CN104486842A - 一种无线宽带通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线宽带通信系统，适用于中高速移动环境下包括固定通信网络和至少一个移动通信网络；固定通信网络是基于TCP/IP的宽带光纤通信网络；移动通信网络位于移动实体上，且其是基于MESH的无线通信网络；固定通信网络包括多个固定节点、多个第一光端机、交换机和固定终端；移动通信网络包括两个移动节点、两个第二光端机和移动终端；固定节点和移动节点都包括用于发射和接收电磁波天线；固定节点和移动节点之间通过天线，采用FireTide AutoMesh技术进行数据的无线通信。本发明通过MESH网进行自组织通信，并结合光纤通信网，可以实现高速、高负荷上行传输数字视频信号，同时下行传输数字电视服务。

Description

一种无线宽带通信系统

技术领域

本发明涉及一种宽带通信系统，特别是涉及一种适用于中高速移动环境下的无线宽带通信系统。

背景技术

应急通信系统就是无论何时何地，无论当地现有通信状况好坏，都可以迅速地建立稳定使用的通信系统，传统的应急通信系统通常仅仅采用语音通信模块，例如，话报机之间互相通信的方式，但是这种方式不能够对事故发生地的实际状况进行直观的了解，指挥时无法做出准确的指示。

随着网络技术的不断发展，随后出现了通过互联网实现的网络监控技术，即在各地安装摄像头等多媒体采集装置，通过互联网将采集到的音视频等多媒体数据传输至监控中心，监控中心可以接受到各多媒体采集装置的多媒体数据，再下达具体指示。

但是上述应急通信系统都是在固定的环境下，并没有针对于中高速(速度在100km/h以内)的移动环境下，例如开动的地铁，火车等等，的应急通信系统。在应急状态下，由于是在中高速的移动环境下，所以需要实现上行高速率、高负荷传输数字视频信号，同时下行传输数字电视服务，因此对于应急用的无线宽带通信系统的各方面性能都有较高的要求，而且中高速移动环境下的数字电视的通信速率和性能一般比较差。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种无线宽带通信系统，用于解决现有技术中，无线宽带通信系统在中高速移动的环境下无法达到高传输速率和高负荷的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种无线宽带通信系统，适用于中高速移动环境下，所述无线宽带通信系统包括固定通信网络和至少一个移动通信网络；所述固定通信网络是基于TCP/IP的宽带光纤通信网络；所述移动通信网络位于移动实体上，且其是基于MESH的无线通信网络；所述固定通信网络包括多个固定节点、多个第一光端机、交换机和固定终端；其中，所述固定节点与所述第一光端机相对应，且彼此相连；多个所述第一光端机之间通过光纤相连；至少一个所述第一光端机通过所述交换机与所述固定终端相连；以便完成所述固定终端和多个所述固定节点之间的数据交换和传输；所述移动通信网络包括两个移动节点、两个第二光端机和移动终端；其中，所述移动节点与所述第二光端机相对应，且彼此相连；两个所述第二光端机之间通过光纤相连；至少一个所述第二光端机与所述移动终端相连；以便完成所述移动终端和多个所述移动节点之间的数据传输；所述固定节点和所述移动节点都包括用于发射和接收电磁波天线；所述固定节点和所述移动节点之间通过所述天线，采用FireTide AutoMesh技术进行数据的无线通信。

可选地，所述第一光端机和所述第二光端机配置有多个光接口和多个电接口。

可选地，所述固定节点和所述第一光端机之间通过光纤或电缆连接，所述第一光端机与所述交换机之间通过光纤或电缆连接；所述移动节点和所述第二光端机之间通过光纤或电缆连接；所述第二光端机与所述移动终端通过电缆连接。

可选地，所述电缆为100M超五类线。

可选地，所述移动终端包括第二服务器和采集终端；所述采集终端设置在所述移动实体上，用于采集所述移动实体的信息；所述第二服务器用于管理和监控所述移动通信网络。

可选地，所述固定终端包括第一服务器和监控终端，所述监控终端用于监控所述移动通信网络；所述第一服务器用于管理和监控所述无线宽带通信系统。

可选地，所述第一服务器和所述第二服务器包括FTP服务器或CHARIOT服务器。

可选地，所述采集终端包括高清网络摄像机。

可选地，所述固定节点是按照如下方式进行部署的：在所述固定通信网络的通信区间的两个端点各部署一个所述固定节点；再按照光纤拉远的方法在两个所述端点之间补充所述固定节点。

可选地，两个所述移动节点分别位于所述移动实体的首尾两端。

可选地，所述固定节点和所述移动节点还包括微处理器、存储器和电源；所述存储器用于存储接收的数据；所述微处理器用于控制所述存储器、所述电源和所述天线，所述电源用于提供电能。

可选地，所述无线宽带通信系统的通信方法包括：部署所述固定节点、所述移动节点和所述采集终端；所述采集终端采集所述移动实体的信息，并将所述移动实体的信息通过所述第二光端机传送至所述移动节点；所述移动节点将所述移动实体的信息发送至所述固定节点，同时，所述固定节点向所述移动节点发送管理数据和业务数据；所述固定节点接收所述移动实体的信息，并将所述移动实体的信息通过所述第一光端机和所述交换机传输至所述固定终端，所述固定终端对所述移动实体的信息进行处理和监控；所述移动节点接收所述管理数据和所述业务数据，将其通过所述第二光端机传送至所述第二服务器。

如上所述，本发明的无线宽带通信系统，具有以下有益效果：

1.本发明采取FireTide AutoMesh技术，符合IEEE 802.3，802.3u协议，传输优先级符合QoS 802.1p的服务质量，吞吐量达到25Mbps，采用数字签名和数字证书，AES(AdvancedEncryption Standard，高级加密标准)和WEP(Wired Equivalent Privacy，有线等效保密)的加解密方式确保了无线宽带通信系统的安全，并且采用时分的方式实现全双工业务。

2.本发明的无线宽带通信系统能够实现多路监控(视频和音频等等)的实时显示。

3.本发明的固定通信网络可以任意点播一路监控。

4.本发明的无线宽带通信实时监控整个系统的运行状况：实时监控系统各节点(固定节点和移动节点)的工作情况，便于系统维护。

附图说明

图1显示为本发明实施例公开的一种无线宽带通信系统的结构示意图。

图2显示为本发明实施例公开的一种应用于地铁的无线宽带通信系的结构示意图。

图3显示为图2所示的无线宽带通信系统中的地上区间的地面节点布置示意图。

图4显示为图2所示的无线宽带通信系统中的隧道区间的隧道地面节点的布置示意图。

图5显示为图2所示的无线宽带通信系统中的轨道移动通信网络的列车节点的布置示意图。

元件标号说明

100       无线宽带通信系统

110       固定通信网络

111       固定节点

112       第一光端机

113       交换机

114       固定终端

1141      第一服务器

1142      监控终端

120       移动通信网络

121       移动节点

122       第二光端机

123       移动终端

1231      第二服务器

1232      采集终端

200       应用于地铁的无线宽带通信系统

210       地面固定通信网络

211       第一服务器

212       监控终端

213       光纤交换机

214       第一光端机

215       固定节点/地面节点/隧道地面节点

220       轨道移动通信网络

221       第二服务器

222       码流高清网络摄像机

223       第二光端机

224       列车节点

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1至图5，需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例1

本实施例针对中高速移动环境，提供了一种无线宽带通信系统100，主要用于中高速移动环境下的应急通信，其中，中高速环境为100km/h以内。如图1所示，本实施例的无线宽带通信系统100包括固定通信网络110和移动通信网络120。固定通信网络110是基于TCP/IP(Transmission  Control  Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/因特网互联协议)的宽带光纤通信网络，其是建立在固定的通信区域内，不会发生移动。移动通信网络120是位于移动实体上的，其是随着移动实体发生中高速运动的。本实施例的移动通信网络120是基于MESH的5.8GHz无线通信网络，使用无线MESH网络是基于网状分布的，MESH网络的每个节点都可以发送和接收信号，并且其众多的无线接入点可以相互合作和协同，具有宽带高速和高频谱效率的优势，并且具有动态自组织、自配置和自维护等特点。并且，由于本实施例针对的是中高速的移动环境，所以移动通信网络120既可以是一个，也可以是多个。

如图1所示，固定通信网络110包括多个固定节点111、多个第一光端机112、交换机113和固定终端114，且固定节点111和第一光端机112之间一一对应。其中，图1当中虚线连接表示光纤连接，直线连接表示电缆连接。固定终端114和交换机113之间通过电缆连接，交换机113和多个第一光端机112中的一个通过光纤或电缆连接；多个第一光端机112彼此之间通过光纤连通；固定节点111与其对应的第一光端机112之间通过光纤或电缆连接。在图1中，仅仅标示出来固定节点111与第一光端机112之间通过光纤连接；交换机113与第一光端机112之间通过电缆连接的情况，但本实施例并不仅限于此。

固定节点111包括微处理器、存储器、电源和天线。微处理器用于管理控制存储器、电源和天线。存储器用于存储天线接收到的数据；电源为固定节点111提供电能。天线用于向移动通信网络120发送电磁波，以及接收移动通信网络120发出的电磁波。

在本实施例中，多个固定节点111是按照如下方式进行部署的：在固定通信网络110的通信区间的两个端点处个部署一个固定节点111；然后根据固定通信网络110的覆盖情况，使用光纤拉远的方法，在两个端点之间进行适当的补点。根据具体的地理环境，如弯道及遮挡等具体情况，固定节点111的补点会比较密集。一般情况下，固定节点111的间距约为400m(±50m)。其中，光纤拉远是将基站的射频和基带处理部分分离，通过光纤将基带信号传输到不同的地方再进行射频处理，如此可以使基站覆盖的配置和分配更加灵活。

交换机113和多个第一光端机112都是用于完成固定节点111和固定终端114之间的数据传输和交换。并且，第一光端机112配置有多个光接口和多个电接口，固定节点111与第一光端机112直接通过光接口用光纤连接，当然，固定节点111与第一光端机112也可通过电接口用电缆进行连接，通过电缆连接的方式在图1中未做标示。交换机113既可以是光纤交换机也可以是普通常用的网络交换机。如果交换机113是光纤交换机，那么交换机113与第一光端机112之间通过光纤连接，光纤连接在图1中未做标示；与固定终端114之间通过电缆连接；如果交换机113是普通常用的网络交换机，那么交换机113与第一光端机112之间通过电缆连接，与固定终端114之间也是通过电缆连接。其中，电缆为100M超五类线。

固定终端114包括第一服务器1141和监控终端1142。第一服务器1141主要用于管理和监控整个无线宽带通信系统100，一般采用FTP服务器或CHARIOT服务器，其中CHARIOT服务器指的是提供CHARIOT网络测试的计算机终端。监控终端1142是用于监控移动通信网络120的信息，一般由多台计算机组成，便携式计算机更佳。

如图1所示，移动通信网络120包括两个移动节点121、多个第二光端机122、以及移动终端123，且移动节点121和第二光端机122一一对应。移动节点121与第二光端机122之间通过光纤或电缆连接；多个第二光端机122彼此之间通过光纤连通；移动终端123与多个第二光端机122中的一个通过电缆相连。并且，移动通信网络120是位于移动实体上的，一个移动实体上设置一个移动通信网络120。

其中，移动通信网络120一般包括两个移动节点121，且其分别位于移动实体的首尾两端。由于移动实体是移动的，所以其长度不会特别长，所以在其首尾两端分别部署一个移动节点121就可完成移动通信网络120和固定通信网络110之间的数据通信。移动节点121包括微处理器、存储器、电源和天线。微处理器用于管理控制存储器、电源和天线；存储器用于存储天线接收到的数据；电源为移动节点121提供电能。天线用于向固定通信网络110发送电磁波，以及接收固定通信网络110发出的电磁波。并且固定节点111和移动节点121之间通过电磁波的无线通信是工作在5.8GHz的频段，且是采用了FireTide AutoMesh技术。其中，FireTide AutoMesh技术基于流量的路由协议，支持先进的负载均衡和拥塞控制机制，在MESH无线网内提供最佳路由。

第二光端机122用于完成移动终端123和移动节点121之间的数据传输。其采用与第一光端机112相同的设备，配置有多个光接口和多个电接口，移动节点121与第二光端机122可直接通过光接口用光纤连接，也可通过电接口用电缆连接，在图1中未对电缆连接的方式作出标示。移动终端123与第二光端机122通过电缆连接。其中，电缆为100M超五类线。

移动终端123包括第二服务器1231和采集终端1232。第二服务器1231主要用于管理和监控移动通信网络120，一般采用FTP服务器或CHARIOT服务器，其中CHARIOT服务器指的是提供CHARIOT网络测试的计算机终端。采集终端1232是用于采集移动实体的信息，包括移动实体的音频、视频、报警信息等等。并且，采集终端1232包括但不限于摄像头、音频采集设备、传感器设备等等，采集终端1232根据具体的移动实体的情况，在移动实体的不同位置安装上述设备的一个或多个，以采集移动实体的信息。

在本实施例中，采集终端1232采用高清网络摄像头，并且与之对应，在固定通信网络110中，其固定终端114中的监控终端1142会根据接收到的高清网络摄像头采集的信息，对其进行视频流解码显示。

实施例2

本实施例公开了一个应用于地铁的无线宽带通信系统200，如图2所示，它包括基于TCP/IP的宽带光纤通信网络的地面固定通信网络(固定通信网络)210和基于MESH的5.8GHz无线通信网络的轨道移动通信网络(移动通信网络)220，地面固定通信网络210包括第一服务器211、监控终端212、光纤交换机213、多个第一光端机214和多个固定节点215；轨道移动通信网络220包括第二服务器221、多个码流高清网络摄像机222、两个第二光端机223和列车节点(移动节点)224。并且，在图2中，虚线连接表示使用光纤连接，直线连接表示使用电缆进行连接。

地面固定通信网络210中第一服务器211和监控终端212通过电缆与光纤交换机213连接；光纤交换机213通过光纤连接到多个第一光端机214中的一个上；固定节点215通过光纤连接到与之对应的第一光端机214上；多个第一光端机214之间通过光纤相连。

轨道移动通信网络220的列车节点224部署在列车(移动实体)的车头和车尾，码流高清网络摄像机222设置于列车的每节车厢内，码流高清网络摄像机(采集终端)222和第二服务器通过电缆连接到两个第二光端机223中的一个，两个第二光端机223之间通过光纤相连；列车节点224与其对应的第二光端机223之间通过光纤连接。

现今，地铁的运行已经不光仅限于地下隧道，还有一些时候地铁也在地面上运行。对于地上区间，本实施例的一种应用于地铁的无线宽带通信系统的地面节点(固定节点)215的部署如图3所示(图中的虚线连接为光纤连接)：在地上区间(固定通信网络的通信区间)的两个端点(即两个站台)各架设一个固定的地面节点215，并根据无线宽带通信系统的实际覆盖情况，使用光纤拉远方法在地上区间的两个端点之间进行适当补点。地面节点215通过光纤连接到对应的第一光端机214，选用的光端机为两个光接口三个电接口，并且相邻地面节点215间距约为400m(±50m)。

对于隧道区间，本实施例的一种应用于地铁的无线宽带通信系统的隧道地面节点(固定节点)215的部署如图4所示(图中的虚线连接为光纤连接)：在隧道区间的两端口各架设一个固定的隧道地面节点215，根据无线宽带通信系统的实际覆盖情况，使用光纤拉远方法在隧道区间的两个端点之间进行适当补点。隧道地面节点215通过光纤连接到对应的第一光端机214，选用的光端机为两个光接口三个电接口，并且相邻隧道地面节点215间距约为300m(±50m)，根据弯道及遮挡等具体情况，可适当密布。

本实施例的一种应用于地铁的无线宽带通信系统的列车节点224的部署如图5所示(图中的虚线连接为光纤连接)：在列车的车头和车尾分别部署一个列车节点224，在各节车厢内分别布置一个码流高清网络摄像机222，列车节点224与其对应的第二光端机224之间通过光纤连接；码流高清网络摄像机222以及第二服务器221通过电缆连接到两个第二光端机223中的一个，两个第二光端机223之间通过光纤连接。

本实施例的应用于地铁的无线宽带通信系统的具体通信方法为：

(1)部署固定节点、移动节点和码流高清网络摄像机：在地上区间部署地面节点，在隧道区间部署隧道地面节点；在列车的车头和车尾分别部署一个列车节点；在列车的每个车厢布置一个码流高清网络摄像机；

(2)列车车厢内的码流高清网络摄像机对车厢内部的情况进行摄像，将视频数据通过第二光端机传输到位于车头和车尾的列车节点中；

(3)列车在运行过程中，列车节点接收到视频数据，通过MESH网无线传输到地面节点或隧道地面节点；同时，地面节点或隧道地面节点向列车节点发送管理数据和业务数据，例如数据电视业务的实时数据，对列车下达实时指令等等；

(4)地面节点收到视频数据，通过第一光端机和光纤交换机，最后汇总到第一服务器和监控终端(即固定终端)，对这些视频数据进行处理和监控，实现对列车的监控；同时，列车节点接收到管理数据和业务数据，通过第二光端机将其传送至第二服务器，通过第二服务器对移动通信网络进行管理。

综上所述，本发明的无线宽带通信系统，采用FireTide AutoMesh技术，符合IEEE 802.3，802.3u协议，传输优先级符合QoS 802.1p的服务质量，吞吐量达到25Mbps，并采用数字签名和数字证书，AES(Advanced Encryption Standard，高级加密标准)和WEP(Wired EquivalentPrivacy，有线等效保密)的加解密方式确保了无线宽带通信系统的安全，并且采用时分的方式实现全双工业务；其次本发明的无线宽带通信系统能够实现多路监控(视频和音频等等)的实时显示；并且本发明的固定通信网络可以任意点播一路监控；最后本发明的无线宽带通信系统实时监控整个系统的运行状况：实时监控系统各节点(固定节点和移动节点)的工作情况，便于系统维护。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种无线宽带通信系统，适用于中高速移动环境下，其特征在于，所述无线宽带通信系统包括固定通信网络和至少一个移动通信网络；所述固定通信网络是基于TCP/IP的宽带光纤通信网络；所述移动通信网络位于移动实体上，且其是基于MESH的无线通信网络；

所述固定通信网络包括多个固定节点、多个第一光端机、交换机和固定终端；其中，所述固定节点与所述第一光端机相对应，且彼此相连；多个所述第一光端机之间通过光纤相连；至少一个所述第一光端机通过所述交换机与所述固定终端相连；以便完成所述固定终端和多个所述固定节点之间的数据交换和传输；

所述移动通信网络包括两个移动节点、两个第二光端机和移动终端；其中，所述移动节点与所述第二光端机相对应，且彼此相连；两个所述第二光端机之间通过光纤相连；至少一个所述第二光端机与所述移动终端相连；以便完成所述移动终端和多个所述移动节点之间的数据传输；

所述固定节点和所述移动节点都包括天线；所述天线用于发射和接收电磁波；所述固定节点和所述移动节点之间通过所述天线，采用FireTide AutoMesh技术进行数据的无线通信。

2.根据权利要求1所述的无线宽带通信系统，其特征在于，所述第一光端机和所述第二光端机配置有多个光接口和多个电接口。

3.根据权利要求2所述的无线宽带通信系统，其特征在于，所述固定节点和所述第一光端机之间通过光纤或电缆连接，所述第一光端机与所述交换机之间通过光纤或电缆连接；所述移动节点和所述第二光端机之间通过光纤或电缆连接；所述第二光端机与所述移动终端通过电缆连接。

4.根据权利要求3所述的无线宽带通信系统，其特征在于，所述电缆为100M超五类线。

5.根据权利要求1所述的无线宽带通信系统，其特征在于，所述移动终端包括第二服务器和采集终端；所述采集终端设置在所述移动实体上，用于采集所述移动实体的信息；所述第二服务器用于管理和监控所述移动通信网络。

6.根据权利要求5所述的无线宽带通信系统，其特征在于，所述固定终端包括第一服务器和监控终端，所述监控终端用于监控所述移动通信网络；所述第一服务器用于管理和监控所述无线宽带通信系统。

7.根据权利要求6所述的无线宽带通信系统，其特征在于，所述第一服务器和所述第二服务器包括FTP服务器或CHARIOT服务器。

8.根据权利要求5所述的无线宽带通信系统，其特征在于，所述采集终端包括高清网络摄像机。

9.根据权利要求1所述的无线宽带通信系统，其特征在于，所述固定节点是按照如下方式进行部署的：在所述固定通信网络的通信区间的两个端点各部署一个所述固定节点；再按照光纤拉远的方法在两个所述端点之间补充所述固定节点。

10.根据权利要求1所述的无线宽带通信系统，其特征在于，两个所述移动节点分别位于所述移动实体的首尾两端。

11.根据权利要求1所述的无线宽带通信系统，其特征在于，所述固定节点和所述移动节点还包括微处理器、存储器和电源；所述存储器用于存储接收的数据；所述微处理器用于控制所述存储器、所述电源和所述天线，所述电源用于提供电能。

12.根据权利要求5所述的无线宽带通信系统，其特征在于，所述无线宽带通信系统的通信方法包括：

部署所述固定节点、所述移动节点和所述采集终端；

所述采集终端采集所述移动实体的信息，并将所述移动实体的信息通过所述第二光端机传送至所述移动节点；

所述移动节点将所述移动实体的信息发送至所述固定节点，同时，所述固定节点向所述移动节点发送管理数据和业务数据；

所述固定节点接收所述移动实体的信息，并将所述移动实体的信息通过所述第一光端机和所述交换机传输至所述固定终端，所述固定终端对所述移动实体的信息进行处理和监控；所述移动节点接收所述管理数据和所述业务数据，将其通过所述第二光端机传送至所述第二服务器。