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1、Wifi无线通讯系统技术部分第一章 技术简介WIFI相关简述全称Wireless Fidelity。802.11b有时也被错误地标为Wi-Fi，实际上Wi-Fi是无线局域网联盟（WLANA）的一个商标，该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作，与标准本身实际上没有关系。但是后来人们逐渐习惯用WIFI来称呼802.11b协议。它的最大优点就是传输速度较高，可以达到11Mbps，另外它的有效距离也很长，同时也与已有的各种802.11 DSSS设备兼容。笔记本电脑技术迅驰技术就是基于该标准的。IEEE（美国电子和电气工程师协会）802.11b无线网络规范是IEEE 802.11网络规范的变种，最
2、高带宽为11 Mbps，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps，带宽的自动调整，有效地保障了网络的稳定性和可靠性。其主要特性为：速度快，可靠性高，在开放性区域，通讯距离可达305米，在封闭性区域，通讯距离为76米到122米，方便与现有的有线以太网络整合，组网的成本更低。Wi-Fi (Wireless Fidelity)，无线保真技术与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。该技术使用的是2.4GHz附近的频段，该频段目前尚属没用许可的无线频段。其目前可使用的标准有两个，分别是IEEE802.11a和IEEE802.11b。该技术由于有着
3、自身的优点，因此受到厂商的青睐。 正确读音wai fai 拼音音译为：“waifai”但据著名的美国韦氏大学词典和法国的罗贝尔词典，读音都是wifi。WIFI突出优势其一，无线电波的覆盖范围广，基于蓝牙技术的电波覆盖范围非常小，半径大约只有50英尺左右约合15米，而Wi-Fi的半径则可达300英尺左右约合100米，办公室自不用说，就是在整栋大楼中也可使用。最近，由Vivato公司推出的一款新型交换机。据悉，该款产品能够把目前Wi-Fi无线网络300英尺接近100米的通信距离扩大到4英里约6.5公里。 其二，虽然由Wi-Fi技术传输的无线通信质量不是很好，数据安全性能比蓝牙差一些，传输质量也有待
4、改进，但传输速度非常快，可以达到11mbps，符合个人和社会信息化的需求。 其三，厂商进入该领域的门槛比较低。厂商只要在机场、车站、咖啡店、图书馆等人员较密集的地方设置“热点”，并通过高速线路将因特网接入上述场所。这样，由于“热点”所发射出的电波可以达到距接入点半径数十米至100米的地方，用户只要将支持无线LAN的笔记本电脑或PDA拿到该区域内，即可高速接入因特网。也就是说，厂商不用耗费资金来进行网络布线接入，从而节省了大量的成本。根据无线网卡使用的标准不同，WIFI的速度也有所不同。其中IEEE802.11b最高为11Mbps（部分厂商在设备配套的情况下可以达到22Mbps），IEEE802
5、.11a为54Mbps、IEEE802.11g也是54Mbps。WIFI是由AP(Access Point)和无线网卡组成的无线网络。AP一般称为网络桥接器或接入点，它是当作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁，因此任何一台装有无线网卡的PC均可透过AP去分享有线局域网络甚至广域网络的资源，其工作原理相当于一个内置无线发射器的HUB或者是路由， 而无线网卡则是负责接收由AP所发射信号的CLIENT端设备。而wireless b/g表示网卡的型号，按照其速度与技术的新旧可分为802.11a、802.11b、802.11g 讲起无线网，大家都有一种似是而非的感觉，无线是否简单地两台计算机互联
6、？No！这已经是上个世纪的无线概念，新一代的无线网络，将以无须布线和使用相对自由，建立起人们对无线局域网的全新感受。需求决定了市场的发展，很少见到哪种IT技术或是产品能够象它样有如此迅猛的增长势头，不受任何约束随时随地访问互联网不再是梦想，其中，WiFi发挥了至关重要的作用。Wi-Fi代表了“无线保真”，指具有完全兼容性的802.11标准IEEE802.11b子集，它使用开放的2.4GHz直接序列扩频，最大数据传输速率为11Mbps，也可根据信号强弱把传输率调整为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps带宽。无需直线传播传输范围为室外最大300米，室内有障碍的情况下最大100米，是现在使用的最多
7、的传输协议。它与有线网络相较之下，有许多优点： 无须布线 WiFi最主要的优势在于不需要布线，可以不受布线条件的限制，因此非常适合移动办公用户的需要，具有广阔市场前景。目前它已经从传统的医疗保健、库存控制和管理服务等特殊行业向更多行业拓展开去，甚至开始进入家庭以及教育机构等领域。 健康安全 IEEE802.11规定的发射功率不可超过100毫瓦，实际发射功率约6070毫瓦，这是一个什么样的概念呢？手机的发射功率约200毫瓦至1瓦间，手持式对讲机高达5瓦，而且无线网络使用方式并非像手机直接接触人体，是绝对安全的。WIFI组建方法一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台AP，如此便能以无线的模式
8、，配合既有的有线架构来分享网络资源，架设费用和复杂程度远远低于传统的有线网络。如果只是几台电脑的对等网，也可不要AP，只需要每台电脑配备无线网卡。AP为AccessPoint简称，一般翻译为“无线访问节点”，或“桥接器”。它主要在媒体存取控制层MAC中扮演无线工作站及有线局域网络的桥梁。有了AP，就像一般有线网络的Hub一般，无线工作站可以快速且轻易地与网络相连。特别是对于宽带的使用，WiFi更显优势，有线宽带网络（ADSL、小区LAN等）到户后，连接到一个AP，然后在电脑中安装一块无线网卡即可。普通的家庭有一个AP已经足够，甚至用户的邻里得到授权后，则无需增加端口，也能以共享的方式上网。 长
9、距离工作 别看无线WIFI的工作距离不大，在网络建设完备的情况下，802.11b的真实工作距离可以达到100米以上，而且解决了高速移动时数据的纠错问题、误码问题，WIFI设备与设备、设备与基站之间的切换和安全认证都得到了很好的解决。我们在此基础上推出的同样基于以太网的WIFI无线通讯系统能够实现与现有煤矿现有设备的完全兼容。在现有煤矿现有的井下以太环网的基础上，安装矿用无线通讯系统，可以节省4-5台交换机，巷道的光缆无须重新布置，可以节省大量的光缆投入，利用相同的主体网络，又可以节省大量的资金投入。在节约了大量资金投入的同时，还可以减少了施工量，主体巷道不再需要重新铺设光缆，减少了施工队的工作
10、量，节约了系统施工时间。实现矿井语音通讯的必要性 在井上、井下实现语音通讯是非常必要的，它不等同于信号通讯，信号通讯只是进行简单的信号传递，在许多情况下，信号传递并不能满足紧急调度的需求，比如需要传达一个比较复杂的指令，有具体情况需要沟通，在危急关头第一时间把前线情况汇报给井上等。另一方面，无线语音通讯系统还是调度系统的有力补充。本系统在建立以后可以与现有的调度系统互联互通，可以和现有的调度系统进行互相补充，固定通讯和移动通讯相结合可以在第一时间内找到需要寻找的对象，并迅速的进行意见的交流和沟通。三、 WIFI的优势以及在现有煤矿试验的情况 1、WIFI可以与现有煤矿现有的系统网络兼容，对现有
11、煤矿现有的网络进行补充，使其成为一个更加完整的系统。利用现有煤矿现有的骨干网络施工，可以避免煤矿重复投资。2、WIFI矿用无线通讯系统在现有煤矿试验的情况：可以满足煤矿的具体需求。1）矿用本安型无线基站：双向通话距离不小于600m；2）单个基站的手机容量：16部；3）无线漫游时无掉线和通话不畅情况；4）交换机接入其他工控主干网、和其他交换机对接仍能正常工作。5）手机待机时间：不小于3天6）系统断电后备用电池供电时间：不小于2小时具体试验内容和结果见试验报告第二章 WIFI矿用无线通讯系统一、 综述针对矿区信息化建设需求，我公司根据多项技术对比论证结果，以及现场实地勘察，研制了基于统一标准的工业
12、以太网结构的通讯系统。本系统以光纤有线网络为骨干，以无线网络为延伸，在井下设立若干基站，通过无线通信手段，从而实现生产调度管理及信息交流等功能。并为实现位置监测与管理、数字化视频监控以及各种井下传感器数据的统一采集与综合处理，提供了一个共用的平台，为实现语音、定位、视频、数据的多网合一，以及生产调度、应急救援、安全监控与督察提供了良好的应用基础。1 目的利用无线通讯手段，实现井下手机之间以及与地面各类终端，包括办公电话、手机、小灵通等之间的通信需求。在实现基本语音业务的同时，为视频、数据及其它可拓展业务提供可复用平台，极大提高工作效率，改善生产安全环境，真正的实现一次性投资多种应用同时实现。2
13、设计原则根据煤矿的现场实际情况，对整个煤矿工业以太网络进行全面规划，总体设计以高新技术为主，本着“力求保证系统先进、实用、安全、可靠、经济、易扩展、易维护和高性价比”的原则。2.1 先进性充分考虑电子信息技术的突飞猛进发展趋势，采用国内外成熟的技术，起点要高，在技术上具有一定的超前性，保证通讯、调度、监控系统建立在同一个先进的网络化平台上，智能化程度高。2.2 实用性以实用为主，在工程设计和实现的过程中，始终要把使用单位的实际需求放在首位，做到灵活、好用。充分分析通讯、调度、视频监控系统的需求及使用环境情况，采用优质设备，满足安防要求，保证操作方便耐久实用。2.3 扩展性系统可集中管理、监控，
14、分散控制，总体结构具有较强兼容性和可扩展性，既便于系统的充实、完善、改进和提高，又便于设备的更新、换代。2.4 经济性系统优化设计，子系统具有标准化、模块化 ，在实现先进性和保证可靠性的前提下，达到较优的性能价格比；二、系统特点及优势本系统是专门针对煤炭行业矿区通信现状及固有特点而设计的一套完整的集成通讯、调度、监控一体化系统。该系统采用了当前国际流行的最先进的无线网络技术。基础网络架构采用了先进的WiFi技术并利用无线网络架构增强其实用性。该系统通信部分采用了先进的国际通信标准VoIP技术建设，代表了未来主流技术的发展方向；其使用的通信协议（SIP）具有很强的扩展能力，可适应系统未来扩展更多
15、音频、数据、视频等的融合应用，比如在此技术体系下可以方便地实现视频监控、手机或者笔记本无线上网之需要。系统可以实现与矿区固定电话网、公众移动通信网的汇接联网，实现了矿区移动用户、固定用户的统一调度和指挥。即实现所有有线、无线用户的调度功能，井下WiFi手机之间，井下WiFi手机与调度席位之间，井下WiFi手机与地面WiFi手机之间，井下WiFi手机与地面固定电话、小灵通、手机间均可实现双向通话，还能根据生产需要对无线用户及所带的固定用户混合组网、统一编号。u 避免重复投资，多业务共用平台（语音、视频、数据）；u 系统业务承载能力强，无线带宽为108M，有线带宽为100M；u 系统采用模块化设计
16、，方便扩容，总容量不受限；u 拥有自身内部软交换功能，不受限于外网，节约交换机资源；u 完备的组网能力：系统支持数字中继、模拟中继；自动电话网、人工台和直达专线u 全数字化、IP化。u 适用于井下通信环境，具备良好的噪音过滤功能；u 可与地面通讯系统及公网互连互通；u 接口灵活，可满足多业务接入需要，如无线视频监控等；u 具备超强的实用性及稳定性；u 低维护成本，易于维护。三、系统的技术规格1：单模块容量：200线（扩展容量不限）2：服务器操作系统：稳定的linux操作系统，具备强大处理能力3：数据备份：支持主/备用热备份4：传输介质：光缆（可利用即将搭建的井下光环路）5：光缆传输距离： 10
17、km 6：手机和基站间的传输距离不小于300m，单个基站的覆盖距离不小于600m7：单基站同时通话手机数：16部8：基站间切换：无缝切换9：备用电池的持续工作时间：2小时（设备电源可以给设备提供2小时的备用电源。设备断电后，电源内部的电池开始工作，可以继续给相应设备提供电源。）10：手机：WIFI（Wireless Fidelity）手机，采用802.11a/b/g标准11：手机待机时间：不小于3天四、系统功能1 语音通讯及管理：u 手机基本功能： 支持手机与手机之间呼叫服务 支持固定电话与手机之间的呼叫服务 支持内部语音通讯网络与PSTN网络的互通呼叫 具有语音提示、遗漏呼叫、短信息、来电显
18、示、呼叫等待、噪音抑制处理 能与调度电话进行绑定；有呼叫转移功能 脱网通讯u PBX基本功能 统一编号 外线直接拨入（DDI） 组呼、群呼 调度插入、强拆u 系统软件基本功能 限制呼出、限制呼入、设备实时监控等功能 通话记录软件可以记录历史通话记录，主、被叫号码、通话时间、通话内容、通话地点、通话次数等查询功能u 基站基本功能 能脱网工作 较强的适应性，系统能够适应煤矿井下潮湿多尘的恶劣环境 井下停电的情况下保证手机正常工作2小时u 系统基本功能 能和市场上吩咐的终端产品兼容，并支持防爆终端 提供丰富的中继接口 防雷击保护措施并能通过气象部分的检查 不与国家3G频段冲突 达到技术标准、规范要求
19、 售后服务好，能及时得到维护五、系统框图及硬件1系统连接示意框图程控调度机PBX监控PC组核心交换机 光端机井上部分井下部分KTW-6型本安手机KTW-6型本安手机KTW-6型本安手机 矿用隔爆兼本质安全型电源矿用隔爆兼本质安全型电源矿用隔爆兼本质安全型电源矿用隔爆兼本质安全型电源矿用本安无线基站矿用本安无线基站矿用本安无线基站矿用本安无线基站 矿用本安手机矿用本安手机 第三章 系统主要设硬件备概要介绍一、井上部分所需设备PBXPBX一侧连接传统PSTN中继（数字或模拟）和用户，一侧与IP网连接，通过与调度机配合，实现IP网与PSTN的互连互通，将IP网络与固定电话网络、移动网络完美结合，从而
20、实现对于公网、专网有线、无线用户的综合指挥调度。同时利用媒体网关提供的FXS接口可以将处于不同局域网的调度台接入系统，以备局域网出现故障的时候，调度台仍然可以完成基本的通话功能。根据系统不同容量的要求，可以选用不同类型的媒体网关与PSTN互通。在小容量系统里，可以选用FXO媒体网关，利用模拟中继线接入PSTN。在大容量系统里，可以利用E1中继网关，同时根据不同的现场情况可以选用ISDN PRI、一号信令或者七号信令接入。核心交换机（复用）井上的语音网关、监控管理计算机接入金桥煤矿现有的核心交换机。二、井下所需使用设备u 矿用本安型无线基站特点：1.矿用本安型无线基站是一款针对多种服务的高性能本
21、安型无线基站，内置的两块双频无线模块和所提供的无线 AP 及 Bridge 应用模式，为无线应用提供了极大的灵活性。1)同时支持802.11a/b/g ，支持 AP+AP 模式的同时工作，特别适合高密度用户环境的应用。2)双频段的 AP 同时工作，可以同时支持各种不同类型的客户端 。3)支持 AP+Bridge 模式的同时工作，可以通过无线中继、无线桥接扩大无线覆盖范围 。2.安全可靠的无线接入本基站提供多种安全策略来保护无线网络：1)支持基于密钥、证书或是 SIM 卡的多种 IEEE 802.1x 认证。2)支持 64/128 位静态、动态的 WEP 加密。 3)提供了基于 MAC 地址的网
22、络访问控制以防范来自于互联网客户之间的侵入攻击。3.方便的远程系统管理 1)可以通过 Secure HTTP(HTTPS) 、 Telnet 和 SNMP 进行远程管理；2)基于 HTTPs 的 Web 配置界面和基于SSHv2 的CLISH配置提供安全方便的远程管理 ；3)支持远程的网络管理系统，如正诚科技的网管系统进行设备的远程集中管理 ；性能参数：1.电气参数工作电压: DC12V 工作电流：700mA2. 基站有线传输参数a) 通信协议：标准TCP/IP通讯协议b) 传输速率：10/100M自适应c) 光纤接口数量：1对d) 光发射功率：-3dBm-15dBm e) 光接收灵敏度：-3
23、5dBmf) 与天线连接距离：1.5m3. 基站无线传输参数 a) 天线阻抗：50b) 通讯协议：IEEE802.11 gc) 工作信道：111信道d) 工作频率：2400MHz2483MHze) 发射场强：-35dBm/m-10dBm/mf) 接收灵敏度：-75dBm/mg) 调制方式：OFDMh) 与手机通讯距离：150mu 矿用隔爆兼本安型电源矿用隔爆兼本质安全型电源适用于矿井下， 完全适用于含煤尘和瓦斯等爆炸性气体的环境中1、输入电压：AC 127V / 220V 50HZ，允许波动范围为75%110%。2、直流本安输出：额定电压DC 12V，额定电流700mA；最高开路电压12.6V
24、；过流保护整定值800mA；周期与随即偏移峰峰值250mVp-p；输出电压偏离5；源效应 5；负载效应5。3、电池组参数：最高开路电压 16.6V；最大输出电流 5A；标称容量 1600mAh。在电池电量充足的情况下，满负荷（1A）放电时间不小于3小时。u 矿用本安型WIFI手机特点：本手机采用国际标准802.11b/g、SIP VOI、STUN、RTP等协议；支持G.711/G.729编解码器（CODEC）、支持WiFi多媒体服务质量（QoS）机制、动态（DHCP）/静态（Static）IP地址分配等多种网络协议，可以显示时间、电话记录等功能，结构紧凑、话音清晰细腻，接收灵敏度高，采用纯本安
25、设计，高性能锂电池使用寿命长、待机时间长。性能指标：1. 工作电流和电压a）手机工作电压：DC3.7Vb）手机工作电流： 450mAc）手机待机电流： 250mA2.手机无线通讯 a) 工作信道：111信道（根据无线基站的信道自动选择）； b) 无线工作频率：2400MHz2483MHz c) 调制方式：OFDM d) 发射场强： -35dBm/m-10dBm/m e) 接收灵敏度： -75dBm/m f) 与基站通讯距离：150m三、应用条件1环境条件系统井下设备正常工作条件a） 环境温度：040；b） 平均相对湿度： 95（+25）；c） 大气压力：80Kp106Kp；d） 有爆炸性气体混合物，但无显著振动和冲击、无破坏绝缘的腐蚀性气体。系统中用于机房、调度室的设备正常工作条件a） 环境温度：1530；b） 相对湿度：4070；c） 温度变化率：小于10/h，且不得结露；d） 大气压力：80Kp106Kp；
