1 系統(tǒng)設(shè)計
1.1 工程范圍
工程范圍包括地面、井下無線通信系統(tǒng)的設(shè)計、制造、供貨、運輸、安裝、調(diào)試、試運行、培訓(xùn)及質(zhì)保期維護。
1）建設(shè)一套地面、井下無線通信系統(tǒng)，完成語音及數(shù)據(jù)傳輸，并能夠與礦井有線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)無縫對接，為后期自動化系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。
2）井下無線通信系統(tǒng)與礦井行政、調(diào)度通信系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，并能夠為礦井隱患平臺管理軟件提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
1.2 系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)
地面無線通信
在地面關(guān)鍵位置配置智能物聯(lián)分站，配套無線天線完成對地面無線覆蓋。
井下無線通信
在井下主要巷道設(shè)置礦用無線基站，配套供電及后備電源，完成對關(guān)鍵區(qū)域無線覆蓋。
主要匯聚點增加本安型千兆網(wǎng)關(guān)，通過光纜與現(xiàn)有的礦井工業(yè)環(huán)網(wǎng)連接。
配置礦用本安型手機，接入井下無線網(wǎng)絡(luò)。
系統(tǒng)平臺
采用大型高效語音平臺，與地面無線、井下無線、礦井程控調(diào)度、外線行政等相互連通。
主要結(jié)構(gòu)圖如下：
上圖中，工業(yè)環(huán)網(wǎng)部分沿線礦方現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)備。
1.3 井下基站分布
結(jié)合礦井井下開采巷道圖情況，在數(shù)據(jù)匯聚區(qū)域、重點安全領(lǐng)域配置礦用無線基站，整體基站分布情況如下：
2 系統(tǒng)優(yōu)勢
隨著智能硬件的不斷增多，高帶寬、大數(shù)量、移動、適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的在線需求，成為無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的推動力，在過去的5年中Mesh技術(shù)
也在不斷的演進。技術(shù)演進的主要方向是解決無線Mesh隨著規(guī)模和復(fù)雜程度發(fā)展帶來的多跳的Mesh性能下降難題。比如帶寬降低，無線干
擾以及網(wǎng)絡(luò)時延等。譬如，在網(wǎng)絡(luò)中的每一跳吞吐量會下降多達50%，連續(xù)多跳情況下吞吐量下降得更迅速，其結(jié)果將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能的嚴重
降低。在語音和視頻應(yīng)用大量運行的情況下，時延和RF干擾將達到不可接受的程度，而導(dǎo)致連接完全中斷。
STRONGlink鋼索解決方案采用了多模塊、多射頻和多信道技術(shù)，有效的解決了無線Mesh多跳性能的難題，遠遠優(yōu)于單模塊和雙模塊的Mesh
解決方案的每跳50%的吞吐量下降。
傳統(tǒng)的單模塊Mesh和雙模塊Mesh網(wǎng)絡(luò)只能提供有限的擴展性，多跳自身的難題使得它對于多節(jié)點網(wǎng)絡(luò)部署還存在諸多疑問。因而需要一種新
型結(jié)構(gòu)化的無線組網(wǎng)方式，在其網(wǎng)絡(luò)中無論跳數(shù)多少，都能夠提供高性能和高可靠性。
為了具有可實施性，無線多節(jié)點網(wǎng)絡(luò)必須是低時延的網(wǎng)絡(luò)，為節(jié)點上行和節(jié)點下行回程流量提供單獨的無線帶寬鏈路(類似于全雙工連接)，
并自動地使用至高的可用吞吐量。如STRONGlink鋼索系統(tǒng)，采用多頻、多信道、多RF模塊方式組網(wǎng)。STRONGlink鋼索這種低時延的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)
在實驗室環(huán)境(無噪聲)和真實環(huán)境(有噪聲)中進行了大量長期的測試。測試跳數(shù)逐步從1跳增加到10跳，結(jié)果表明即使達到 10跳，無噪聲情
況下網(wǎng)絡(luò)回程吞吐量只有2%的丟失，而實際噪聲環(huán)境也僅丟失了20%。時延測試結(jié)果也同樣令人滿意－－－完全在語音(VoIP)和視頻應(yīng)用可接
受的范圍內(nèi)。帶寬下降測試結(jié)果是與為回程流量使用單頻的Mesh網(wǎng)絡(luò)的至佳情況進行比較的。而單模Mesh或者雙模Mesh網(wǎng)絡(luò)在無噪聲情況下
經(jīng)過5跳后帶寬就會令人吃驚地丟失了80%。
STRONGlink鋼索解決方案采用了標準802.11X協(xié)議、多模塊、多模式、多射頻和多信道技術(shù)，有效的解決了無線Mesh多跳性能的難題，遠遠優(yōu)
于Mesh解決方案的每跳50%的吞吐量下降以及同頻組網(wǎng)帶來的性能急劇下降。
STRONGlink鋼索技術(shù)，可以快速的將物與物采用標準協(xié)議無線高速直接相連，賦予物體作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的能力，物體之間形成一個去中心化的無
線局域網(wǎng)，且將無線信號均勻的分布在物體周圍（類似AP）。這種分布式的連接及接入方式，可以突破環(huán)境的局限，降低物聯(lián)成本，提高網(wǎng)絡(luò)
的承載能力，延伸網(wǎng)絡(luò)的邊界?！?/span>
STRONGlink鋼索技術(shù)的幾個關(guān)鍵詞：標準協(xié)議、多模塊多模式、主動加入
STRONGlink鋼索技術(shù)的技術(shù)價值：
解決現(xiàn)有方案部署的問題，省時，省力，突破環(huán)境限制；
迎接未來的挑戰(zhàn)，形分布式的高速物聯(lián)智能前端；
多模塊STRONGlink鋼索方案－－－結(jié)構(gòu)化的無線智能組網(wǎng)節(jié)點
在STRONGlink鋼索方案中，根據(jù)需求不同，有兩種方案：
1、高帶寬模式：每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點至少使用三個模塊的專用無線鏈路接口，其中一個模塊用于客戶端的接入，第二個模塊用于上行無線回程流量，第三個模塊用于下行無線回程流量。這個無線網(wǎng)絡(luò)的方案可以提供節(jié)點之間866Mbps的連接，以及300Mbps的客戶端接入。
2、普通低成本模式：每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點至少使用二個模塊的專用無線鏈路接口，其中一個模塊用于客戶端的接入及用于上行無線回程流量，第二個模塊用于下行無線回程流量。這個無線網(wǎng)絡(luò)的方案可以提供節(jié)點之間300Mbps的連接，以及300Mbps的客戶端接入。
STRONGlink鋼索技術(shù)驗證
為節(jié)點上行和節(jié)點下行回程流量提供單獨的無線帶寬鏈路(全雙工連接)，并自動地使用至高的可用吞吐量。這種低時延的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在實驗室環(huán)境
(無噪聲)和真實環(huán)境(有噪聲)中進行了大量長期的測試。測試跳數(shù)逐步從1跳增加到10跳，結(jié)果表明即使達到 10跳，無噪聲情況下網(wǎng)絡(luò)回程吞吐量只有2%的丟失，而實際噪聲環(huán)境也僅丟失了20%。實際噪聲環(huán)境，時延測試結(jié)果為每級15ms。
多跳大規(guī)模無線智能網(wǎng)絡(luò)對帶寬降低，無線干擾和網(wǎng)絡(luò)時延等問題十分敏感。如果沒有使用多頻結(jié)構(gòu)化的STRONGlink鋼索無線技術(shù)，每一跳的吞吐量可能會下降多達50%。特別是在更大規(guī)模部署情況下，網(wǎng)絡(luò)時延和漫游也是需要著重考慮的問題。在廣域、高利用率環(huán)境中，時延和帶寬問題將變得不可接受。
選擇單模塊、雙模塊甚至某些多模塊Mesh網(wǎng)絡(luò)將會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能降低、擴展性差、不能支持大范圍、大密度的應(yīng)用。
顯然，需要一種新型的無線智能網(wǎng)絡(luò)來解決多跳的難題，這也是物聯(lián)網(wǎng)的支撐基礎(chǔ)之一。這一新型網(wǎng)絡(luò)需要使用STRONGlink鋼索模塊化的、多模式、多頻、多信道、多RF的智能無線物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
3 系統(tǒng)特點
業(yè)界高穩(wěn)定、高效的二層組網(wǎng)協(xié)議，避免了MESH組網(wǎng)協(xié)議自動組網(wǎng)速度慢、網(wǎng)絡(luò)拓撲收斂慢、協(xié)議負荷高等多個問題。性能和組網(wǎng)收斂特性均優(yōu)于三層Mesh組網(wǎng)協(xié)議。
多跳、自動信道、多扇區(qū)的高性能無線網(wǎng)絡(luò)：
STRONGlink技術(shù)基站設(shè)備，單基站支持2.4GHz/5.8HHz，同時支持下掛其它頻段設(shè)備，可任意用于設(shè)備無線互聯(lián)和用戶無線覆蓋。
多模塊技術(shù)。STRONGlink基站至多支持3模不重復(fù)堆疊配置，容量較高。
多跳組網(wǎng)能力強。STRONGlink基站確保每跳無線網(wǎng)絡(luò)的帶寬損耗低于3%，數(shù)據(jù)延時損耗小于20ms，支持15跳以上的無線組網(wǎng)。
單跳MAX遠距離可達10公里，5公里后提供8Mbps穩(wěn)定帶寬。（注：視天線性能，數(shù)值會相應(yīng)變化）。
STRONGlink基站支持使用多扇區(qū)組網(wǎng)技術(shù)（3扇區(qū)、6扇區(qū)等）時，可以充分的將光纖點的帶寬資源分配到無線網(wǎng)絡(luò)。
全透明鏈路能力，將應(yīng)用層設(shè)備的地址管理，與STRONGlink基站地址管理完全分開，有效的利用網(wǎng)絡(luò)資源，增強網(wǎng)絡(luò)安全性，負載均衡冗余備份。
抗干擾能力：
利用STRONGlink設(shè)備的智能頻點掃描和多頻點規(guī)劃能力，避免無線智慧網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的干擾問題。配合扇區(qū)和定向天線，減少組網(wǎng)和覆蓋受到外界干擾的機會。
自動修復(fù)能力和自動性能調(diào)整能力：
采用二層技術(shù)組網(wǎng)，分布式智能快速建立拓撲和收斂網(wǎng)絡(luò)。STRONGlink網(wǎng)絡(luò)的自動修復(fù)能力和自動性能調(diào)整遠勝于三層Mesh組網(wǎng)協(xié)議，每基站均根據(jù)信號強度、鏈路質(zhì)量、跳數(shù)、性能、時延等多種參數(shù)的加權(quán)平均值，建立連接方向，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)可達性和鏈路指標進行自愈和自動鏈路性能調(diào)整。網(wǎng)絡(luò)自愈或者鏈路切換不會造成用戶業(yè)務(wù)重組，切換對用戶完全透明。
空間多層次組網(wǎng)：
STRONGlink網(wǎng)絡(luò)形成立體的、有層次的分布式無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
例如：
無線建筑物樓頂高度的匯聚層
街道沿線燈桿高度的分布層
道路、小區(qū)和園區(qū)、熱點和室內(nèi)的接入層
充分利用建筑屋頂、燈桿等不同高度的安裝位置，配合不同類型的天線-全向天線、板狀天線、扇區(qū)天線和拋物面天線等實現(xiàn)無線設(shè)備互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)覆蓋。
可以通過選擇相應(yīng)的外接天線和調(diào)整天線垂直角度，實現(xiàn)MAX的組網(wǎng)靈活度和多層次組網(wǎng)。
通用性：
任何IP型的設(shè)備，或者設(shè)備通過IP化接口，可以直接與STRONGlink模塊相連接，無需編制任何驅(qū)動程序和應(yīng)用程序，即可實現(xiàn)該設(shè)備的無線化，互聯(lián)化。
例如：有線IP CAMERA的網(wǎng)口與STRONGlink模塊直連，該有線IP CAMERA立刻轉(zhuǎn)化為無線IP CAMERA，與任何2.4G/5.8GHz的AP實現(xiàn)直接接入，甚至與另外一個同樣STRONGlink模塊的IP CAMERA物物相聯(lián)。
多用性：
1、現(xiàn)場近端信號延伸到遠端，高帶寬全程覆蓋。
支持全有線、全無線、有線無線混和組網(wǎng)，解決現(xiàn)場布線施工難題。
解決現(xiàn)場阻擋或者條件變化導(dǎo)致的信號不利。
具備現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)智能災(zāi)備能力。增加網(wǎng)絡(luò)的健壯性。
高速移動、快速切換支持：
支持80公里時速高速移動下的快速切換，滿足高速移動下視頻、語音和數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)的傳輸。
安全性：
STRONGlink網(wǎng)絡(luò)內(nèi)采用獨有的強制加密方式實現(xiàn)STRONGlink基站之間的鏈路安全性。保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)私有性。
面向用戶接入的多種安全機制。
可管理性：
跨三層網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)，可針對整個網(wǎng)絡(luò)、子網(wǎng)和設(shè)備等3個級別進行批量配置、統(tǒng)一配置。支持事件和告警等多種功能。
