專利名稱：無線Mesh城域網(wǎng)絡架構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種適用于城域范圍內(nèi)的無線Mesh城域網(wǎng)絡架構。
背景技術：
城市的現(xiàn)代化建設和經(jīng)濟的快速發(fā)展，對城市公共安全系統(tǒng)的視頻監(jiān)控提出了新的需求和更高的要求。在有大量高層建筑物的城市復雜環(huán)境中，需要保證公安指揮車、交通事故勘探車、消防武警現(xiàn)場指揮車等車載移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)將多路視頻監(jiān)控圖像實時、真實、高清晰的傳輸至指控中心，使指揮機關和領導可以在指揮中心從大屏幕電視墻上直接觀看現(xiàn)場情況，及時了解重大突發(fā)事件現(xiàn)場實況，進行指揮調(diào)度，提高快速應急反應能力。
無線Mesh網(wǎng)絡(Wireless Mesh Network，WMN，無線網(wǎng)狀網(wǎng)或無線網(wǎng)格網(wǎng))被稱為“Internet的無線版本”。目前，國內(nèi)外都針對這一技術進行了深入的研究。當前僅用于信息傳輸?shù)臒o線Mesh網(wǎng)絡在美國、英國等地正處于研究、實驗階段，其最終目標是在城域范圍內(nèi)實現(xiàn)無線覆蓋，為市政、公眾提供語音、數(shù)據(jù)、視頻等無線寬帶接入服務。無線Mesh網(wǎng)絡的體系結構模式主要有三種1)基礎設施Mesh模式。該模式在Mesh網(wǎng)絡節(jié)點設備與終端用戶之間形成無線回路。移動終端通過Mesh網(wǎng)絡節(jié)點設備的路由選擇和中繼功能與網(wǎng)關節(jié)點形成無線鏈路，網(wǎng)關節(jié)點通過路由選擇及管理控制等功能為移動終端選擇與目的節(jié)點通信的最佳路徑，從而形成無線鏈路。同時移動終端通過網(wǎng)關節(jié)點也可與其他網(wǎng)絡相連，實現(xiàn)無線接入。2)終端用戶Mesh模式。終端用戶提供端到端的網(wǎng)絡連接服務，由節(jié)點實現(xiàn)路由和自我配置功能。3)混合結構模式。結合了基礎設施Mesh模式和終端用戶Mesh模式兩種網(wǎng)絡的特點。終端用戶可以通過Mesh網(wǎng)絡節(jié)點設備與其它終端進行通信，也可以以Ad hoc方式互聯(lián)，直接通信。
但是，現(xiàn)有的無線Mesh網(wǎng)絡中，終端設備基于IEEE 802.11a/b/g技術接入網(wǎng)絡，Mesh網(wǎng)絡節(jié)點設備之間也采用2.4/5.8GHz頻段相互通信，而工作于2.4/5.8GHz頻段的IEEE 802.11a/b/g技術在城市市區(qū)通信環(huán)境中，受建筑物遮擋等影響信號傳輸性能極差，非視距通信距離較短，造成單一Mesh網(wǎng)絡節(jié)點設備的有效覆蓋范圍較小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的設計出一種城域內(nèi)專用的無線Mesh城域網(wǎng)絡架構。
本發(fā)明要解決的問題現(xiàn)有無線Mesh網(wǎng)絡在城市市區(qū)通信環(huán)境中受建筑物遮擋影響，導致信號傳輸性能極差，非視距通信距離較短，單一設備的有效覆蓋范圍較小。
本發(fā)明的技術方案它是一種分層分級的網(wǎng)絡體系架構，共分為三層最上層為專用網(wǎng)絡，第二層為中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)，最底層為移動(車載)視頻監(jiān)控終端設備，這種網(wǎng)絡架構保證了多路移動(車載)視頻監(jiān)控圖像實時、真實、高清晰無線傳輸。
本發(fā)明的工作流程監(jiān)控設備采集到現(xiàn)場的視頻圖像(AV信號)，視頻服務器將AV信號進行數(shù)字化轉換、壓縮編碼，形成視頻流數(shù)據(jù)，并通過通信傳輸設備進行發(fā)送。中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)節(jié)點設備通過340MHz射頻模塊，接收到移動視頻監(jiān)控終端的通信傳輸設備發(fā)送的數(shù)據(jù)，進行處理并利用工作于2.4/5.8G頻段的射頻模塊將視頻流數(shù)據(jù)傳送到專網(wǎng)或轉發(fā)至其他網(wǎng)絡節(jié)點設備，最終通過中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)傳送至網(wǎng)絡體系架構中的最上層，經(jīng)專用網(wǎng)絡傳送至目的地(如指揮與控制中心等)。
本發(fā)明的優(yōu)點終端設備采用信號傳輸性能較好的340MHz頻段接入中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡，其非視距通信距離遠，設備有效覆蓋范圍廣，且能保證多路移動(車載)視頻監(jiān)控圖像實時、真實、高清晰的無線傳輸。


圖1為無線Mesh城域網(wǎng)絡架構示意圖。
圖2為中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)的網(wǎng)絡拓撲結構示意圖。
具體實施例方式
圖1和圖2分別為無線Mesh城域網(wǎng)絡架構示意圖和中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)的網(wǎng)絡拓撲結構示意圖。在圖1和圖2中1、29、30表示專用網(wǎng)絡，2表示有線接入方式，3表示無線接入方式，4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50均表示采用2.4/5.8GHz頻段的無線通信方式，14、15、16、17、18、19、20、33、34、35、36、37、38、39、40均表示中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡節(jié)點設備，21、22、23、24、51、52、53均表示采用340MHz頻段的無線通信方式，25、26、27、28、54、55、56均表示移動車載視頻監(jiān)控終端設備，31、32表示中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡網(wǎng)關設備。
本發(fā)明充分考慮城市市區(qū)環(huán)境中，多路視頻監(jiān)控圖像無線傳輸時遇到的瓶頸，采用分層分級的網(wǎng)絡體系架構最上層為專用網(wǎng)絡1、29、30，可為第二層中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)提供無線3或有線2接。第二層為中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)，它以布設在城市中重要場館或建筑物的中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡設備14、15、16、17、18、19、20、33、34、35、36、37、38、39、40為節(jié)點，各網(wǎng)絡節(jié)點設備14、15、16、17、18、19、20、33、34、35、36、37、38、39、40配置雙射頻收發(fā)模塊，分別工作于2.4/5.8GHz頻段和信號傳輸穿透能力較好的340MHz發(fā)射頻段。網(wǎng)絡節(jié)點設備14、15、16、17、18、19、20、33、34、35、36、37、38、39、40利用工作于2.4/5.8GHz頻段的射頻模塊，進行數(shù)據(jù)傳送和轉發(fā)的無線通信4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50。利用工作于340MHz頻段的射頻模塊與其下層的移動(車載)視頻監(jiān)控終端設備進行340MHz頻段的無線通信21、22、23、24、51、52、53。網(wǎng)絡架構的第三層為移動(車載)視頻監(jiān)控終端設備25、26、27、28、54、55、56。
基于無線Mesh網(wǎng)絡具有組網(wǎng)靈活、迅速，維護方便，擴容能力強，自愈能力強等特點，在實際應用本發(fā)明時，只需將中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡的部分節(jié)點設備通過無線3或有線2方式接入專網(wǎng)，即可實現(xiàn)對整個城區(qū)的無線覆蓋。在應對突發(fā)事件時，特別是地震、火災、洪澇等災害造成基于設施的通信網(wǎng)絡癱瘓時，本發(fā)明仍能在突發(fā)事件現(xiàn)場通過中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)的無線多跳鏈路接入專網(wǎng)。
網(wǎng)絡架構的最底層為移動(車載)視頻監(jiān)控終端設備25、26、27、28、54、55、56，由監(jiān)控前端(監(jiān)控設備和視頻采集服務器)，通信傳輸設備(射頻模塊工作于340MHz頻段)，以及移動(車載)系統(tǒng)構成。監(jiān)控終端的通信傳輸設備采用時分多址(Time DivisionMultiple Access，TDMA)接入方式，為每個終端設備分配不同的通信時隙(Time Slot)，滿足多個視頻監(jiān)控終端可以同時接入中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡節(jié)點設備的需求，從而實現(xiàn)多路視頻監(jiān)控圖像的實時傳輸。
依據(jù)本發(fā)明提出的無線網(wǎng)絡架構，為了保證中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡節(jié)點設備14、15、16、17、18、19、20、33、34、35、36、37、38、39、40之間的視距傳輸，將中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡節(jié)點設備14、15、16、17、18、19、20、33、34、35、36、37、38、39、40架設在大樓的頂端，或移動通信運營商的基站上。安裝在移動車載上的監(jiān)控前端采集到現(xiàn)場的視頻圖像(AV信號)；視頻服務器將AV信號進行數(shù)字化轉換、壓縮編碼成視頻流數(shù)據(jù)，并通過工作于340MHz頻段的通信傳輸設備進行發(fā)送；中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)節(jié)點設備14、15、16、17、18、19、20、33、34、35、36、37、38、39、40通過工作于340MHz頻段的射頻收發(fā)模塊，接收到移動視頻監(jiān)控終端發(fā)送的視頻流數(shù)據(jù)，進行處理后，通過工作于2.4/5.8G頻段的射頻模塊，將視頻流數(shù)據(jù)在中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)中的網(wǎng)絡節(jié)點設備間傳送，并由網(wǎng)關設備31、32接入專用網(wǎng)絡1、29、30，最終通過專用網(wǎng)絡1、29、30傳送至目的地(如指揮與控制中心等)。
本發(fā)明提出的網(wǎng)絡體系架構中的第三層移動(車載)視頻監(jiān)控終端設備25、26、27、28、54、55、56，在實際應用中，并不僅限于移動(車載)視頻監(jiān)控終端設備，布設在城市交通要道、重要場館、臨時重大集會場所等處的固定視頻監(jiān)控終端設備也可通過工作于340MHz頻段的通信傳輸設備，將視頻監(jiān)控圖像傳輸至中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)。
權利要求
1.一種無線Mesh城域網(wǎng)絡架構，其特征在于它是一種分層分級的網(wǎng)絡體系架構，共分為三層最上層為專用網(wǎng)絡，第二層為中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)，最底層為移動視頻監(jiān)控終端設備，該網(wǎng)絡架構保證了城市市區(qū)環(huán)境中多路移動視頻監(jiān)控圖像實時、真實、高清晰無線傳輸。
2.如權利要求1所述的無線Mesh城域網(wǎng)絡架構，其特征在于第二層的中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)是采用無線Mesh網(wǎng)絡中的基礎設施網(wǎng)絡結構，以布設在城市市區(qū)各重要場館或建筑物的中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡設備為節(jié)點，構成中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)。
3.如權利要求2所述的無線Mesh城域網(wǎng)絡架構，其特征在于中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)的網(wǎng)絡節(jié)點設備配置有雙射頻收發(fā)模塊，分別工作于2.4/5.8GHz頻段和340MHz頻段，網(wǎng)絡節(jié)點設備利用工作于2.4/5.8GHz頻段的射頻模塊與中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡中的其他節(jié)點設備進行數(shù)據(jù)傳送和轉發(fā)；利用工作于340MHz頻段的射頻模塊與其下層的移動視頻監(jiān)控終端設備進行通信。
4.如權利要求1所述的無線Mesh城域網(wǎng)絡架構，其特征在于底層的移動視頻監(jiān)控終端中配有通信傳輸設備，該通信傳輸設備采用信號傳輸穿透能力較好的340MHz發(fā)射頻段。
5.如權利要求2或4所述的無線Mesh城域網(wǎng)絡架構，其特征在于底層的移動視頻監(jiān)控終端的通信傳輸設備采用時分多址(TimeDivision Multiple Access，TDMA)接入方式，為每個終端設備分配不同的通信時隙(Time Slot)，滿足多個視頻監(jiān)控終端可以同時接入中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡節(jié)點設備的需求，從而實現(xiàn)多路視頻監(jiān)控圖像的實時傳輸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種城域內(nèi)專用的無線Mesh城域網(wǎng)絡架構，它為一種分層分級的網(wǎng)絡體系架構，該架構最上層為專用網(wǎng)絡，第二層為中程無線Mesh城域?qū)Ｓ镁W(wǎng)，最底層為移動(車載)視頻監(jiān)控終端設備，這種網(wǎng)絡架構保證了多路移動視頻監(jiān)控圖像實現(xiàn)實時、真實、高清晰的無線傳輸。
文檔編號H04L29/06GK101056236SQ200710068579
公開日2007年10月17日 申請日期2007年5月17日 優(yōu)先權日2007年5月17日
發(fā)明者馬忠建, 王海林, 姜華, 劉海濤 申請人:中科院嘉興中心微系統(tǒng)所分中心