港口码头技术方案

方案概述

码头现状

?当系统一旦投入使用，无线数据网络便是跟生产密切相关的系统；

?系统宕机的代价巨大；

?可以利用的现场灯杆环境;

?轮胎吊机械设备不同的应用要求；

?手持机的应用范围较广；

?集卡上终端应用范围也包括整个现场

针对码头的以上特点，我们为用户选择最为稳定耐用的无线系统与相应的维护服务:

?为手持终端与集卡调度显示器覆盖的40０Mhz 无线网络;

?为RＴG的车载终端覆盖的４０0MHz无线网络；

?为RTＧ上的PLＣ系统配置最适合的2.4GHｚ无线网络的覆盖和天线;

?安装与培训；

?测试与验收;

?支持服务

技术特性

通信覆盖

无线通信的覆盖包括大小和方向，取决于多种因素：

?功率

?天线增益和方向

?现场环境

?通信速度

信道分配

在大多数国家,IEEE802.11 2.4GＨz可以有11个信道的设置。由于信道之间的重叠，所以只有３个信道组成1组:信道1，信道6和信道11。

当这三个信道提供重复覆盖时,他们可以被看作3个完全独立的无线网络,并具备各自的通信带宽。当一个地区的无线终端特别集中时,通信负载可以由系统来进行信道均衡。天线以及无线覆盖

1个“

角度。

,但相应的平面角

天线将在每个不同的环境中，通过现场测试后来选定，以确保更为可靠、稳定的覆盖效果。

覆盖以及系统性能

为了提供覆盖上的冗余和通信上的吞吐量,覆盖的必须考虑正确的重复覆盖。覆盖上的冗余考虑意味着如果一个基站发生故障,现场不会出现无线通信的盲点。我们将会通过后续的说明来证明此性能。

另外一个得到无线系统冗余性能的方式是将无线网络的设计基站数量进行加倍。如果有一个覆盖没有信号盲点的网络设计，则将所需的数量进行加倍。不同的信道用于两个独立的无线网络。如果系统中一个基站发生故障，就不会产生信号盲点。

加倍考虑同时包括有线局域网络、电缆、光纤、交换机、电源供电、路由器等。

无线系统设计综述

GMCＣ针对用户不同的使用环境与现场的情况,而提供一个最适合的无线实时系统的解决方案。

１.2.4GＨｚ扩频系统和４00MHｚ的窄频系统组成的无线局域网络

●由于轮胎吊上ＰLC传输数据量的考虑，建议使用高传输速率的IEＥE８02.

１1b 的无线网络。

为PLC通信建设的2．4ＧHz IEEE８02.11b 扩频无线系统

●而对于手持机、集卡手持机(地面使用）、RTＧ上的车载终端的使用环境，

GMCC建议使用400Mhz的无线窄频技术，在各方面条件满足的情况下,这是

无线解决方案的最佳技术。

为无线终端通信建设的4００MHz的窄频无线系统

2．全2．4GＨz IEEＥ 8０2.11Ｂ标准扩频无线系统

●为所有的无线应用提供统一的无线覆盖,包括RTG上的VMT、PLC应用,地

面的手持机、集卡、正面吊、堆高机等多种应用

为整个码头通信建设的2．4GＨz IEEＥ8０2.11b扩频无线系统

虽然２.4Gｈz 80２.11ｂ的无线网络提供高速的数据吞吐量,但由于其对地面的覆盖能力远远不如４00MHｚ窄频系统，考虑到空中的干扰较少、没有遮挡、可视性好，所以我们将在搂顶架设无线AＰ,以提供高空中的轮胎吊上的车载机通信。以提高其的可用性。而对于40０ＭHz的窄频系统而言,无线基站能提供极好的无线覆盖，可以保证用户现场所有需要通信的环境。

２．4ＧHZ扩频系统和40０ＭＨZ 的窄频系统组成的无线局域网络

轮胎吊上的ＰLC系统

装在轮胎吊上的PLＣ上的无线系统,可以使天线架设在26米左右的高空，根据我们的实施经验,在 2.4GＨｚIEEE８02．1１b 的系统安装实施中，需考虑多方面的因素,以确保系统能安全可靠的在用户的现场环境中使用:

1.轮胎吊上的PLＣ的无线系统建议安装高增益的全向天线:

?保证天线与2.4GHz ＡP处于可视直线范围,使天线避免与轮胎吊的金属外壳以及其他轮胎吊的干扰,并可达到5.5Mbps~1１Mbｐs的通信速率。

?外接天线会在ＲTG的车舱外架设３米~5米的支架,并安装雷电保护器，以避免雷电对此高空点进行伤害。

?天线有一个特定的增益和其对应的方向,以与覆盖堆场上空的2.4ＧHz AＰ时刻处于可视范围之内,确保信号的稳定和高速数据传输。

2.堆场共有4个灯杆,分为两套独立的2.4GHz无线系

统，对所有RTG上的ＰLC提供双层的覆盖。

3.为考虑备份而对系统做了冗余设计。

4.稳定、较好的信号可以使保持高速通信。

无线终端的40０ＭHZ系统

一个400MＨz窄频系统给整个码头的无线终端提供了一个全面、稳定的无线覆盖。Teｋlogix公司在窄频系统的技术上经过几十年的研究,提供的是可靠、并有效的窄带通信。更适合于传输字符型通信的需求，其中网络控制器NC更保证了通信的优化，以适应工业级别的通信要求。.

1.覆盖范围广，保证覆盖面积与效果。

2.简化网络结构,不需在现场的灯杆铺设光纤以及架设基站。

3.网络控制器提供手持机的通信优化功能,保证数据的准确

和进程保留等功能。

４.支持多种应用环境与终端,目前为港口物流共设计了三种不同的应用方式：?RＴG，地面堆高机上的无线车载机；

?集卡、正面吊上的车载式手持终端；

?地面人员使用的无线手持终端。

2.4GHZ 和 400MHZ 混频系统描述

?4个Ｔeklogiｘ9150型号的2.4GHz无线访问接入设备Access Poｉnts(１0０BａseT），每个配备二个IEＥE８02.11b无线网卡，但目前只安装4套天

线，多余的无线网卡为可以留为日后的应用的扩展。每2个基站提供整个码头全面的覆盖，4个基站并互为备份及冗余。

?２个Ｔeklogix 9１５0 型号的4０３－421Ｍhz的窄频基站（１0０BａｓeT),提供40０ＭHz通信环境。每个基站提供整个码头全面的覆盖,并互为备份及冗余。

?４个的无线访问接入设备AccesｓPoｉｎｔs安装在室外,需配备不锈钢的工业柜。已考虑工业级别的防护措施。

?在所附的图中将标示所有的位置和天线。

?冗余性能的保证：在对现场已做了全覆盖的设计下,将整个系统的设备加倍,就达到冗余设计。

?2个Teklogiｘ91５0的４０0MHz基站可以使用同样的频点，也可以分别使用不同得频点,如后者，可以由2个信道以提高多一倍的数据吞吐量。

?轮胎吊上的车载机不需安装室外天线、安装雷电保护器等。

?每个轮胎吊上配置的车载机使用的４00MHz字符终端的Ｔｅklogｉx 82６0终端,与用户的软件“ＮAVIＳ”已有较多的成功案例。

?8260是字符模式的终端，其通信方式与手持机一样。

?Ｔekｌｏgix 7０3５、8260通过Teｋlogix TＥＳS的优化通信协议进行通信，以确保数据的可靠性。Teklogix ＴESS系统提供终端仿真模式的通信,使用压缩和带宽优化技术。

?Teklogix7035型号终端作为工业级别的终端设备专门为户外使用。

?Teklｏｇix ７035型号终端轻便便于携带，并备有多种附件(肩带、握带等）可供用户选择。

?Tｅkloｇix ７035配备雨天专用的防护套,使用户更好的全天候的使用终端,以确保终端使用寿命的延长。

?Teklｏgiｘ 7０35作为车载方式可以适合全天候的生产操作要求,通过充电固定支架，提供可靠的操作环境,以及灵活的维护方式。

?Tｅkｌoｇiｘ７035使用的窄频无线技术,可以在集卡行驶中(３5KM／小时），提供不间断的通信连接。

?全2.４GHZ IＥEE 802.11B 标准扩频无线系统

?保证轮胎吊上的天线与2.4ＧＨz AＰ处于可视直线范围，使天线避免与轮胎吊的金属外壳以及其他轮胎吊的干扰,并可达到5．５Mbps~11Mｂｐs的

通信速率。

?外接天线会在ＲＴＧ的车舱外架设３米~5米的支架,并安装雷电保护器，以避免雷电对此高空点进行伤害。

?轮胎吊上天线有一个特定的增益和其对应的方向,以与覆盖堆场上空的

2.4GHz ＡP时刻处于可视范围之内，确保信号的稳定和高速数据传输。

?堆场共有8个灯杆，共安装１６个基站,使用双网卡技术，并选择合适的定向、全向天线。分为两套独立的２．4GHz无线系统，对所有空中和地面提

供双层的覆盖。

?为考虑备份而对系统做了冗余设计，如何一路光纤发生故障，系统仍具备通信功能。

?ＡP上使用高性能极化天线,避免信号的多径衰落；

?使用Teklogｉx NC 9４00,可以保证页面存储、进程保留功能，在信号稍弱的情况下，不会丢失数据;

?集卡上的无线手持机连接外接增益天线,以获得更大的信号强度，可以在集卡行驶中（35KM/小时)，提供不间断的通信连接。

?稳定、较好的信号可以使保持高速通信。

?系统的抗干扰性

由于ＩＥＥE ８02.１１B使用的是2.４GＨz的无线频段,而此频段会有较多的用户进行使用，故考虑到系统的安全性，政府管理部门已经用以下措施来进行管理：

●限定用户无线发射设备的最大功率；

●可以在国内使用的终端必须通过无管会的审核；

●限定部分非必须使用的客户在户外建站

而在系统发生干扰时，可能会发生以下情况:

●瞬时的速率降低；

●覆盖范围的减少;

●但是,系统不会崩溃!

为保证我们递交的无线最大程度的具有抗干扰性,可以我们在系统设计中考虑了以下几个方面:

●选择具有高级加密能力的无线网卡，可以通过１28位密钥和RC 4的加密技

术；

●提供可靠性与保密性１00%的无线窄频系统作为地面覆盖，尽可能的使系统

避免干扰；

●无线网络可以通过设备的物理地址进行管理,避免外来用户的干扰；

●无线网络设计上考虑冗余配置性能,提高系统的整体性能。

●双天线配置可以“抗多径衰落”,故系统多使用双天线配置,利用１发2收的性

能，确保信息的可靠与准确。

●Tekｌoｇiｘ系统采用高级的安全技术以防止外界设备登录进Teｋlｏgｉx的

系统,这些技术是 Tｅklogix所专有的。此外用户应有自己的安全登录程序以

防止未经授权的系统登录。

未来的机会

Ｔekloｇｉx 2.４ GHｚ 系统引进 Tekｌan 。Teklan 可让支援 ＰCMCIA 插卡槽标准的非 Teklogｉx 装置在 Teｋlｏｇix 2.4 GHz 无线中枢上运作。增加 Tekｌan 卡与 Teｋｌogｉｘ Ｔeklan 软件到每一个运行 DOS 的装置可使它在 Tekloｇix 无线中枢上运作。此方法真正的是开放系统,并允许在不断改变的市场中作装置的选择。

美国电信电报公司 (AT&Ｔ） Lｕcent Tecｈｎｏlogieｓ (正式名称是贝尔实验室) 和Teklogｉx 公司的合作约定，将会支持多种 Teklogｉx 系列产品的更新与改进。

系统规模

为了检验系统设计，我们采用一个极端例子来说明:

＊所有26个２．4ＧＨz的PLC无线系统集中在一半的覆盖区域。与4个户外AＰ中的1个进行通信。

而且

＊假设所有的图形终端都处于通信的情况,终端并以最差的传输率1Ｍbps进行通信。

这意味着每个图形终端的粗略的平均数据传输率为34,４82bps（１ＡＰＸ1Ｍbｐｓ=１Mbps, 再除以26=3,93３bｐs)。

考虑到TCP/ＩＰ包头,重发和冲突,我们将这个数字调整为约35，000bps。

检验标准

所有的Teｋlogiｘ终端与基站都被设计用于恶劣的工业环境下。

Ｔｅkｌｏgｉｘ设备是为符合美国军方标准ＭIL－STD-８10而设计、制造、和测试的。且Tekｌoｇix公司取得了IＳO9001国际质量认证，所有设备符合ISＯ9001的要求。

Teklogix无线数据通信(ＲFDC）终端被设计用于特别恶劣的工业环境下。它防震，防尘，防湿，并抗气温变化。

Teｋlogｉx终端因拥有多任务,多信道,多并发主机进程的能力,这些功能使Tｅklogｉx 终端可以在网域中随意漫游,自由转换信道及利用热键(Hot Keying) 切换主机及应用程序。这些对使用者都是透明的。Tｅklogｉｘ公司独有的时序多分模式可以利用一个信道来建立多个巢式网络。综合以上的功能,便能提供一个根据客户特定的覆盖范围,通信吞吐量的要求而设计的有多种类选择的、有冗余运作的系统。

对系统可用性很重要的是以最少的基站来覆盖整个场地的能力。这对大工作区域的场地特别重要。GMCC与Teｋｌｏgiｘ公司已被证明有能力以最少的基站覆盖大型场地，并且还可以以最佳的响应时间来支持大量的终端。

高性能保证

任何无线数据通信系统（RFDC）的成功与否很大部分取决于它的响应时间和数据吞吐量。当有大量终端在网络上作业时,且数据传输量大和使用频率高时，系统的响应问题就会特别明显地表现出来。

Ｔekｌogix公司已认识并已以独特的技术克服了这些问题，主要包括：

?所有设备都采用3２位架构

?数据压缩

?适应性无线通信协议

?页存储技术

Teklogiｘ公司在这些方面的成功的证明可在我们大量的客户中找到例子。我们正以高速取代其他现存的非Tｅklogix系统,因为这些地方的系统容量要求已经比最初的系统配置增加了许多。

选择Teklogｉx不仅使您最初的系统性能得到保证（GMＣC和Tｅkｌｏgｉx公司的书面保证）,也为业务需求增大后，要求对系统进行扩展时,保护您的投资。

系统的扩展与研发

Ｔekｌogix的产品向下兼容，实现与前版本的产品和系统兼容。

在只安装一台基站的场合,系统都可独立的扩展到操作256台无线数据终端,此外系统可籍着加增一台Tekloｇix网络控制器而扩展到多场地,多主机连接。

大部分无线数据系统的用户在安装最初系统后都会扩展他们的系统。这通常是因为他们认识到了应用无线数据系统对公司运作有许多的优点和益处。

如前所述,在配置最初的无线数据系统的主干网，系统网络控制器或基站时,对未来可能的扩展加以考虑是很重要的,正确的加以考虑后，任何的扩展无论是终端数的增加或场地覆盖面积的扩大，都只需增加所需的设备,无须昂贵的升级或改变基站设备更糟地限制或降低系统性能。

因为Tｅklogix的网络控制器和基站对整个系统的运作起着决定性作用，目前的无线方案已经加上冗余配置。

Tｅklｏｇiｘ公司研发的时序多分的技术使两个基站共用一个信道而有安置在相邻的场地上工作。网络控制器负责平衡两个基站的工作量。如果其中一台发生故障，另外一台则可自动地承担起整个系统的工作量。

对于系统网络控制器的冗余配置有好几种选择，包括热备份和并行运作。

系统的网络控制器和基站最好能接在一个稳定的经过滤波的电源上。

现场测试结果综述

现场测试确定与主机连接所需的Ｔekｌogix系统软件及系统配置并提供所需的无线覆盖来决定最终的系统配置。

现场测试指出基站的安装地点。现场测试的信息成为ＧＭCＣＴekｌogｉx ＲF 系统覆盖范围保证的根据。

现场测试由经Tekｌogiｘ培训的工程师完成的,基于现场测试的系统设计在后论述,它包括:

?Ｔｅｋlogiｘ系统网络拓扑图

?天线配置图（基站和轮胎吊)

?基站位置图

通过与LAN相连的Tｅklｏgiｘ基站，所设计的系统将以400MHz 或2．4GＨz无线数传覆盖整个集装箱堆场。

设计中，基站与LAN相连以确保系统的完全覆盖，一旦某一基站发生故障，所有信息将自动通过其他基站传输数据。

所有切换对操作人员和主机应用程序都是透明的,无需操作人员干预。

在设计一个满足将来需求的系统中，下列因素被考虑在其中：

?所需无线覆盖区域的面积和地形

?现在和将来系统的数据量

?国家无线电委员会（ＳRC)的要求

?所需要的无线电技术(直序扩频2．4GＨｚ和窄频400ＭHz)

?现有网络构造与电源可得性

?系统冗余与冗错要求

现场测试设备由一对Teklogｉｘ终端组成并执行一个为此目的而安装的套装软件。

在现场测试期间,主终端被放置或携带遍及要求无线电涵盖的区域,特别是无线电可能接收不良的区域。无线电接收不良是由若干因素引起的:无线电波被不同的媒介吸收或反射。如果处于吸收力强之媒介遮蔽的区域内,信号电平便会降低。根据反射信号和入射信号的相位关系,反射会引起所接收信号的抵销或增加。这两个因素都可能造成无线电接收不良或接收不到,但可籍着正确的基站数目,天线选择、布置、转向和增益来克服。

测试设备参数

通过2001年的2.4GHz IEEE ８０2．11B DSSＳ的扩频技术测试:

?直序扩频频率设定在2.4１2GHz至2.484GHz波段内的第一频道;

?移动台天线使用高增益全向室外天线;

?基地台使用１2dＢ，180°水平，10°垂直特性天线;

?直序扩频的数据传输率为11Ｍbpｓ/sec

测试结果见所附文件。

在不同的信号强度的数据传输速度为：

?20dB - １1Mb／s

?15 ~ ２0dＢ- 5．５Ｍｂ/s

?<15dB- 2Ｍb

?<10dＢ－ 1Ｍb／s 或没有连接，取决于现场的环境

但是实际情况会比现场测试的数据减少5dB的数值,主要由于移动车载机与基站各自的馈线衰减和避雷器的衰减，可见下列计算,得到实际使用中当地的信号强度：

１) 避雷器Lighｔnｉng Pｒotectｏrs：?Pｏｌｙphaser (braｎd）ＰＳＸ

?20kA imｐｕlｓe cuｒｒent

0.1ｄB ａtｔenuatiｏｎ衰减

２）LMR４00天线馈线Ａｎtｅnna Cａble：??Tｉmes Miｃrowave (brand）LMＲ4０0?衰减Attenuatｉon＠ 2.4GHz = 6．8ｄB / 10０英尺＝0．23dB /米

AP上衰减量:

Ａtteｎuation Ａｃｃess Poinｔ衰减量= 5米（mａx)ＬＭR衰减 + 避雷器ｌi ｇhtning pｒｏｔectｏｒ +连接头衰减cｏnnectors loss

2.5 dB

= 2．3dB+ 0．1 + ０.1?

=

?在移动车载机上的衰减量：

Attｅnuation RTG 衰减量＝5米(mａｘ)ＬＭR衰减+ 避雷器liｇhtning ｐrotect ｏr ＋连接头衰减ｃonｎectorｓloｓｓ?＝ 2.3dB + 0.1 + 0.１?= 2.5 dＢ

可见，AP和移动车载机上总的衰减量=5．0dB mａx，从测试数据上即使减去最大的总衰减量5.0ｄB，我们提供的无线覆盖仍然保持全面、良好的覆盖。