Strix-Mesh系统简介

Strix无线Mesh系统在矿山的应用 第一章 无线Mesh的概念及发展历程 一、 无线Mesh的概念 1、 无线网状网(WiFi Mesh)，是一种基于WiFi技术而发展出来的一种新型的无线城域网解决方案，由于其具有自组网,自修复,自平衡,自动扩展等特点,目前正在世界范围内尤其是欧美等发达国家掀起应用热潮。与传统无线网络完全不同，WiFi-Mesh大幅降低网络部署的成本和复杂程度。

2、 WiFi-Mesh的研究起源于美国军方DARPA计划中对MANET(Mobile Ad-hoc Network，移动自组织网络)的研究，应用于波斯湾和海湾战争的作战通信指挥系统。今天，在经历了多年的技术进步和商业推动之后，商用的无线网状网最终成为现实。目前，已经商用的无线网状网产品基本上都基于WiFi，称之为WiFi-MESH 。

二、 无线网络技术的发展历程 第一代产品的典型代表是基于交换技术的无线网状网。采用交换技术的无线网状网产品是一个无线交换机和AP的结合，它本身没有路由功能，必须有一个根节点来进行数据交换。这一阶段的产品主要特征是适合小规模组网、连接多个热点，对有线线路依赖性很强。

第二代产品的典型代表是基于路由技术的无线网状网。具有路由功能的无线网状网真正体现了网状路由的特性。每个无线网络中的路由器不仅为覆盖区内连接的用户提供网络接入，同时作为该网络的基本设施将数据通过无线网状网络路由到目的地。但由于使用的是来自于有线网络被广泛应用的3层路由技术，并不完全适用于无线网络，无线网状网的真正潜力没有发挥出来。

第三代WiFi-Mesh产品，采用多种技术，在无线性能（传输距离、移动速率、抗干扰、穿透等）方面具有大幅增强，能够适应于更多更复杂的应 用场景。第三代WiFi-Mesh网络具备灵活性高和容错能力强的特点。它简化了视距通信问题并以最少量的网络基础设施和互联成本大大扩展了网络的覆盖范围 。

当然相对于现有的有线系统，客户对于无线系统在信号质量、覆盖程度、传输距离、通讯安全、服务质量等方面有很很高的要求。

三、 Strix MESH技术特点及优势 1、技术特点 无线Mesh网络的核心指导思想是让无线网络中的每个无线节点都可以发送， 接收路由信号，传统的WLAN一直存在的可伸缩性低和健壮性差等诸多问题由此迎刃而解。无线Mesh技术的出现，代表着无线网络技术的又一大跨越，有极为广阔的应用前景。

无线Mesh网络（无线网状网络）也称为“多跳（multi-hop）”网络，它是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络技术。 在传统的无线局域网(WLAN)中，每个客户端均通过一条与AP相连的无线链路来访问网络，用户如果要进行相互通信的话，必须首先访问一个和有线网络相联的接入点(AP)，这种网络结构被称为单跳网络。而在无线Mesh网络中，任何无线设备节点（Node）都可以同时作为AP和Repeater (中继器) ，网络中的每个节点都可以发送和接收信号，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信。简而言之, 并非每个节点（ Node）都必须接到有线网络。实践证明只要10个节点中有一个节点接到英特网互联网Internet，其他节点都可以和互联网相连。

2、优势所在  简单而快速的部署  自动发现、自动提供服务。  允许路由绕过非视距(NLOS)障碍。 安装Mesh节点非常简单，将设备从包装盒里取出来，接上电 源就行了， 节点能够自动组网。由于极大地简化了安装，用户可以很容易增加新的节点来扩大无线网络的覆盖范围和网络容量。在无线Mesh网络中，不需要每个Mesh节点都用有线电缆连接，这是它与传统无线AP本质上的不同。 Mesh的目标就是将有线设备和有线AP的数量降至最低，因此大大降低了总拥有成本和安装时间，仅这一点带来的成本节省就是非常可观的。

利用无线Mesh技术可以很容易实现NLOS配置，因此在室外和公共场所有着广泛的应用前景。与发射台有直接视距的用户先接收无线信号，然后再将接收到的信号转发给非直接视距的用户。按照这种方式，信号能够自动选择最佳路径不断从一个用户跳转到另一个用户，并最终到达无直接视距的目标用户。这样，具有直接视距的用户实际上为没有直接视距的邻近用户提供了无线宽带访问功能。无线Mesh网络能够非视距传输的特性大大扩展了无线宽带的应用领域和覆盖范围。

 经济  可用免费许可的无线频谱。  减少对昂贵专线的投入。(T1/E1, 光纤)。  高性价比的基础设施设备。  低成本的用户终端。 在单跳网络中，设备必须共享AP。如果几个设备要同时访问网络，就可能产生通信拥塞并导致系统的运行速度降低。而在多跳网络中，设备可以通过不同的节点同时连接到网络，因此不会导致系统性能的降低。 Mesh网络还提供了更大的冗余机制和通信负载平衡功能。在无线Mesh网络中，每个设备都有多个传输路径可用，网络可以根据每个节点的通信负载情况动态地分配通信路由，从而有效地避免了节点的通信拥塞。而目前单跳网络并不能动态地处理通信干扰和接入点的超载问题。 无线通信的物理特性决定了通信传输的距离越短就越容易获得高带宽，因为随着无线传输距离的增加，各种干扰和其他导致数据丢失的因素随之增加。因此选择经多个短跳来传输数据将是获得更高网络带宽的一种有效方法，而这正是Mesh网络的优势所在。 在Mesh网络中，一个节点不仅能传送和接收信息，还能充当路由器对其附近节点转发信息，随着更多节点的相互连接和可能的路径数量的增加，总的带宽也大大增加。 此外，因为每个短跳的传输距离短，传输数据所需要的功率也较小。既然多跳网络通常使用较低功率将数据传输到邻近的节点，节点之间的无线信号干扰也较小，网络的信道质量和信道利用效率大大提高，因而能够实现更高的网络容量。比如在高密度的城市网络环境中，Mesh网络能够减少使用无线网络的相邻用户的相互干扰，大大提高信道的利用效率。

 自动优化的网络  最佳路径的路由算法。  动态负载均衡和流量分离。  自愈恢复。 这就是网络的健壮性。实现网络健壮性通常的方法是使用多路由器来传输数据。如果某个路由器发生故障，信息由其他路由器通过备用路径传送。E-mail就是这样一个例子，邮件信息被分成若干数据包，然后经多个路由器通过Internet发送，最后再组装成到达用户收件箱里的信息。Mesh网络比单跳网络更加健壮，因为它不依赖于某一个单一节点的性能。在单跳网络中，如果某一个节点出现故障，整个网络也就随之瘫痪。而在Mesh网络结构中，由于每个节点都有一条或几条传送数据的路径。如果最近的节点出现故障或者受到干扰，数据包将自动路由到备用路径继续进行传输，整个网络的运行不会受到影响。  兼容性  Mesh采用标准的802.11b/g制式，可广泛地兼容无线客户终端，可快速收敛802.11用户

一般而言，WiFi-Mesh网络由客户节点、Mesh 路由器节点和网关节点组成。

客户节点可以是笔记本电脑、PDA、WiFi 手机、RFID阅读器和无线传感器或控制器等；客户节点按照功能可以分为两类：一类只作为普通终端接入网络，不具有转发信息的功能；另一类既具有普通节点的接入功能，又具有路由和信息转发功能，即兼具了无线路由器的功能。Mesh 路由器可以是普通PC，也可以是专用的嵌入式系统，如ARM 等。

第二章 无线Mesh矿山应用 一、 需求的提出 国际经济持续变化的大环境下，如何在国际竞争中取得更大的突破和发展，在科技日新月异的当今世界，已经不是人力至胜的时代了。在矿山不断发展壮大的过程中，如何建立数字矿山，依靠电子化、信息化的平台为提高生产效率、保障生产安全等，成为企业发展新的命题。

数字矿山的基础就是网络。而由于矿山环境的特殊性，地域宽广，作业面及工作场所分布分散，地理条件复杂，施工不便，给网络系统的建设和维护带来很大的难度。特别是特别是随着矿山的发展，网络扩容问题更是突出，在一些光纤无法到达的地方，更给实际工作造成了瓶颈效应。

通过架构在无线宽带和有线网络基础上，提供高效、整合的无线管理系统，实现对生产全程的统一管理和集中控制，为企业精益管理提供实时和科学的依据，促进管理模式的创新，解决在采购、生产、销售、库存的管理过程中信息孤岛问题，全面提升矿山的核心竞争力。 二、无线Mesh系统针对矿山的应用特点 1、应用特点： 无线Mesh系统作为光纤网络的延伸和备份，满足大范围内的移动通信需求

• 光纤无法到达或无法架设的区域 • 为车辆和人员提供移动通信 • 都有无线Mesh环网功能，用于光纤网络的备份 露天矿无线Mesh无缝覆盖 • 任何看到通信塔的地方都可以接收到无线信号 • 卡车调度和移动视频/语音通信 井下无线Mesh网络 • 自组网技术非常适合工作面区域的无线组网和覆盖 • 支持采掘机、运输车辆的车载视频监控 • 现场临时组网、应急救灾快速组网 能够根据矿山实际需求设计覆盖范围。 • 单基站单扇区覆盖范围在1.5公里以上 2、基于无线Mesh系统提供的功能 • 数据采集——数字矿山管理系统通过Strix Mesh网络所提供无缝实时通道，向控制室传输实时数据，使系统观测站等值班作业信息化、无纸化，并且在总控室可以看到每个设备系统的参数监测，电流、温度、相关越限告警信息，以及非法闯入告警。

• 企业无线语音通信——Strix Mesh网络有能力对企业的大面积区域进行无缝信号覆盖，通过Wi-Fi语音通信系统，为企业提供企业内部的免费通话平台，大幅节省企业通信费用，并提高工作效率。