高速遠(yuǎn)距離wifi模塊自組網(wǎng)車輛載具遠(yuǎn)程傳輸控制方案
一、項(xiàng)目背景
隨著科學(xué)技術(shù)時(shí)代的進(jìn)步，對(duì)通信的實(shí)時(shí)要求越來(lái)越高。由于通信技術(shù)的壁壘，傳統(tǒng)的信息收集和控制方法無(wú)法實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。收集后，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，大大降低了工作效率，無(wú)法真正發(fā)揮信息收集端的意義?，F(xiàn)在我們采用了新一代高速遠(yuǎn)距離wifi模塊專用網(wǎng)絡(luò)Mesh自組網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫通信，滿足實(shí)時(shí)需求。
二、解讀方案
在5公里范圍內(nèi)，有四輛野生露營(yíng)車，每輛車都配備了一個(gè)mesh自組合的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。車輛之間可以通過(guò)mesh設(shè)備實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，并建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信鏈路。當(dāng)車輛外出工作時(shí)，4號(hào)車輛可以在工作區(qū)域作為指揮車輛停車，1-3號(hào)車輛可以在4號(hào)車輛周圍的5公里范圍內(nèi)移動(dòng)，并提供高速遠(yuǎn)距離wifi模塊mesh自組合的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，將車輛收集到的視頻和車輛控制信號(hào)傳輸?shù)?號(hào)車輛。現(xiàn)場(chǎng)指揮官可以通過(guò)無(wú)線信號(hào)接收和觀看視頻，或通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制1-3號(hào)車上的相關(guān)設(shè)備。
三、技術(shù)解釋
1.自組網(wǎng)技術(shù)mesh
高速遠(yuǎn)距離wifi模塊自組網(wǎng)是一種與傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)完全不同的新型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。它具有自組網(wǎng)、自修復(fù)、多跳聯(lián)、節(jié)點(diǎn)自我管理等優(yōu)點(diǎn)，能大大降低網(wǎng)絡(luò)部署的成本和復(fù)雜性，是一種動(dòng)態(tài)地建立新鏈接的技術(shù)。
2.技術(shù)優(yōu)勢(shì)
該方案采用全新的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)概念設(shè)計(jì)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。該設(shè)備采用無(wú)中心的分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，支持隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，多跳中繼，動(dòng)態(tài)路由，抗破壞性強(qiáng)。所有節(jié)點(diǎn)都可以快速移動(dòng)。實(shí)現(xiàn)非視距阻擋環(huán)境下的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，即MESHPoint(MP)，都有自組織和自設(shè)的動(dòng)態(tài)多跳網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，它既是一個(gè)網(wǎng)關(guān)，也是一個(gè)路由(Client)，也是一個(gè)客戶端(Client)。因此，每個(gè)節(jié)點(diǎn)MP都可以扮演三個(gè)角色。與其他MESH網(wǎng)絡(luò)不同，它通常分為三種類型：MESHGateway、MESHRouter和MESHClient。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)角色簡(jiǎn)單對(duì)稱，特別適合移動(dòng)網(wǎng)格的部署應(yīng)用。使用時(shí)，任何一個(gè)都可以實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)絡(luò)功能。如果組中的任何設(shè)備脫線，相應(yīng)的設(shè)備將在有效天線的覆蓋范圍內(nèi)繼續(xù)通訊，以確保網(wǎng)絡(luò)不會(huì)脫線。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以在不擔(dān)心環(huán)網(wǎng)堵塞的情況下使用環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)。
四、設(shè)備功能
主要特點(diǎn)：
1.無(wú)中心同頻組網(wǎng)絡(luò)。
MESH無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)無(wú)中心同頻系統(tǒng)，所有節(jié)點(diǎn)地位相等，單頻點(diǎn)支持雙向通信，頻率管理簡(jiǎn)單，頻譜利用率高。任何節(jié)點(diǎn)設(shè)備都可以作為網(wǎng)絡(luò)中的末端節(jié)點(diǎn)。中繼節(jié)點(diǎn)或指揮節(jié)點(diǎn)。無(wú)論何時(shí)何地，無(wú)論何時(shí)何地，無(wú)論是其他固定通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施(如光纖、銅纜等)，都可以快速建立高速遠(yuǎn)距離wifi模塊無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。所有無(wú)中心同頻自組網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括室外固定臺(tái)、應(yīng)急布置控制臺(tái)、車載臺(tái)、車載便攜臺(tái)等，只要啟動(dòng)上電，就可以自動(dòng)形成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，相互實(shí)時(shí)通訊。
2.快速靈活的多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)
目前，MESH無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以支持同頻組網(wǎng)絡(luò)32個(gè)節(jié)點(diǎn)，可以快速部署靈活的組網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)快速移動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)重新計(jì)算多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的路由關(guān)系，并根據(jù)多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通道質(zhì)量、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率、代碼誤差率等指標(biāo)快速生成新的路由表，隨著拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化的信息，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢詫?shí)時(shí)更新。此時(shí)，語(yǔ)音數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)不會(huì)受到系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化的影響。
3.快速進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)
節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)并通電后，可以秒級(jí)注冊(cè)組網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)單實(shí)用。確保系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)在離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)后重新進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)能夠快速建立通信。車載4由于移動(dòng)而脫網(wǎng)。當(dāng)它接近現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)時(shí)，它可以再次快速進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)。
4.快速更新路由
7輛車形成3個(gè)跳躍拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。由于車輛的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)高速遠(yuǎn)距離wifi模塊網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)可以快速響應(yīng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，并快速重建路由系統(tǒng)，以確保信息的暢通。
5.選擇智能路由
如果佳路徑鏈路的剩余帶寬不足，高速遠(yuǎn)距離wifi模塊MESH無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)可以自動(dòng)選擇次優(yōu)進(jìn)行信息傳輸。如下圖左側(cè)所示，當(dāng)實(shí)線無(wú)線鏈路已滿時(shí)，左側(cè)的車輛需要向右側(cè)的車輛啟動(dòng)業(yè)務(wù)，可以通過(guò)右圖所示的上鏈路建立傳輸路徑。
6.快速合并多組。
由于地理隔離因素，七個(gè)車輛組被分成兩組：A組和B組。A組成員和B組成員暫時(shí)無(wú)法溝通。當(dāng)兩組需要當(dāng)?shù)貐f(xié)調(diào)并再次接近時(shí)，它們可以在2S~4S時(shí)重新集成到一個(gè)7車組中。7個(gè)車輛成員之間可以進(jìn)行正常通信，新的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳挥绊懺械臉I(yè)務(wù)傳輸。
7.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫負(fù)浣Y(jié)構(gòu)。
支持點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、鏈狀中繼、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)、混合網(wǎng)絡(luò)等任意網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的MESH無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
8.快速移動(dòng)高數(shù)據(jù)帶寬。
MESH無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的峰值數(shù)據(jù)帶寬為70MBPS(基于20MHz載波帶寬)。在不影響高數(shù)據(jù)帶寬業(yè)務(wù)的情況下，節(jié)點(diǎn)具有非固定的移動(dòng)傳輸能力，而且快速移動(dòng)也不會(huì)影響高數(shù)據(jù)帶寬業(yè)務(wù)，例如語(yǔ)音。
9.抗干擾。
通過(guò)外部濾波器，可以有效地抑制外部諧波干擾，提高信號(hào)的抗干擾性能和信噪比。同時(shí)，采用ARQ傳輸機(jī)制（自動(dòng)重傳輸請(qǐng)求），降低數(shù)據(jù)傳輸損失率，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴４送?，還有自己的頻率掃描功能。根據(jù)配備的中心頻點(diǎn)的掃描結(jié)果，可以手動(dòng)選擇受干擾影響較小的頻點(diǎn)，
避免實(shí)現(xiàn)干擾頻率。
10.多徑阻力。
高速遠(yuǎn)距離wifi模塊MESH無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的多徑阻力，支持自動(dòng)無(wú)線中繼傳輸。系統(tǒng)中的所有節(jié)點(diǎn)都支持多跳躍中繼（接力）通信，可以適應(yīng)各種地形和應(yīng)用場(chǎng)景。特別是在山區(qū)的地形。密集的城市或植被覆蓋。建筑高層建筑或深度建筑。地下室。地鐵。隧道和其他傳統(tǒng)的無(wú)線電設(shè)備難以覆蓋或覆蓋較弱的場(chǎng)景區(qū)域，為上述障礙物覆蓋非視覺(jué)（NLOS）。地表和地下通信和其他需求場(chǎng)景，可以依靠?jī)?yōu)良的繞射反射多徑傳輸和滲透能力，然后依靠中繼器有效覆蓋和擴(kuò)展，很好地實(shí)現(xiàn)多徑接力傳輸。
11.容錯(cuò)性好。
當(dāng)單個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，MESH無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的使用。無(wú)線MESH網(wǎng)絡(luò)是一種網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，在路由協(xié)議的指導(dǎo)下，通過(guò)其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，選擇佳的傳輸路徑進(jìn)行中繼傳輸，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)仍然可以自行傳輸。
工作越正常，無(wú)線MESH網(wǎng)絡(luò)的容災(zāi)可靠性大大提高，容錯(cuò)性好。
12.安全性和保密性。
系統(tǒng)可以通過(guò)設(shè)置多鎖的編組加密來(lái)有效防止非法用戶入侵網(wǎng)絡(luò)，例如工作頻率點(diǎn)、載波帶寬、擾動(dòng)碼（即MESHID）、通信距離和網(wǎng)絡(luò)模式等。只有當(dāng)上述多個(gè)項(xiàng)目完全一致時(shí)，才能確保合法接入網(wǎng)絡(luò)；該系統(tǒng)是一個(gè)全自主研發(fā)的系統(tǒng)。傳輸協(xié)議是一個(gè)全自定義協(xié)議。空口傳輸采用64個(gè)密鑰，可動(dòng)態(tài)生成擾動(dòng)序列，實(shí)現(xiàn)通道加密，保證信息傳輸?shù)母甙踩?；此外，該系統(tǒng)還支持AES128/AES256的信源加密。
13.全I(xiàn)P組網(wǎng)互聯(lián)互通。
目前，高速遠(yuǎn)距離wifi模塊MESH無(wú)線自組網(wǎng)SH無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，目前支持各種數(shù)據(jù)的無(wú)差異化傳輸，易于與其他異構(gòu)通信系統(tǒng)(如公網(wǎng)、專網(wǎng)、微波等)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)交互。
