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无线宽带因能快速、多样、方便地传递信息,被称为城市的“第五公用基础设施”。无线宽带城市建设对提升城市形象,加快城市信息化建设,提高城市的综合竞争能力都会起到非常重要的作用。
“无线扬州”,就是用高速宽带无线网,把扬州整个城市覆盖起来,实现网络和应用的无处不在、无时不在。人们可以随时随地享受各种高效、灵活的信息化服务,实现“任何人,在任何时间,任何地点都能够方便、快捷、高效地获取可支付得起的、丰富的、个性化的信息服务”。
2008年,扬州成为江苏省首个无线宽带城市,并跻身当年全国十大“无线城市”行列。
扬州是全国首批信息化试点城市,同时又是位于长江三角洲的一线旅游城市,人文历史悠久、自然环境优美,获得联合国授予的最佳人居环境奖。扬州建设无线城市不仅有助于进一步提升城市信息化水平,而且有利于创造更好的投资环境和旅游环境。
“无线扬州”概况
2008年初,扬州市政府提出加快建设“无线扬州”,并将其纳入到当年政府工作目标。鉴于扬州电信具有优良的通信基础设施,包括出口带宽、数据网络、光缆和管道资源,全国性的认证平台,庞大的用户基础,专业的技术力量,市场化的运作能力,相对雄厚的投资能力,以及长期的网络保障能力,市政府确定扬州电信为“无线扬州”的唯一建设运营商。
“无线扬州”一期工程总造价为2980万元,按照“政府主导、政企共建、市场运营、应用为本、服务商旅、惠及社会”的运营模式,市政府拨付扬州电信公司专项引导资金870万元,以推动“无线扬州”工程项目全面实施和应用。
“无线扬州”一期工程覆盖扬州主城区25平方公里范围,包括:该区域内主要公共建筑(政府机关、宾馆酒店、休闲场所、火车站)、扬州市区主要旅游景点、工业园区、大专院校、城区主干道。
2008年底,无线扬州一期工程全面建成,共覆盖城区主干道15条,覆盖长度50公里;完成室外道路和园区覆盖基站403个,室内热点AP 1056个。一期工程覆盖扬州市、区政府机关6处、星级宾馆18处、快捷酒店36处、咖啡厅42处,商务楼宇186处、高校12个、工业园区8个、风景区12个、其它区域348处。
2009年1月,无线扬州二期工程启动实施,9月底,覆盖范围已扩大到50平方公里,新增区域包括扬子津大学城、运博会主会场、广陵新城等,新增主干道10条,覆盖长度延伸到90公里,预计到2010年实现扬州城区90平方公里全覆盖。
“无线扬州”目标
覆盖目标:覆盖扬州主城区90平方公里,实现90平方公里内主要干道、星级宾馆、政府机关、商务楼宇、旅游景区、休闲娱乐场所、市民广场和工业园区的全覆盖。
性能目标:实现扬州城区主干道上,车速50公里/小时情况下,连续、流畅的视频回传。所有目标覆盖区域内,下载速率高于2Mbit/s。网络性能指标支持目前以及将来的行业应用需求。
应用目标:开发对政府、扬州企业和扬州市民具有经济或社会价值的行业应用。
效益目标:无线城市的建设要求给扬州市政府带来一定的经济收益或是能够实现政府开支的节省;推动扬州城市信息化和智能化的发展;提高政府和企业的办公效率,给扬州百姓带来生活和学习的便利。
“无线扬州”产业
无线城市的建设提升了扬州投资环境,促进了扬州经济的发展;推动了城市各个行业的智能化、信息化;城市信息化基础设施的完善给百姓生活带来了巨大影响。无线扬州是一个以G2G、G2B为主,兼有G2C的政府信息化工程,对政府、企业和市民都有十分有益。
G2G方面:扬州无线宽带城市建设有效提升了扬州城市形象,加快了扬州城市信息化建设,提高了扬州的综合竞争能力。改善了政府办公环境,提高了政府办公效率;扬州无线城市带来信息获取的便捷性,提升了扬州招商环境,有助于城市的招商引资。同时无线城市和数字城管、应急指挥等系统的结合,能够更加有效的进行城市管理、实现平安城市。
G2B方面:由于扬州无线城市的建设,扬州企业能够更加方便、快捷获取信息。旅游、物流、医疗、零售等行业,可以利用借助扬州无线城市网络,开展智能导游、货物跟踪、远程医疗、无线POS等行业应用,提高企业运作效率。
G2C方面:扬州市民可以随时随地在扬州城区享受高速无线上网带来的乐趣。同时,扬州市民可以利用扬州无线城市网络实现远程看护、无线视频、无线网络硬盘等功能。
“无线扬州”创新
(一)运营模式的创新:运营模式是决定无线城市能否长期生存的关键因素。在充分调研评估ISP运营模式、广告运营模式、政府独营模式和开放共享模式的经验教训后,扬州市政府提出了“政府主导、政企共建、市场运营、应用为本、服务商旅、惠及社会”的运营模式。
通过政府引导的市场化运作,让企业参与到无线宽带城市的建设和运营中。企业按照市场原则,根据效益回报,对车站、宾馆、休闲娱乐场所及校园等进行投资,实行市场化运作。而政府则根据总体目标和规划要求,拿出引导资金用于短期内难以形成规模应用的区域的投资建设,包括产业园区、市民广场、政府大楼和市区道路等,实现在建设过程中的政企共建。此外,上述政府投资区域的网络运营,也可由政府根据网络规模,适当给予网络维护费用,委托企业进行维护和运营。各种基于无线城市的应用开展起来后,无线城市网络就具备了长期的持续发展能力,同时形成一种良性的循环。
(二)技术方案的创新:在无线城市建设过程中,经常遇到的问题是上行接入问题。光缆接入可以提供稳定的高带宽,但是由于种种原因,许多覆盖点光缆无法进入;而且上千接入点的光缆接入,对建设者来说无疑是个巨大的负担。许多城市在无线城市建设过程中,大量采用MESH组网模式,对网络的稳定性和上行带宽产生了很大的影响。扬州结合地方地点,灵活采用EPON与MESH组网相结合的方式,有效解决了无线覆盖与光纤资源建设之间的矛盾问题。
1.MESH技术与EPON技术相结合解决接入问题
◎采用MESH接入优势
无线Mesh网络也称为“多跳(multi-hop)”网络,与传统的交换式网络相比,无线Mesh网络去掉了节点之间的布线需求,但仍具有分布式网络所提供的冗余机制和重新路由功能。Mesh节点具备快速部署和易于安装,它可以自动进行自我配置,并确定最佳的多跳传输路径。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。
MESH网络在复杂的城市环境中具有良好的机动性和快速组网的灵活性,对覆盖旅游景区、市民广场等直接可视的室外区域,有良好的覆盖效果,也是“无线扬州”选择MESH组网的一个主要因素。
由于MESH网络各节点之间必须直接可视,在复杂的城市环境中,特别是像扬州这样的高绿化率的旅游城市,难以实现完全无遮挡信号传递,尤其是道路覆盖,由于其线状的结构,受到绿化树木、道路设施及楼宇的遮挡,不能充分发挥MESH网络的技术优势。
“无线扬州”网络,要求实现50公里/小时速度车载视频,连续、流畅、较清晰的回传功能。同时,今后将有大量的音频、视频等行业应用将会承载在“无线扬州”网络上,对“无线扬州”网络的稳定性、安全性及带宽和时延都具有很高的要求。
◎采用EPON光纤接入优势
EPON技术采用点到多点的网络结构、采用无源光纤传输方式、基于高速以太网平台和TDM时分MAC(Media Access Control)媒体访问控制方式、提供多种综合业务的宽带接入技术。EPON系统主要由OLT,ONU和ODN组成,ODN网络不需要电源,没有电子部件,容易铺设,基本不用维护,长期运营成本和管理成本的节省很大。
ONU每个节点采用光纤接入,提供了稳定的、高带宽的接入方式。接入节点通过百兆光纤直接与核心网络相联,减少了接入核心网络的转接点,有效保障了网络的安全性,降低了网络时延。
因此,扬州无线城市采用MESH接入+EPON光纤接入的优化组网方式,更能保证网络的稳定及带宽需求。在光缆能够接入区域采用EPON技术,由于EPON采用分光技术和单纤接入有效节约了光缆资源。同时对于部分光缆无法到达的区域采用MESH技术,保证所有目标覆盖区域的无线覆盖效果,体现了“无线扬州”网络的组网灵活性和技术的先进性。
2.采用AC+瘦AP组网,实现无线网络可管可控
AC+瘦AP组网方式已经成熟,在全球范围内已经广泛适用,并被普遍接受和认可,AC+瘦AP组网方式已经成为无线组网的趋势。扬州无线城市网络采用AC+瘦AP组网方式,具备网络结构稳健、高带宽、低时延、易于维护等优点,并已经证实可以有效支持视频等行业应用。
①灵活的组网方式和优秀的扩展性
采用AC+瘦AP解决方案,无线用户的传输是通过瘦AP内已建立的GRE隧道和无线控制器AC互连的,因此AP无需和无线控制器直接相连,AP可以通过网络部署在需要覆盖的任意地方。无线控制器有高度的可扩展性,一般的无线控制器可以处理多个AP,而且通过硬件升级或者堆叠技术,可以不断地扩充支持AP的数目,从而实现无线网络的不断延伸。
②智能RF管理功能,实现自动部署和故障恢复
无线控制器能够自动设定瘦AP的RF工作状态,解决了在传统无线网络解决方案里面难以确定复杂环境内每一个AP的工作状态的问题,强大的RF自动管理功能,使得这种新型的无线解决方案可以在任意复杂的使用环境里轻松地部署AP。
通过专门RF管理模块,我们可以根据现场建筑设计图,初步估计瘦AP的部署,并能在实际的调试过程中,计算无线终端的平均带宽,AP和AP之间覆盖面等。通过RF管理软件的计算,安装人员就可以根据建筑图纸上所显示的位置安装AP,在无线网安装完成后,网管人员通过RF 规划自动校准功能,无线控制器可以自动调节无线网上所有瘦AP的频道与功率参数以达到一个最优性能的运行状态。同时网管人员可通过RF管理模块随时监测网内的每个AP的无线电波实际的运行状态,及时掌握每个AP的工作状态和故障诊断,及时做出调整策略。
③集中的网络管理
AC+瘦AP组网方式有非常强大的集中管理功能,所有的关于无线网络的配置都可以通过无线控制器AC统一配置完成。例如开通、管理、维护所有AP设备以及移动终端,包括无线电波频谱、无线安全、接入认证、移动漫游以及接入用户等所有功能。
④强大的漫游功能支持
无线控制器以瘦AP作为边界结合快速的RF管理系统,大大减少了无线客户端和AP的关联时间,可以实现如PDA、手持终端、笔记本电脑等无线适配器在无线网络里面进行快速切换,进而实现快速漫游的功能,而无需要安装专门客户端软件。
⑤AP负载均衡
在某个热点的覆盖范围内,每个AP无线连接的带宽是共享,要确保每个无线终端的数据传输质量,就必须能限制每个AP上无线终端的数量或带宽传输总和或每个无线终端带宽上限。AC可在根据热点区域内AP 的负载情况,将无线用户动态均衡到附近的AP上,同时控制每个AP最大接入用户数。AC的统一部署和控制可以有效的缓解单个AP的接入压力,有效的利用临近的接入节点实现负载均衡。
在视频应用中,负载均衡功能可以有效地缓解单个AP的负担,有效利用临近的AP做接入,从而确保视频应用质量得到保证。
⑥无线终端定位,快速定位故障点和入侵检测
无线控制器结合RF管理工具及传感器,AP和无线控制器系统可以跟踪和定位无线终端的位置,诸如无线接入的电脑、PDA和Wi-Fi手机等。目前系统通常采用三角模式的定位技术,无线定位的准确性可达到2.5米以内,无线定位的条件是所寻找的无线终端附近须有最少三个专门的传感器存在。此功能有利于无线网络快速定位入侵源和故障点,而且还可以结合一些应用程序作二次开发应用。
⑦强大的接入和安全策略控制
基于无线控制器的无线网络可以提供强大的安全控制策略。首先,系统可以提供多标识的用户的接入验证功能,当无线用户进入无线网络以后,不能直接拿到一个可以访问网络的权限,必须通过用户身份验证才能访问网络。其次,系统可以提供统一的加密功能,目前系统能提供的加密功能包括WEP、WPA、WPA-PSK、WPA2等多种加密方式,而且所有的配置都可以通过无线控制器全局配置,AP和无线控制器系统保证了所有无线用户在不同的AP上漫游时,不需要进行重新认证,可靠实现安全的无缝漫游。再次,无线控制器提供强大的访问列表功能,结合内部的验证数据库,可以为不同的组或用户,以不同的验证方式为基础,赋予不同的访问功能。在传统的网络中,有线局域网络和无线局域网是两个相对独立的系统,因此是无办法实现基于无线用户的访问列表控制的,而无线控制器作为连接无线网络和有线网络的桥梁,通过其自身的网关作用,可以实现灵活多样的有线和无线用户的互相访问控制,配置灵活。通过上述种种措施,保证了无线城市接入的安全。
⑧Qos支持
AP和无线交换系统可在每个用户的权限限制内用户无线连接的最高带宽。对于不同的IP服务,系统亦可透过无线交换机模块设置定义不同的QoS队列。众所周知,无线网络的致命缺点是带宽有限,并且系统带宽会随着接入的用户增加而相对减少,经过Qos部署和优化,在整个无线网络内部可以实现不同业务的服务等级,在网络拥塞情况下,可以保证高值应用的流畅运行。
3.多种组网模式,适合不同场景客户使用
①上网需求集中的室内热点区域
通过WLAN接入,为用户提供快速、方便的互联网接入。这些热点涵盖了全市各大宾馆、写字楼、政府机关、会展中心、火车站、连锁咖啡厅、商务酒吧、茶社和会馆、电信营业厅等。其中对于大厅等场所,可通过单AP或者多AP覆盖实现大流量和高带宽的接入;
而对酒店商务楼宇,可通过合路方式实现所有楼层的无线覆盖。
② 城市开放性室外热点区域
小区花园、市民广场和公园,采用WLAN的室外覆盖技术,使得市民无论出行在城区的哪个角落,都也可以随时随地通过WLAN无线接入互联网,看新闻、收发邮件、查询天气、交通、财经、证券、购物、餐饮、旅游、彩票等综合信息。为避免2.4G频段干扰,可以采用5.8G频段覆盖室外。
③ 街道区域
道路覆盖采用WIFI技术和MESH技术相结合的方式进行覆盖。对于道路两边有电信线杆和监控杆的加以合理利用,对没有可以利旧的点采用新立杆方式进行覆盖。
通过AC和IP承载网的统一部署,在街道覆盖范围内,实现车载无线视频系统,在车速50公里/小时的情况下,能够连续、不间断的实现视频回传功能。
④ 高校区域
目前,扬州部分高校已实现了全校区的WLAN覆盖,学生和教师可以在校园任何角落接入互联网。校区以统一的WLAN制式进行无线接入部署,不仅可以满足师生在教室、图书馆、校园绿地等地随时上网的客观需求,而且由于制式相同、统一运营,可以实现校际资源共享,促进学术交流和信息沟通。并且可以实现在无线信号覆盖下,同时访问互联网和教育网。另外,高校作为科研机构,在高校部署802.11n等先进的宽带无线接入技术有天然的优势,从而打造城市信息化的又一亮点。
校园室内覆盖采取室内室外相结合的方式。对于校园图书馆等可以建设室内分布的楼宇,新建室内分布系统,通过室内分布系统合路进行覆盖。校园宿舍等无法建设室内分布的区域,通过室外定向天线覆盖。
(三)实施方式的创新:城市应急指挥、城管立案、无线智能导游等应用都需要室外道路无线覆盖的支持。目前,许多城市建设无线城市是通过将设备挂在路灯杆上进行覆盖。通过在路灯杆上安装设备,有效利用现有资源,同时方便电源的接入,但是也存在许多问题。首先在路灯杆上安装设备,受制于路灯、路政部门的管制,路灯杆上安装设备不便于光缆的接入;扬州无线城市采用了在道路两侧新立杆方式进行覆盖,将设备安装在新立杆上。同时由于扬州城区主要干道都有电信管道,将AP设备覆盖距离和电信管道位置结合起来考虑立杆位置。
“无线扬州”展望
扬州是一座有着近2500年历史的文化名城,精致是扬州的特色与精髓。扬州的精致既体现在它深厚的历史文化底蕴,也表现在它无处不在精致的自然景观资源,同时也映射在数字城市建设和管理的理念与实践中。
“故人西辞黄鹤楼,烟花三月下扬州”描绘的是诗意扬州;“春风十里扬州路,绿杨城郭是扬州”反映的是生态扬州;“十里长街市井连,夜市千灯照碧云”讲述的是繁华扬州;而“网络资源共享、政务高效透明、商务便捷诚信”展现的则是进入信息化时代的数字扬州。今天当我们再次打造“精致扬州”时,正是定位于无线通信技术和手段对于“精致扬州”城市形象的挖掘与再造,对于“精致扬州”现代内涵的拓展与深化,对于“数字扬州”建设给扬州经济、社会和人民生活的各个层面带来的实惠。
展望“十二五”扬州城市信息化规划,无线扬州的应用前景广阔。
无线办公OA
政府工作人员可以通过无线城市网络,利用移动终端(智能手机、PDA、笔记本电脑等)登陆政府办公系统,实现随时随地的了解工作安排,收发邮件,处理公文。
利用统一通信功能,将政府工作人员的固定电话、手机、即时通讯用一个号码关联起来,确保信息的及时传达,提高信息流转效率。
城市管理视频立案
通过车载摄像机或PDA拍照或录像,城管巡查人员将所遇见的情况实时发送至城市管理中心,并作为立案处理的主要依据。
城市应急联动指挥
利用车载视频监控设备,通过无线城市网络,将事故现场的实时情况传送回应急指挥监控中心,为领导决策提供及时的信息。
环境保护无线监控
在污染源现场布设摄像头和传感器,检测各类污染指标,并通过有线、无线网络传回环境监控中心。
现场执法人员通过移动终端,可以随时随地对现场进行远程实时视频监控。并在处理过程中可随时调阅企业基本信息、位置信息、企业排污收费情况、历史检查记录、实时监测指标和监控视频等信息,为执法处理提供依据,提供即时拍照功能,可以实时取证,并提供上传功能将现场照片和记录及时上传至执法系统。
城市综合信息发布
通过信息发布平台及遍布城市重点地区的户外大屏幕、公交站台屏幕、车载移动电视等终端设备组成,可发布实时新闻、紧急通知、政策宣传、公益广告、活动直播等。
城市停车泊位管理
对城市所有车位进行统一规划和管理。城管人员以无线手持终端,通过无线城市网络与城管停车管理系统相连,数据实时上传数据中心,确保资费统一,准确收费,避免偷逃。对市民来说明白消费。
公交实时无线监控
公交实施监控可以将公交车内的各种情况以视频的形式实时记录在本地硬盘上,当发生特殊事件时可将视频实时传输回管理中心,并作为处理依据。管理人员亦可随时调用检查。
智能无线导游
车载无线智能导游:在旅游大巴车、高级接待轿车上安装车载无线多媒体导游终端,当车辆经过景区附近时,通过GPS定位,触发播放对应景点的导游视频、文字介绍。
手机无线导游:游客到达扬州后,租用特定的导游手机。导游手机可以提供定位服务、景点介绍、订房订票、旅游团管理等功能。
无线城市的建设提升了扬州投资环境,促进了扬州经济的发展;城市信息化基础设施的完善给市民生活带来了巨大影响;行业应用的推广在不远的将来会极大地推动城市各个行业的智能化、信息化。
(作者单位:江苏省扬州市经济和信息化委员会)
“无线扬州”,就是用高速宽带无线网,把扬州整个城市覆盖起来,实现网络和应用的无处不在、无时不在。人们可以随时随地享受各种高效、灵活的信息化服务,实现“任何人,在任何时间,任何地点都能够方便、快捷、高效地获取可支付得起的、丰富的、个性化的信息服务”。
2008年,扬州成为江苏省首个无线宽带城市,并跻身当年全国十大“无线城市”行列。
扬州是全国首批信息化试点城市,同时又是位于长江三角洲的一线旅游城市,人文历史悠久、自然环境优美,获得联合国授予的最佳人居环境奖。扬州建设无线城市不仅有助于进一步提升城市信息化水平,而且有利于创造更好的投资环境和旅游环境。
“无线扬州”概况
2008年初,扬州市政府提出加快建设“无线扬州”,并将其纳入到当年政府工作目标。鉴于扬州电信具有优良的通信基础设施,包括出口带宽、数据网络、光缆和管道资源,全国性的认证平台,庞大的用户基础,专业的技术力量,市场化的运作能力,相对雄厚的投资能力,以及长期的网络保障能力,市政府确定扬州电信为“无线扬州”的唯一建设运营商。
“无线扬州”一期工程总造价为2980万元,按照“政府主导、政企共建、市场运营、应用为本、服务商旅、惠及社会”的运营模式,市政府拨付扬州电信公司专项引导资金870万元,以推动“无线扬州”工程项目全面实施和应用。
“无线扬州”一期工程覆盖扬州主城区25平方公里范围,包括:该区域内主要公共建筑(政府机关、宾馆酒店、休闲场所、火车站)、扬州市区主要旅游景点、工业园区、大专院校、城区主干道。
2008年底,无线扬州一期工程全面建成,共覆盖城区主干道15条,覆盖长度50公里;完成室外道路和园区覆盖基站403个,室内热点AP 1056个。一期工程覆盖扬州市、区政府机关6处、星级宾馆18处、快捷酒店36处、咖啡厅42处,商务楼宇186处、高校12个、工业园区8个、风景区12个、其它区域348处。
2009年1月,无线扬州二期工程启动实施,9月底,覆盖范围已扩大到50平方公里,新增区域包括扬子津大学城、运博会主会场、广陵新城等,新增主干道10条,覆盖长度延伸到90公里,预计到2010年实现扬州城区90平方公里全覆盖。
“无线扬州”目标
覆盖目标:覆盖扬州主城区90平方公里,实现90平方公里内主要干道、星级宾馆、政府机关、商务楼宇、旅游景区、休闲娱乐场所、市民广场和工业园区的全覆盖。
性能目标:实现扬州城区主干道上,车速50公里/小时情况下,连续、流畅的视频回传。所有目标覆盖区域内,下载速率高于2Mbit/s。网络性能指标支持目前以及将来的行业应用需求。
应用目标:开发对政府、扬州企业和扬州市民具有经济或社会价值的行业应用。
效益目标:无线城市的建设要求给扬州市政府带来一定的经济收益或是能够实现政府开支的节省;推动扬州城市信息化和智能化的发展;提高政府和企业的办公效率,给扬州百姓带来生活和学习的便利。
“无线扬州”产业
无线城市的建设提升了扬州投资环境,促进了扬州经济的发展;推动了城市各个行业的智能化、信息化;城市信息化基础设施的完善给百姓生活带来了巨大影响。无线扬州是一个以G2G、G2B为主,兼有G2C的政府信息化工程,对政府、企业和市民都有十分有益。
G2G方面:扬州无线宽带城市建设有效提升了扬州城市形象,加快了扬州城市信息化建设,提高了扬州的综合竞争能力。改善了政府办公环境,提高了政府办公效率;扬州无线城市带来信息获取的便捷性,提升了扬州招商环境,有助于城市的招商引资。同时无线城市和数字城管、应急指挥等系统的结合,能够更加有效的进行城市管理、实现平安城市。
G2B方面:由于扬州无线城市的建设,扬州企业能够更加方便、快捷获取信息。旅游、物流、医疗、零售等行业,可以利用借助扬州无线城市网络,开展智能导游、货物跟踪、远程医疗、无线POS等行业应用,提高企业运作效率。
G2C方面:扬州市民可以随时随地在扬州城区享受高速无线上网带来的乐趣。同时,扬州市民可以利用扬州无线城市网络实现远程看护、无线视频、无线网络硬盘等功能。
“无线扬州”创新
(一)运营模式的创新:运营模式是决定无线城市能否长期生存的关键因素。在充分调研评估ISP运营模式、广告运营模式、政府独营模式和开放共享模式的经验教训后,扬州市政府提出了“政府主导、政企共建、市场运营、应用为本、服务商旅、惠及社会”的运营模式。
通过政府引导的市场化运作,让企业参与到无线宽带城市的建设和运营中。企业按照市场原则,根据效益回报,对车站、宾馆、休闲娱乐场所及校园等进行投资,实行市场化运作。而政府则根据总体目标和规划要求,拿出引导资金用于短期内难以形成规模应用的区域的投资建设,包括产业园区、市民广场、政府大楼和市区道路等,实现在建设过程中的政企共建。此外,上述政府投资区域的网络运营,也可由政府根据网络规模,适当给予网络维护费用,委托企业进行维护和运营。各种基于无线城市的应用开展起来后,无线城市网络就具备了长期的持续发展能力,同时形成一种良性的循环。
(二)技术方案的创新:在无线城市建设过程中,经常遇到的问题是上行接入问题。光缆接入可以提供稳定的高带宽,但是由于种种原因,许多覆盖点光缆无法进入;而且上千接入点的光缆接入,对建设者来说无疑是个巨大的负担。许多城市在无线城市建设过程中,大量采用MESH组网模式,对网络的稳定性和上行带宽产生了很大的影响。扬州结合地方地点,灵活采用EPON与MESH组网相结合的方式,有效解决了无线覆盖与光纤资源建设之间的矛盾问题。
1.MESH技术与EPON技术相结合解决接入问题
◎采用MESH接入优势
无线Mesh网络也称为“多跳(multi-hop)”网络,与传统的交换式网络相比,无线Mesh网络去掉了节点之间的布线需求,但仍具有分布式网络所提供的冗余机制和重新路由功能。Mesh节点具备快速部署和易于安装,它可以自动进行自我配置,并确定最佳的多跳传输路径。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。
MESH网络在复杂的城市环境中具有良好的机动性和快速组网的灵活性,对覆盖旅游景区、市民广场等直接可视的室外区域,有良好的覆盖效果,也是“无线扬州”选择MESH组网的一个主要因素。
由于MESH网络各节点之间必须直接可视,在复杂的城市环境中,特别是像扬州这样的高绿化率的旅游城市,难以实现完全无遮挡信号传递,尤其是道路覆盖,由于其线状的结构,受到绿化树木、道路设施及楼宇的遮挡,不能充分发挥MESH网络的技术优势。
“无线扬州”网络,要求实现50公里/小时速度车载视频,连续、流畅、较清晰的回传功能。同时,今后将有大量的音频、视频等行业应用将会承载在“无线扬州”网络上,对“无线扬州”网络的稳定性、安全性及带宽和时延都具有很高的要求。
◎采用EPON光纤接入优势
EPON技术采用点到多点的网络结构、采用无源光纤传输方式、基于高速以太网平台和TDM时分MAC(Media Access Control)媒体访问控制方式、提供多种综合业务的宽带接入技术。EPON系统主要由OLT,ONU和ODN组成,ODN网络不需要电源,没有电子部件,容易铺设,基本不用维护,长期运营成本和管理成本的节省很大。
ONU每个节点采用光纤接入,提供了稳定的、高带宽的接入方式。接入节点通过百兆光纤直接与核心网络相联,减少了接入核心网络的转接点,有效保障了网络的安全性,降低了网络时延。
因此,扬州无线城市采用MESH接入+EPON光纤接入的优化组网方式,更能保证网络的稳定及带宽需求。在光缆能够接入区域采用EPON技术,由于EPON采用分光技术和单纤接入有效节约了光缆资源。同时对于部分光缆无法到达的区域采用MESH技术,保证所有目标覆盖区域的无线覆盖效果,体现了“无线扬州”网络的组网灵活性和技术的先进性。
2.采用AC+瘦AP组网,实现无线网络可管可控
AC+瘦AP组网方式已经成熟,在全球范围内已经广泛适用,并被普遍接受和认可,AC+瘦AP组网方式已经成为无线组网的趋势。扬州无线城市网络采用AC+瘦AP组网方式,具备网络结构稳健、高带宽、低时延、易于维护等优点,并已经证实可以有效支持视频等行业应用。
①灵活的组网方式和优秀的扩展性
采用AC+瘦AP解决方案,无线用户的传输是通过瘦AP内已建立的GRE隧道和无线控制器AC互连的,因此AP无需和无线控制器直接相连,AP可以通过网络部署在需要覆盖的任意地方。无线控制器有高度的可扩展性,一般的无线控制器可以处理多个AP,而且通过硬件升级或者堆叠技术,可以不断地扩充支持AP的数目,从而实现无线网络的不断延伸。
②智能RF管理功能,实现自动部署和故障恢复
无线控制器能够自动设定瘦AP的RF工作状态,解决了在传统无线网络解决方案里面难以确定复杂环境内每一个AP的工作状态的问题,强大的RF自动管理功能,使得这种新型的无线解决方案可以在任意复杂的使用环境里轻松地部署AP。
通过专门RF管理模块,我们可以根据现场建筑设计图,初步估计瘦AP的部署,并能在实际的调试过程中,计算无线终端的平均带宽,AP和AP之间覆盖面等。通过RF管理软件的计算,安装人员就可以根据建筑图纸上所显示的位置安装AP,在无线网安装完成后,网管人员通过RF 规划自动校准功能,无线控制器可以自动调节无线网上所有瘦AP的频道与功率参数以达到一个最优性能的运行状态。同时网管人员可通过RF管理模块随时监测网内的每个AP的无线电波实际的运行状态,及时掌握每个AP的工作状态和故障诊断,及时做出调整策略。
③集中的网络管理
AC+瘦AP组网方式有非常强大的集中管理功能,所有的关于无线网络的配置都可以通过无线控制器AC统一配置完成。例如开通、管理、维护所有AP设备以及移动终端,包括无线电波频谱、无线安全、接入认证、移动漫游以及接入用户等所有功能。
④强大的漫游功能支持
无线控制器以瘦AP作为边界结合快速的RF管理系统,大大减少了无线客户端和AP的关联时间,可以实现如PDA、手持终端、笔记本电脑等无线适配器在无线网络里面进行快速切换,进而实现快速漫游的功能,而无需要安装专门客户端软件。
⑤AP负载均衡
在某个热点的覆盖范围内,每个AP无线连接的带宽是共享,要确保每个无线终端的数据传输质量,就必须能限制每个AP上无线终端的数量或带宽传输总和或每个无线终端带宽上限。AC可在根据热点区域内AP 的负载情况,将无线用户动态均衡到附近的AP上,同时控制每个AP最大接入用户数。AC的统一部署和控制可以有效的缓解单个AP的接入压力,有效的利用临近的接入节点实现负载均衡。
在视频应用中,负载均衡功能可以有效地缓解单个AP的负担,有效利用临近的AP做接入,从而确保视频应用质量得到保证。
⑥无线终端定位,快速定位故障点和入侵检测
无线控制器结合RF管理工具及传感器,AP和无线控制器系统可以跟踪和定位无线终端的位置,诸如无线接入的电脑、PDA和Wi-Fi手机等。目前系统通常采用三角模式的定位技术,无线定位的准确性可达到2.5米以内,无线定位的条件是所寻找的无线终端附近须有最少三个专门的传感器存在。此功能有利于无线网络快速定位入侵源和故障点,而且还可以结合一些应用程序作二次开发应用。
⑦强大的接入和安全策略控制
基于无线控制器的无线网络可以提供强大的安全控制策略。首先,系统可以提供多标识的用户的接入验证功能,当无线用户进入无线网络以后,不能直接拿到一个可以访问网络的权限,必须通过用户身份验证才能访问网络。其次,系统可以提供统一的加密功能,目前系统能提供的加密功能包括WEP、WPA、WPA-PSK、WPA2等多种加密方式,而且所有的配置都可以通过无线控制器全局配置,AP和无线控制器系统保证了所有无线用户在不同的AP上漫游时,不需要进行重新认证,可靠实现安全的无缝漫游。再次,无线控制器提供强大的访问列表功能,结合内部的验证数据库,可以为不同的组或用户,以不同的验证方式为基础,赋予不同的访问功能。在传统的网络中,有线局域网络和无线局域网是两个相对独立的系统,因此是无办法实现基于无线用户的访问列表控制的,而无线控制器作为连接无线网络和有线网络的桥梁,通过其自身的网关作用,可以实现灵活多样的有线和无线用户的互相访问控制,配置灵活。通过上述种种措施,保证了无线城市接入的安全。
⑧Qos支持
AP和无线交换系统可在每个用户的权限限制内用户无线连接的最高带宽。对于不同的IP服务,系统亦可透过无线交换机模块设置定义不同的QoS队列。众所周知,无线网络的致命缺点是带宽有限,并且系统带宽会随着接入的用户增加而相对减少,经过Qos部署和优化,在整个无线网络内部可以实现不同业务的服务等级,在网络拥塞情况下,可以保证高值应用的流畅运行。
3.多种组网模式,适合不同场景客户使用
①上网需求集中的室内热点区域
通过WLAN接入,为用户提供快速、方便的互联网接入。这些热点涵盖了全市各大宾馆、写字楼、政府机关、会展中心、火车站、连锁咖啡厅、商务酒吧、茶社和会馆、电信营业厅等。其中对于大厅等场所,可通过单AP或者多AP覆盖实现大流量和高带宽的接入;
而对酒店商务楼宇,可通过合路方式实现所有楼层的无线覆盖。
② 城市开放性室外热点区域
小区花园、市民广场和公园,采用WLAN的室外覆盖技术,使得市民无论出行在城区的哪个角落,都也可以随时随地通过WLAN无线接入互联网,看新闻、收发邮件、查询天气、交通、财经、证券、购物、餐饮、旅游、彩票等综合信息。为避免2.4G频段干扰,可以采用5.8G频段覆盖室外。
③ 街道区域
道路覆盖采用WIFI技术和MESH技术相结合的方式进行覆盖。对于道路两边有电信线杆和监控杆的加以合理利用,对没有可以利旧的点采用新立杆方式进行覆盖。
通过AC和IP承载网的统一部署,在街道覆盖范围内,实现车载无线视频系统,在车速50公里/小时的情况下,能够连续、不间断的实现视频回传功能。
④ 高校区域
目前,扬州部分高校已实现了全校区的WLAN覆盖,学生和教师可以在校园任何角落接入互联网。校区以统一的WLAN制式进行无线接入部署,不仅可以满足师生在教室、图书馆、校园绿地等地随时上网的客观需求,而且由于制式相同、统一运营,可以实现校际资源共享,促进学术交流和信息沟通。并且可以实现在无线信号覆盖下,同时访问互联网和教育网。另外,高校作为科研机构,在高校部署802.11n等先进的宽带无线接入技术有天然的优势,从而打造城市信息化的又一亮点。
校园室内覆盖采取室内室外相结合的方式。对于校园图书馆等可以建设室内分布的楼宇,新建室内分布系统,通过室内分布系统合路进行覆盖。校园宿舍等无法建设室内分布的区域,通过室外定向天线覆盖。
(三)实施方式的创新:城市应急指挥、城管立案、无线智能导游等应用都需要室外道路无线覆盖的支持。目前,许多城市建设无线城市是通过将设备挂在路灯杆上进行覆盖。通过在路灯杆上安装设备,有效利用现有资源,同时方便电源的接入,但是也存在许多问题。首先在路灯杆上安装设备,受制于路灯、路政部门的管制,路灯杆上安装设备不便于光缆的接入;扬州无线城市采用了在道路两侧新立杆方式进行覆盖,将设备安装在新立杆上。同时由于扬州城区主要干道都有电信管道,将AP设备覆盖距离和电信管道位置结合起来考虑立杆位置。
“无线扬州”展望
扬州是一座有着近2500年历史的文化名城,精致是扬州的特色与精髓。扬州的精致既体现在它深厚的历史文化底蕴,也表现在它无处不在精致的自然景观资源,同时也映射在数字城市建设和管理的理念与实践中。
“故人西辞黄鹤楼,烟花三月下扬州”描绘的是诗意扬州;“春风十里扬州路,绿杨城郭是扬州”反映的是生态扬州;“十里长街市井连,夜市千灯照碧云”讲述的是繁华扬州;而“网络资源共享、政务高效透明、商务便捷诚信”展现的则是进入信息化时代的数字扬州。今天当我们再次打造“精致扬州”时,正是定位于无线通信技术和手段对于“精致扬州”城市形象的挖掘与再造,对于“精致扬州”现代内涵的拓展与深化,对于“数字扬州”建设给扬州经济、社会和人民生活的各个层面带来的实惠。
展望“十二五”扬州城市信息化规划,无线扬州的应用前景广阔。
无线办公OA
政府工作人员可以通过无线城市网络,利用移动终端(智能手机、PDA、笔记本电脑等)登陆政府办公系统,实现随时随地的了解工作安排,收发邮件,处理公文。
利用统一通信功能,将政府工作人员的固定电话、手机、即时通讯用一个号码关联起来,确保信息的及时传达,提高信息流转效率。
城市管理视频立案
通过车载摄像机或PDA拍照或录像,城管巡查人员将所遇见的情况实时发送至城市管理中心,并作为立案处理的主要依据。
城市应急联动指挥
利用车载视频监控设备,通过无线城市网络,将事故现场的实时情况传送回应急指挥监控中心,为领导决策提供及时的信息。
环境保护无线监控
在污染源现场布设摄像头和传感器,检测各类污染指标,并通过有线、无线网络传回环境监控中心。
现场执法人员通过移动终端,可以随时随地对现场进行远程实时视频监控。并在处理过程中可随时调阅企业基本信息、位置信息、企业排污收费情况、历史检查记录、实时监测指标和监控视频等信息,为执法处理提供依据,提供即时拍照功能,可以实时取证,并提供上传功能将现场照片和记录及时上传至执法系统。
城市综合信息发布
通过信息发布平台及遍布城市重点地区的户外大屏幕、公交站台屏幕、车载移动电视等终端设备组成,可发布实时新闻、紧急通知、政策宣传、公益广告、活动直播等。
城市停车泊位管理
对城市所有车位进行统一规划和管理。城管人员以无线手持终端,通过无线城市网络与城管停车管理系统相连,数据实时上传数据中心,确保资费统一,准确收费,避免偷逃。对市民来说明白消费。
公交实时无线监控
公交实施监控可以将公交车内的各种情况以视频的形式实时记录在本地硬盘上,当发生特殊事件时可将视频实时传输回管理中心,并作为处理依据。管理人员亦可随时调用检查。
智能无线导游
车载无线智能导游:在旅游大巴车、高级接待轿车上安装车载无线多媒体导游终端,当车辆经过景区附近时,通过GPS定位,触发播放对应景点的导游视频、文字介绍。
手机无线导游:游客到达扬州后,租用特定的导游手机。导游手机可以提供定位服务、景点介绍、订房订票、旅游团管理等功能。
无线城市的建设提升了扬州投资环境,促进了扬州经济的发展;城市信息化基础设施的完善给市民生活带来了巨大影响;行业应用的推广在不远的将来会极大地推动城市各个行业的智能化、信息化。
(作者单位:江苏省扬州市经济和信息化委员会)