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WLAN系统天馈参数的选择1．发射台址和天线高度的估算　　WLAN传输效果受自然环境的影响较大,尤其是山区,如起伏的地形,潮湿的地面,浓密的树叶等,都会带来衰减。选择适宜的台址和天线高度比增加发射功率效果更为明显。一般来说,若能利用现有铁塔应尽量使用,以降低建设费用。天线所挂高度只要满足第一菲涅尔半径要求即可。再高也不会改善接收效果。 发射天线有效高度的计算公式给出了通讯半径的极限值和必须的有效高度:如式(1) D＝3.55*H （１）　　式中:D-通讯半径(km),H-发射天线有效高度(m)。　　根据上面公式可以算出不同发射天线高度时的通讯半径的极限值,它是经过实践验证的数据。实际上,由于菲涅尔区的影响,在达到上表所示距离之前,已经开始出现附加衰减,对于不同的发射天线来说,开始出现附加衰减的距离各不相同,天线有效高度愈低愈不利。2发射机输出功率的计算　　WLAN设备传输数据的速度与接收信号的电平强度是有关系的。许多设备的接收灵敏度都可以在-83dBm左右达到11Mbps。一般情况下，根据FCC规定，WLAN设备的发射功率不得超过在100mW，即20dBm。在某些场合下，需要填加功率放大器。通常使用的功率放大器为双向功率放大器。输出功率有500mW(27dBm)，1000mW(30dBm)等多种规格。接收增益14dB。按计算公式(2)，可以得到发射功率、天线增益和传输距离的对应关系图表。Pt=Pr Ga Gt Gr+Bt+M+Ld （2）式中:Pt为发射机功率(dBm); 有100mW(20dBm)，500mW(27dBm)，1000mW(30dBm)Pr为接收功率(dBm); 应当大于-83dBmGa为双向放大器接收增益(dB); 取14dBiGt为发射天线增(dB);Gr为接收天线增益(dB);Bt为高频电缆损耗和插入损耗(dB);通常取6dBM为衰落储备(dB); 通常取6dBLd自由空间损耗(dB),其值由公式(3)计算Ld＝92.4＋20㏒d＋20㏒f （3）其中：d为收发之间距离(km);f为工作频率(GHz),WLAN频率范围为2.4～2.485GHz,取f＝2.5（GHz） 在确定发射机功率时,不能只按自由空间的传播条件来计算,需要考虑环境造成的附加损耗。如果天线高度不富余,所需的发射功率又没有考虑附加损耗,在投入运行后指标会相当紧张。一般的经验是,在计算载噪比时应留出6dB的余量。但当用山顶上的发射天线时,若其有效高度远高于需要值时,可以不考虑留此余量。3天线增益与方向图选择　　首先要考虑天线增益。当铁塔在高山上,为了照顾距铁塔较远的一个或几个地方,此时可选用较高增益的发射天线。但铁搭附近会出现零点区,选择天线增益必须根据实际情况确定。其次要考虑天线方向图。选择适当的方向图,可以充分利用发射功率,当有特殊通讯要求时,应该在特殊方向图的天线中选用。4通讯的同频干扰问题　　我国目前开放WLAN使用2400～2485MHz，共13个频道。当使用点对多点传输系统时就会出现同频干扰。系统规划设计时应当考虑到这个问题。解决同频干扰主要采用以下措施:　　(1)收发天线高度以满足需要为原则,不应过高。　　(2)收发功率以满足需要为原则,不应过大。　　(3)使用相隔比较远的不同的频道，比如CH1，CH6，CH11。　　(4)利用不同极化方式。当极化隔离度大于20dB时，对于抑制同频干扰有明显的作用。　　(5)利用接收天线前后比和旁瓣衰减的保护度。(6)当2.4GHz频段使用非常拥挤，同频干扰无法消除后，需要考虑使用5.8GHz。通过实践经验来看,上述措施是非常有效的。点对点室外无线局域网络的限制： 点对点室外无线局域网络的组成有天线，天线使用的电缆，避雷器，室外无线网桥，网桥使用的电缆，及相关的软件。在点对点室外无线局域网络的应用上，天线通常是采用定向天线。为了达到最好的效能，使用者在架设这种有方向性的天线时，需要很准确的将两个天线，相互瞄准。除了这一条件外，两个天线之间的路线，也有一定的标准。 有方向性的天线除了需要相互瞄准外，两个天线之间的无线电波的路径也要没有障碍物。所谓没有障碍物，必须满足两点： ＊两天线的直线距离之间没有障碍物。 ＊两天线之间的无线电波范围内，也要没有障碍物。 无线电波在传递时，他的形状并不像激光束。激光束像一个圆柱型，点对点之间的无线电波的形状有一点像一个橄榄球，他的形状，在两天线的中间较粗壮（如上图的Fig1）。这种形状，英文叫做FresnelZone（念作 Fray-Nell ）。 如果FresnelZone里面有其它的物体，例如树木，建筑物等，那么这些物体会吸收一部份无线电波的能量，进而使得点对点之间的数据传输速度受到影响。下面这张图，显示一些常见的状况，这些状况会影响点对点之间的数据传输，必须避免。 Fig2 A. 两天线之间有另一栋较高的建筑物，阻挡了无线电波的传递。 B. 两天线之间有一群树木，阻挡了无线电波的传递。 C. 两天线之间之间要避免高压电线。 为了避免在FresnelZone内出现障碍物，架设天线时有几项必须遵守的规则： 1. 天线要尽可能架高。（至于要架得多高，下一节会有更详细的说明）。 2. 由于季节的变化，会影响树木的外观（例如夏天树木枝叶茂盛，冬季树枝上可能结冰），因此，天线之间要避免树木的存在。 3. 天线必须和其它天线最少相距两米以上。 四. 如何决定点对点之间可以达到的传输距离： FresnelZone和地面的距离（称 余裕 ），天线电缆的长度和种类都会对影响无线传输的传输速率和距离。为了让您有一个基本的概念，我们定义了一个公式（在这个公式当中，点对点的两端，我们使用6M长，直径10mm的天线电缆及14dBi指向性天线）：有效距离=最大传输距离*余裕参数 最大距离是在最佳状态下，理论上可以达到的传输距离。最大距离可以参考表格1。 表 格 1 余裕参数： Fig3 在设计点对点的无线局域网络时，传输速率，余裕（ b ），和两端间的距离（ a ），会相互影响。在此，我们以一个实际的例子来做说明： 假设前提：使用6M长，直径10mm的天线电缆及14dBi指向性天线，点对点之间的距离（a）是5公里，点对点之间的余裕（b）只有10米。 从表格1，我们可以知道，如果这两个无线电波之间的余裕大于13米，那么，这两个建筑物之间，可以建构出一条传输速率高达11Mbps的无线连结，但是，因为余裕只有10米，因此我们必须参考下面的Fig.4以找出相对应的余裕参数。当余裕（ b ）的距离是10米，其在Fig.4的横坐标是(10/13=0.77=75%)，其相对应的纵坐标大约是71%，因此套用上面的公式（有效距离=最大传输距离*余裕参数），其有效的传输距离是8.5KM*0.71=6.035公里。在这个例子中，这样的计算结果，虽然得出您两栋建筑物之间，可以建构出一条高速的无线链路，但是，他的安全系数不是很大。如果您将无线传输的速率设定5.5Mbps，那么有效的传输距离就会变成0.6*12=7.2公里。在这个状况下，您可以知道，5.5Mbps的无线传输联机，应该没什么问题。实际的余裕 Fig4（纵坐标为余裕参数）成攻案例介绍西湖景区无线监控解决方案 杭州西湖位于浙江省杭州市西面，以其秀丽的湖光山色和众多的名胜古迹而闻名中外，是我国著名的旅游胜地，也被誉为人间天堂。西湖三面环山，东面濒临市区，南北长3.3公里，东西宽2.8公里，水面面积约5.66平方公里，包括湖中岛屿为6.3平方公里，湖岸周长15公里。 10月1日是中华人民共和国国庆日，为确保十一国庆时期的安全，做好保卫工作，以及今后该地区的安全保障，提高破案率，地区政府决定在其重要景点地段架设视频监控，该监控项目主要是针对西湖地区的安全和保卫工作，为国庆期间营造一个良好的旅游环境。 项目计划在其地区主要路口、派出所、繁华景点等地点安装23个监控点。由于地处西湖中心的三个岛，如果架设光纤，则费用过高且施工难度大。因此决定采用无线作为数据传输链路。由于监控点都在关键路段，所以对视频效果要求比较高，路口不但要能看到总体状况，而且在拉近镜头时需要看清人群。该项目采用了802.11b/g标准的2.4GHz全天候室外网桥，具有高达54Mbps带宽的无线链路。为视频传输提供稳定的高带宽，保证了视频传输质量。监控人员可以通过中心的监控画面，对各景点要口进行监控，及时发现案情，迅速出警，提高破案率，加强景区有序管理。此次需要安装的23个监控点分布在三个岛屿上，所以中心端采用了3套高端无线网知设备，其中两套设备分别外接两个2.4G24dBi定向天线，负责将本中心岛和其他两个小岛的共23路视频数据信息，分别传回岸边的西湖公安分局监控中心和街道办事处监控中心。两个监控中心也同时各使用一套无线网桥加一个2.4G24dBi定向天线来接收视频数据。 由于西湖景区树木较多，2个小岛监控点与大岛中心点相距角度很大且无法通过肉眼很好的校对天线方向，所以我们在中心点设计安装了一套全向天线来完成数据信息的发射和接收。同时两个小岛上各采用一套无线网桥设备，配合一个2.4G24dBi定向天线来发送视频数据。 各监控点采用一体化摄像机，通过一个视频服务器把模拟视频信号编码成符合TCP/IP协议的数字信号，利用无线局域网将监控数据传回监控中心，配合中心的监控系统软件可以远程控制模拟摄像机和配套的云台设备。远端传回的数字图像信息，可以通过解码器还原成视频图像，投射到大屏幕上或者投影仪上，监控中心可同时观看23路清晰、实时的监控画面，便于监控中心集中监控和指挥。 本项目完成后，完全达到了西湖景区监控系统的设计要求，为西湖国庆大假期间的安全保卫工作发挥了巨大作用，并将继续为西湖景区的长期安防监控发挥重要的作用。现场照片黄浦江视频监控成攻案例无线传输方案说明一、 方案需求：现有黄浦江某航道，需要将黄浦某航道中的8个前端视频监控点，通过无线方式将前端视频信息传输到监控中心；前端监控点CCTV1、CCTV2、CCTV3、CCTV4、CCTV5和CCTV6传输A监控站，前端监控点CCTV5、CCTV6、CCTV7和CCTV8传输到B监控站。监控站对前端监控点的视频进行实时观看、控制和监控。 二、无线组网说明：1、无线组网示意图如下：2、组网说明：有线部分：CCTV4直接通过网线或视频线连接到交换机或硬盘录像机上。无线部分：中继站采用一套无线网桥B1点对三点与CCTV1的B2网桥、CCTV3的B3网桥、CCTV4的B4网桥进行桥接，中继站在通过无线网桥A2与油墩港监控站A1网桥进行点对点桥接，中继站通过以太网交换机将B1和A2网桥进行连接。CCTV5和CCTV6视频服务器以太网网口直接接入以太网交换机通过C2无线网桥与A监控站C1网桥进行点对点桥接。CCTV5和CCTV6视频服务器以太网网口直接接入以太网交换机通过D2无线网桥与油米度市监控站D1网桥进行点对点桥接；CCTV7和CCTV8视频服务器以太网网口直接接入以太网交换机通过E2无线网桥与B监控站E1网桥进行点对点桥接。现场照片 物流行业无线应用 随着国家经济建设的发展，近年来物流行业发展迅速，无论是港口码头还是车站货场，数字化物流建设已成为发展的主流。 港口码头、车站货场等，往往环境布局复杂，作业区不允许架空明线，不适宜铺设有线网络；龙门吊等大型起重设备和其他转运车辆，更需要能支持移动作业的业务网络。因此，利用无线局域网技术，建立起支持高移动性、具有强保密性和抗干扰性的无线宽带网络，能够很好地满足作业现场业务与监控的需要。港口码头、车站货场等无线网络典型应用为：一、远距离数据通讯 实现控制室与作业现场的实时信息双向传输，如向作业现场远程发送作业设备调度指令、货柜调动指令、货柜集卡的提箱/落箱场位安排指令、装卸作业指令等，同时现场理货人员通过无线网络，将现场实时作业信息传回堆场管理控制中心，如将现场庥装箱实时场位信息定时确认给堆场管理控制系统，中央控制人员即可方便对此堆场场位继续操作。二、远距离无线监控 应用于货场、作业现场的远程实时监控，加大安全监控力度。应用案例：港口码头无线网络 某大型钢铁集团货运码头分为两部分，占地约为30万平方米。传统作业流程是通过工作人员，将码头上的装卸等数据先记录在本上，汇总后再由专门负责录入的工作人员输入到数据库，这样不仅效率低，而且容易发生错误。 网络建设，作为现代化管理、通讯、作业基础设施，在维护港口作业高效运行、保证各项管理工作顺畅开展方面起到了举足轻重的作用。为了实现码头物流系统的信息化，该集团决定在该码头建立无线网络系统。设备选型 因为厂桥、流机、集卡等港口设备长期作业在潮湿且具有腐蚀性空气的海边，冬季最低气温可能到冰点以下。恶劣的气候环境，以及需要在剧烈震动下进行稳定的数据交互，对无线局域网产品本身提出了很高的要求。 系统根据码头的特殊地理位置、布局结构以及对产品的特殊要求，设计采用了电信级无线AP，以及专用的WLAN放大器和高性能全向天线，优质高效地实现了码头作业区的无线网络信号覆盖。 电信级无线Ap的防水防尘免维护结构，保障了设备能够在恶劣的气候环境下稳定工作，非常适合在港口码头等作业环境中使用。经过几个月的试运行，系统已经进入正式运行阶段。完全达到了系统设计的目标。在被覆盖的整个码头，调度中心可以直接发送作业指令到车载终端或手持终端，工作人员可随时随地获取所需的指令和数据，实时指挥厂桥、流机、集卡进行合理作业，极大提高了包括装船、卸船、集港、倒箱、运输等作业的效率，为数字港口的建设提供了优良的网络基础。系统功能拓展 港口码头建立起无线局域网信号覆盖后，可以逐步丰富该网络上的各种应用，使系统投资的价值得到充分的发挥。比如依托此无线网络，可以建立起覆盖整个港口码头的无线监控系统，加强安防保卫能力，为港口的迅速发展保驾护航。