基于才茂WCDMA+WIFI公交车车载系统应用解决方案

操作方法

• 01

  基于 WCDMA3G WIFI网关公交车车载系统应用解决方案 第一章项目概述和需求分析 1.1项目背景 根据中国互联网络信息中心发布第30次“中国互联网络发展状况统计报告”，截至2012年6月底，中国网民数量达到5.38亿，通过手机接入互联网的网民数量达到3.88亿，相比台式电脑的3.80亿，手机成为我国网民的第一大上网终端。 中国科学院发布的《中国新型城市化报告2012》中提到，在选取的中国百万人口以上的50个主要城市中，居民平均单行上班时间要花39分钟。而大部分上班族选用的上班交通工具均为公交车，而且途中都在使用手机、Pad等上网浏览新闻、刷微博、听音乐、看视频等。 公共交通系统是市民出行的主要交通工具，为了提供给乘客更智能、更舒适、更便捷的乘车环境和相关设施，将无聊的上班时间变得有趣而且有用，结合目前已经日益成熟的3G无线信息系统，希望在载客运输的基本职能上给乘客带来出更多有价值的增值服务，要求能够通过3G和wifi覆盖的内部网或者因特网发布影视、广告、宣传片、管理条例、紧急预警、积极通知等各类多媒体信息。既是提高企业形象、口碑和提供统一的管理平台，也是一种便民措施，受益的用户群不仅涵盖乘客、广告商等同时也包含公交系统企业内部。架起了内部员工之间、与客户之间的多媒体信息桥梁。从受众的视听感受来看，音视频往往会更加形象、便于记忆，达到更准确、及时的传播今天，信息全球化已不再是一个停留在纸面上的名词或概念，它已经全面进入我们的生活，为企业 的经营管理发挥越来越大的效应，并成为一个显而易见的发展趋势。 基于国内运营商3G网络建设的特殊情况，三家主要运营商分别持有不同制式的3G网络牌照，而为了更好的占领数据网络用户端市场，弥补3G网络现有速率、容量、覆盖率的不足，各家运营商都在建设WLAN网络作为补充。 对于中国联通而言，目前WCDMA制式3G网络的高速率与稳定性是相对于其他运营商的明显优势，但在WLAN的建设速度和覆盖水平则和移动与电信有一定差距，但由于3G网络的优势，因此并没有对现有业务造成非常大的影响，目前的影响主要是在品牌方面。如果突然进行超过规划速度的大面积WLAN建设投资，不仅成本高昂，也不能很好利用现有3G网络的优势，同时会和其他运营商进入同质化竞争的局面，收益有限，事倍功半。 在这种情况下，利用快速的WCDMA制式3G网络，在公交车等移动环境下延伸WIFI覆盖，通过差异化竞争提升中国联通的品牌价值，能够以较低的成本来获取较高的品牌推广效果，同时又能提供新型业务运营的基础。 1.2需求分析 利用中国联通快速的WCDMA制式的3G网络，在公交车等移动环境下延伸WIFI覆盖、多媒体终端、上网服务以及车载视频监控的需求。 1.2.1联通建设公交车3G移动热点的考虑 ü 利用和发挥中国联通3G网络的已有优势，提供更多增值服务； ü 公交车人员流动性大，起到良好的品牌宣传作用 ü 与移动和电信形成差异化解决方案，避免高投资低收益的同质化竞争 ü 投资小，见效快，能起到与3G手机上网业务的互补宣传 ü 便于开展新业务运营，如公交移动媒体等 1.2.2 3G移动热点的关键需求分析 3G移动热点总体结构简单，但由于设备位于公交车等移动环境下，需要较多的考虑稳定性、可靠性和可管理性问题。 n 网络连接的稳定性：移动环境下，3G无线连接的稳定性存在较多的不可预知因素，例如环境遮挡，临时性网络制式切换，基站切换，基站负载过高等。需要尽可能的提供良好的信号接收方式与网络切换能力。 n 设备的可靠性：设备放置于公交车上，其供电、抗震、耐热、运行稳定 性及其他物理防护能力都需要较高的水平和较好的适应能力。例如功率要求不能太高，防静电、防物理破坏能力需要达到一定的水准，在颠簸的环境下能正常工作，能够耐受偏高或偏低的环境温度，提供较好的运行稳定性。 n 网络可管理性：由于所部属的热点位置随时在发生变化，无法通过普通 的网络拓扑方式进行管理，一旦出现故障，人员去现场维护的难度也非常高，因此必须有相配套的管理系统配合。管理应具备定位能力，远程管理能力，并应能够通过短信等方式对设备进行管理和操作，以降低人员现场维护的频率，同时在数据网络不通的异常情况下能够对设备进行操作。 n 分步实施性：3G移动热点是才茂通信公交车载方案的一部分，整体的系统可以提供包括WIFI覆盖、媒体推送、视频监控三部分功能，涉及3G互联、WIFI互联、以太口互联等网络连接支持，因此在公交车终端侧，3G移动热点应能提供分步实施能力，既能在一体化终端内提供WIFI覆盖功能，同时也能根据实施需求，提供独立的分离产品。 1.2.3整体项目建设具体需求 u 使用3G作为广域网线路； u WIFI能够覆盖到公交车内并提供各类终端接入至互联网； 第二章 方案总体架构 解决方案拓扑图： 整体方案充分体现3G移动热点移动性强、易于部署等特点，在公交车上仅需放置一台WCDMA+WIFI网关即可。3G网关配置有4个以太口端口，1个WAN口，内置WIFI功能，工作时，它使用内置的3G模块连接附近的基站，通过运营商的3GNET接入点连接至网络。互联网访问的服务通过启用NAT功能实现。同时车内无线覆盖通过启用WIFI功能实现，这样不仅乘客所使用的手机、PAD还包括笔记本等都可以连接至WIFI享受到互联网服务。3G网关接口丰富，自带的以太口端口还可用来连接有线多媒体终端，从而在公交车上提供多媒体推送服务；作为可选项亦可通过WIFI的方式连接至多媒体推送及视频监控系统。 第三章 移动热点在公交车内部部署 3.1移动热点部署图示 WCDMA 3G+WIFI路由器实际在公交车内部安装过程中，需要考虑以下部署难点： 1. 安装位置：把3G路由器固定在公交车驾驶员座位后的车顶下方即可。 2. 取电方式：其取电根据型号不同，有二种方式：5-32V直流电源取电，220V交流电源取电。可根据设备的的取电方式，使用不同的逆变器或接口转换器向设备供电。 3. 用户接入：运营商提供的wifi热点接入方式如何让用户能够更方便简单的接入，同时还要考虑只有自己的用户才能提供免费的、方便的服务。 4. 产品稳定性： WCDMA 3G+WIFI路由器产品采用工业级标准设计 生产，产品为全金属外壳，内部设计已经在防震、防雷以及温度耐受方 面做了相应的优化，能够稳定的运行于公共交通工具，不仅适用于公交车、的士还包括长途大巴等这类移动性强的场所。 5. 信号强度：3G信号强度的大小是传输的稳定性和带宽的最大保障，为了最大化的提升信号强度，在移动环境下提升信号稳定性，WCDMA+WIFI车载3G产品提供专业的可延长车载天线设计和增益技术。延长车载天线可灵活的放置在公交车屏蔽少的位置，从而进一步提高信号强度。 专业的车载天线应用示意图 6. 可靠性：移动热点的可靠性通过设备的供电、物理防护、信号强度三方面进行保障。 7. 网络可持续性：倘若用HSPA+网络模块的设备，当车辆行驶到无HSPA+ 8. 网络信号的区域，则由HSPA+网络自动切换到3G网络信号，即可连接到不同的基站。保护了车内用户的WIFI使用体验不造成任何影响也不会对视频监控数据、多媒体推送的数据回传照成影响，提高了网络的持续性。 3.2公交用户接入设计 满足用户可以更方便快捷的使用wifi热点，并且又能够对接入用户合法性进行确认。 第四章 产品技术参数 4.1  WCDMA+WIFI路由器技术参数 工业级设计 1. 工业级CPU：工业级高性能嵌入式处理，320MHz；带 16KB Dcache，高速缓存数据，加快高速数据访问速度；带16KB Icache，高速指令缓存，加强了指令处理速度。 2. 工业级无线模块：采用工业级无线模块，抗干扰强，传输稳定。 3. 金属外壳：抗干扰能力前，同时起到屏蔽作用，防辐射。 4. 实时操作系统：采用LINUX2.6操作系统，带内存管理单元，实时性强，功能升级快，系统稳定，带完善TCP/IP协议栈； 5. 强化电路板：PCB采用遵循20H和3W原则，同时公司所有产品电路板都采用高品质材质来生产，确保板材的稳定可靠。 6. 工业级元器件：整机元器件采用严格筛选的工业级元器件来生产。 7. 工业级电源：宽压电源设计，电源适应范围为DC5V~DC35V，内置电源反向保护和过压过流保护。 8. 电磁防护：以太网接口内置1.5KV电磁隔离防护 9. 抗干扰设计：采用金属外壳，屏蔽电磁干扰，系统保护等级IP30；天线带防雷设计；系统超低温和超高温设计；特别适合在环境恶劣的工业环境下使用。 稳定可靠 1. 在线维持专利技术：智能防掉线，在线检测，在线维持，掉线自动重拨，异常自动复位，确保设备永远在线 2. 三层系统保护：在原来两级（软件保护+CPU内置看门狗WDT保护）系统保护的基础上，增加一级系统虚拟值守VWM（Virtual Man Watch）检测保护功能，网络异常、或者系统收到强干扰异常时，系统会重新彻底复位，相当于维护人员上门拔电，彻底解决了业内系统异常是需要上门拔电的麻烦，保证系统稳定可靠。 3. 才茂网关采用高速单芯片高集成芯片，芯片本身内嵌WIFI功能，相比于外接WIFI模块方案，可以降低功耗，增加产品的稳定性和一致性，整机性能更加优越。 4. 才茂网关全部在WIFI前端加了信号PA放大功能，解决业内WIFI的穿墙能力差，传输距离小的问题。 5. UIM/SIM卡ESD保护：1.8V/3V/5V标准的推杆式用户卡接口，内置15KV ESD保护。 6. 串口ESD保护：串口RS232内置15KV ESD保护。 7. 金属外壳：采用金属外壳，防辐射，抗干扰；外壳和系统安全隔离，防雷设计；符合电力安规要求；防护等级为IP30；特别适合于环境恶劣的工业控制领域。 8. 所有无线模块都有通过CGD认证或者FCC认证或者CE认证。 9. 高速处理CPU：采用高速ARM9的工业级CPU，可以更加高速地处理各种协议数据转换；解决了业内“假在线”、“假死机”、“当机”等疑难问题。 10. 超大内存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits，有超大的内存来缓存客户发送数据，同时接收超大数据包，数据不丢失。 11. 完善的协议栈：新系统加载了完善的TCP/IP协议栈，采用了完善的TCP/IP协议栈；使网络通信性能优异，掉线概率极大降低。 12. EMC性能优异：产品通过EMC测试，系统EMC/EMI优异，系统稳定可靠；通过电力3000V电击测试；通过欧洲CE强制认证；特别适合在工业领域环境恶劣下使用； 功能强大 1. 支持局域网WIFI（802.11 a/b/g/n）功能和广域网EVDO 3G无线网络功能，同时系统加载了广域网通信VPN隧道、WIFI局域网传输的安全认证等安全功能，实现无线局域网和无线广域网的无缝连接，为用户提供高速、安全、可靠的移动宽带服务 2. 提供标准有线WAN口，支持PPPOE，可直接连接ADSL设备和长城宽带线路 3. 支持无线视频监控和动态图像传输 4. 支持以太网数据通信和路由转发，同时也支持串口TCP/UDP透明数据传输或者串口配置 5. 支持VPN安全隧道功能,包括PPTP、MPPE、L2TP、GRE和IPSEC 6. 智能防掉线，支持在线检测，在线维持，掉线自动重拨，确保设备永远在线 7. 支持IPTABLES防火墙，包过滤功能 8. 支持定时上线下线功能，可以设置设备在某段时间内上线和某个时间内下线 9. 支持动态路由和静态路由、RIPv1、RIPv2、OSPF、BGP、NDSP、IRMP、SNSP、IGMP、DVMRP、PIM-SM/DM 10. 支持多种协议：TCP/IP，UDP，ICMP，SMTP，HTTP，POP3，OICQ，TELNET，FTP等。 11. 支持动态路由和静态路由 12. 支持DHCP/DHCPD功能 13. 支持端口映射NAT功能，如SNAT，DNAT 14. 支持动态DDNS：支持花生壳、88IP和dyndns域名服务商 15. 支持DMZ主机 16. 支持APN/VPDN网络 17. 方便的WEB配置，支持远程WEB管理 18. 支持WEB配置保存和恢复，实现参数的备份和批量设备的快速配置 19. 支持telnet管理，方便易用的控制台shell交互环境 20. 支持多台终端共享router ppp广域网出口 21. 支持多种无线拨号方式：自动分配，指定IP，指定本地对端IP 22. 支持作为PPP服务器，多种认证方式，支持双向认证 23. 方便易用的COM及SYSLOG系统诊断，调试功能 24. 支持串口本地软件升级 25. 支持TFTP软件远程升级 26. 支持实时时钟 27. 同时支持LINUX和WINDOWS操作系统 简单易用 1. 产品出厂配置默认参数，客户只需修改个别参数甚至不需要做任何参数修改，就可以实现快速使用设备。 2. 图形化配置工具：完善的图形化配置工具，提供快速配置功能，实现客户快速配置；提供批量配置功能，实现批量设备的配置。 3. 产品说明书提供快速配置说明，可以快速使用设备。 4. 检查软件：提供SYSLOG日志输出功能，可以用于参考设备工作日志，同时协助分析异常时的原因；通过串口调试软件，提供不同的调试等级输出，方便客户查看各种信息，快速定位问题。 5. 设备经过8年的沉淀，设备功能完善同时简单易用。 局域网WIFI无线参数： 项目 内容 WIFI模块 采用芯片内嵌WIFI模块，高集成，稳定性好 WIFI标准 支持802.11 a/b/g/n标准，速度支持6M/9M/12M/18M/24M/36/48/54Mbps最高可达108M 加密方式 支持WAP加密，内置WAP和WAP 2.0，内建64位和128位的WEP加密 支持WEP加密，内置802.11I 4.0 WEP（128位和64位）TKIP、AES和CCMP等硬件安全引擎 AP方式 支持AP方式 传输距离 室外无阻拦，室外覆盖范围可达150米 广域网WCDMA无线参数： 项目 内容 无线模块 采用工业级无线模块 标准及频段 支持UMTS/HSDPA/WCDMA 850/900/1900/2100MHz 双频EGSM 850/900/1800/1900MHz 支持GPRS/EDGE CLASS 12 编码方案 HSDPA/HSUPA/WCDMA/EDGE/GPRS/CSD模式 通信带宽 HSDPA/HSUPA模式：Downlink up to 7.2Mbps,Uplink up to 5.76Mbps WCDMA模式：Downlink/Uplink up to 384Kbps 发射功率 <24dBm 接收灵敏度 <-109dBm 功能支持 支持数据、语音、短信和传真 HSPA+无线参数： 项目 内容 无线模块 采用工业级无线模块 标准及频段 支持HSPA+/UMTS/HSDPA/WCDMA 850/900/1900/2100MHz 双频EGSM 850/900/1800/1900MHz 支持GPRS/EDGE CLASS 12 编码方案 HSPA+/HSDPA/HSUPA/WCDMA/EDGE/GPRS/CSD模式 通信带宽 HAPA+模式:下载速率21Mbps,上传速率5.76Mpbs HSDPA/HSUPA模式：Downlink up to 7.2Mbps,Uplink up to 5.76Mbps WCDMA模式：Downlink/Uplink up to 384Kbps 发射功率 <24dBm 接收灵敏度 <-109dBm 功能支持 支持数据、语音、短信和传真 第五章盈利和回报建议 整体方案从稳定性到先进性、从资产的先期投入到后期资产保护等都进行了全面考虑，目的是交付给用户一个完善、易用的网络。通过在公交车内覆盖WIFI的方式提供免费上网的服务，受益于群众。出于对先期投资回报的考虑，建议将通过用户上网前推送指定的广告页面的收益作为主要盈利模式的一种。 运维管理整体功能示意图