无线宽带多业务网络接入组网方案研究
2022-06-09
1无线宽带多业务接入技术简介
⑴GSM/GPRS无线接入技术。GPRS利用"包交换"（Packet-Switched）概念发展起来的一套无线传输方式，可以提供高速的无线数据接入服务（最高可达171.2kbit/s），采用灵活的资费策略，用户可以立即上网，真正实现"随时在线"。实际应用中包括WWW浏览、电子邮件收发，信用卡确认（POS），保安系统（电子监控），GPS自动定位跟踪业务（运钞车定位跟踪），电子商务，电子银行，远程商务洽谈，石油、天然气管道监测系统，煤、水和电远程读表，彩票交易，仓库等监视系统，调度系统（外出流动工作人员任务分派调度管理），车队（出租车、邮政快递）调度管理，交通运输路由导引，集装箱码头船舶调度管理等等。
⑵3.5GHz固定无线接入技术。3.5GH固定无线接入技术中以多信道多点分配业务（MMDS）接入技术为代表。MMDS（MultichannelMicrowaveDistributionSystem）作为3.5GHz固定无线接入系统代表是一种点对多点、提供宽带业务的无线技术。它适用于中小企业用户和集团用户。可透明传输业务，在基站端与网络的接口为T1/E1、100Base-T、OC-3或V5接口与骨干网相连，在用户端的接口为E1、FR、N×64kbit/s、POTS、10Base-T、ISDN接口等，可以为用户提供Internet的接入、本地用户的数据交换、语音业务和VOD视频点播业务。3.5GHz固定无线接入系统可用于中小企业和居民小区包括：写字楼、工厂、商场、商店、银行分行、个体企业、公寓、学校以及具备一定个人需求的智能住宅小区的接入。
⑶无线微波接入技术属于视距通信直线传输，即两个微波站间是直通的中间应无任何阻档才能形成良好的无线电波传播条件。微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种电信业务传送，如电话、电报、数据、传真以及采色电视等均可通过微波电路传输。微波通信具有良好的抗灾性能，对水灾、风灾以及地震等自然灾害，微波通信一般都不受影响。
⑷1997年6月，第一个WLAN标准IEEE802.11正式颁布实施，WLAN接入技术能够为用户提供更多类型的数据业务，并且可以捆绑现有的各种数据业务（如MMS等）。基于WLAN接入方式的移动数据业务能够提供丰富的数据业务类型，主要包括互联网无线宽带接入。通过WLAN接入方式，高速访问企业内部网络资源的虚拟专用网业务。
2无线宽带多业务接入网络的构建
数据业务规模不断扩大。传输网络带宽资源不足，2M数据带宽不能满足集团接入的需求，难以适应未来宽带业务的快速增长的需要。没有统一的综合数据网管，无法对数据网特别是接入网络的网络设备（路由器、交换机、AP、服务器等）的运行情况进行有效的监控，也无法对移动宽带多业务接入的用户进行端到端的有效统计分析和远程监控。
移动宽带多业务接入技术网络构建就是充分利用目前移动通信运营商的综合资源优势，以各种接入技术为依托，统一网络平台，建立接入技术模板，采用一种或多种标准规范的接入方式实现移动多业务的接入，达到资源的有效配置、成本的降低、网络的容量的可靠保障和网络的稳定安全，最有效地为用户服务。无线宽带多业务接入网络具体搭建：建设多台Cisco骨干路由器互为备份，共同承担地区各种数据业务的汇聚并完成数据到骨干层的转发。
基于现有无线业务对标准多业务接入模式的归类：目前无线多业务接入主要包括专线接入、WLAN接入、GPRS接入和短信接入。各个专用网络之间的相互关系如下图所示：
无线宽带多业务接入网统一网管架构：无线宽带多业务接入网主要包括CMNET、GPRS以及WLAN三个网络，其中，CMNET既作为专线用户的接入，同时又作为GPRS和WLAN两个网络的承载。CISCO3640的作用是分别打通至CMNET、GPRS及WLAN的路由；应用服务器上安装有SOLARWINDS的POLLENGINES，由其向网络设备发起SNMP请求，此外，该服务器亦作为WEB-SERVER以及LOG-SERVER；POOLENGINES获得的性能指标，通过局域网送至数据库进行储存；工作站的用途是作为监控终端，并在上面运行一部分由WEB方式不能提供的监控程序。CMNET网络用的均是公网IP地址，WLAN主要用到的是私网地址，通过NAT翻译成公网IP地址。而对于GPRS核心网，公网IP地址和私网IP地址均要用到。从网络安全角度考虑，网管系统的服务器/主机均采用私网地址，由CISCO3640作为出口，访问公网设备。GPRS网管系统的CISCO3640与COMMHUB采用直连的方式。
网管系统应用服务的实现主要是通过SolarwindsNetworkPerformanceMonitor来实现。应用服务器上安装WINDOWS2000AdvancedServer操作系统，集成InternetInformationServer5.0（用于支持WEB-SERVER）。在应用服务器上安装SolarwindsNetworkPerformanceMonitor软件，并在作为数据库的服务器上安装SQL-SERVER2000，用于存储设备状态、性能指标等信息。
SolarwindsNetworkPerformanceMonitor软件可以实现的功能主要为：各路由器/交换机/AP的工作状态、CPU负荷、内存使用情况、接口状态、接口利用率、接口流量等。⑴对CMNET、WLAN及GPRS网络的路由器/交换机等网络设备的运行状态、接口状态进行监控，并将结果以WEB页面方式进行显示，任何一台联网的PC机，均可作为监控终端，突破了平台的限制。
⑵针对单个网络设备，可以检测网络连通性、CPU负荷、MEMORY使用情况等。
⑶对各接口流量进行统计。统计的指标包括：接口流入/流出的最大/最小/平均速率（比特/秒bps）、接口流入/流出的最大/最小/平均速率（数据包/秒pps）、接口的最大/最小/平均利用率、接口流入/流出的字节总量、接口流入/流出的数据包总量、多播数据包的流量等。CISCO核心路由器Gi1/1接口的检测结果。
通过对GPRS核心网的两个GGSN以及防火墙的流量进行统计，即可得到Gi接口的流量。该流量较Gb接口统计到的流量更能真实的反映用户的实际流量。
⑷通过在工作站上运行SolarwindsBroadbandEngineer'sEdition软件，可以对数据网设备进行轮训式的监控，并将告警以声音的形式输出。如果需要，亦可对专线用户进行监测。
⑸对于性能指标，提供列表以及图形的显示方式；对于性能指标数据，可以通过SQL语言直接从SQL-SERVER数据库中取得。
⑹提供声音告警功能。
⑺提供LOGSERVER的功能，对数据网各设备的信息进行采集，储存。
⑻提供自定义网页界面功能。
3无线宽带多业务接入网络的实际应用
港务局信息化应用
如图所示系统建设的三大部分：无线接入网络的建设和优化；局调和轮驳中心的监控平台以及轮驳终端；引航站监控系统和引航终端软件。
局调度中心是全局生产指挥中心，也是各类信息发布的中心。通过该系统可以对下属分中心下达生产指令，监控各分中心的状况。
轮驳分中心是相对独立的船舶调度分中心，通过该系统可以是对所属船舶进行监控和调度指挥，实时掌握船舶动态，从而提高了调度和工作效率。
船载终端是为轮驳配备的辅助导航设备，船上工作人员可以根据终端提供的数据和功能辅助完成航行任务，并接收来自分中心的调度指令。
引航分中心能监控所有引航员及被引航船只的现状，能监控引航艇以及港作拖轮的现状，以便监控整个港口，监控所有船舶的动态，协助引航员安全引航。
引航员个人终端是为引航员配备的辅助引航设备，引航员工作时打开电子海图，可以根据引航系统提供的功能辅助完成引航任务，监测调度拖轮的工作，并接收来自分中心的调度指令。
监控平台之间通过港务局ATM网络进行连接，实现数据库的共享和数据传输；终端和监控平台之间通过移动GPRS网络进行连接。系统同现有的调度管理系统、AIS系统进行有效连接，可靠的进行数据的同步更新和交换。如引航和轮驳分中心的系统能实时接收局调系统的指令，并且可以向局调系统发送数据或反馈信息。该系统也可以向其它系统开放GPS数据接口，从而做到整个港务局的调度管理系统的无缝连接、资源共享、动静结合，构建了一个适合港务局业务发展的实用、先进、开放、安全的一体化调度管理平台。
3.1引航子系统（引航员终端）
由GPS接收机确定船位，在笔记本电脑的电子海图上，根据船舶尺度按比例显示船形、航速、航向等本船信息。
通过GPRS网络按照指定的时间间隔主动将将引航员编号、船舶位置、船舶航向、船舶速度等信息按一定的通信格式或协议进行数据编码。
通过无线通信驱动程序发送给企业内部网络中指定的陆上监控通信机，使陆上监控系统能在电子海图上监控引航船动态。
通过GSM网络短消息与引航调度进行通信，实行引航指令下达，当GPRS网络信号不稳定时传输船位信号。
3.2引航子系统（监控平台）
监控系统的功能设计分为以下几部分：GPS移动目标显示、终端轨迹回放、船舶调度生产管理、终端通信控制、终端报警、突发事件辅助决策、AIS信号显示。系统可与局现有的调度管理系统进行有效连接，能可靠地进行数据地同步更新与交换。如船舶调度管理计划的获取以及调度生产状态的汇总反馈。向各分中心发布船舶生产调度计划，各分中心会根据各现场调度的实施情况，将生产完成情况进行反馈。监控台根据收到的AIS数据中的船舶位置信息，在GIS电子地图上显示船舶示意图标。用鼠标选择一艘船舶，监控台将收到的AIS数据中的船舶的相关信息，显示在屏幕上。主要数据元：船名、船籍、船位、船舶资料、航速、航向、目的地。
3.3局调和轮驳子系统（监控台）
将地图和海图数据整合，显示在统一的平台；海图的各种基本功能及属性查询；拖轮监控、AIS监控；船舶（拖轮、AIS）信息、拖轮调度计划管理；拖轮轨迹回放；辖区标绘及管理。
3.4局调和轮驳子系统（轮驳终端）
电话功能；GPS卫星定位；报警功能；调度计划显示；调度指令显示；触摸屏操作。
⑴GSM/GPRS无线接入技术。GPRS利用"包交换"（Packet-Switched）概念发展起来的一套无线传输方式，可以提供高速的无线数据接入服务（最高可达171.2kbit/s），采用灵活的资费策略，用户可以立即上网，真正实现"随时在线"。实际应用中包括WWW浏览、电子邮件收发，信用卡确认（POS），保安系统（电子监控），GPS自动定位跟踪业务（运钞车定位跟踪），电子商务，电子银行，远程商务洽谈，石油、天然气管道监测系统，煤、水和电远程读表，彩票交易，仓库等监视系统，调度系统（外出流动工作人员任务分派调度管理），车队（出租车、邮政快递）调度管理，交通运输路由导引，集装箱码头船舶调度管理等等。
⑵3.5GHz固定无线接入技术。3.5GH固定无线接入技术中以多信道多点分配业务（MMDS）接入技术为代表。MMDS（MultichannelMicrowaveDistributionSystem）作为3.5GHz固定无线接入系统代表是一种点对多点、提供宽带业务的无线技术。它适用于中小企业用户和集团用户。可透明传输业务，在基站端与网络的接口为T1/E1、100Base-T、OC-3或V5接口与骨干网相连，在用户端的接口为E1、FR、N×64kbit/s、POTS、10Base-T、ISDN接口等，可以为用户提供Internet的接入、本地用户的数据交换、语音业务和VOD视频点播业务。3.5GHz固定无线接入系统可用于中小企业和居民小区包括：写字楼、工厂、商场、商店、银行分行、个体企业、公寓、学校以及具备一定个人需求的智能住宅小区的接入。
⑶无线微波接入技术属于视距通信直线传输，即两个微波站间是直通的中间应无任何阻档才能形成良好的无线电波传播条件。微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种电信业务传送，如电话、电报、数据、传真以及采色电视等均可通过微波电路传输。微波通信具有良好的抗灾性能，对水灾、风灾以及地震等自然灾害，微波通信一般都不受影响。
⑷1997年6月，第一个WLAN标准IEEE802.11正式颁布实施，WLAN接入技术能够为用户提供更多类型的数据业务，并且可以捆绑现有的各种数据业务（如MMS等）。基于WLAN接入方式的移动数据业务能够提供丰富的数据业务类型，主要包括互联网无线宽带接入。通过WLAN接入方式，高速访问企业内部网络资源的虚拟专用网业务。
2无线宽带多业务接入网络的构建
数据业务规模不断扩大。传输网络带宽资源不足，2M数据带宽不能满足集团接入的需求，难以适应未来宽带业务的快速增长的需要。没有统一的综合数据网管，无法对数据网特别是接入网络的网络设备（路由器、交换机、AP、服务器等）的运行情况进行有效的监控，也无法对移动宽带多业务接入的用户进行端到端的有效统计分析和远程监控。
移动宽带多业务接入技术网络构建就是充分利用目前移动通信运营商的综合资源优势，以各种接入技术为依托，统一网络平台，建立接入技术模板，采用一种或多种标准规范的接入方式实现移动多业务的接入，达到资源的有效配置、成本的降低、网络的容量的可靠保障和网络的稳定安全，最有效地为用户服务。无线宽带多业务接入网络具体搭建：建设多台Cisco骨干路由器互为备份，共同承担地区各种数据业务的汇聚并完成数据到骨干层的转发。
基于现有无线业务对标准多业务接入模式的归类：目前无线多业务接入主要包括专线接入、WLAN接入、GPRS接入和短信接入。各个专用网络之间的相互关系如下图所示：
无线宽带多业务接入网统一网管架构：无线宽带多业务接入网主要包括CMNET、GPRS以及WLAN三个网络，其中，CMNET既作为专线用户的接入，同时又作为GPRS和WLAN两个网络的承载。CISCO3640的作用是分别打通至CMNET、GPRS及WLAN的路由；应用服务器上安装有SOLARWINDS的POLLENGINES，由其向网络设备发起SNMP请求，此外，该服务器亦作为WEB-SERVER以及LOG-SERVER；POOLENGINES获得的性能指标，通过局域网送至数据库进行储存；工作站的用途是作为监控终端，并在上面运行一部分由WEB方式不能提供的监控程序。CMNET网络用的均是公网IP地址，WLAN主要用到的是私网地址，通过NAT翻译成公网IP地址。而对于GPRS核心网，公网IP地址和私网IP地址均要用到。从网络安全角度考虑，网管系统的服务器/主机均采用私网地址，由CISCO3640作为出口，访问公网设备。GPRS网管系统的CISCO3640与COMMHUB采用直连的方式。
网管系统应用服务的实现主要是通过SolarwindsNetworkPerformanceMonitor来实现。应用服务器上安装WINDOWS2000AdvancedServer操作系统，集成InternetInformationServer5.0（用于支持WEB-SERVER）。在应用服务器上安装SolarwindsNetworkPerformanceMonitor软件，并在作为数据库的服务器上安装SQL-SERVER2000，用于存储设备状态、性能指标等信息。
SolarwindsNetworkPerformanceMonitor软件可以实现的功能主要为：各路由器/交换机/AP的工作状态、CPU负荷、内存使用情况、接口状态、接口利用率、接口流量等。⑴对CMNET、WLAN及GPRS网络的路由器/交换机等网络设备的运行状态、接口状态进行监控，并将结果以WEB页面方式进行显示，任何一台联网的PC机，均可作为监控终端，突破了平台的限制。
⑵针对单个网络设备，可以检测网络连通性、CPU负荷、MEMORY使用情况等。
⑶对各接口流量进行统计。统计的指标包括：接口流入/流出的最大/最小/平均速率（比特/秒bps）、接口流入/流出的最大/最小/平均速率（数据包/秒pps）、接口的最大/最小/平均利用率、接口流入/流出的字节总量、接口流入/流出的数据包总量、多播数据包的流量等。CISCO核心路由器Gi1/1接口的检测结果。
通过对GPRS核心网的两个GGSN以及防火墙的流量进行统计，即可得到Gi接口的流量。该流量较Gb接口统计到的流量更能真实的反映用户的实际流量。
⑷通过在工作站上运行SolarwindsBroadbandEngineer'sEdition软件，可以对数据网设备进行轮训式的监控，并将告警以声音的形式输出。如果需要，亦可对专线用户进行监测。
⑸对于性能指标，提供列表以及图形的显示方式；对于性能指标数据，可以通过SQL语言直接从SQL-SERVER数据库中取得。
⑹提供声音告警功能。
⑺提供LOGSERVER的功能，对数据网各设备的信息进行采集，储存。
⑻提供自定义网页界面功能。
3无线宽带多业务接入网络的实际应用
港务局信息化应用
如图所示系统建设的三大部分：无线接入网络的建设和优化；局调和轮驳中心的监控平台以及轮驳终端；引航站监控系统和引航终端软件。
局调度中心是全局生产指挥中心，也是各类信息发布的中心。通过该系统可以对下属分中心下达生产指令，监控各分中心的状况。
轮驳分中心是相对独立的船舶调度分中心，通过该系统可以是对所属船舶进行监控和调度指挥，实时掌握船舶动态，从而提高了调度和工作效率。
船载终端是为轮驳配备的辅助导航设备，船上工作人员可以根据终端提供的数据和功能辅助完成航行任务，并接收来自分中心的调度指令。
引航分中心能监控所有引航员及被引航船只的现状，能监控引航艇以及港作拖轮的现状，以便监控整个港口，监控所有船舶的动态，协助引航员安全引航。
引航员个人终端是为引航员配备的辅助引航设备，引航员工作时打开电子海图，可以根据引航系统提供的功能辅助完成引航任务，监测调度拖轮的工作，并接收来自分中心的调度指令。
监控平台之间通过港务局ATM网络进行连接，实现数据库的共享和数据传输；终端和监控平台之间通过移动GPRS网络进行连接。系统同现有的调度管理系统、AIS系统进行有效连接，可靠的进行数据的同步更新和交换。如引航和轮驳分中心的系统能实时接收局调系统的指令，并且可以向局调系统发送数据或反馈信息。该系统也可以向其它系统开放GPS数据接口，从而做到整个港务局的调度管理系统的无缝连接、资源共享、动静结合，构建了一个适合港务局业务发展的实用、先进、开放、安全的一体化调度管理平台。
3.1引航子系统（引航员终端）
由GPS接收机确定船位，在笔记本电脑的电子海图上，根据船舶尺度按比例显示船形、航速、航向等本船信息。
通过GPRS网络按照指定的时间间隔主动将将引航员编号、船舶位置、船舶航向、船舶速度等信息按一定的通信格式或协议进行数据编码。
通过无线通信驱动程序发送给企业内部网络中指定的陆上监控通信机，使陆上监控系统能在电子海图上监控引航船动态。
通过GSM网络短消息与引航调度进行通信，实行引航指令下达，当GPRS网络信号不稳定时传输船位信号。
3.2引航子系统（监控平台）
监控系统的功能设计分为以下几部分：GPS移动目标显示、终端轨迹回放、船舶调度生产管理、终端通信控制、终端报警、突发事件辅助决策、AIS信号显示。系统可与局现有的调度管理系统进行有效连接，能可靠地进行数据地同步更新与交换。如船舶调度管理计划的获取以及调度生产状态的汇总反馈。向各分中心发布船舶生产调度计划，各分中心会根据各现场调度的实施情况，将生产完成情况进行反馈。监控台根据收到的AIS数据中的船舶位置信息，在GIS电子地图上显示船舶示意图标。用鼠标选择一艘船舶，监控台将收到的AIS数据中的船舶的相关信息，显示在屏幕上。主要数据元：船名、船籍、船位、船舶资料、航速、航向、目的地。
3.3局调和轮驳子系统（监控台）
将地图和海图数据整合，显示在统一的平台；海图的各种基本功能及属性查询；拖轮监控、AIS监控；船舶（拖轮、AIS）信息、拖轮调度计划管理；拖轮轨迹回放；辖区标绘及管理。
3.4局调和轮驳子系统（轮驳终端）
电话功能；GPS卫星定位；报警功能；调度计划显示；调度指令显示；触摸屏操作。