公交車無線上網服務系統

　　一、項目背景

　　市民坐在公交車里就能無線上網。隨著無線通訊技術的快速發展，我國各大城市都將建設“公交車無線上網服務系統”。這意味著在今后，乘客可使用帶有WiFi功能的移動終端(手機、筆記本、PAD等)，接入通訊運營商提供的Wi-Fi網絡，便捷訪問互聯網。

　　該系統借助部署在公交車內的無線上網設備，突破性地實現了在移動性熱點區域的WiFi網絡覆蓋。廈門才茂出品的無線網關設備，完美的將3G/4G無線網絡和WiFi技術相結合，通過3G/4G高速無線網絡接入互聯網，再通過WiFi共享給公交車上的終端設備。乘客不但可以在公交車上通過才茂的無線網關設備接入互聯網，實現在線娛樂、觀影或者處理商務事宜，還可以通過WiFi終端免費訪問公交信息系統，查詢公交線路、公交服務及公交沿線商家優惠等。

　　二、無線技術原理及應用

　　1、WIFI技術原理

　　WiFi全稱WirelessFidelity，它的最大優點就是傳輸速度較高，另外它的有效距離也很長，其主要特性為速度快、可靠性高。

　　WiFi最主要的優勢在于不需要布線，可以不受布線條件的限制，因此非常適合移動上網用戶的需要，具有廣闊市場前景。目前它已經從傳統的醫療保健、庫存控制和管理服務等特殊行業向更多行業拓展開去，進入家庭以及教育機構等領域，甚至開始應用于交通工具上，如公交車上。

　　2、3G網絡技術原理

　　第三代移動通信技術(3rd-generation，3G)，是指支持高速數據傳輸的蜂窩移動通訊技術。3G服務能夠同時傳送聲音及數據信息，速率一般在幾百kbps以上。目前3G存在四種標準：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。

　　目前，中國3G處于快速發展階段。隨著TD-SCDMA網絡已經在國內10個城市試商用并成功地服務于北京奧運會、運營商重組圓滿落下帷幕以及馬上面臨的國內3G牌照發放，使2008年成為中國3G產業發展的關鍵一年。此外，截至今年6月，中國移動電話用戶總數已突破6億大關，互聯網用戶數也達到了2億戶。由此可見，移動通信和互聯網的高速發展也讓中國3G向更高的目標邁進。

　　TD-SCDMA網絡在北京奧運會開幕式上得到了一定規模的使用，在北京有近7000個用戶在當晚使用了TD-SCDMA網絡，其中使用視頻通話的次數達到800多次。而中國移動的3G網絡也經歷了最嚴峻的考驗：在國家體育場及奧林匹克中心區內舉行開幕式時，移動通信的網絡通話峰值達到每小時110065次。

　　中國電信CDMA2000的網絡建設速度最快，網絡穩定性和質量已超過WCDMA和TDCDMA。中國電信極力打造終端產業鏈，全球知名終端廠家已全部與中國電信合作，CDMA2000終端的種類也與WCDMA持平，目前中國電信已成為全球CDMA用戶最多的電信運營商。

　　而中國聯通在出售CDMA網絡資產和業務之后，不僅獲得了可觀的資金保障，而且借助重組的快速推進以及擁有WCDMA技術和產業鏈最為成熟的優勢，中國聯通有望獲得超過2G時代的市場份額，并已經著手進行3G網絡的規劃建設，將于明年在各省陸續開通商用。種種跡象顯示，3G在中國的發展初期即擁有了較好的成績，也為其今后的穩步發展打下了堅實的基礎。

　　3、簡單的組建方法

　　本文描述的無線應用中，架設網絡的基本配備就是通訊運營商提供的3G/4G網絡(SIM卡或UIM卡等)以及廈門才茂提供的無線網關設備，如此便能以無線的模式，架設費用和復雜程序遠遠低于傳統的有線網絡。

　　三、方案介紹

　　(一)系統結構

　　一般性無線局域網應用主要結構是：電信運營商提供可運營、可管理的無線運營平臺;無線設備供應商提供完整的WiFi解決方案;場地經營者提供行業特色的WiFi信息服務;最終用戶應用豐富的WiFi服務體驗。

　　公交車無線上網服務系統由三大塊組成：通訊運營商提供的高速無線網絡，廈門才茂提供的無線網關設備以及用戶手持的終端設備。而前兩部分已經由運營商與設備廠商協議建設安置在公交車內，只需要將SIM卡或者UIM卡裝入才茂的無線網關設備并讓設備正常運行即可。對于用戶來說只需要具有WiFi模塊的終端設備，如WiFi手機、Pad、上網筆記本等，他們就可以在具有無線上網服務系統的公交車上自由接入互聯網，進行娛樂活動、在線觀影或處理日常商務事宜等。

　　(二)系統應用原理圖

　　(三)系統特性說明

　　廈門才茂無線網關設備

　　工業級設計

　　1. 工業級CPU：工業級ARM9高性能嵌入式處理，200MPS;帶 16KB Dcache，高速緩存數據，加快高速數據訪問速度;帶16KB Icache，高速指令緩存，加強了指令處理速度。

　　2. 工業級無線模塊：采用工業級無線模塊，抗干擾強，傳輸穩定。

　　3. 實時操作系統：采用LINUX2.6.28操作系統，帶內存管理單元，實時性強，功能升級快，系統穩定，帶完善TCP/IP協議棧;

　　4. 強化電路板：PCB采用遵循3H和3W原則，同時公司所有產品電路板都采用高品質材質來生產，確保板材的穩定可靠。

　　5. 工業級元器件：整機元器件采用嚴格篩選的工業級元器件來生產。

　　6. 工業級電源：寬壓電源設計，電源適應范圍為DC5V~DC35V，內置電源反向保護和過壓過流保護。

　　7. 電磁防護：以太網接口內置1.5KV電磁隔離防護

　　8. 抗干擾設計：采用金屬外殼，屏蔽電磁干擾，系統保護等級IP30;天線帶防雷設計;系統超低溫和超高溫設計;特別適合在環境惡劣的工業環境下使用。

　　穩定可靠

　　1、 在線維持專利技術：智能防掉線，在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，異常自動復位，確保設備永遠在線

　　2、 三層系統保護：在原來兩級(軟件保護+CPU內置看門狗WDT保護)系統保護的基礎上，增加一級系統虛擬值守VWM(Virtual Man Watch)檢測保護功能，確保系統穩定可靠

　　3、 UIM/SIM卡ESD保護：1.8V/3V/5V標準的推桿式用戶卡接口，內置15KV ESD保護。

　　4、 串口ESD保護：串口RS232內置15KV ESD保護。

　　5、 金屬外殼：采用金屬外殼，防輻射，抗干擾;外殼和系統安全隔離，防雷設計;符合電力安規要求;防護等級為IP41;特別適合于環境惡劣的工業控制領域。

　　6、 所有無線模塊都有通過CGD認證或者FCC認證或者CE認證。

　　7、 高速處理CPU：采用高速ARM9的工業級CPU，可以更加高速地處理各種協議數據轉換;解決了業內“假在線”、“假死機”、“當機”等疑難問題。

　　8、 超大內存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits，有超大的內存來緩存客戶發送數據，同時接收超大數據包，數據不丟失。

　　9、 完善的協議棧：新系統加載了完善的TCP/IP協議棧，采用了完善的TCP/IP協議棧;使網絡通信性能優異，掉線概率極大降低。

　　10、 EMC性能優異：通過電力3000V電擊測試，特別適合在工業領域環境惡劣下使用;系統EMC/EMI優異，系統穩定可靠;通過EMC測試;公司產品2010年榮獲“中國工控行業客戶滿意最佳供應商”。

　　功能強大

　　1. 支持局域網WIFI(802.11 a/b/g/n)功能和廣域網3G/3.5G WCDMA無線網絡功能，同時系統加載了廣域網通信VPN隧道、WIFI局域網傳輸的安全認證等安全功能，實現無線局域網和無線廣域網的無縫連接，為用戶提供高速、安全、可靠的移動寬帶服務

　　2. 提供標準有線WAN口，支持PPPOE，可直接連接ADSL設備和長城寬帶線路

　　3. 支持無線視頻監控和動態圖像傳輸

　　4. 支持以太網數據通信和路由轉發，同時也支持串口TCP/UDP透明數據傳輸或者串口配置

　　5. 支持VPN安全隧道功能,包括PPTP、MPPE、L2TP、GRE和IPSEC

　　6. 智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線

　　7. 支持IPTABLES防火墻，包過濾功能

　　8. 支持定時上線下線功能，可以設置設備在某段時間內上線和某個時間內下線

　　9. 支持動態路由和靜態路由、RIPv1、RIPv2、OSPF、BGP、NDSP、IRMP、SNSP、IGMP、DVMRP、PIM-SM/DM

　　10. 支持多種協議：TCP/IP，UDP，ICMP，SMTP，HTTP，POP3，OICQ，TELNET，FTP等。

　　11. 支持動態路由和靜態路由

　　12. 支持DHCP/DHCPD功能

　　13. 支持端口映射NAT功能，如SNAT，DNAT

　　14. 支持動態DDNS：支持花生殼、88IP和dyndns域名服務商

　　15. 支持DMZ主機

　　16. 支持APN/VPDN網絡

　　17. 方便的WEB配置，支持遠程WEB管理

　　18. 支持WEB配置保存和恢復，實現參數的備份和批量設備的快速配置

　　19. 支持telnet管理，方便易用的控制臺shell交互環境

　　20. 支持多臺終端共享router ppp廣域網出口

　　21. 支持多種無線撥號方式：自動分配，指定IP，指定本地對端IP

　　22. 支持作為PPP服務器，多種認證方式，支持雙向認證

　　23. 方便易用的COM及SYSLOG系統診斷，調試功能

　　24. 支持串口本地軟件升級

　　25. 支持TFTP軟件遠程升級

　　26. 支持實時時鐘

　　27. 同時支持LINUX和WINDOWS操作系統

　　簡單易用

　　1. 產品出廠配置默認參數，客戶只需修改個別參數甚至不需要做任何參數修改，就可以實現快速使用設備。

　　2. 圖形化配置工具：完善的圖形化配置工具，提供快速配置功能，實現客戶快速配置;提供批量配置功能，實現批量設備的配置。

　　3. 產品說明書提供快速配置說明，可以快速使用設備。

　　4. 檢查軟件：提供SYSLOG日志輸出功能，可以用于參考設備工作日志，同時協助分析異常時的原因;通過串口調試軟件，提供不同的調試等級輸出，方便客戶查看各種信息，快速定位問題。

　　5. 設備經過8年的沉淀，設備功能完善同時簡單易用。

　　WIFI無線參數：

項目	內容
WIFI模塊	采用芯片內嵌WIFI模塊，高集成，穩定性好
WIFI標準	支持802.11 a/b/g/n標準，速度支持6M/9M/12M/18M/24M/36/48/54Mbps最高可達108M
加密方式	支持WAP加密，內置WAP和WAP 2.0，內建64位和128位的WEP加密 支持WEP加密，內置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
傳輸距離	室外無阻攔，室外覆蓋范圍可達150米

　　

硬件系統：

項目	內容
CPU	工業級高性能嵌入式處理MIPS CPU，主頻320Mhz
MMU	CPU帶MMU內存管理單元，可以防止內存溢出導致系統的異常
FLASH	64Mbits（可擴充到256Mbits）有足夠大的內存來存放程序和數據
SDRAM	256Mbits(可擴充到2048Mbits)>=256Mbits，有足夠大的緩存來提高系統運算速度

　　操作系統：

項目	內容
操作系統	采用LINUX2.6操作系統，帶內存管理單元，實時性強，功能升級快，系統穩定；

　　接口類型：

項目	內容
WAN口	一個WAN口(Line0)，支持PPPOE
以太網口	4個 10/100 Base-T 以太網口(Lan1-lan4)，Ethernet IEEE 802-3, 802-2；內置1.5KV電磁隔離保護
串口	1個RS232串口或1個RS485接口（可支持RS422/TTL） 數據位：7、8位 停止位：1、2位 校驗位：無校驗、奇校驗、偶校驗、SPACE及MARK校驗 串口速率：110bps ~ 230400bps 流控位：無流控、RTS/CTS 硬流控或XON/XOFF軟流控
USB接口	1個USB接口，USB2.0，HOST接口，速率12Mbps
指示燈	電源POWER、廣域網WAN、通信COMM、局域網WIFI、在線ONLINE及以太網口LINK/ACT指示燈
天線接口	標準SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐；公司可以選配3M/5M/10M/15M的天線延長線，滿足客戶的不同使用場合需要
UIM卡接口	1.8V/3V/5V標準的推桿式用戶卡接口，內置15KV ESD保護
語音接口	標準的耳機麥克風接口（需要軟件配合才能使用）
電源接口	標準的3芯火車頭電源插座
RESET按鍵	復位按鍵，恢復出廠設置

　　供電情況：

項目	內容
供電電壓	寬電壓設計，DC 5V到DC32V電源都可以直接給設備供電；同時內置電源反向保護和過壓過流保護
標配電源	DC9V/1.5A
通信電流	通信時平均電流：390mA@+9VDC; 登網瞬間峰值電流：1.0A@+9VDC
待機電流	待機平均電流：<56mA@+9VDC

　　物理特性：

項目	內容
外殼	采用金屬外殼，防輻射，抗干擾；外殼和系統安全隔離，防雷設計；符合電力安規要求；防護等級為IP30；特別適合于環境惡劣的工業控制領域
產品外形尺寸	174*131*27mm（不包括天線及固定件）
產品包裝尺寸	350*215*88mm
重量	0.7kg

　　其他參數：

項目	內容
工作溫度	-25 ºC ~+65ºC
擴展工作溫度	-35 ºC~+75ºC
儲存溫度	-40~+85ºC
相對濕度	95%(無凝結)

　　

四、結語

　　 隨著互聯網的深入發展，移動互聯網普及成為趨勢。無線上網功能的覆蓋能讓使用者更加方便。

　　WIFI技術的應用目前已經日益成熟，這種先進的技術雖然不可能包辦所有功能的通信系統，但是只要各種接入手段相互補充使用就能帶來經濟性、可靠性和有效性。因而，它可以在特定的區域和范圍內發揮對3G/4G的重要補充作用，WIFI技術與3G/4G技術相結合將具有廣闊的發展前景。

　　廈門才茂無線網關設備正是在這樣的背景下應運而生的，而在本文的應用方案中，他完美的將3G/4G網絡共享給了公交車的整個空間。隨著無線通訊技術的不斷發展更新，廈門才茂的設備也將不斷的應用新技術，研發新功能，在不同領域打造物聯網應用的一面獨特的旗幟。