公交车无线上网服务系统

　　一、项目背景

　　市民坐在公交车里就能无线上网。随着无线通讯技术的快速发展，我国各大城市都将建设“公交车无线上网服务系统”。这意味着在今后，乘客可使用带有WiFi功能的移动终端(手机、笔记本、PAD等)，接入通讯运营商提供的Wi-Fi网络，便捷访问互联网。

　　该系统借助部署在公交车内的无线上网设备，突破性地实现了在移动性热点区域的WiFi网络覆盖。厦门才茂出品的无线网关设备，完美的将3G/4G无线网络和WiFi技术相结合，通过3G/4G高速无线网络接入互联网，再通过WiFi共享给公交车上的终端设备。乘客不但可以在公交车上通过才茂的无线网关设备接入互联网，实现在线娱乐、观影或者处理商务事宜，还可以通过WiFi终端免费访问公交信息系统，查询公交线路、公交服务及公交沿线商家优惠等。

　　二、无线技术原理及应用

　　1、WIFI技术原理

　　WiFi全称WirelessFidelity，它的最大优点就是传输速度较高，另外它的有效距离也很长，其主要特性为速度快、可靠性高。

　　WiFi最主要的优势在于不需要布线，可以不受布线条件的限制，因此非常适合移动上网用户的需要，具有广阔市场前景。目前它已经从传统的医疗保健、库存控制和管理服务等特殊行业向更多行业拓展开去，进入家庭以及教育机构等领域，甚至开始应用于交通工具上，如公交车上。

　　2、3G网络技术原理

　　第三代移动通信技术(3rd-generation，3G)，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。目前3G存在四种标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。

　　目前，中国3G处于快速发展阶段。随着TD-SCDMA网络已经在国内10个城市试商用并成功地服务于北京奥运会、运营商重组圆满落下帷幕以及马上面临的国内3G牌照发放，使2008年成为中国3G产业发展的关键一年。此外，截至今年6月，中国移动电话用户总数已突破6亿大关，互联网用户数也达到了2亿户。由此可见，移动通信和互联网的高速发展也让中国3G向更高的目标迈进。

　　TD-SCDMA网络在北京奥运会开幕式上得到了一定规模的使用，在北京有近7000个用户在当晚使用了TD-SCDMA网络，其中使用视频通话的次数达到800多次。而中国移动的3G网络也经历了最严峻的考验：在国家体育场及奥林匹克中心区内举行开幕式时，移动通信的网络通话峰值达到每小时110065次。

　　中国电信CDMA2000的网络建设速度最快，网络稳定性和质量已超过WCDMA和TDCDMA。中国电信极力打造终端产业链，全球知名终端厂家已全部与中国电信合作，CDMA2000终端的种类也与WCDMA持平，目前中国电信已成为全球CDMA用户最多的电信运营商。

　　而中国联通在出售CDMA网络资产和业务之后，不仅获得了可观的资金保障，而且借助重组的快速推进以及拥有WCDMA技术和产业链最为成熟的优势，中国联通有望获得超过2G时代的市场份额，并已经着手进行3G网络的规划建设，将于明年在各省陆续开通商用。种种迹象显示，3G在中国的发展初期即拥有了较好的成绩，也为其今后的稳步发展打下了坚实的基础。

　　3、简单的组建方法

　　本文描述的无线应用中，架设网络的基本配备就是通讯运营商提供的3G/4G网络(SIM卡或UIM卡等)以及厦门才茂提供的无线网关设备，如此便能以无线的模式，架设费用和复杂程序远远低于传统的有线网络。

　　三、方案介绍

　　(一)系统结构

　　一般性无线局域网应用主要结构是：电信运营商提供可运营、可管理的无线运营平台;无线设备供应商提供完整的WiFi解决方案;场地经营者提供行业特色的WiFi信息服务;最终用户应用丰富的WiFi服务体验。

　　公交车无线上网服务系统由三大块组成：通讯运营商提供的高速无线网络，厦门才茂提供的无线网关设备以及用户手持的终端设备。而前两部分已经由运营商与设备厂商协议建设安置在公交车内，只需要将SIM卡或者UIM卡装入才茂的无线网关设备并让设备正常运行即可。对于用户来说只需要具有WiFi模块的终端设备，如WiFi手机、Pad、上网笔记本等，他们就可以在具有无线上网服务系统的公交车上自由接入互联网，进行娱乐活动、在线观影或处理日常商务事宜等。

　　(二)系统应用原理图

　　(三)系统特性说明

　　厦门才茂无线网关设备

　　工业级设计

　　1. 工业级CPU：工业级ARM9高性能嵌入式处理，200MPS;带 16KB Dcache，高速缓存数据，加快高速数据访问速度;带16KB Icache，高速指令缓存，加强了指令处理速度。

　　2. 工业级无线模块：采用工业级无线模块，抗干扰强，传输稳定。

　　3. 实时操作系统：采用LINUX2.6.28操作系统，带内存管理单元，实时性强，功能升级快，系统稳定，带完善TCP/IP协议栈;

　　4. 强化电路板：PCB采用遵循3H和3W原则，同时公司所有产品电路板都采用高品质材质来生产，确保板材的稳定可靠。

　　5. 工业级元器件：整机元器件采用严格筛选的工业级元器件来生产。

　　6. 工业级电源：宽压电源设计，电源适应范围为DC5V~DC35V，内置电源反向保护和过压过流保护。

　　7. 电磁防护：以太网接口内置1.5KV电磁隔离防护

　　8. 抗干扰设计：采用金属外壳，屏蔽电磁干扰，系统保护等级IP30;天线带防雷设计;系统超低温和超高温设计;特别适合在环境恶劣的工业环境下使用。

　　稳定可靠

　　1、 在线维持专利技术：智能防掉线，在线检测，在线维持，掉线自动重拨，异常自动复位，确保设备永远在线

　　2、 三层系统保护：在原来两级(软件保护+CPU内置看门狗WDT保护)系统保护的基础上，增加一级系统虚拟值守VWM(Virtual Man Watch)检测保护功能，确保系统稳定可靠

　　3、 UIM/SIM卡ESD保护：1.8V/3V/5V标准的推杆式用户卡接口，内置15KV ESD保护。

　　4、 串口ESD保护：串口RS232内置15KV ESD保护。

　　5、 金属外壳：采用金属外壳，防辐射，抗干扰;外壳和系统安全隔离，防雷设计;符合电力安规要求;防护等级为IP41;特别适合于环境恶劣的工业控制领域。

　　6、 所有无线模块都有通过CGD认证或者FCC认证或者CE认证。

　　7、 高速处理CPU：采用高速ARM9的工业级CPU，可以更加高速地处理各种协议数据转换;解决了业内“假在线”、“假死机”、“当机”等疑难问题。

　　8、 超大内存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits，有超大的内存来缓存客户发送数据，同时接收超大数据包，数据不丢失。

　　9、 完善的协议栈：新系统加载了完善的TCP/IP协议栈，采用了完善的TCP/IP协议栈;使网络通信性能优异，掉线概率极大降低。

　　10、 EMC性能优异：通过电力3000V电击测试，特别适合在工业领域环境恶劣下使用;系统EMC/EMI优异，系统稳定可靠;通过EMC测试;公司产品2010年荣获“中国工控行业客户满意最佳供应商”。

　　功能强大

　　1. 支持局域网WIFI(802.11 a/b/g/n)功能和广域网3G/3.5G WCDMA无线网络功能，同时系统加载了广域网通信VPN隧道、WIFI局域网传输的安全认证等安全功能，实现无线局域网和无线广域网的无缝连接，为用户提供高速、安全、可靠的移动宽带服务

　　2. 提供标准有线WAN口，支持PPPOE，可直接连接ADSL设备和长城宽带线路

　　3. 支持无线视频监控和动态图像传输

　　4. 支持以太网数据通信和路由转发，同时也支持串口TCP/UDP透明数据传输或者串口配置

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

　　6. 智能防掉线，支持在线检测，在线维持，掉线自动重拨，确保设备永远在线

　　7. 支持IPTABLES防火墙，包过滤功能

　　8. 支持定时上线下线功能，可以设置设备在某段时间内上线和某个时间内下线

　　9. 支持动态路由和静态路由、RIPv1、RIPv2、OSPF、BGP、NDSP、IRMP、SNSP、IGMP、DVMRP、PIM-SM/DM

　　10. 支持多种协议：TCP/IP，UDP，ICMP，SMTP，HTTP，POP3，OICQ，TELNET，FTP等。

　　11. 支持动态路由和静态路由

　　12. 支持DHCP/DHCPD功能

　　13. 支持端口映射NAT功能，如SNAT，DNAT

　　14. 支持动态DDNS：支持花生壳、88IP和dyndns域名服务商

　　15. 支持DMZ主机

　　16. 支持APN/VPDN网络

　　17. 方便的WEB配置，支持远程WEB管理

　　18. 支持WEB配置保存和恢复，实现参数的备份和批量设备的快速配置

　　19. 支持telnet管理，方便易用的控制台shell交互环境

　　20. 支持多台终端共享router ppp广域网出口

　　21. 支持多种无线拨号方式：自动分配，指定IP，指定本地对端IP

　　22. 支持作为PPP服务器，多种认证方式，支持双向认证

　　23. 方便易用的COM及SYSLOG系统诊断，调试功能

　　24. 支持串口本地软件升级

　　25. 支持TFTP软件远程升级

　　26. 支持实时时钟

　　27. 同时支持LINUX和WINDOWS操作系统

　　简单易用

　　1. 产品出厂配置默认参数，客户只需修改个别参数甚至不需要做任何参数修改，就可以实现快速使用设备。

　　2. 图形化配置工具：完善的图形化配置工具，提供快速配置功能，实现客户快速配置;提供批量配置功能，实现批量设备的配置。

　　3. 产品说明书提供快速配置说明，可以快速使用设备。

　　4. 检查软件：提供SYSLOG日志输出功能，可以用于参考设备工作日志，同时协助分析异常时的原因;通过串口调试软件，提供不同的调试等级输出，方便客户查看各种信息，快速定位问题。

　　5. 设备经过8年的沉淀，设备功能完善同时简单易用。

　　WIFI无线参数：

项目	内容
WIFI模块	采用芯片内嵌WIFI模块，高集成，稳定性好
WIFI标准	支持802.11 a/b/g/n标准，速度支持6M/9M/12M/18M/24M/36/48/54Mbps最高可达108M
加密方式	支持WAP加密，内置WAP和WAP 2.0，内建64位和128位的WEP加密 支持WEP加密，内置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
传输距离	室外无阻拦，室外覆盖范围可达150米

　　

硬件系统：

项目	内容
CPU	工业级高性能嵌入式处理MIPS CPU，主频320Mhz
MMU	CPU带MMU内存管理单元，可以防止内存溢出导致系统的异常
FLASH	64Mbits（可扩充到256Mbits）有足够大的内存来存放程序和数据
SDRAM	256Mbits(可扩充到2048Mbits)>=256Mbits，有足够大的缓存来提高系统运算速度

　　操作系统：

项目	内容
操作系统	采用LINUX2.6操作系统，带内存管理单元，实时性强，功能升级快，系统稳定；

　　接口类型：

项目	内容
WAN口	一个WAN口(Line0)，支持PPPOE
以太网口	4个 10/100 Base-T 以太网口(Lan1-lan4)，Ethernet IEEE 802-3, 802-2；内置1.5KV电磁隔离保护
串口	1个RS232串口或1个RS485接口（可支持RS422/TTL） 数据位：7、8位 停止位：1、2位 校验位：无校验、奇校验、偶校验、SPACE及MARK校验 串口速率：110bps ~ 230400bps 流控位：无流控、RTS/CTS 硬流控或XON/XOFF软流控
USB接口	1个USB接口，USB2.0，HOST接口，速率12Mbps
指示灯	电源POWER、广域网WAN、通信COMM、局域网WIFI、在线ONLINE及以太网口LINK/ACT指示灯
天线接口	标准SMA阴头天线接口，特性阻抗50欧；公司可以选配3M/5M/10M/15M的天线延长线，满足客户的不同使用场合需要
UIM卡接口	1.8V/3V/5V标准的推杆式用户卡接口，内置15KV ESD保护
语音接口	标准的耳机麦克风接口（需要软件配合才能使用）
电源接口	标准的3芯火车头电源插座
RESET按键	复位按键，恢复出厂设置

　　供电情况：

项目	内容
供电电压	宽电压设计，DC 5V到DC32V电源都可以直接给设备供电；同时内置电源反向保护和过压过流保护
标配电源	DC9V/1.5A
通信电流	通信时平均电流：390mA@+9VDC; 登网瞬间峰值电流：1.0A@+9VDC
待机电流	待机平均电流：<56mA@+9VDC

　　物理特性：

项目	内容
外壳	采用金属外壳，防辐射，抗干扰；外壳和系统安全隔离，防雷设计；符合电力安规要求；防护等级为IP30；特别适合于环境恶劣的工业控制领域
产品外形尺寸	174*131*27mm（不包括天线及固定件）
产品包装尺寸	350*215*88mm
重量	0.7kg

　　其他参数：

项目	内容
工作温度	-25 ºC ~+65ºC
扩展工作温度	-35 ºC~+75ºC
储存温度	-40~+85ºC
相对湿度	95%(无凝结)

　　

四、结语

　　 随着互联网的深入发展，移动互联网普及成为趋势。无线上网功能的覆盖能让使用者更加方便。

　　WIFI技术的应用目前已经日益成熟，这种先进的技术虽然不可能包办所有功能的通信系统，但是只要各种接入手段相互补充使用就能带来经济性、可靠性和有效性。因而，它可以在特定的区域和范围内发挥对3G/4G的重要补充作用，WIFI技术与3G/4G技术相结合将具有广阔的发展前景。

　　厦门才茂无线网关设备正是在这样的背景下应运而生的，而在本文的应用方案中，他完美的将3G/4G网络共享给了公交车的整个空间。随着无线通讯技术的不断发展更新，厦门才茂的设备也将不断的应用新技术，研发新功能，在不同领域打造物联网应用的一面独特的旗帜。