无线路由器的桥接

无线路由器的桥接（通用3篇）

无线路由器的桥接 篇1

地震、海啸、火灾、恐怖袭击等突发因素会导致手机蜂窝移动网络信号丢失，为了恢复蜂窝移动网络信号，可使用无线网桥将应急基站连入主干网，达到快速完成蜂窝网络信号覆盖和补点的目的。目前能够使用的桥接方式有很多，但缺乏在应急环境中的对比，同时，对UHF网桥也缺乏统一的系统分析。因此，本文对比了用于蜂窝网络基站无线桥接的优劣，针对UHF网桥分析了其链路预算与发射功率需求，并以上海为例论证了使用广播白频谱架设蜂窝网络基站无效桥接的可行性。

1 蜂窝基站无线桥接应用分析

1.1 无线网桥技术

无线网桥是一种利用无线传输方式实现在两个或多个网络之间通信的技术。无线网桥具有功率大、传输距离远、抗干扰能力强等优点。无线网桥主要用于室外，配备定向或全向天线实现长距离的点对点或点对多点连接。

1.2 无线网桥的应用场景

本文讨论的无线网桥应用场景大致可分为两种情况:

1)在重大灾害或者事故中受到影响(如本地光缆断裂等)，本地基站成为“孤岛”，孤立于主干网络之外。因而需要通过无线桥接的方式实现“孤岛”基站与主干网络的互联。这种情况下，“孤岛”端的无线网桥天线架设在“孤岛”基站通信塔上，另一端天线架设在附近完好的蜂窝基站通信塔上，通过定向或全向天线进行点对点通信，使基站恢复正常。

2)由于本地基站损坏，使得网络中出现缺口而不得不使用移动应急基站补点。此时，工程人员通过临时架设应急基站完成网络信号的再覆盖，并通过无线网桥使应急基站连入主干网络。应急基站端的无线网桥天线架设在地面上，无线网桥另一端天线架设于附近的蜂窝基站通信塔上。应急基站可以是如基站车辆的移动基站，也可以是临时架设在屋顶、路边的便携式基站。

两种情况的应用系统结构示意图如图1所示。

一般来说，无线通信网络基站的距离间隔为城区600 m左右、郊区3 km左右，而形成“孤岛”的基站相较其他基站的间隔距离最小约为3～5 km。在如地震等重大事件发生时，受灾面积波及较广。搭建无线网桥时，应急基站与完好的邻近基站的间隔距离可达20～30 km，这要求基站间无线桥接的网络传输距离不能太短。

2 无线网桥系统技术参数分析

无线网桥系统的需求包括功能需求和网络需求两部分。

2.1 功能需求

作为应急式的保障性通信，无线网桥必须体现以下原则:可靠性、扩展性和经济性。无线网桥的系统设计应采用模块化的设计思路，以保证其有充分的可扩展性。在无线网桥整体方案上追求高效率和低成本，是其商业化的必然需求。因此，无线网桥系统除了考虑整体开发成本以外，还需要考虑长期运营的成本。

在应急事件发生后，无论是使用应急基站还是使用“孤岛”基站通过无线网桥恢复受灾地点的蜂窝网络通信，都必然有一段蜂窝网络无服务的空窗期。失去蜂窝网络覆盖的受灾群众会逐渐变得焦虑，此时一旦蜂窝网络恢复通信，受灾群众会在短时间内产生大量呼叫请求以减少自己的焦虑症状。因此，无线网桥需要保证大业务量下的网络通畅。

另外，为了不影响蜂窝基站的正常通信，对于国内无线网络运营商所在的频段，无线网桥应予以回避。

2.2 网络需求

无线网桥同时也要满足蜂窝网络基站上下行传输的网络需求。

由上文所说，无线网桥需要保证能够不影响对基站的远程管理，还要能够短时间承载大量业务。因此，对于无线网桥来说，在控制面时延，需要保证其从空闲态到激活态的转换时延尽可能小，休眠状态到激活态时延也不能太大。另外，应急基站搭建完成后会在短时间内涌入大量用户，为了确保用户接入，在控制面容量上，无线网桥要保证能够支持大量激活态的用户。

对于发生在不同地点的应急场景，其所需通信距离也不同。在城区，由于蜂窝基站布设较密，因此在受灾地区架设的应急基站与临近蜂窝基站的间距也较小，其所需点对点通信距离也较小。在郊区，由于地势空旷，蜂窝基站之间的距离也随之增大，架设的应急基站与临近基站的间距也更大。

具体的无线网桥网络需求如表1所示。

3 主流网桥技术方案比较

目前市面上的无线网桥技术方案，主要有以下3种:WiFi网桥、LTE网桥以及UHF网桥。这3种网桥方案各有特点，每种方案都各自适用不同的应用场景。本节通过对比不同无线桥接技术的特点来讨论基站间无线桥接最为适用的网桥方案。

3.1 WiFi网桥

WiFi技术主要基于IEEE802.11标准，其特点是功耗较低、带宽较宽、射频信号较强。根据设置的不同，WiFi网桥的物理速率最高支持11 Mbit/s，带宽也可设置为10 MHz与20 MHz两种。一般民用WiFi的覆盖范围最高达300 m，而WiFi网桥使用了更大的发射功率与高增益的定向天线，使得WiFi网桥的点对点传输距离可达到20 km[2]。例如神脑(EnGenius)公司的ENH710EXT无线网桥[3]、思科(Cisco)公司的Aironet1400系列无线网桥[4]等。

WiFi技术所采用的频段相对较高，这样高频段的电磁波在自由空间传播时，较难穿透或绕过中间的遮挡物。在环境复杂的室外空间，很少有纯视距范围传播无线信号的场景，反而在2个通信点之间大多有建筑物或山体、树木等遮挡物。即使信号得以穿透或绕过遮挡物，其带宽也未必能满足需求。如需要搭设应急基站车时，由于应急车辆端无线网桥的天线只能搭设在地上或车顶，因此应急车辆端的无线网桥天线高度远比不上架设于通信塔顶的蜂窝基站端无线网桥的天线高度。在这种情况下，无线信号会穿越更多的障碍物，降低WiFi网桥的信号接收效果[5]。

3.2 LTE网桥

LTE是4G蜂窝网络使用在基站和用户之间的空中接口技术，相比WiFi网桥，LTE网桥的网络架构是全IP扁平化结构，传输速率最高可达下行100 MHz，网桥带宽可根据不同场景设置1.25～20 MHz。LTE网桥采用全向或定向天线，发射更大功率的信号，其信号传输距离可达20～50 km。比如鑫软图(Sinolte)公司的XNB-SPH1800A无线网桥[6]、羚科(LINGKE)公司的LK-AC-5HP-LR无线网桥等[7]。

但是LTE技术在架设时的费用问题也无法忽略，架设LTE网桥需要面临高额的专利费以及网络建设成本。

3.3 UHF网桥

本文所提及的UHF网桥，是采用UHF频段———主要是200～800 MHz范围内的频段、调制解调采用DTM-B标准并且采用OFDM技术进行信号传输的无线网桥，例如文络(WINNET)公司的WM-T2000系列无线网桥[8]等。

选择UHF特高频，主要是看重其波长长，可以更好地绕过障碍物的特性，以实现更好的无线传输和覆盖[9]。而200～800 MHz频段的频率特性使得其在无线传输时能够获得比WiFi(2.4 GHz或5.8 GHz)或LTE(1.8 GHz或2.6 GHz)技术更好地绕过障碍物特性，以实现更好的无线传输与覆盖。而在无线网桥典型的应用场景中，灾后重建场景的地势环境十分恶劣，普通的无线网桥无法达到其覆盖范围的要求。

UHF网桥的传输速率在73 MHz左右，根据设置的不同，可支持1～16 MHz带宽，支持的最高移动速率约为120 km/h。在与其他两种网桥处于同一EIRP的条件下，UHF网桥的传输距离可达50 km。

另外，UHF网桥不需要支付专利使用费用以及数据流量费用，网络建设成本更低。但是目前的频谱被地面广播电视占用，需要考虑频谱授权和可用白频谱问题。

3.4 比较

上述3种无线网桥技术的性能对比见表2。

由表2可见，WiFi技术在覆盖范围与支持最高移动速率这两项有比较明显的劣势，不符合前文对网桥功能需求的分析。而LTE技术的网络建设成本较高，在应急场景下无法快速搭建符合要求的无线网桥。因此，笔者认为UHF网桥是最适合应急场景下蜂窝网络基站无线桥接的应用需求。

4 UHF无线网桥信号覆盖性能分析

在比较了市面上使用较广泛的几种无线网桥技术标准后，笔者认为最适合蜂窝网络基站间进行无线桥接的无线网桥是UHF网桥。为了使本系统的无线网桥满足其覆盖半径与网络需求，需要通过分析本系统的链路预算与传播模型来着手。

4.1 链路预算与传播模型

链路预算的一般流程包括配置系统带宽，确定天线配置，确定开销复核，发送端功率增益与损耗计算，接收端功率增益、损耗计算，链路总预算等[10]。为了保证接收机的正常接收，接收信号的强度应当满足

式中:Prx为接收端的信号强度;N0为基底噪声，即

式中:k为玻尔兹曼常数，k=1.38×10-23J/K;T为热力学温度，常温下T=290 K;B为带宽，单位为Hz;NF为噪声系数，本文中假设NF=5 dB。

接收端的信号强度与发射端的信号强度和信号衰落之间的关系为

式中:Lp(d)表示路径损耗。奥村模型下的城市路径损耗表示为

式中:f为信号中心载频;ht,hr分别为发射天线与接收天线的高度，单位为m;k(hr)为移动接收天线的修正因子。

对于中等规模的城市，有

对于大型城市，有

对于郊区地区，路径损耗Lrural(d)可以表示为

根据以上公式即可推算，在确定的衰落环境中以一定的功率和带宽发送时信号最远的传输距离。

4.2 白频谱分布估计

为更好地进行应急场景下的信号覆盖分析，笔者所在的团队在上海进行了白频谱分布研究，以最终确定应急场景下无线网桥所可以采用的主要频段。上文中，由于笔者选择了UHF技术的无线网桥作为应急场景下的无线网桥主要技术标准，而这种网桥的系统带宽为8 MHz，因此将测试频段划分为8 MHz的不同频道，本文中以频道为单位进行计算分析。

利用奥村模型计算信道衰落可以得到各个频道在各自不同发射条件下的覆盖距离和到达各个地区时的接收功率[12]。若接收功率高于底噪声，则在这个区域利用此频道进行上行通信会产生干扰，即此频道在该地区不可以作为白频谱使用;若接收功率低于底噪声，则可以考虑在此地区复用该频道。结合实际城市/地区间的距离与拓扑结构，本文的计算结果如图2和图3所示，图中可复用区域和覆盖边缘区域均可以作为白频谱资源使用，可复用区域距离同频下行广播区域更远，可以优先考虑使用。

从图2中可以看出，上海市内的可用频道非常有限，特别是在人口密集的市中心区域，仅有第11频道(中心频率为211 MHz)可以作为白频谱资源使用;与此相对的，松江区、奉贤区和金山区可用的空白频段较多。由图3可以看出，如果考虑使用分配给上海市和上海周边的所有频道，则上海地区可以选择使用的白频谱资源增多。结合图2、图3可知，上海地区可作为白频谱使用的频道集合为

对应的可用中心频点(单位:MHz)集合为

4.3 上行链路覆盖半径

根据上文测得结果，笔者选取610 MHz作为中心频点，通过链路预算的方法估计小区覆盖半径。为方便计算，笔者采用了应急基站场景，无线网桥的天线一端架设于临近的蜂窝基站通信塔顶端，距离地面30 m，而另一端则直接架设于地面，高度2 m，其他主要参数见表3。图4展示了对应的链路预算计算结果，据此结果可以获得单个上行小区的最大覆盖半径，即应急基站到邻近基站的最远距离[11]。

根据上行链路参数，分别计算郊区环境和城区环境中用户不同的发射功率下可达到的覆盖范围，结果如图4所示。根据图4可以发现，在一般的应急场景下，用户的EIRP在40 dBm时，郊区环境覆盖距离约为22 km;在城区的覆盖距离约为7 km。如果适当降低对用户EIRP的限制，增大用户的发射功率，当用户的发射功率达到50 d Bm时，在郊区可以达到40 km左右的覆盖距离，在城市地区的覆盖距离约为13 km。

本文计算在城区和郊区两种传输环境中，为了达到不同覆盖距离发射设备所需要的发射功率，结果如图3所示。由图3可以看出，若需要满足上文提到的典型的应急场景信号覆盖需求，用户信号的传输距离要达到30 km(郊区)或10 km(城区)，其上行设备发射端需要约为46 d Bm的发射功率[12]。对于现有的上行用户设备而言，这样的发射功率较难实现，因此本文提出的通过搭设应急基站与无线网桥帮助远距离用户与通信基站之间通信的方案具有实际价值。

5 结语

通过分析蜂窝网络基站无线桥接的应用场景及对无线网桥系统的网络需求与功能需求分析，比较了市面上广泛使用的3种无线网桥技术，提出基于OFDM的UHF网桥是符合应急场景中蜂窝网络基站无线桥接的最佳无线网桥选择。

进一步对该无线网桥进行链路预算，通过奥村模型对传播链路的覆盖半径分析，结合笔者所在团队对上海地区白频谱分布估计，计算得出了所有无线网桥适合使用的中心频点，并通过设定的中心频点计算出了无线网桥的覆盖距离。但由于应急环境的突发性，这些中心频点不一定全部符合应急环境所在位置的网络环境。因此，最好在突发事件发生地点重新测定频谱以确定最合适的中心频点。

参考文献

[1]李军.异构无线网络融合理论与技术实现[M].北京:电子工业出版社,2009.

[2]李晓阳.Wi Fi技术及其应用与发展[J].信息技术,2012(1):196-198.

[3]ENH710EXT工业级室外无线AP/网桥[EB/OL].[2016-10-12].http://www.engeniustec.com/index.aspx?menuid=4&type=productinfo&lanmuid=7&infoid=101&lang uage=cn.

[4]Cisco[EB/OL].[2016-10-12].http://www.cisco.com/c/zh_cn/products/collateral/wireless/aironet-1400-wireless-bridge/product-data-sheet09186a008018495c.html.

[5]郭庆,王振永,顾学迈.卫星通信系统[M].北京:电子工业出版社,2010.

[6]LTE便携基站[EB/OL].[2016-10-12].http://www.sinolte.net/productview.jsp?pid=8.

[7]羚科远距离无线网桥全千兆LK-AC-5HP-LR[EB/OL].[2016-10-12].http://www.wirelesser.com/products/lk-ac-5hp-lr-long-range-wireless-bridge-cpe.html.

[8]u Linx系统[EB/OL].[2016-10-12].http://www.winnetech.com/index.php?case=archive&act=show&aid=39.

[9]张欣.数字微波传输收发信机选型的关键性能指标分析[J].广播与电视技术,2014,41(9):91-95.

[10]韩斌,彭木根.TD-LTE链路预算研究[J].数据通信,2011(2):39-42.

[11]PATRA R K,NEDEVSCHI S,SURANA S,et al.Wi LD-Net:design and implementation of high performance Wi Fi based long distance networks[C]//Proc.Symposium on Networked Systems Design&Implementation.[S.l.]:ACM,2007:7.

[12]SELLATHURAI M,HAYKIN S.Turbo-BLAST for wireless communications:theory and experiments[J].IEEE transactions on signal processing,2002,50(10):2538-2546.

无线桥接技术应用研究 篇2

一、无线桥接的协议类型及工作模式

无线桥接是利用无线通信技术, 以空气为媒介进行IP数据通信, 实现不同局域网或设备之间的联系。无线桥接是通过两端的桥接设备之间的数据通信实现的, 这两端之间无需传统有形的线缆。它的协议类型有802.11a、802.11b和802.11g。它主要有四种作用模式: (1) 点对点型。它是一种比较常用的无线连网方式, 用于连接两个处于不同地点的网络, 由一对天线和一对桥接器组成。该方式组成的网络传输速率高、距离远、受干扰小。另外, 为了使桥接效果更好, 应当安装双向功率放大器在天线和桥接器之间, 它会使传输距离有很大幅度的增长。 (2) 点对多点型。点对多点的无线网桥是指把多个分散在不同地方的远程网络联合成整体网络的结构。这种类型一般只有一个网络中心点用来发送各种无线信号, 其他分散在各地的点进行信号的接收。它维护简单、组建网络成本低。另外, 各远端站相互之间以及对设备的依赖性比较大, 给使用带来不便。 (3) 桥接中继。桥接中继是指在需要连接的两个局域网之间存在遮挡物并且不能绕开, 使得两个局域网建筑不可视时采用的一种无线连接。该方法可以绕开遮挡物来实现两个站点之间的无线桥接, 无线中继点位置选择的具体要求是从两个站点观察都能看到这个无线中继点。它有两种方式来完成构建:使用单个桥接器和使用两个背靠背的桥接器作为中继器。 (4) 混合型。当需要连接的网络中如果说即存在近距离的站点, 又存在远距离的站点, 同时, 有些站点之间还有遮挡物和障碍物阻隔, 这个时候单纯的采用点对点、点对多或桥接中继就不能达到要求了, 此时, 应该采用混合型组网方式。

二、无线桥接的优势

相对于传统的有线网络连接, 无线网络桥接具备了诸多优势, 主要体现在以下几个方面: (1) 有线链路的维护需沿线路检查, 出现故障时, 一般很难及时找出故障点, 而无线桥接通信只需维护扩频电台, 出现故障时则能快速找出原因, 恢复线路正常运行。 (2) 有线网络连接除电信部门外, 其他单位的通信系统没有在城区挖沟铺设电缆的权力;而无线桥接方式则可根据客户需求灵活定制专网。 (3) 一般有线网络连接的质量会随着线路的扩展而急剧下降。而对于点对点的无线桥接方式, 50km内几乎没有影响, 一般可提供从1M到11M的通信速率。 (4) 架设无线桥接网络无需架线挖沟, 线路开通速度快。可以随时架设, 随时增加链路, 安装、扩容方便。 (5) 无线桥接网络可以迅速组建起通信链路, 实现临时、应急、抗灾通信的目的, 而有线网络连接则需要较长的时间。

综上所述, 无线桥接在可靠性、可用性和抗毁性等很多方面超出了传统的有线网络连接, 尤其在一些特殊的地理环境下, 更是体现出了其优越性。

三、无线桥接技术的应用分析

3.1 公司待连接网络基本情况

由图1可知:涂装车间与成品库之间已经建立起了无线网络, 其中成品库占地面积3000m2, 但是库房后面的无线网络信号非常微弱, 因此需要进行无线桥接。涂装车间与成品库相距只有20m, 现在已经有无线网络联接了。库房内无障碍物, 但是仓储出库用的无线手持扫描枪, 带有无线网络功能, 需要在成品库任何角落扫描装箱单进行成品出库。有这些基本情况和前面对无线桥接模式和特点的分析, 我们很容易对其进行设计。

3.2 无线桥接的应用原则

无线路由器的桥接 篇3

关键词：无线桥接,射频技术,无线设置

1 无线桥接技术

无线技术的发展, 慢慢取代了传统的通信方式。在自动化领域, 无线网桥可以无缝地将相隔数十公里的局域网络连接在一起, 创建统一的企业或城域网络系统。在最简单的网络构架中, 网桥的以太网端口连接到局域网络中的集线器或交换机上, 信号发射端口则通过电缆和天线相连接, 通过这样的方式实现网络系统的扩展。无线网桥的应用主要有以下几种结构:

(1) 点对点型:常用于固定的要连网的两个位置之间, 是无线连网的常用方式。使用这种连网方式构成的网络, 优点是传输距离远、速率高, 受外界环境影响小。

(2) 点对多点型:常用于有一个中心点、多个远端点的情况。其最大优点是组建网络成本低、维护简单;其次, 由于中心使用了全向天线, 设备调试相对容易。缺点也是因为使用了全向天线, 波束的全向扩散使得功率大大衰减, 网络传输速率低, 对于较远距离的远端点, 网络的可靠性不能得到保证。

(3) 混合型:适用于所建网络中有远距离的点、近距离的点, 还有建筑物或山脉阻挡的点。在组建这种网络时, 可综合使用上述2种类型的网络连接方式, 对于远距离的点使用点对点的方式, 近距离的多个点使用点对多点方式, 有阻挡的点使用中继。

相对于传统的有线网络连接, 无线网络桥接具备了诸多优势:架设无线网络无需架线挖沟, 线路开通速度快;一般有线线路连接的质量会随着线路的扩展而急剧下降, 而无线网络不会;有线线路故障点多, 排查故障难, 无线网络故障点少。

2 无线桥接应用中的问题

山东鲁碧建材有限公司的石灰石上料系统采用智能化的堆取料机, 其自动控制系统结构如图1所示。

系统在应该无线桥接通信的过程中, 曾出现无线路由器中断的情况, 使中控控制命令消失, 无法控制堆取料机, 造成堆料机皮带压料, 给生产带来不便, 影响下一环节的顺利进行。另外, 在阴雨天, 路由器经常会出现问题。

3 解决方案

针对网络突然中断的现象, 需要对路由器设置功能进行更改。系统采用的是MOXA工业无线路由装置, 它有多种模式, 将其设置为桥接模式。MOXA的无线AP桥模式 (WDS模式) 是AP模式下的一个子功能, 要启用这个功能, 首先要将设备设置为AP模式, 设置画面见图2。

然后将WDS选项勾选, WDS设置画面, 如图3所示, 将“AP functionlity”选为enable, 终端的设备就能够搜索到这个设备对应的SSID, 也就可以连接到这个AP节点。当然, 选项可以被disable。

WDS最重要的设置就是要在WDS编号中填入MAC地址。根据MOXA无线AP桥接的原理, 识别将要桥接的下一个设备, 是由MAC决定的, 桥接的优先级通过WDS的顺序来决定, 如图3中的WDS1、WDS2.., MAC address中填写将要连接的AP设备的MAC地址。

在WDS1中设置路由器2的MAC地址, WDS2中设置路由器3的MAC地址, 路由器1和路由器2、路由器3便实现了桥接通信。

更改channel频道, 并更改路由器1、2、3的IP地址与其他无线设备信号的频道和IP地址相区分, 达到了防干扰的目的。改造之后效果明显, 从未出现路由器设置丢失、网络中断现象。

阴雨天气路由器信号中断现象的原因, 是周围防雷措施不够, 雷击造成设备损坏。为此, 采用天馈线防雷器技术, 天馈线串联安装, 防止浪涌侵入AP设备造成损害。防雷器的数量根据接入AP天线的数量来确定, 根据具体情况, 使用3个即可。另外, 采用电源防雷器, 安装在路由器供电电源处, 防止浪涌经线路造成路由器损坏。

4 结语

介绍无线桥接信在石灰石堆取料机的应用, 通过更改路由器的设置, 达到抗干扰的目的, 设备故障率大大降低。实践证明, 此次改造是成功的。

参考文献