡(luò)時， mesh 體系架構(gòu)允許無線網(wǎng)絡(luò)繞過大的物體（比如建筑物和樹木）進行流量交換。無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)能夠很容易地通過中間中繼節(jié)點繞過障礙物轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，而不是試圖直接穿過障礙物。尤其在有很多障礙物的城市環(huán)境或者有丘陵或山區(qū)等傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋有困難的鄉(xiāng)村區(qū)域，該方案都非常有效。 3.2 實現(xiàn)無線 Mesh的方案 無線 Mesh 的方案有很多種，但是大部分的方案都來源于最初的無線分布式系統(tǒng)（ Wireless Distribution System, WDS）概念。 WDS 是一種使用無線橋接和無線repeating 的無線 AP 模式，無線橋接也就是只能在 AP 之間進行通訊， AP 不接受無線客戶端的訪問；而無線 repeating 既允許 AP 之間互相通訊， AP 也可以與無線客戶端進行通訊。所有的 mesh 網(wǎng)絡(luò)在本質(zhì)上都是用戶流量在離開網(wǎng)絡(luò)（比如到達有線的 LAN）之前通過多個節(jié)點。用戶流量到達目的地所要經(jīng)過的跳數(shù)取決于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、鏈路的長度、使用的技術(shù)以及其它一些因素。 第一代 單模塊 mesh方案 (single-radio)所有信息都在同一 信道上 單模塊 模式是無線 mesh 最脆弱的方案。接入點僅使用一個信道，此信道由無線客戶繞過 障礙物 /webmoney 23 端和回程流量（在 AP 之間轉(zhuǎn)發(fā)）共享。 當更多的 AP 加入到網(wǎng)絡(luò)中的時候，用于回程流量的帶寬將會占據(jù)越來越高的比例，僅僅留很少一部分容量給無線客戶端。此現(xiàn)象的原因是由于無線是一個共享的媒質(zhì)。 本方案的 AP 不能同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。而且在其覆蓋范圍內(nèi)另一個 AP 正在傳輸?shù)臅r候，該 AP 也不能發(fā)送數(shù)據(jù)。這種對可用共享帶寬的競爭是基于類似以太網(wǎng)的無線沖突避免原則 (CSMA/CA)。 簡單計算一下就會發(fā)現(xiàn)，在 單模塊 方案中每個無線客戶端只能獲得 很有限的吞吐量。舉例來說，假設(shè)你有 5 個 AP，每個 AP 有 20 個無線客戶端與之相連，所有的 AP 和客戶端共享同一個 802.11b 信道（ 5Mbps），這樣等價于每個用戶只能獲得少于 50Kbps 的吞吐量比撥號連接還要慢。而且由于所有的無線客戶端和 AP 必須工作在同一個信道上，無線資源的競爭和 RF 干擾還會導(dǎo)致不可預(yù)期的時延。 第二代 雙模塊 方案 (dual-radio)回程共享 在 雙模塊 方案中，一個頻道專門用來連接無線客戶端，而另一個頻道專門用來進行無線回程傳輸 回程信道同時由 ingress 和 egress 流量共享 。這意味著什么呢？無線客戶端流量將得到一些的改善，但是全網(wǎng)的性能仍然由于回程的瓶頸問題而不理想。 第三代 多頻方案 (multi-radio) 結(jié)構(gòu)化的無線 mesh 在多頻（或者稱作結(jié)構(gòu)化 mesh）方案中，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點至少使用三個頻道的專用無線鏈路接口，其中一個頻道用于客戶端的流量，第二個頻道用于 ingress 無線回程流量，第三個頻道用于 egress 無線回程流量。這個無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)的方案與 單模塊 或 雙模塊 方案相比提供了很好的性能。因為每個鏈路都工作在獨立的信道上，專用的回程鏈路可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 /webmoney 24 3.3 Mesh多跳 難題 分析 隨著無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)的普及，其規(guī)模和復(fù)雜程度持續(xù)發(fā)展。然而多跳的 mesh 網(wǎng)絡(luò)遇到越來越多的難題，比如帶寬降低，無線干擾以及網(wǎng)絡(luò)時延等。譬如，在網(wǎng)絡(luò)中的每一跳吞吐量會下降多達 50%，連續(xù)多跳情況下吞吐量下降得更迅速，其結(jié)果將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能的嚴重降低。在語音和視頻應(yīng)用大量運行的極端情況下，時延和 RF 干擾將達到不可接受的程度，而導(dǎo)致連接完全中斷。 傳統(tǒng)的 mesh 網(wǎng)絡(luò)只能提供有限的擴展性，多跳自身的難題使得它對于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)部署還存 在諸多疑問。因而需要一種新型結(jié)構(gòu)化的無線 mesh，在其網(wǎng)絡(luò)中無論跳數(shù)多少，都能夠提供高性能和高可靠性。 為了具有可實施性，無線 mesh 必須是低時延的網(wǎng)絡(luò)，為 ingress 和 egress 回程流量提供單獨的無線帶寬鏈路（類似于全雙工連接），并自動地使用最高的可用吞吐量。它必須是多頻、多信道、多 RF 的系統(tǒng)，還應(yīng)該是模塊化的，并且具有擴展為未來技術(shù)的靈活性。 這種低時延的 mesh 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在實驗室環(huán)境（無噪聲）和真實環(huán)境（有噪聲）中進行了測試。測試跳數(shù)逐步從 1 跳增加到 10 跳，結(jié)果表明即使達到 10 跳，無噪聲情況下網(wǎng)絡(luò)回 程吞吐量只有 4%的丟失，而實際噪聲環(huán)境也僅丟失了 40%。時延測試結(jié)果也同樣令人滿意 完全在語音（ VoIP）和視頻應(yīng)用可接受的范圍內(nèi)。 帶寬下降測試結(jié)果是與為回程流量使用 單模塊 的 mesh 網(wǎng)絡(luò)的最佳情況進行比較的。單模塊 mesh 網(wǎng)絡(luò)在無噪聲情況下經(jīng)過 5 跳后帶寬就會令人吃驚地丟失了 80%。 分離的 Ingress/Egress 回程鏈路 /webmoney 25 帶寬降低 當回程被共享的時候，多跳帶來的帶寬降低的問題尤為嚴重，比如 單模塊 和 雙模塊 方案。在這些情況下，每個從 AP 到 AP跳越 的流量，其吞吐量都幾乎會被削減了一半。對于這類帶寬降低模式主要有兩個原理。 不管 選擇最佳情景原理 的降低為 1/n（其中 n 是跳數(shù)），還是選擇最壞情景原理的降低為 1/2n-1，帶寬降低的數(shù)量都是現(xiàn)實存在的，參見下表。 最佳情況的場景是假設(shè)所有的節(jié)點都以線性的方式排列，類似于一個珍珠串，每個節(jié)點只能和它兩個鄰接的節(jié)點通信。但是在實際部署的 mesh 網(wǎng)絡(luò)中，任何一個節(jié)點都能 偵聽 到至少 3 個或 4 個鄰接的節(jié)點。這時，帶寬降低更加類似于最壞情況的情景。下圖說明了802.11a/g 和 802.11b 采用 單模塊 方案在最佳情況的場景下吞吐量降低的情況。 在 802.11b 情況下，此表的起始吞吐量為 5 Mbps因為 802.11b 任何信道的毛數(shù)據(jù)速率為 11 Mbps，其有效吞吐量接近于 5 Mbps。類似地， 802.11a/g 的有效吞吐量接近于 24 Mbps。正像前表中所顯示的一樣，即使在最佳情景的時候，對于中等規(guī)模和大規(guī)模環(huán)境，帶寬的損失也是不可接受的。 /webmoney 26 無線干擾 無線干擾是一個十分重要的問題，它將影響到無線網(wǎng)絡(luò)的性能。簡單地說，無線干擾可以定義為非期望的信號干擾了其他無線通信設(shè)備的正常操作。在當今的無線網(wǎng)絡(luò)中，802.11b 和 802.11g 是企業(yè)和服務(wù)提供商向用戶提供無線覆蓋最常用的技術(shù)。而大部分無線 mesh 部署都是 使用 802.11b 作為無線回程的基礎(chǔ)架構(gòu)，這些網(wǎng)絡(luò)回程帶寬很容易受到來自于相同頻段內(nèi)工作的鄰近設(shè)備無線干擾的影響。 無線干擾還會導(dǎo)致傳輸錯誤，這些錯誤可能會混合。而且需要注意的是，在網(wǎng)絡(luò)不同的部分干擾也千差萬別。就像前面所提到的， 單模塊 和 雙模塊 方案在網(wǎng)絡(luò)中使用同一個回程信道，當網(wǎng)絡(luò)中任何部分受到了干擾的影響，整個網(wǎng)絡(luò)的性能將會降低。而且，這些方案不能修改網(wǎng)絡(luò)中該部分的配置（比如調(diào)整信道）來避免干擾。 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)并不是工作在免許可的 2.4 GHz 和 5 GHz 頻段的唯一無線設(shè)備。還有其他類型設(shè)備工作在這些頻 段，包括安全系統(tǒng)、對講系統(tǒng)、無繩電話以及其他很多設(shè)備。另外，也有一些電子設(shè)備會在免許可頻段內(nèi)泄露無線信號（比如微波爐、計算機和移動電話）。這些設(shè)備會導(dǎo)致不同方式的干擾，可能是暫時的（比如微波爐）或持續(xù)的（比如無線視頻監(jiān)控攝像機）。 網(wǎng)絡(luò)時延 VoIP 的應(yīng)用是 Wi-Fi 的一個關(guān)鍵驅(qū)動力。建立和部署 Wi-Fi 和 IP 電話融合的解決方案可同時支持語音和數(shù)據(jù)服務(wù)，該解決方案可能會使得 WLAN 在企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。為了支持這些語音和視頻應(yīng)用，就要求網(wǎng)絡(luò)具有很小的時延和抖動。 當分組包在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間轉(zhuǎn)發(fā)的時候，一定會存 在處理時延。在大規(guī)模廣域 mesh 網(wǎng)絡(luò)中，通常需要很多到有線網(wǎng)絡(luò)的終止點來避免過多的時延 但是這樣就不能充分發(fā)揮無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢。而且，隨著時延的增加，語音和視頻應(yīng)用將受到嚴重的影響（尤其當無線客戶端漫游的時候），甚至可能會導(dǎo)致連接完全中斷。 當 mesh 使用 layer 3（路由）協(xié)議的時候?qū)肓硪粋€問題，也就是在使用 layer 3 協(xié)議的時候，幀頭開銷可能會很小，因此數(shù)據(jù)比較適合小規(guī)?；蛑械纫?guī)模部署的網(wǎng)絡(luò)，而不適合支持很多用戶的大規(guī)模環(huán)境，這些用戶會漫游并使用語音和視頻應(yīng)用。 時延會影響整個無線網(wǎng)絡(luò) 的性能，而導(dǎo)致時延的原因有很多種，包括啁啾聲，擁塞，超 /webmoney 27 時和重傳。帶寬時延產(chǎn)品（ Bandwidth Delay Product， BDP）是用來測量網(wǎng)絡(luò)鏈路能力的一個產(chǎn)品 可以考慮在設(shè)計和部署大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)時應(yīng)用。 3.4 第三代 多模塊無線 mesh解決多跳難題 對于大規(guī)模無線網(wǎng)絡(luò)部署，尤其在語音、視頻和數(shù)據(jù)漫游應(yīng)用很關(guān)鍵的時候，將需要新型的無線 mesh 技術(shù) 提供專用的無線鏈路、 802.11a 用于回程流量、低時延交換、蜂窩狀的客戶端覆蓋。要想在任何時候都提供最佳的性能，這樣的網(wǎng)絡(luò)必須是模塊化的、多頻、多信道、多 RF 的 mesh。同時具有以下特點：非常靈活，完全可擴展的，而且是面向未來技術(shù)的，比如 WiMAX、 802.11n (MIMO)或者 Ultra-Wideband (UWB)。 專用無線鏈路 在建立一個高級的 mesh 網(wǎng)絡(luò)時，使用方法一定是與其它類型解決方案所不同的。它將應(yīng)用模塊化的方案，使用專用的帶寬鏈路來完成 AP 的功能（客戶端連接）或回程功能（網(wǎng)絡(luò)級連）。注意圖中理想的無線 mesh 節(jié)點和有線 VLAN 交換結(jié)構(gòu)設(shè)計上的相似性。他們都為用戶接入提供接口，都為 回程鏈路提供了專門的接口 客戶端連接（ Client Connect）的下行方向回程和網(wǎng)絡(luò)級連（ Network Connect）的上行方向回程。 客戶端連接無線模塊必須設(shè)計為或者與無線客戶端連接（用戶接入）關(guān)聯(lián)，或者使用分離的模塊與其他 mesh 節(jié)點（回程）關(guān)聯(lián)。網(wǎng)絡(luò)級連無線模塊必須根據(jù)到網(wǎng)絡(luò) egress（有線網(wǎng)絡(luò)）的最佳可能路徑為中繼回程流量（ ingress 和 egress）建立與另一個 mesh 節(jié)點的鏈路。對于 repeater或者用來擴展網(wǎng)絡(luò)范圍的節(jié)點，需要包含 3個或更多的無線模塊 多接口無線 mesh 節(jié)點 vs 有線交換機 /webmoney 28 一個用于 ingress 流 量（回程），一個用于 egress 流量（回程），還有一個用于無線終端（用戶接入）。下圖闡明了這一概念。 802.11a無線回程 終端連接與網(wǎng)絡(luò)連接 /webmoney 29 這個新型結(jié)構(gòu)化的無線 mesh需要支持不同類型的無線技術(shù)。一些原則決定了針對某一特定的用途，哪一種技術(shù)應(yīng)用更為廣泛。正如前面所提到的，802.11b 和 802.11g 僅有三個可能的非重疊信道。然而 802.11a 沒有此限制，并且該頻段無線干擾更小（來自于其它筆記本電腦，無繩電話等），頻譜更寬。鑒于以上原因 ， 802.11a 非常適合用于回程 mesh 架構(gòu)。 可獲得的 802.11a 信道個數(shù)依賴于監(jiān)管區(qū)域，比如美國 FCC 監(jiān)管區(qū)域在 5GHz 范圍內(nèi)為免許可應(yīng)用保留了 4 個頻段。這四個頻段指定為UNII (Unlicensed National Information Infrastructure)頻段，總共有 24 個可能的信道。802.11a與 802.11b或 802.11g相比較的另一個優(yōu)勢就是所有可獲得的信道都是非重疊的。因此你可以讓無線節(jié)點工作在臨近信道而會不產(chǎn)生相互干擾。 在一些國家，也許不能利用 802.11a 的頻譜 。然而在網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點之間的無線連接也可以像使用 802.11a 一樣使用 802.11g。這兩種技術(shù)提供了相似的帶寬和吞吐量特性，并都支持高速模式（ 11g 的 Super G， 11a 的 Turbo）將連接速度從 54 Mbps 提高到 108 Mbps。 802.11a Turbo 信道被指定為 42, 50, 58, 152 和 160 信道。 低時延交換 理想的 mesh 網(wǎng)絡(luò)必須支持語音應(yīng)用和快速漫游切換，這就是為什么網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該設(shè)計為layer 2 交換。這將會保持時延和開銷最小，并提高多跳的性能。許多現(xiàn)在的 mesh 網(wǎng)絡(luò)都集中在 layer 3 路由，這種方案的問題是路由開銷最終會限制網(wǎng)絡(luò)的可擴展性。 /webmoney 30 蜂窩狀覆蓋 mesh 網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)該允許使用多個、分離的扇區(qū)狀天線（非常類似蜂窩網(wǎng)絡(luò)中無線小區(qū)站點天線）同時向不同的方向發(fā)射信號，每個方向都使用不同的信道。蜂窩狀覆蓋可以支持向所有相連的客戶端同時進行無沖突的傳輸 意味著在更大范圍內(nèi)，更多的用戶可以與同一個節(jié)點進行關(guān)聯(lián)，并且獲得更高的吞吐量，這是因為用戶之間發(fā)生更少的沖撞。 概念的驗證 為了驗證新型無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)的有效性，可 分別在無噪 聲環(huán)境和真實環(huán)境中做了一系列測試，跳數(shù)從 1 到增加到 10。測試的目標是表征流量經(jīng)過多跳后的降低程度，流量通過了從客戶端相連的節(jié)點到流量發(fā)生服務(wù)器這個菊花鏈上的多個節(jié)點。服務(wù)器用于測量 TCP和 UDP 帶寬性能（比如最大帶寬），并允許調(diào)整不同的參數(shù)和特征，它還可以報告帶寬、時延和丟包率。 網(wǎng)絡(luò)測試場景說明 在所有場景中都通過幾種類型的測試來對流量進行表征。在理想的 mesh 網(wǎng)絡(luò)中增加或減少節(jié)點的情況下，為了確定流量將受到什么影響的目的，這些測試可以認為是精確的。高速應(yīng)用下的低時延交換 /webmoney 31 下圖給出了這個測試場景的基本網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。 第一組測試場景是在無噪聲、無干擾環(huán)境中進行的，可以認為是最優(yōu)情況。目的是在沒有外部資源和干擾影響下，精確地分析 mesh 網(wǎng)絡(luò)的行為。第二組測試場景引入了真實環(huán)境，也就是網(wǎng)絡(luò)暴露在充滿噪聲的環(huán)境中。為了表征流量通過 mesh 網(wǎng)絡(luò)的行為，所有測試都是使用 802.11a 作為無線回程的情況下完成的。 網(wǎng)絡(luò)測試結(jié)果 在每一跳都要通過有線以太網(wǎng)終端獲取測試結(jié)果。結(jié)果表明，即使在 10跳的情況下，這個網(wǎng)絡(luò)在無噪聲環(huán)境中只丟失了 4的回程吞吐量，而在真實環(huán)境中也僅僅丟失 40回程吞 吐量。時延結(jié)果也是同樣令人振奮的， 32 byte的分組包的時延只有 15ms， 1400 byte的分組包時延為 25ms。這兩個結(jié)果都在 VoIP和視頻應(yīng)用可接受的時延限制即 100ms以內(nèi)。 測試場景 /webmoney 32 帶寬降低測試結(jié)果與 單模塊 和 雙模塊 mesh 網(wǎng)絡(luò)最佳情景相比較， 單模塊 和 雙模塊mesh 網(wǎng)絡(luò)在無噪聲環(huán)境下的結(jié)果顯示了僅僅 5 跳帶寬就會有 80%丟失。 結(jié)論 多跳大規(guī)模無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)對帶寬降低，無線干擾和網(wǎng)絡(luò)時延等問題十分敏感。如果沒有使用多頻結(jié)構(gòu)化的無線 mesh，每一跳的吞吐量可能會下降多達 50%。特別是在更大規(guī)模部署情況 下，網(wǎng)絡(luò)時延和漫游也是需要著重考慮的問題。在廣域、高利用率環(huán)境中，當無線客戶端使用的語音和視頻應(yīng)用需要漫游（比如在汽車或火車上）時，時延和帶寬問題將變得不可接受。 選擇單頻、 雙模塊 甚至某些多頻 mesh網(wǎng)絡(luò)將會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能降低、擴展性差、不能支持大范圍的應(yīng)用。 顯然，需要一種新型的無線 mesh網(wǎng)絡(luò)來解決多跳的難題。這一新型網(wǎng)絡(luò)需要使用模塊化的、多頻、多信道、多 RF的 mesh網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使用蜂窩狀覆蓋來展示高級的系統(tǒng)回程。使用該系統(tǒng)可部署高性能、高擴展性的網(wǎng)絡(luò)，并支持實時的語音、視頻和數(shù)據(jù)應(yīng)用。 /webmoney 33 4 技術(shù)選型 4.1第三代多模塊 mesh網(wǎng)狀網(wǎng)組網(wǎng) Strix Access/One 產(chǎn)品支持 mesh 拓撲組網(wǎng)技術(shù)，設(shè)備節(jié)點之間采用無線級聯(lián)方式通信，同時每個節(jié)點都可與其他節(jié)點使用點對多點 point-to-multipoint 的方式連接。這樣，可構(gòu)建的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每個節(jié)點都有一條以上的無線上聯(lián)鏈路，提高了無線傳輸服務(wù)的可用性。 從拓撲角度來說， mesh 拓撲結(jié)構(gòu)超越了傳統(tǒng)無線網(wǎng)橋的點到點、點到多點的拓撲結(jié)構(gòu)，從而從根本上解決了城市范圍內(nèi)大規(guī)模無線網(wǎng)絡(luò)部署中存在的建筑物等阻擋物的影響。 基于 802.11g/a/j 技術(shù)的 mesh 網(wǎng)絡(luò) 的無線鏈路帶寬為 54Mbps，通過使用 Turbo模式，無線鏈路帶寬可高達 108Mbps，為大規(guī)模的城域使用提供了高帶寬基礎(chǔ)。 Strix mesh系統(tǒng)同時支持 2.4GHz、 4.9GHz 和 5.8GHz，支持多種無線覆蓋和回程的組合，可以有效地提高系統(tǒng)對多個頻率的使用效率。 如上圖所示， Strix mesh系統(tǒng)可以采用 802.11g （ 2.4GHz）或者 802.11a（ 5.8GHz）作為節(jié)點之間的無線互聯(lián)技術(shù)，同時每個無線 mesh 節(jié)點提供 802.11g 或者 802.11a 的用戶覆蓋。目前 2.4GHz 802.11g/b 具有 3 個非重疊信道， 5.75.8GHz 的 802.11a具有 5 個非重疊信道，如果同時利用 5.15.3GHz 和 5.45.7GHz 將提供 24 個非重疊的 802.11a信道。這種多頻率、多信道的無線組網(wǎng)方式可以更有效的在 2.4GHz和 5.8GHz頻段避免外來的干擾。 Strix mesh 室外基站 OWS在支持 2.4GHz/5.8GHz 的基礎(chǔ)上，同 /webmoney 34 時支持 4.9GHz 的使用，作為需要授權(quán)使用的頻段， 4.9GHz 頻率更加 干凈 ，能夠提供更多的即可用于無線覆蓋也可以用作無線回程的無線頻率資源。 4.1.1 部署維護簡單 自動 配置、自動發(fā)現(xiàn) Strix mesh 系統(tǒng)具有自動配置能力，當網(wǎng)絡(luò)節(jié)點啟動后，該節(jié)點內(nèi)的各模塊互相自動發(fā)現(xiàn)并且自動確定各自的工作模式、智能掃描信道等功能，無需進行每個設(shè)備的手工配置。當網(wǎng)絡(luò)中一個或者多個新加入的節(jié)點時，系統(tǒng)也可以自動發(fā)現(xiàn)新節(jié)點，通過管理界面對節(jié)點進行 mesh 組網(wǎng)授權(quán)后，新節(jié)點會自動下載配置。 Strix mesh 系統(tǒng)自動配置和自動發(fā)現(xiàn)的能力降低了網(wǎng)絡(luò)部署和管理運維的工作負荷。 4.1.2 網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性 自動調(diào)節(jié)、鏈路自愈 無線網(wǎng)絡(luò)連接建立后形成 mesh 結(jié)構(gòu)，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點以一定的時間間隔不斷的執(zhí)行決策算法。 每個節(jié)點具有的分布式智能以信號強度和網(wǎng)絡(luò)性能為指標，在多條無線鏈路中選取最優(yōu)路徑路由流量，并且不斷動態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)路徑，限制了廣播并且消除了瓶頸。這保證了任何由于網(wǎng)絡(luò)單元被增加或是移除導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)拓撲變化都可以立即被檢測到并進行相關(guān)的措施，保證網(wǎng)絡(luò)總是處于最優(yōu)的性能和運行狀態(tài)。這樣，網(wǎng)絡(luò)必須具備了以下兩個自組網(wǎng)特性 : Self-tuning 性能自我調(diào)節(jié) Self-Healing 鏈路自動修復(fù) 如下圖所示，在故障發(fā)生前， mesh 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點保持主鏈路、備選鏈路的信息，并且不斷的動態(tài)的更新鏈路信息列表；當網(wǎng)絡(luò)中的某一點 由于供電、損毀等原因出現(xiàn)故障，其他周邊設(shè)備會迅速的在備選鏈路表中，選取具有最優(yōu)參數(shù)的備選鏈路作為主鏈路； Strix Mesh系統(tǒng)的 SMFR (Scalable Mesh Fast Re-route)算法提供迅速的鏈路修復(fù)，在毫秒級別即完成主備鏈路的切換，整個過程對于網(wǎng)絡(luò)中的最終用戶都是透明的，不會造成用戶的數(shù)據(jù)、語音或視頻等應(yīng)用的中斷。 /webmoney 35 Mesh 拓撲圖 故障發(fā)生前 Mesh 拓撲圖 故障發(fā)生后 4.1.3 多模塊、多信道、多射頻技術(shù) mesh Strix Access/One 產(chǎn)品支持多模塊、多信道和多射頻技術(shù)進行 mesh 組網(wǎng)，如下圖所示 -每個節(jié)點都有多個不同功能的無線模塊，分別處理無線終端接入、 mesh 回程和 mesh擴展等，利用多個專用模塊提高無線 mesh 內(nèi)部的性能。如下圖所示 : /webmoney 36 同時，每跳都是使用不同的 2.4GHz 或者 5.8GHz 信道進行傳輸，大幅度的改善了多個 mesh 節(jié)點之間或者外界射頻環(huán)境帶來的干擾。 這種多模塊、多信道、多無線技術(shù)的無線網(wǎng)狀具有非常好的多跳能力，其多跳 TCP 吞吐 量指標如下所示： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10N o i s e - F r e e 2 3 . 8 0 2 3 . 8 0 2 3 . 7 0 2 3 . 5 0 2 3 . 4 0 2 3 . 4 0 2 3 . 3 0 2 3 . 2 0 2 3 . 1 0 2 2 . 9 0R e a l i s t i c 2 1 . 3 0 2 0 . 1 5 1 9 . 1 5 1 8 . 7 0 1 7 . 8 0 1 6 . 5 5 1 5 . 2 0 1 4 . 2 5 1 3 . 0 0 1 2 . 1 5N u m b e r o f H o p sA c c e s s / O n e T h r o u g h p u t C a p a c i t y ( M b p s ) 在實驗室條件下每跳吞吐量下降在 1%以下，在實際應(yīng)用環(huán)境下，每跳吞吐量下降在10%以下。 多扇區(qū) Strix 室外型 mesh 系統(tǒng)， OWS支持多種類型的外接天線，如全向天線、定向天線、扇區(qū)天線和拋物面天線等。 Strix OWS的多模塊架構(gòu)可與多種扇區(qū)天線組合，如 120 度扇區(qū)天線，組成具有 3 個扇區(qū)的 mesh 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。 802.11G 2.4 Ghz 802.11G 2.4 Ghz 802.11G 2.4 Ghz 802.11A 4.9 to 5.8 Ghz 802.11A 4.9 to 5.8 Ghz 802.11A 4.9 to 5.8 Ghz /webmoney 37 Strix OWS 支持的多扇區(qū)可以是 2.4GHz、 4.9GHz 或者 5.8GHz，并且可以按照網(wǎng)絡(luò)性能需求，構(gòu)建 3 扇區(qū)、 4 扇區(qū)、 6 扇區(qū)或者 8 扇區(qū)。每個扇區(qū)都有專用的無線模塊處理業(yè)務(wù)流量，這樣多扇區(qū)在提供 360 度覆蓋的前提下，達到了成倍的提高節(jié)點總體容量的目的。扇區(qū)天線也能夠提供比全向天線更高的增益，如 120 度扇區(qū)天線的增益通常是 360度全向天線增益的一倍，理論上可以提高 50%的覆蓋范圍。這樣，多扇區(qū)構(gòu)架能夠提供更大的覆蓋范圍，以及更好的將無線信號穿透墻壁和窗戶，進行從室外向室內(nèi)的無線覆蓋。 頻率規(guī)劃 Strix mesh 支持 2.4GHz、 4.9GHz 和 5GHz 等頻段的靈活使用，以上 3 種中的任何技術(shù)都可以作為骨干互聯(lián)或者終端 覆蓋?？紤]到目前 2.4GHz 頻段的高使用量，推薦采用4.9-5.8GHz 頻段作為 mesh 節(jié)點無線互聯(lián)的無線技術(shù)，提供更多的非重疊信道。 mesh 多扇區(qū)構(gòu)架與 GSM/CDMA 移動通信中的多小區(qū)部署非常相似，可以充分的利用多信道的頻譜資源，并且具有自動的動態(tài)的降低干擾的功能。 通過多射頻技術(shù)使用和合理的多信道規(guī)劃，相鄰扇區(qū)使用的信道間隔在 2 個信道或以上，相鄰 mesh 中繼節(jié)點使用的信道間隔在 1 個信道或以上，這樣充分的保證系統(tǒng)整體性能，并且降低干擾的影響。 作為未來可能的公共安全專用頻段， 4.9GHz 需要無線電管理 機構(gòu)授權(quán)審批后才能使用，可以更加有效的避免開發(fā)頻段帶來的干擾。 Strix OWS室外基站以支持 4.9GHz，通過軟件配置即可在 4.9-5.8GHz 全頻段下進行頻點選擇。 /webmoney 38 降低總體成本 多模 mesh 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部性能損耗非常低，不需要額外幾倍地增加光纖點來彌補內(nèi)部性能損耗。這樣，多模 mesh 的多跳高吞吐能力可以保證在同等的光纖資源下，比傳統(tǒng)網(wǎng)橋、單模 mesh 和雙模 mesh 等技術(shù)提供更廣闊的覆蓋和接入范圍。從另外一個角度來說，對于覆蓋某個特定區(qū)域， Strix 多模 mesh 組網(wǎng)所需要的光纖節(jié)點遠少于單模 mesh/雙模mesh。 如下圖所示，多模 mesh 組網(wǎng)通常采用 5-10 跳以上的網(wǎng)狀網(wǎng)部署，而單模 mesh/雙模 mesh 僅能采用 2-3 跳的部署方式。 光纖點的節(jié)省意味著初期的額外的光纖部署成本 (CAPEX)和運營期間的光纖租用成本(OPEX)。因此，多模 mesh 組網(wǎng)毫無疑問地降低了網(wǎng)絡(luò)的總體成本。 多模 mesh 組網(wǎng)拓撲 單模 /雙模 mesh 組網(wǎng)拓撲 2.4GHz/4.9GHz/5.8GHz 支持 Strix mesh 支持多種無線頻段和射頻技術(shù)的使用， 2.4GHz、 4.9GHz 和 5.8GHz 可以靈活在 Strix Access/One 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)使用；同時提供 2.4GHz、 4.9-5.8GHz 的混合覆蓋，實現(xiàn)了關(guān)鍵應(yīng)用與公共運營業(yè)務(wù)的分頻點使用，即頻段無需授權(quán)使用的 2.4GHz 用于無線網(wǎng)絡(luò)的公共運營， 4.9GHz 或者 5.8GHz 用于政府用戶、公共安全和應(yīng)急通信等關(guān)鍵應(yīng)用。 /webmoney 39 4.1.4 車載移動支持 Strix Mesh 技術(shù)支持節(jié)點間的高速移動和快速切換，移動 mesh 節(jié)點通過 Strix私有協(xié)議處理切換 /漫游，通過在移動車輛上架設(shè) Strix mesh 節(jié)點和全向天線，即可在固定的多個 Strix mesh 節(jié)點之間進 行高速移動和切換。目前的實際測試表明，移動車載的移動速度可高達 150km/h 以上，車載 mesh 節(jié)點與固定 mesh 節(jié)點之間的每次切換可在 100ms內(nèi)完成。 Strix Access/One OWS 2400 系列產(chǎn)品也是為移動應(yīng)用所設(shè)計和優(yōu)化的。這些節(jié)點可以安裝在車輛內(nèi)使用。對于移動性的關(guān)鍵市場是交通、公安、消防和公共設(shè)置車輛等。在車輛內(nèi)的 OWS 2400設(shè)備直接與固定的基礎(chǔ)架構(gòu) OWS節(jié)點通信，可以擴展 Wi-Fi 的覆蓋，滿足應(yīng)急通信和其他遠程接入用戶的需求。 在應(yīng)急救災(zāi)中，必須盡快的作出決策，而無線城域網(wǎng)絡(luò)使之 成為可能。 該特性允許在移動車輛部署高清晰視頻監(jiān)控，如公交、警務(wù)車輛，或者應(yīng)急救災(zāi)中的工作車輛。使視頻監(jiān)控圖像可以通過 mesh 網(wǎng)絡(luò)實時的回傳到統(tǒng)一的指揮調(diào)度中心， 作為重要決策的依據(jù)； 并且可以實時的下載區(qū)域的衛(wèi)星地圖、建筑物結(jié)構(gòu)圖、消防水龍頭分布、公共財產(chǎn)記錄和犯罪信息記錄的等等數(shù)據(jù) 。 利用 Strix mesh 對快速切換的支持，可以輕易的完成高清晰的移動視頻監(jiān)控。 Strix Access/One 同時支持快速的臨時網(wǎng)絡(luò)搭建，在多個車輛之間或者與固定基站一起快速組建臨時 mesh 網(wǎng)絡(luò)，同時提供 2.4GHz、 4.9GHz 和 5.8GHz 的應(yīng)急寬帶無線接入。如下圖所示： 無線 mesh 提供的高速移動的無線寬帶通信平臺，可以在現(xiàn)場實時地完成信息的收集、回送、更新的功能，將提高應(yīng)急隊伍響應(yīng)速度和效率。 /webmoney 40 4.2 多業(yè)務(wù)無線網(wǎng) 城域級別或者區(qū)域級別的無線網(wǎng)絡(luò)部署要求政府部門、公共安全、公眾服務(wù)和公共運營用戶，如居民、商戶、公司和城市外來訪客可以并發(fā)的使用無線網(wǎng)絡(luò)，同時要求不同的用戶組能夠得到不同的安全級別和 QoS服務(wù)質(zhì)量。 4.2.1 標準終端支持 Strix Access/One mesh 系統(tǒng)支持標準的 802.11 技術(shù)，包括 802.11b/g/a/j 技術(shù)。用戶可以利用現(xiàn)有的筆記本、 PDA 等內(nèi)置或外接 Wi-Fi 適配器的手持終端，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)接入，而不需要購買或者安裝額外的硬件。 4.2.2 多用戶安全接入 無須多個不同用戶分別建立各自的專網(wǎng)，通過使用一套 Strix mesh 多用途無線網(wǎng)絡(luò)，就可以讓不同用戶組都擁有他們自己的私有網(wǎng)絡(luò) 使用各自不同的 IP 地址規(guī)劃、服務(wù)級別和安全設(shè)置，以保證多個用戶可以同時使用一套城域 mesh 網(wǎng)絡(luò)。如對于市政使用，包括公安、消防、應(yīng)急服務(wù)等部門都有各自的私有網(wǎng)絡(luò)，并且采用不同的訪問和安全策略將多個部門分開管理。同時，這個網(wǎng)絡(luò)也可以為 公共運營使用，每個用戶組都可以確保他們的數(shù)據(jù)是與其他用戶組隔離的。 將多個用戶隔離的主要方式就是無線 VLAN 方式。 Strix Access/One 支持multi-SSID/VLAN 功能，基于 802.1q 標準協(xié)議，每個無線模塊支持 16 個不同 BSSID的 SSID、 256 個 VLAN 和 4096 個 VLAN 標簽。 VLAN 標簽可以通過 BSSID 或者 Access Control List (ACL)進行定義。 BSSID無線網(wǎng)絡(luò)標示可以配置為隱藏狀態(tài)，可有效防止通過竊聽發(fā)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的攻擊。每個 BSSID和 VLAN 都可以具有不 同的認證和加密的安全配置。 這樣，通過為不同組群用戶設(shè)置獨特的 SSID/VLAN 就能實現(xiàn)多業(yè)務(wù)分組，保證不同安全級別的接入，并對各組群的流量采用 802.1q 進行標記，然后配合三層設(shè)備將不同組群的流量路由到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)中。 /webmoney 41 4.2.3 服務(wù)質(zhì)量 Strix目前支持基于 Layer 2 (數(shù)據(jù)鏈路層 ) 的優(yōu)先級隊列和帶寬控制的 QoS機制。這樣 QoS機制可以通過 IP 報文 header部分的 VLAN Priorit、 Type of Service(TOS)和 IP Protocol 等方式，對從空中接口進入 Access/One 網(wǎng)絡(luò) 的流量進行定義，然后將相應(yīng)的業(yè)務(wù)流送到不同的優(yōu)先級隊列進行處理。 優(yōu)先級隊列共包括 4 個級別，即 High、 Medium-High、 Medium和 Low，發(fā)送 (TX)和接收 (RX)都具有這 4 個級別的優(yōu)先級隊列。 /webmoney 42 不同的應(yīng)用和不同用戶業(yè)務(wù)流量進行 QoS處理后，對時延敏感的服務(wù)，例如保證視頻和語音流量被優(yōu)先的處理；對優(yōu)先級別要求高的用戶流量，例如應(yīng)急救災(zāi)和市政服務(wù)用戶的優(yōu)先級別高于公共運營用戶，以防止應(yīng)急救災(zāi)中由于大量非關(guān)鍵業(yè)務(wù)而導(dǎo)致某區(qū)域、某時段的網(wǎng)絡(luò)擁塞，從而優(yōu)先地保障應(yīng)急通信、公共安全等應(yīng)用在城市范 圍內(nèi)的無線通信。 同時， Strix支持預(yù)留帶寬的 QoS策略。通過帶寬預(yù)留，受影響的終端地址或者應(yīng)用將獲得受到總體可用帶寬的一部分，并且可以指定預(yù)留的最大帶寬和平均帶寬。為了更有效的使用這個特性，建議對網(wǎng)絡(luò)總體可用帶寬做評估后，再決定帶寬的分配，確保帶寬預(yù)留策略可以保證特殊用戶組的需求，并且仍然為其他非預(yù)留用戶提供一定的帶寬。 下圖顯示了如何使用 Access/One 網(wǎng)絡(luò)為公共安全的不同應(yīng)用制定優(yōu)先級別。在這個例子里，通過端口和服務(wù)器 IP 地址定義優(yōu)先級別。在公共安全網(wǎng)絡(luò)，公安部門的 CAD 調(diào)度系統(tǒng)得到最高的優(yōu)先級 別， 28/29 查詢 (人口 /車輛查詢 )給予第二級別的優(yōu)先級，而視頻監(jiān)控作為第三級別，并且為其定義帶寬限制，以避免消耗過多的網(wǎng)絡(luò)帶寬。 /webmoney 43 這樣，建成后的無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)不僅可以為公共安全和應(yīng)急救災(zāi)提供無線接入服務(wù)，更可作為一個運營平臺為集團用戶、個人用戶提供高帶寬無線數(shù)據(jù)接入、 Wi-Fi 電話等多種服務(wù)；并且各種不同用戶組的同類型的應(yīng)用也可以給予不同的優(yōu)先級別。 /webmoney 44 4.3 安全性 隨著 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)的流行，以及企業(yè)、熱點、制造業(yè)、醫(yī)療、公共事業(yè)等行業(yè)開始認識到通過部署無線網(wǎng)絡(luò)帶來的工作效率提升和商業(yè)價值，對于無線網(wǎng)絡(luò) 安全的討論也在不斷的受到關(guān)注。無線網(wǎng)絡(luò)改變?nèi)藗児ぷ骱蜕畹耐瑫r，傳統(tǒng)上認為的機房內(nèi)的物理安全等網(wǎng)絡(luò)的物理界線也隨之改變，面臨了多種外界的潛在攻擊，試圖為授權(quán)進入網(wǎng)絡(luò)。 Wi-Fi 無線網(wǎng)絡(luò)是非常易于使用的系統(tǒng)，可以為用戶提供非常方便的無線網(wǎng)絡(luò)接入。但是從安全角度來看，建立鏈路必須的信息也是獲取未授權(quán)訪問所需要的信息。針對安全專家所提及的典型攻擊 -協(xié)議分析、主動 /被動偵聽、 man-in-the-middle、會話截取等等，真正的問題是保護那些進行這些攻擊所必須的信息。 Strix Access/One 系統(tǒng)及其配 合的標準軟件 /硬件安全系統(tǒng)允許用戶設(shè)立根據(jù)策略(Policy)實施無線網(wǎng)絡(luò)安全，保證敏感數(shù)據(jù)的完整性，提供完整的用戶認證、鑒權(quán)，無線流量加密并且實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)活動等等；并且使用 mesh 節(jié)點間的通信加密、新節(jié)點認證授權(quán)等多種機制，保證 mesh 無線網(wǎng)絡(luò)骨干的安全。 Strix Access/One 系列產(chǎn)品支持目前業(yè)界先進的 802.11i 無線安全標準。在加密方式上支 持 WEP、 TKIP 和 AES，認證方式上支持明文、共享密鑰、 MAC 地址和 802.1x等多種方式，確保僅有被授權(quán)的無線終端才能接入到網(wǎng)絡(luò)中。 4.3.1 WEP/TKIP/AES 支持 WEP 安全協(xié)議基于 RC4 算法，僅能提供 4 種可能的密鑰，并且在收集到了足夠的流量后，僅有十幾分鐘即可破解。到 2001 年為止， WEP 的安全瑕疵已被廣為人知。除非配置了對于特定 MAC 地址的密鑰，所有的終端和無線基站通常使用共享密鑰。密鑰長度為64(40)或者 128(104)位，初始向量為 24 位，僅有一千六百萬種組合。由于初始向量位數(shù)太短并且都是明文發(fā)送，往往一定量的流量后就會出現(xiàn)重復(fù)， WEP 使用 XOR 方式產(chǎn)生密鑰，并且同一密鑰的使用時間過長。 為了解決 WEP 的安全問題， Wi-Fi 聯(lián)盟引入了 TKIP 來加強安全機制。 TKIP 采用了旋轉(zhuǎn)密鑰并且使用新息完整性 (MIC)。由于 MIC 需要相當?shù)奶幚碣Y源， Strix Access/One產(chǎn)品提供了足夠的處理能力，確保性能不會因使用 TKIP 而受到影響。 /webmoney 45 AES協(xié)議 (Advanced Encryption Standard)作為 DES的替代技術(shù)，具有更理想的安全性 -AES 128-bit 密鑰的排列組合是 DES 56-bit 密鑰的 1021 倍，假設(shè)一部機器在一秒鐘內(nèi)可以破解 DES 密鑰，那部機器得花上大約 149 兆年才能破解一個 128 位元的AES 密鑰，因此被普遍 認為是無法破解的。 靜態(tài)的 AES可以保護認證信息交換，因此僅有 MAC 地址信息是明文的，證書和動態(tài)加密密鑰都是被加密的。一旦用戶被認證，動態(tài)的 AES開始執(zhí)行，快速的密鑰更換足以擊敗任何解密者的努力。 Strix Access/One 協(xié)議產(chǎn)品完全支持 WEP、 TKIP 和 AES，并且采用 152-bit AES加密 mesh 節(jié)點之間的通信。 4.3.2 MAC地址認證和 SSID廣播控制 Strix Access/One 支持基于 MAC 地址的增強認證。 MAC ACL (Access Control List)采用 Wi-Fi 無線網(wǎng)卡的地 址比對數(shù)據(jù)庫以進行認證。不過，控制大量的 MAC 信息將帶來一定的管理負荷。每