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中国建设银行分行无线DDN网络接入方案

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2020年5月29日
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中国xx银行xx省分行无线DDN网络
接入方案

第一章 可行性分析
一、 概述
进入90年代以来,世界经济发生了显著的变化,银行业进入了一个全新的发展时期,信息与网络的应用将是体现21世纪银行竞争力的重要尺度。当前,xx银行xx省分行信息系统采用的主要手段为:租用邮电公用数字数据网。这种方式在一定程度上解决了部分数据传输问题。但随着银行业务的不断增长,营业网点的不断增多,新形式下竞争的加剧要求银行信誉的万无一失,各种用户不断提出新要求,这时,有线网越来越难满足银行飞速发展的要求。其缺陷也就显露出来,集中表现在对邮电线路依赖性过强,难以应付突发事件,给银行造成巨大经济损失,例如:当邮电线路一旦中断,银行根本无法短时间内恢复业务通讯,完全处于被动状态,无法经过自身的努力去解决问题。
无线扩频通信网络在许多方面都有无法比拟的优越性,它不用铺设线路就能够经过选用先进的调制方式,提供可与有线光纤相媲美的高质量无线数字通道,它可靠性高、安全性能好,安装施工简便、灵活,便于搬迁和系统升级。因此xx无线DDN网络就势在必行了。

二、现有网络业务中的问题分析
xx银行xx省分行当前通信线路主要租用邮电线路。计算中心配置路由器,网络结构为大集中式处理结构,即在各网点没有数据处理能力,每一笔业务均需经过通信线路传至分行计算中心,由主机系统进行处理。从银行业务角度来讲,此种网络结构有利于保障各网点数据统一、准确、便于管理,但从另一角度来讲,此种网络结构完全建立在通信线路可靠、畅通的前提之上。银行的业务对通信线路的依赖是如此之大,以至于一旦通信线路出现问题,各网点所有业务都将中断。因此,银行迫切需要找到一种可靠、高效、经济的通信手段,保障网络正常运行。
单独租用邮电线路存在如下不足:
1、专线初装费及租用费昂贵。租费不能转化为银行的固定资产。
2、线路不在银行控制之下,管理难度大。
所有线路由邮电部们管理,如出现问题,银行无法自行修复线路.只能向邮电部们报告,由邮电部们安排查找故障,修复线路,一般修复时间少则半天,多则数天甚至数周,严重影响业务正常运行.
3、受外界环境及人为因素影响大.
邮电线路经常可能由于市政施工,雷击或人为搭错线等因素造成中断,而且往往由于牵涉因素多,而导致恢复周期较长.
4、邮电部门组织结构及服务效率亟待提高,反应速度难以满足用户要求。
邮电DDN接入网主要借助公用电话网,DDN主干网则使用专门铺设的光纤网。从管理结构上来讲,公用电话网由当地市话局管理,而DDN则由当地数据局管理。当用户一条DDN线路发生故障时,首先需要判断的即是故障发生在接入部分还是在骨干网部分,是由市话局派人检修还是数据局派人检修。显而易见,这种组织结构容易导致推诿,扯皮的现象发生。从另外一个角度来讲,邮电数据业务发展较快,用户较多,维护力量相对薄弱,对于线路或其它原因造成的通信中断,往往不能及时响应,在工休日这种情况尤为突出。
5、由于银行业务实时性强,可靠性要求高,
即使租用光纤或铜缆作为主链路,也有必要在不同的路径上采用不同的传输媒介设置备份线路以防万一。
6、线路质量难以保证。
邮电为了降低线路xx投资总成本,往往在用户末 端使用一般的接入设备,导致线路误码多,误码率高,影响客户使用。
7、许多地方有线无法连通。
例如:水域、山地等地形条件不利有线架设的地方;满号的市区,不易大规模施工架线、布缆。
8、从申请线路到连通周期长。
从当地邮电局申请线路,到实际布线联通,市政审批复杂,短则3个月,多则长达半年以上。

基于以上分析可见:无线数字通信网络作为有线网的补充有着非常重要的意义。特别是基于银行当前的需求,无线链路能够在短时间内建立起来并符合用户高可靠、高质量、安全保密的通讯要求,是一种既经济又安全可靠的选择。

三、无线扩频技术的优势:
区别于其它常规无线系统,CYLINK无线产品采用扩展频谱技术,这是一种军用技术,是美国军方为防止数据泄密及对抗敌人的电子干扰而发展起来的技术,但长期只限于军事通信使用.1989年,美国联邦通信委员会(FCC),在L、S和C波段总共划出200多MHz频带,供工业(I)、科学(S)和卫生(M)部门使用(故称之为ISM频带)。发射功率限小于1W,不能影响已有的任何无线通信设备的正常运行。这些无线电频带的开放使用,带来了巨大的社会效益,因而后来得到世界上很多国家的赞同,并仿照执行。中国也于1996年12月将S波段及1997年4月将C波段规划出来,供扩频通信使用。
扩频技术有如下优势:
1．网络安全性高。
能无差错,保密地进行信息传输。发信端PN码对用户信息进行扩频,从天线发射后信号能量很快被衰减到噪声电平下面。常规接收机接收不到这种信号,只有PN码相同的扩频接收机,才能在相关检测后接收到发出的信号。而且PN码可根据需要随时变换。
2. 抗同频干扰性能好。
对所有载波频率相同、进入接收机的外来干扰信号, 接收机对它们都具有抑制能力,将它们扩展成为宽带噪声。结果使得此接收机只接收PN码相同的扩频信号。
3．抗衰落能力强。
一般来讲无线电信号传播时,衰落是有频率选择性的。而扩频信号将信号功率扩展到很宽频带中,其中一部份信号频率出现衰落,不会对信号整体接收产生太大的影响。
4．抗多径效应能力强。
由于扩频系统中采用的PN码具有很好的自相关性,互相关性很弱,不同路径传输来的信号能容易地被分离开,并可在时间和相位上重新对齐,形成几路信号功率的叠加,从而改进了接收系统的性能,增加了系统的可靠性。
5．通讯速率高。
一般从300bps到2Mbps。
6．使用频率易于申请。
7．自然环境对扩频通讯影响小。
雨、雪、大风等恶劣天气对扩频设备影响很小。雨衰等损耗对扩频微波通讯距离的缩减基本能够忽略不计。

第二章 无线DDN网络系统容量分析

美国P-COM公司的无线扩频产品工作在ISM频段,频率从2.4GHZ-2.4875GHZ,带宽共87.5MHZ。其产品分为64K、128K、256K、384K、512K5个品种。其带宽见表。

64SMP
128S
256S
384S
512S
发射带宽(MHz )
5.1
10.2
20.5
30.7
41
信道数
15
8
7
4
3

一、容量分析的前提:
1、覆盖区的半径20公里,国内中型城市建筑高度的规模,链路视距无阻挡。
2、在覆盖区内点对点的应用占总数的99%(使用P-COM 24dBi定向天线);点对多点的应用占总数的1%(使用P-COM 8dBi全向天线);点对点的通信距离为l～40公里。
3、P-COM PN码隔离度大约15dB左右。
4、P-COM 24dBi定向天线3dB衰减角为10度(实际3dB衰减角E平面为10度,H平面为7.5度),根据抛物面天线理论,定向天线对天线张角18度以外的区域影响很小。
5、能够不考虑邻近信道的干扰:由于发射机所发射的最大功率才几百毫瓦,而且采用先进的CDMA方式,因此邻近信道的干扰能够不考虑(有足够的带宽而所发比特率最大为64Kb/s);也就是说,在一个点对点的通信中.能够使用所有的频率(假如有这种可能)而不会存在邻近信道千扰。
6、P-COM的发射机由于采用发射功率控制技术,应该在满足通信质量的条件下使发射功率尽量小。在此,假定所有接收机在不考虑干扰的情况下所接收的载噪比相同,都为20 dB左右。
7、关于接收的考虑:为了满足链路误码率为10-6,接收载噪比的阙值为7dB,考虑链路有2-3dB的功率余量,因此应该接收的总载噪比为9-10dB。
8、关于干扰的考虑:只考虑载波干扰比小于20dB-25dB的因素,否则,载波干扰比对接收载噪比不会产生多大的影响,将不予考虑。
9、在通信地点确定以后,电波传输条件是固定的,能够认为近似是恒参信道。

二、链路预算:
以下是15公里(20公里)网点的链路预算(不考虑干扰):
系统噪声功率=NFKTB=5-228.6+24.6+67.1+30=-102dBm
发射功率 1.5dBm(4dBm)
发射天线增益 24dB
发射损耗 4dB
自由空间损耗 123.5dB(126dB)
接收天线损耗 24dB
接收损耗 4dB
接收载波功率 -82dBm
接收载噪比 20dB
系统余量 24-26dB

三、系统容量分析:
1、假设覆盖区内所有的点对点链路都经过覆盖区的中心时,系统的容量为:
首先定义点对点的方向如下:将任何一个点对点的连线和X轴正向的夹角定义为此点对点的方向。由于定向天线的3dB点所对应的张角为10度,将同一10度内的所有点对点看为同一个方向。如图所示:

Y

10度

10度
X

图1 一个点对点方向的定义

由图1能够看出,一个点对点占据圆周上的20度。根据空分原理,采用定向天线,能够区分不同方向的信号。在此,假设相邻的两个方向采用不同的极化方式,这样能够将方向紧密排列,不用保留间隔;而且相邻方向可有1度的重叠。因为P-COM天线的极化隔离度达26dB,因此不考虑正交极化的干扰。根据有关天线的理论,18度以外的区域不会构成干扰,因此空分复用时一个方向的宽度为9度,相邻方向采用不同极化方式,相邻方向公用1度的区域。因而,空分复用和极化复用系数为20(360/9/2=20)。由于相邻频率间不存在干扰,因此频分复用系数为15。P-COM的码间隔离度为15dB,那么当一个方向内存在4个不同码时,对其中一个码来说,其它三个码(4.8dB)是这个码的干扰,最差的情况下形成的载干比为10.2dB(15-4.8)。总的载噪比为9.8 dB[(20DB-1+10.2DB-1)],已经接近检测的阙值,因此同一方向的码分复用系数为4。四个码用于其它可能途径,以避免PN码间隔离度降低。
假设覆盖区内所有的点对点都经过覆盖区的中心时,系统的容量为
20×15×4=1200
2、当覆盖区内的点对点是随机分布时:
实际的系统设计中,点对点的方向性是随机的,对任何一个不经过覆盖中心的点对点,都可将其平移至中心,定义它的方向。
例如,对图2中的AB点对,认为AB属于CD方向,因为
AB连线与CD连线平行;同样,EF连线与CD连线平行,

Y

C

X

F
E
D
B
A
图2 随机点对点的方向示意
认为EF也是CD方向。由于覆盖区的直径达40公里,而点对点通信的距离一般小于20公里,而且天线的方向性很强,只要AB与EF之间的平行距离间隔足够大,A与B和E与F是分别能够采用同频、同极化、同码进行通信,而且A与B、E与F之间不会存在干扰。由于点对点的通信距离是随机的,AB与EF之间的平行间隔也是随机的,经过计算,同一覆盖区内同一方向由于平移造成的复用系数一定大于2。在此,认为平移复用系数为2。如果将8个CDMA码分为两组,每组4个CDMA码,那么AB与EF能够分别采用不同的码组,这样,AB与EF之间的干扰将大大减小。
当覆盖区内的点对点是随机分布时,系统的总容量为:
1200×2=2400对点对点。
3、覆盖区内实际的容量数:
①. 以上是考虑在一条直线上只存在一个点对点的情况,得出的系统容量为2400对点对点。
②. 在实际系统中,很可能将出现两个点对点在一条直线上的情况,如下图所示:
C
B
A
D

图3 两个点对点在一条直线上的示意图

在这种情况下,AB与CD需要采用不同的频率进行分开,系统容量为20×(15/2)×4×2=1200对点对点。
③ .在实际系统中,也有可能出现三个点对点在一条直线上的情况,在这种情况下需要采用不同的频率进行分开,系统容量为20×(15/3)×4×2=800对点对点。
④. 在系统①描述的情况占总数的大多数,假设概率为85%;②的概率为10%;③的概率为5%;则系统的实际容量为2400×85%+1200×10%+800×5%=2200对点对点。
⑤. 点对多点通信时:
以主机为中心,其它八个从机分布在其圆周上,由于主机天线的无方向性,其周围的PN码不能复用,最差情况下信道数减少4*10条。此时由于点对多点通信信道数为8,设有X组点对多点通信,点对点通信信道为2240-40*X点对多点通信信道数为8×X,两者的比例关系为(90%/10%),可求出X=20。它说明能够有20个多点通信组,占用信道数为160条。这个模型未考虑载频数目,实际上最多每个载频用以一次点对多点通信,即有15组点对多点通信组,占用120条信道,还有1600条用以进行点对点通信。

较保守估计:
系统可容纳的点对点数为1600对;系统可容纳的点对多点数为15组。
计算时多处留有余量,例如各条线路不会持续工作,能够考虑激活系数会带来系统容量的增加;实际情况下载波干扰比一般不会低到10.2dB;平行复用系数一般也大于2等等。

四、信道划分应注意的几个问题
为更好的使设备运行稳定,在实际的工程的信道划分时,应注意以下几方面的问题:
1、 在天线方向相反时,信道的划分:
网点一

天线1 垂直极化 1信道

天线2 水平极化 3信道

网点二

当两面天线在同一方向上时,如果使用同一信道和同一极化方式时,则从天线的旁瓣辐射出的信号,将会彼此产生影响。这时,能够利用天线的不同极化方式有30db的隔离度以及选用不同信道的方法,以避免产生相互影响。例如天线一面采用水平极化而另一面天线采用垂直极化。
网点一
2、 在天线方向相互交叉时,信道的划分。

天线1 垂直极化 1信道

天线2 垂直极化 1信道

网点二

当两条线路交叉时,由天线方向性图可知,20db主瓣波束宽度在24度附近。这样,利用天线的方向性,能够进行空分复用。因此,当两面天线的夹角大于24度以上时,就能够进行信道复用,而不会产生相互干扰。
3、 越站干扰

天线1 垂直极化 1信道

天线2 垂直极化 1信道

网点二
网点一

当两条线路方向相反且又在同一直线时,应考虑天线选用不同的极化方式,以避免越站干扰。因为在1mW的功率无阻挡的条件下可传输10公里左右。

天线1 垂直极化
1信道

天线2 垂直极化
1信道

网点二
网点二

汇集站A 汇集站B
当网点一与网点二在同一方向但不在同一汇集站上时,如果选用同一信道同一极化方式时,如果双方发射功率较大,则会产生越站干扰,即网点一的信号越过汇集站A与B到达网点2,造成相互干扰。因此在遇到这种情况时,应使两侧天线的极化方式与信道避免相同。
因此,在实际进行工程的信道划分时,一定要遵循以上的原则,避免实际划分信道时产生相互之间的干扰,这里应该说有较为重要的经验成分在里面。

第三章 无线DDN网络系统链路余量计算

为了能够使线路稳定的工作,我们在线路的设计中,往往使线路的冗余度为15－20 dB。其公式为:
链路余度(Fade Margin)＝系统增益(GSG)＋天线增益(GANT)－馈缆损耗(LCL)－路径损耗(LPL)
1、系统增益: (GSG)
系统增益是未计入天线和电缆在内的无线系统总增益。系统增益是发射机输出功率与接收机灵敏度门限之间的差值。单位为dB。
计算公式为:
系统增益＝发射功率－接收机灵敏度
例如,AIRLINK 64SMP在最大功率上的系统增益为123dB。
即:(＋28dBm)－(－95dBm)＝123dB
2、天线增益:(GANT)
天线的增益衡量天线将射频(RF)能量集中在某一特定方向的能力。天线的增益GANT定义为同一发射机在某一方向上辐射的功率与一个各向同性天线辐射的功率之比。各向同性天线在所有方向上辐射信号功率相等。单位为dBi。
在P-COM无线设备中,一般使用定向天线。所谓定向天线就是高频RF能量集中在一个方向上发射出去。在使用定向天线时需很好地对准目标。
P-COM公司的栅网定向天线增益为24dBi。
3、电缆/插头损耗:(LCL)
定向天线用同轴电缆接到AIRLINK MODEM。电缆损耗LCL单位为dB,取决于所用电缆的类型和长度。采用50欧姆同轴电缆,每100英尺损耗为3－15dB。P-COM中国区技术服务中心,所采用的电缆均为优质的低损耗电缆,每100英尺的损耗仅为7dB。
4、自由空间路径衰减:(LPL)
当两端天线放置在”自由空间”环境,由于地面和其它物体的反射,实际在收发天线之间的路径损耗可能与计算值不大相同。然而,对于这一额外的损耗的计算,往往是很难估算的,因为要求有精确的地理和周围条件资料,而这些数据一般不易提供。
一般,通道损耗的主要部分正是信号经过空间时的功率损耗,称为自由空间路径损耗。其计算公式为:
衰耗(单位dB)＝96.6+20Log(距离,单位 英里)+20 Log(频率,单位 GHZ)
衰耗(单位dB)＝92.4+20Log(距离,单位 公里)+20 Log(频率,单位 GHZ)

距离
路径衰耗
(英里)
2.4GHZ(S-BAND) dB
1
104
2
110
3
114
4
116
5
118
6
120
7
121
8
122
9
123
10
124
15
128
20
130
25
132
30
134

第四章 xx银行xx省分行无线DDN网络技术方案

一、网络基本构成
1、概述
整个无线DDN网络工程将连接xx银行xx省分行部分重要网点。无线DDN网不但作为有线网的备份,它在平时还能够与xx银行xx省分行现有的有线网络有机地结合起来并行使用,具有主干网络的功能,分担、分流整个网络的业务数据量,减轻网络通讯压力,达到优化整个骨干网络的作用。无线DDN网络作为有线网的备份,能够在有线网出现线路故障时,实时地承载全部通讯业务量,保证银行业务不间断运行,并为有线线路的恢复争取到足够的时间,在这期间无线DDN网将成为唯一的主干网络。
无线DDN网提供的线路误码率小于10E-6。
2、无线网络的基本构成
现将xx银行xx省分行无线DDN网络构成简述如下:
首先必须强调一个客观的物理事实:无线扩频网络属于微波通信的范畴,微波通信在传输方式上属于空间波的传输方式,即要求进行微波通信的双方必须是视距的。在进行网络设计时必须满足这个条件。对于一个比较大的无线扩频DDN网络一般是由汇集中心、汇集站、网点三部分组成的。汇集中心是整个通信网络的核心,所有的数据最终会汇集至汇集中心处理,由于城市面积较大且网点的分布在城市的各个角落,汇集中心是不可能汇集所有的网点并与所有的网点保持可视条件的。因此汇集站的建立是必要的,它的作用是分集接收其周围网点的数据,然后经过汇集站与汇集中心之间高速的通信线路传输至汇集中心,汇集站的选取的好坏是整个无线通信网络通信质量的关键。汇集站的选址一般必须由专业工程师对当地的地形、地貌及用户的网点所处的位置进行细致勘测之后选定。对于用户来说,在进行数据传输时汇集站是透明的、不存在的,用户端只存在汇集中心与网点两部分。网点可根据具体的实际情况选择汇集至汇集中心还是汇集站。

二、xx银行xx省分行无线DDN网络方案
1、方案综述
经过工程技术人员的细致勘测,现将xx银行xx省分行无线DDN网络方案总结如下:成都市xx银行拟在全辖内实现部分重要网点的无线DDN网络的xx,无线DDN网络汇集中心设置在民兴大厦。整个无线网络设置4个汇集站,汇集站名称为温哥华广场、成都市经济干部管理学院、xx银行xx省分行三支行、成都剧场旁的原xx银行成都市分行办公大楼(xx之中)。汇集中心与汇集站之间使用的高速无线设备采用美国P-com公司生产的Air Pro E1 设备,接入速率为SYNC 2Mbps,汇集站与网点之间使用的无线设备采用美国P-com公司生产的Air link 64SMP设备,接入速率为SYNC 64Kbps。由于用户使用的是采用TCP/IP协议的通信网络,为提高网络的性能及其可靠性,因此汇集站的复接设备拟采用CISCO路由器。xx银行xx省分行的无线备份网点将经过汇集站使用无线的传输方式实现网点主机与中心主机的通信。
2、接入方案
由于银行方在其中心使用的均为CISCO的路由器,因此无线DDN网络能够较为方便的接入到银行方的计算机网络当中。具体接入方案如下:
网点设备物理端口均采用RS-232。
汇集中心:在汇集中心民兴大厦,新增加三条 Pro E1设备(成都剧场原市行办公楼到中心的设备采用四道街拆下的设备)。
由于三支行成为一个汇集站,原设在三支行的卡部及三支行本部的无线线路可经过汇集站上的高速链路与中心进行通讯。省下来的二台无线设备可放在新鸿路和东站分理处。
汇集站:每个汇集站放置一台CISCO路由器。
1） 温哥华广场: 主要负责西部的汇集工作,它与民兴大厦是可视的,距离约4公里。汇集网点约为18个,其中青羊宫分理处位于温哥华广场一层中,它的数据能够经过一对有线Modem传输至楼顶的无线DDN网络机房。有线Modem的速率需支持SYNC 64K就能够,此次可选用DATACRAFT 556型号。此汇集站放置2米标准机柜 2个,每个网点进行通信的Modem连接至路由器的低速接口板上,每个网点对应一个端口,至汇集中心的高速2M将连接至路由器的高速端口上。
2） 经济干部管理学院, 主要负责南边部分网点的汇集工作,它与民兴大厦是可视的,距离约3公里。汇集网点约为14个左右,全部使用无线的传输方式汇集至民兴大厦。此汇集站放置2米标准机柜 2个,每个网点进行通信的Modem连接至路由器的低速接口板上,每个网点对应一个端口,至汇集中心的高速2M将连接至路由器的高速端口上。
3） xx银行xx省分行三支行。主要负责东部附近的网点的汇集工作,它与民兴大厦是可视的,距离民兴大厦约1公里左右。汇集网点约为 15个左右,其中本部和卡部的数据经过有线MODEM连到楼顶无线机房的路由器上,剩下的2对无线设备用于东郊办和新鸿路分理处。此汇集站放置2米标准机柜 2个,每个网点进行通信的Modem连接至路由器的低速接口板上,每个网点对应一个端口。
4） 成都剧场(原市行办公楼,xx中)。主要负责北部部分网点的汇集工作,它与民兴大厦是可视的,距离约1公里。汇集网点约为11个左右,本部经过有线MODEM从主机房连到楼顶无线机房,其它网点使用无线的传输方式汇集至民兴大厦。此汇集站放置2米标准机柜 1个,每个网点进行通信的Modem连接至路由器的低速接口板上,每个网点对应一个端口。
5） 一支行。一支行在一期无线网中做为汇集站,共汇集了5个网点,由于主链路已经装好,因此此次二期无线网能够将羊市街和槐树街两个分理处接入。
3、工程实施方案
具体的工程实施一般包括这几个方面
1. 天馈系统的安装。天馈系统包括天线、天线杆的安装及电缆的布设。这部分的安装约占总工程量的85%左右,每个网点所处的地理环境不一样,建筑物也不同,因此天线杆的安装方式也不同。具体的每个网点的安装方式及安装地点均写明在实测报告上。电缆的布设也是根据不同的网点所处的不同的环境来进行布设。这部分工作可由工程技术人员指导专业安装工程队来完成。
2. 设备的安装。汇集站的无线设备及复用器设备将放置在楼顶的机房机柜当中,汇集中心仍选择在民兴大厦38层无线机房。无线机房用来放置E1设备。网点的无线设备放置在网点网络设备的旁边,数据线能够方便的连接到无线设备上即可。这样会十分省事。
3. 设备的调试。主要包括无线设备的调试及网络设备的调试。无线设备的调试工作是由具有专业经验的工程师进行的,具体工作包括网络的整体规划,各种无线设备参数的选择与调整,无线设备的分调与统调,整体的无线信道的测试,无线设备故障排除等等具体的工作。网络设备的调试包括路由器设备的安装与参数调试,网络设备的测试与整体网络的测试等等。这些工作均需要有良好素质的专业工程师来完成此项工作。
4. 工程验收。验收方案由双方共同讨论制定并执行。
大致的工程实施为上述的几个方面,但具体的实施过程需经过合同签定之后制定。具体的工程实施标准将按照P-com公司工程施工规范执行。
4、网络结构图(附后)
5、设备配置表(附后)