NexFi戰(zhàn)術(shù)自組網(wǎng)技術(shù)解決方案

時間：2018-12-23　來源：中國集群通信網(wǎng)　作者：網(wǎng)絡(luò)　點擊：次

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一、系統(tǒng)概述

NexFi戰(zhàn)術(shù)自組網(wǎng)系統(tǒng)是由遠大裝備研發(fā)的一套具有無線收發(fā)裝置的移動通信終端，若干個終端可組成一個智能、多跳、移動、對等的去中心化臨時性自治網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。它是一種無中心的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備之間采用動態(tài)網(wǎng)狀連接，無中心節(jié)點，能更有效的分攤網(wǎng)絡(luò)流量，且具有更強的網(wǎng)絡(luò)健壯性。網(wǎng)絡(luò)中的任意終端節(jié)點互相平等，任何一個節(jié)點的離開或消失不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的運行。上層可支持的基本業(yè)務(wù)包括：提供指揮、調(diào)度、監(jiān)控、定位、數(shù)據(jù)采集，實時語音視頻傳送。動態(tài)無中心的戰(zhàn)術(shù)自組網(wǎng)系統(tǒng)無疑是需要快速部署或臨時安裝的最方便、經(jīng)濟、有效的組網(wǎng)方式。該系統(tǒng)可在突發(fā)事件及自然災(zāi)害時提供通信保障，因舉行重大活動時的通信保障，如國家會議、大型體育運動會、大型展覽、軍事演習(xí)等；因自身其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)生重大異�；蛑袛嗲闆r的通信保障。戰(zhàn)術(shù)自組網(wǎng)系統(tǒng)在不依賴任何通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的情況下提供一種通信支撐環(huán)境，在公安執(zhí)法、森林防火、搶險救災(zāi)、軍隊演練、反恐特勤、野外考察、地下作業(yè)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

方案概述：

本方案憑借戰(zhàn)術(shù)自組網(wǎng)機動靈活、簡單易用的特點，承載基于IP的語音、視頻、數(shù)據(jù)等多媒體業(yè)務(wù)，適合用于復(fù)雜地形條件下快速部署現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)，為即時處置突發(fā)事件提供信息支撐。該系統(tǒng)能在一些環(huán)境惡劣的地點滿足視頻、音頻和數(shù)據(jù)等多樣化通信需求，將現(xiàn)場的采集的信息及時傳到指揮中心，彌補現(xiàn)有通信手段的局限性，使緊急情況下的通信覆蓋能力得到加強，在任何地點都能有效地進行現(xiàn)場指揮。

二、整體方案設(shè)計

由于應(yīng)急通信的特殊需求，在特殊場景下，要確保通信業(yè)務(wù)的順利開展，因此采用方便、靈活且成本較低的戰(zhàn)術(shù)自組網(wǎng)系統(tǒng)，使得原先幾乎無法使用網(wǎng)絡(luò)資源的環(huán)境進行實時音視頻信息網(wǎng)絡(luò)無線傳輸。在一些不便安裝網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的場所，可以通過無線產(chǎn)品迅速地建立起一個小區(qū)域的無線局域網(wǎng)絡(luò)，所需要的只是配備戰(zhàn)術(shù)自組網(wǎng)通信設(shè)備，通過無線信號進行交流，實現(xiàn)資源共享的目的。

戰(zhàn)術(shù)自組網(wǎng)系統(tǒng)由信息采集、戰(zhàn)術(shù)自組網(wǎng)鏈路、指揮中心組成，此系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)通信系統(tǒng)架設(shè)的復(fù)雜局面，能快速形成應(yīng)急指揮系統(tǒng)。只要信息采集設(shè)備工作，即可通過任一無中心自組網(wǎng)節(jié)點的無線鏈路回傳至指揮中心、指揮車，實現(xiàn)指揮調(diào)度功能，不受中心與相對區(qū)域的約束。

戰(zhàn)術(shù)自組網(wǎng)鏈路

戰(zhàn)術(shù)自組網(wǎng)鏈路由便攜式自組網(wǎng)監(jiān)控節(jié)點-便攜式自組網(wǎng)中繼節(jié)點-車載自組網(wǎng)節(jié)點組成。前端單兵信息采集設(shè)備采集的音視頻信息可通過有線、串口或WIFI的方式接入便攜式自組網(wǎng)監(jiān)控節(jié)點，通過無線方式傳輸至指揮車，便攜式自組網(wǎng)中繼節(jié)點可用于在復(fù)雜環(huán)境下延伸和拓寬信號覆蓋范圍，即開即用，具有快速靈活的特點。指揮車上的車載自組網(wǎng)節(jié)點設(shè)備可直接將將音視頻信息接入到監(jiān)視器或大屏幕進行實時監(jiān)控與調(diào)度指揮，也可以通過衛(wèi)星或4G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)礁魇∈兄笓]中心，各省市指揮中心可將視頻信號接入監(jiān)視器或大屏幕進行實時監(jiān)控，同時利用調(diào)度軟件進行視頻切換、瀏覽，并可通過現(xiàn)有的存儲設(shè)備進行存儲、調(diào)閱，實現(xiàn)實時的可見、可聽、可對講的功能。

前指模式：

突發(fā)事件現(xiàn)場處于指揮中心無線覆蓋范圍內(nèi)時，在指揮中心架設(shè)戰(zhàn)術(shù)自組網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備，前端通過移動或固定單兵設(shè)備采集音視頻信息，采用雙通道同頻組網(wǎng)工作模式，通過“單跳”或“多跳”無線傳輸，便攜式監(jiān)控節(jié)點設(shè)備或通信指揮車采集的音視頻信息直接向指揮中心傳輸，確保多路前端音視頻數(shù)據(jù)傳輸至指揮中心，接受指揮中心指揮、調(diào)度。

后指模式：

當(dāng)突發(fā)事件現(xiàn)場離指揮部較遠，或現(xiàn)場車輛難以進入的情況，需要在突發(fā)事件現(xiàn)場搭建現(xiàn)場指揮部，前端便攜式自組網(wǎng)監(jiān)控節(jié)點展開音視頻采集，并通過PC終端進行指揮、調(diào)度。

單兵現(xiàn)場采集音頻、高清視頻信息，通過自組網(wǎng)中繼節(jié)點設(shè)備無線傳輸至指揮車車載自組網(wǎng)節(jié)點設(shè)備，實現(xiàn)多個監(jiān)控的雙向語音、圖像、數(shù)據(jù)傳輸功能，有效的延長了傳輸距離。指揮中心通過現(xiàn)場傳送的音視頻信息，做出及時的指揮、調(diào)度。

移動指揮車模式：

在通信指揮車部署戰(zhàn)術(shù)自組網(wǎng)車載節(jié)點設(shè)備，使得通信指揮車在“高速運動中”和“非視距條件下”實現(xiàn)高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸。戰(zhàn)術(shù)自組網(wǎng)系統(tǒng)采用了先進的調(diào)制解調(diào)技術(shù)、信道編解碼技術(shù)，并結(jié)合高清數(shù)字圖像壓縮等多媒體網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，能夠在高速移動環(huán)境下實現(xiàn)視頻、語音、數(shù)據(jù)等多媒體業(yè)務(wù)的實時、同步傳輸。

通信指揮車在與現(xiàn)場保持互聯(lián)互通的情況下，同時通信指揮車可通過車載衛(wèi)星或4G與指揮中心之間通信連接，及時將現(xiàn)場的音視頻等信息上傳至指揮中心，并接收來自指揮中心的數(shù)據(jù)、命令等，方便指揮中心及時了解現(xiàn)場情況，改變策略、增派人員、物資、部署指揮等。

三、戰(zhàn)術(shù)自組網(wǎng)鏈路技術(shù)特點

該系統(tǒng)可以用于應(yīng)急通信、快速設(shè)防、地下作業(yè)、野外考察、搶險救災(zāi)等特殊領(lǐng)域在無網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的互相組網(wǎng)通信，還可以用于無人機編隊之間的相互通信。

該系統(tǒng)在某部演習(xí)訓(xùn)練中表現(xiàn)出色，特種兵攜帶自組網(wǎng)單兵，很好地適應(yīng)了林木茂盛植被的遮擋。該系統(tǒng)很好地支撐著特種作戰(zhàn)指揮協(xié)同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和語音、視頻信息的雙向傳遞，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的訪問。結(jié)合調(diào)度軟件，實現(xiàn)了各個作戰(zhàn)單元的態(tài)勢圖動態(tài)顯示。

該定制系統(tǒng)具有雙向大帶寬對稱傳輸?shù)哪芰�，點對點帶寬最大可達80Mbps，可以容納同時傳輸多路視頻信息。

系統(tǒng)配套使用特種全向天線，滿足多種工況下無線寬帶網(wǎng)絡(luò)連接的穩(wěn)定。產(chǎn)品采用IP67防水、防塵結(jié)構(gòu)，擁有超強的免維護特性，自帶大容量蓄電池組，非常適合發(fā)生緊急事件、野外使用。

網(wǎng)狀組網(wǎng)：

本項目產(chǎn)品支持無中心多跳網(wǎng)狀組網(wǎng)技術(shù)，設(shè)備節(jié)點之間采用多對多的方式連接通信，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。這種拓撲結(jié)構(gòu)超越了傳統(tǒng)無線的點到點、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。

無需配置：

本系統(tǒng)具有自動配置能力，當(dāng)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(dāng)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)點進行組網(wǎng)授權(quán)后，新節(jié)點會自動配置。本系統(tǒng)自動配置和自動發(fā)現(xiàn)的能力適合于應(yīng)急處突和快速部署的場景需求。

智能路由：

無線網(wǎng)絡(luò)連接建立后形成無中心自組網(wǎng)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(biāo)，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)具備了性能自我調(diào)節(jié)和鏈路自動修復(fù)兩個自組網(wǎng)特性:

如下圖所示，在故障發(fā)生前，自組網(wǎng)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(dāng)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；本系統(tǒng)的Netpool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。

智能路由切換

四、自組網(wǎng)設(shè)備介紹

NexFi自組網(wǎng)節(jié)點按技術(shù)特點可分為單天線、雙天線MIMO、多通道幾種類型。單天線優(yōu)勢為體積小、重量輕、功耗小，適合單兵便攜或無人機搭載使用。雙天線MIMO相比單天線產(chǎn)品可提供更大帶寬和更遠傳輸距離，可應(yīng)對更多的復(fù)雜惡劣環(huán)境。多通道更傾向于鏈?zhǔn)浇M網(wǎng)多跳傳輸?shù)膱鼍�，具有每跳衰減小抗干擾能力強等特點。按產(chǎn)品形態(tài)可分為單兵便攜、車載、快速部署、船載、無人機載幾種類型。單兵便攜產(chǎn)品配備內(nèi)置電池或可脫卸電池，即開即用，小巧輕便，可隨身攜帶。車載、船載產(chǎn)品各系列均可選擇不同頻率，不同發(fā)射功率的產(chǎn)品型號。無人機產(chǎn)品具有重量輕、功耗低、距離遠的特點，適合做遠距離中繼節(jié)點使用，也可用于機-機、機-車、機-人的多對多通信組網(wǎng)。除此以外還可根據(jù)客戶需求定制不同輸入電壓、防水等級、電池容量的產(chǎn)品及配套天線（小型膠棒天線、高增益環(huán)氧桿天線、車載天線、中繼天線、軟天線）。

NexFi MM系列 MIMO MESH自組網(wǎng)單兵是一套采用無線寬帶自組網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)的MIMO雙天線便攜式專網(wǎng)通信設(shè)備，距離更遠、帶寬更大，可為視頻、語音、數(shù)據(jù)等上層應(yīng)用提供IP透明傳輸通道。

多通道自組網(wǎng)節(jié)點

MD-WB系列自組網(wǎng)節(jié)點采用多通道設(shè)計，同時兼顧繞射性能和遠距離傳輸需求，通過端口捆綁的方式，進一步提高傳輸速率，更好的適應(yīng)于多樣化復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境。

戰(zhàn)術(shù)自組網(wǎng)系統(tǒng)采用多頻自組網(wǎng)節(jié)點，特點為帶寬大，抗干擾能力強，多跳衰減小，適合于各種復(fù)雜環(huán)境的快速部署。

產(chǎn)品可支持340Mhz、580Mhz、1.4Ghz多種定制頻率，利用其頻點低，繞射能力強的特點，穿透建筑物和綠化植被進行傳輸，同時采用2.4G、5.8G通用頻率，利用其帶寬大，波長短的特性，進行較遠距離的視距傳輸，從設(shè)備兼容性角度考慮，可配置2.4G或5.8G 頻率為WIFI模式，用于移動終端的無線接入，并配有標(biāo)準(zhǔn)RJ45接口用于攝像頭、電腦等外設(shè)的有線接入。節(jié)點采用二層透傳模式支撐上層音視頻及數(shù)據(jù)流的傳輸。節(jié)點之間采用自組網(wǎng)模式實現(xiàn)無中心網(wǎng)狀連接，隨著節(jié)點的臨時部署，自動延伸和拓寬網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。產(chǎn)品集成化程度高，具有體積小、重量輕等特點。

多頻自組網(wǎng)節(jié)點采用多通道設(shè)計。若采用340Mhz為主頻點，利用其較強的穿透和繞射性能，可垂直穿透3層以上樓板，適合于建筑內(nèi)部乃至地下室的通信組網(wǎng)。若采用580Mhz為主頻點，近距離單跳可穿透兩棟建筑物，適合于室內(nèi)到室外的組網(wǎng)和傳輸。若采用1.4G為主頻點，由于波長較短，相比較340Mhz和580Mhz頻點，對架高的要求更低，手持高度的單跳傳輸距離可達2KM以上，具有較大的帶寬和遠距離通視傳輸性能，同時兼?zhèn)湟欢ǖ姆且暰鄠鬏斈芰�，適合于室外、馬路、公園等場景使用。若采用2.4G和5.8G為主頻點，可在無遮擋環(huán)境下提供更大的互聯(lián)帶寬，一般可用于有架高條件的場景或近距離的人車通信。由于2.4G和5.8G通用頻段的特性，支持自組網(wǎng)模式和WIFI模式的切換，便于接入通用無線設(shè)備，延展了系統(tǒng)的兼容性和豐富性。

針對單頻自組網(wǎng)系統(tǒng)多跳衰減大的問題，多頻自組網(wǎng)系統(tǒng)很好的解決了這一問題。如圖所示，多頻自組網(wǎng)系統(tǒng)在每一跳評估各個頻點的信道傳輸質(zhì)量，自動根據(jù)協(xié)議算法選擇更優(yōu)質(zhì)的通道進行下一跳的數(shù)據(jù)傳輸。多頻自組網(wǎng)系統(tǒng)采用獨特的端口捆綁技術(shù)分別實現(xiàn)主從模式或均衡模式的多通道的捆綁模式，在主從模式下，當(dāng)主通道無法連接時，系統(tǒng)會自動切換至副通道。在均衡模式下，通過端口綁定技術(shù)使得多個通道同時工作，進一步增加節(jié)點間的傳輸速率，并最大限度的滿足各種復(fù)雜地理環(huán)境的需要。如圖所示，前端多通道便攜式監(jiān)控節(jié)點同時采用兩個以上頻率與中繼節(jié)點或者指揮中心節(jié)點進行通信,可以同時滿足視距和非視距的傳輸�？紤]到使用現(xiàn)場環(huán)境的不確定性以及各類信號干擾，多頻自組網(wǎng)節(jié)點可以更好的解決這一問題。

戰(zhàn)術(shù)自組網(wǎng)系統(tǒng)也可采用混合組網(wǎng)模式，單頻自組網(wǎng)節(jié)點主要用于作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)的組網(wǎng)，多頻自組網(wǎng)節(jié)點具有更好的適用性，可以在各種復(fù)雜現(xiàn)場均得到較好的使用效果。單通道節(jié)點與指揮中心之間的通信可通過直連單跳或者多頻中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的模式來實現(xiàn)。

五、其他應(yīng)用場景：