1 系統(tǒng)設計
1.1 工程范圍
工程范圍包括地面、井下無線通信系統(tǒng)的設計、制造、供貨、運輸、安裝、調試、試運行、培訓及質保期維護。
1）建設一套地面、井下無線通信系統(tǒng)，完成語音及數據傳輸，并能夠與礦井有線網絡實現無縫對接，為后期自動化系統(tǒng)提供網絡接入服務。
2）井下無線通信系統(tǒng)與礦井行政、調度通信系統(tǒng)聯網，并能夠為礦井隱患平臺管理軟件提供網絡服務。
1.2 系統(tǒng)組成與結構
地面無線通信
在地面關鍵位置配置智能物聯分站，配套無線天線完成對地面無線覆蓋。
井下無線通信
在井下主要巷道設置礦用無線基站，配套供電及后備電源，完成對關鍵區(qū)域無線覆蓋。
主要匯聚點增加本安型千兆網關，通過光纜與現有的礦井工業(yè)環(huán)網連接。
配置礦用本安型手機，接入井下無線網絡。
系統(tǒng)平臺
采用大型高效語音平臺，與地面無線、井下無線、礦井程控調度、外線行政等相互連通。
主要結構圖如下：
上圖中，工業(yè)環(huán)網部分沿線礦方現有系統(tǒng)設備。
1.3 井下基站分布
結合礦井井下開采巷道圖情況，在數據匯聚區(qū)域、重點安全領域配置礦用無線基站，整體基站分布情況如下：
2 系統(tǒng)優(yōu)勢
隨著智能硬件的不斷增多，高帶寬、大數量、移動、適應復雜環(huán)境的在線需求，成為無線網絡技術發(fā)展的推動力，在過去的5年中Mesh技術
也在不斷的演進。技術演進的主要方向是解決無線Mesh隨著規(guī)模和復雜程度發(fā)展帶來的多跳的Mesh性能下降難題。比如帶寬降低，無線干
擾以及網絡時延等。譬如，在網絡中的每一跳吞吐量會下降多達50%，連續(xù)多跳情況下吞吐量下降得更迅速，其結果將導致網絡性能的嚴重
降低。在語音和視頻應用大量運行的情況下，時延和RF干擾將達到不可接受的程度，而導致連接完全中斷。
STRONGlink鋼索解決方案采用了多模塊、多射頻和多信道技術，有效的解決了無線Mesh多跳性能的難題，遠遠優(yōu)于單模塊和雙模塊的Mesh
解決方案的每跳50%的吞吐量下降。
傳統(tǒng)的單模塊Mesh和雙模塊Mesh網絡只能提供有限的擴展性，多跳自身的難題使得它對于多節(jié)點網絡部署還存在諸多疑問。因而需要一種新
型結構化的無線組網方式，在其網絡中無論跳數多少，都能夠提供高性能和高可靠性。
為了具有可實施性，無線多節(jié)點網絡必須是低時延的網絡，為節(jié)點上行和節(jié)點下行回程流量提供單獨的無線帶寬鏈路(類似于全雙工連接)，
并自動地使用至高的可用吞吐量。如STRONGlink鋼索系統(tǒng)，采用多頻、多信道、多RF模塊方式組網。STRONGlink鋼索這種低時延的網絡已經
在實驗室環(huán)境(無噪聲)和真實環(huán)境(有噪聲)中進行了大量長期的測試。測試跳數逐步從1跳增加到10跳，結果表明即使達到 10跳，無噪聲情
況下網絡回程吞吐量只有2%的丟失，而實際噪聲環(huán)境也僅丟失了20%。時延測試結果也同樣令人滿意－－－完全在語音(VoIP)和視頻應用可接
受的范圍內。帶寬下降測試結果是與為回程流量使用單頻的Mesh網絡的至佳情況進行比較的。而單模Mesh或者雙模Mesh網絡在無噪聲情況下
經過5跳后帶寬就會令人吃驚地丟失了80%。
STRONGlink鋼索解決方案采用了標準802.11X協議、多模塊、多模式、多射頻和多信道技術，有效的解決了無線Mesh多跳性能的難題，遠遠優(yōu)
于Mesh解決方案的每跳50%的吞吐量下降以及同頻組網帶來的性能急劇下降。
STRONGlink鋼索技術，可以快速的將物與物采用標準協議無線高速直接相連，賦予物體作為網絡節(jié)點的能力，物體之間形成一個去中心化的無
線局域網，且將無線信號均勻的分布在物體周圍（類似AP）。這種分布式的連接及接入方式，可以突破環(huán)境的局限，降低物聯成本，提高網絡
的承載能力，延伸網絡的邊界。
STRONGlink鋼索技術的幾個關鍵詞：標準協議、多模塊多模式、主動加入
STRONGlink鋼索技術的技術價值：
解決現有方案部署的問題，省時，省力，突破環(huán)境限制；
迎接未來的挑戰(zhàn)，形分布式的高速物聯智能前端；
多模塊STRONGlink鋼索方案－－－結構化的無線智能組網節(jié)點
在STRONGlink鋼索方案中，根據需求不同，有兩種方案：
1、高帶寬模式：每個網絡節(jié)點至少使用三個模塊的專用無線鏈路接口，其中一個模塊用于客戶端的接入，第二個模塊用于上行無線回程流量，第三個模塊用于下行無線回程流量。這個無線網絡的方案可以提供節(jié)點之間866Mbps的連接，以及300Mbps的客戶端接入。
2、普通低成本模式：每個網絡節(jié)點至少使用二個模塊的專用無線鏈路接口，其中一個模塊用于客戶端的接入及用于上行無線回程流量，第二個模塊用于下行無線回程流量。這個無線網絡的方案可以提供節(jié)點之間300Mbps的連接，以及300Mbps的客戶端接入。
STRONGlink鋼索技術驗證
為節(jié)點上行和節(jié)點下行回程流量提供單獨的無線帶寬鏈路(全雙工連接)，并自動地使用至高的可用吞吐量。這種低時延的網絡已經在實驗室環(huán)境
(無噪聲)和真實環(huán)境(有噪聲)中進行了大量長期的測試。測試跳數逐步從1跳增加到10跳，結果表明即使達到 10跳，無噪聲情況下網絡回程吞吐量只有2%的丟失，而實際噪聲環(huán)境也僅丟失了20%。實際噪聲環(huán)境，時延測試結果為每級15ms。
多跳大規(guī)模無線智能網絡對帶寬降低，無線干擾和網絡時延等問題十分敏感。如果沒有使用多頻結構化的STRONGlink鋼索無線技術，每一跳的吞吐量可能會下降多達50%。特別是在更大規(guī)模部署情況下，網絡時延和漫游也是需要著重考慮的問題。在廣域、高利用率環(huán)境中，時延和帶寬問題將變得不可接受。
選擇單模塊、雙模塊甚至某些多模塊Mesh網絡將會導致網絡性能降低、擴展性差、不能支持大范圍、大密度的應用。
顯然，需要一種新型的無線智能網絡來解決多跳的難題，這也是物聯網的支撐基礎之一。這一新型網絡需要使用STRONGlink鋼索模塊化的、多模式、多頻、多信道、多RF的智能無線物聯網絡系統(tǒng)。
3 系統(tǒng)特點
業(yè)界高穩(wěn)定、高效的二層組網協議，避免了MESH組網協議自動組網速度慢、網絡拓撲收斂慢、協議負荷高等多個問題。性能和組網收斂特性均優(yōu)于三層Mesh組網協議。
多跳、自動信道、多扇區(qū)的高性能無線網絡：
STRONGlink技術基站設備，單基站支持2.4GHz/5.8HHz，同時支持下掛其它頻段設備，可任意用于設備無線互聯和用戶無線覆蓋。
多模塊技術。STRONGlink基站至多支持3模不重復堆疊配置，容量較高。
多跳組網能力強。STRONGlink基站確保每跳無線網絡的帶寬損耗低于3%，數據延時損耗小于20ms，支持15跳以上的無線組網。
單跳MAX遠距離可達10公里，5公里后提供8Mbps穩(wěn)定帶寬。（注：視天線性能，數值會相應變化）。
STRONGlink基站支持使用多扇區(qū)組網技術（3扇區(qū)、6扇區(qū)等）時，可以充分的將光纖點的帶寬資源分配到無線網絡。
全透明鏈路能力，將應用層設備的地址管理，與STRONGlink基站地址管理完全分開，有效的利用網絡資源，增強網絡安全性，負載均衡冗余備份。
抗干擾能力：
利用STRONGlink設備的智能頻點掃描和多頻點規(guī)劃能力，避免無線智慧網絡網絡系統(tǒng)內的干擾問題。配合扇區(qū)和定向天線，減少組網和覆蓋受到外界干擾的機會。
自動修復能力和自動性能調整能力：
采用二層技術組網，分布式智能快速建立拓撲和收斂網絡。STRONGlink網絡的自動修復能力和自動性能調整遠勝于三層Mesh組網協議，每基站均根據信號強度、鏈路質量、跳數、性能、時延等多種參數的加權平均值，建立連接方向，根據網絡可達性和鏈路指標進行自愈和自動鏈路性能調整。網絡自愈或者鏈路切換不會造成用戶業(yè)務重組，切換對用戶完全透明。
空間多層次組網：
STRONGlink網絡形成立體的、有層次的分布式無線網絡架構。
例如：
無線建筑物樓頂高度的匯聚層
街道沿線燈桿高度的分布層
道路、小區(qū)和園區(qū)、熱點和室內的接入層
充分利用建筑屋頂、燈桿等不同高度的安裝位置，配合不同類型的天線-全向天線、板狀天線、扇區(qū)天線和拋物面天線等實現無線設備互聯和網絡覆蓋。
可以通過選擇相應的外接天線和調整天線垂直角度，實現MAX的組網靈活度和多層次組網。
通用性：
任何IP型的設備，或者設備通過IP化接口，可以直接與STRONGlink模塊相連接，無需編制任何驅動程序和應用程序，即可實現該設備的無線化，互聯化。
例如：有線IP CAMERA的網口與STRONGlink模塊直連，該有線IP CAMERA立刻轉化為無線IP CAMERA，與任何2.4G/5.8GHz的AP實現直接接入，甚至與另外一個同樣STRONGlink模塊的IP CAMERA物物相聯。
多用性：
1、現場近端信號延伸到遠端，高帶寬全程覆蓋。
支持全有線、全無線、有線無線混和組網，解決現場布線施工難題。
解決現場阻擋或者條件變化導致的信號不利。
具備現場網絡智能災備能力。增加網絡的健壯性。
高速移動、快速切換支持：
支持80公里時速高速移動下的快速切換，滿足高速移動下視頻、語音和數據等業(yè)務的傳輸。
安全性：
STRONGlink網絡內采用獨有的強制加密方式實現STRONGlink基站之間的鏈路安全性。保證網絡數據私有性。
面向用戶接入的多種安全機制。
可管理性：
跨三層網絡的統(tǒng)一網管系統(tǒng)，可針對整個網絡、子網和設備等3個級別進行批量配置、統(tǒng)一配置。支持事件和告警等多種功能。
