关键词:Mesh、自组网、SDR、FPGA、宽带自组网电台、高速、远距离、抗干扰自组网电台、宽带跳频自组网电台

1、简要概述

MR系列电台采用COFDM、MIMO、和Ad hoc等新技术开发研制的基于IP体系MIMO mesh高性能自组网电台,峰值速率可达50+Mbps@10MHz,100+Mbps@20MHz,电台接收灵敏度可达-105dBm,视距条件下,2W发射功率可达100+km,4W发射功率可达160+km,10W发射功率可达200+km,20W发射功率可达300+km,如图1所示,有手持、背负、机载三种形态。

图1:手持、背负、机载三种形态

硬件上基于软件无线电(SDR:Software Define Radio)平台开发,FPGA使用Xilinx公司的Zynq 7020 和Zynq 7035芯片,A/D芯片采用ADI公司的AD9363/AD9361芯片,匹配2*1W、2*2W、2*5W、2*10W、2*20W高性能功率放大器,如图2所示

图2 主板形态

2、典型优势

该系列电台具有组网规模大、通信距离远、传输速率高、通信稳定、支持频段范围宽、抗干扰能力强、入网/退网快、路由切换速度快、支持高速移动节点、通信安全保密、支持IP语音会议等优良特性。其显著优势如下:

  • 传输速率高:峰值速率可达50+Mbps@10MHz,100+Mbps@20MHz,与高通降频方案不同,随着距离增大传输速率下降不明显,传输速率能保持相对较高并且稳定,适合较大业务量多跳传输;
  • 传输距离远:电台接收灵敏度可达-105dBm,视距条件下,2W发射功率可达100+km,4W发射功率可达160+km,10W发射功率可达200+km,20W发射功率可达300+km;
  • 网络规模大:采用动态TDMA协议,优异的时隙资源动态分配技术,单频可支持64个节点进行组网;
  • 抗干扰能力强:具有自适应智能选频功能,支持最多预设16个候选频点,网络系统实时对候选频点进行通信质量评估,当前工作频点受到干扰后,可以自动快速切换到未被干扰的频率进行通信,自动躲避各种干扰,保证信息传输的可靠性;
  • 传输稳定可靠:前期某海上组网项目的实际不间断使用运营一年半以来,很好地满足了应用需求,实践证明电台长期使用稳定可靠,性能优越;
  • 中继跳数多:自动路由中继能力强,已测视频传输可达8跳以上,扩大网络覆盖范围,提升自组网灵活性,增强网络应用环境的适用性;
  • 灵活定制能力:提供二次开发接口协议,提供形态、尺寸、协议、接口、配置管理等深度定制服务。

3、功能特点

  • 网络架构:无中心、分布式无线IP Mesh自组网;
  • 抗多径干扰:COFDM多载波调制具有很强的抗多径干扰能力;
  • 抗毁自愈:个别终端损毁不会影响网络正常运行,具有很强的抗毁能力;
  • 组网模式:网状网、链状网、点对点、点对多点、多点对多点;
  • 绕射能力:具有较强的绕射和穿透通力;
  • MAC协议:动态TDMA协议;
  • 路由协议:二层/三层智能动态路由可选;
  • 灵活性:可扩展性强,节点可动态加入和退出;
  • 链路优选:支持QoS路由和剔除弱链接功能,优选增强网络运行稳定性;
  • 环路检测:接入网络的两台自组网电台,通过以太网连接到同一交换机时,可保证网络数据的正常传输;
  • 安全加密:DES,AES128,AES256,保证信息传输安全,并不影响端到端的传输速率;
  • 频谱扫描:具有频谱扫描功能,查看候选频点的底噪和突发干扰情况,指导工作频率优化设置;
  • 速率可配置:调制编码方式(MCS)可以配置为自适应,也可以配置为固定,可适用上下行不对称速率或低速率高可靠等应用场合;
  • 网内组播:支持网口IP数据的组播和广播,支持黑名单和白名单设置,支持串口至串口点对点、点对多点的组播;
  • IP透传:支持网口←→网口、网口←→串口、串口←→串口之间的UDP/TCP数据透明传输,以及串口参数设置;
  • 互联网扩展:有效延伸互联网覆盖范围,网内任一终端都可作为网关,自组网各个节点可以通过网关节点接入互联网;
  • 配置管理:对电台的通信频率、工作带宽、发射功率、网络IP,密钥等参数进行设置,可动态显示网络拓扑、链路质量、信号强度、环境底噪、频谱分析和工作温度等。
  • WiFi AP:提供WiFi热点,供手机、平板、电脑等设备接入使用,作为应用终端实现用户交互功能(应用终端需要用户自行开发相应的应用程序);
  • 网络指示灯:为双色灯,红色表示开机启动未入网,绿色表示已入网;
  • 信号指示灯:为三色灯,根据通信链路质量的不同而呈现不同的颜色。

4、性能参数

  • 网络规模:单频最大支持64个节点;
  • 通信频率:70~6000MHz范围内可按需定制,1Hz步进可调,目前主要用U频段500~680MHz、L频段1300~1500MHz两种规格;
  • 发射功率:36dBm(2*2W),1dBm步进可调;
  • 带宽模式:2.5 / 5 / 10 / 20* MHz;(*可选,Zynq 7035平台具有20MHz模式)
  • 通信波形:COFDM + MIMO;
  • 载波调制:QPSK/16QAM/64QAM/256QAM(自适应或手动设置);
  • 接收灵敏度:-105dBm;
  • 通信速率:峰值50+Mbps@10MHz,100+Mbps@20MHz(受百兆网口硬件所限,实测90+Mbps);
  • 传输时延:单跳平均7ms;
  • 通信距离:160+km(视距);
  • 多跳能力:短报文15+跳、语音10+跳、视频8+跳;
  • 移动速度:支持1000+km/h高速移动;
  • 语音通信:IP语音会议 / PTT对讲(软件可设置,标配PTT手咪);
  • 启动时间:小于28秒;
  • 入网时间:小于1秒;
  • 路由切换:小于1秒;
  • 无线扩展:WiFi AP;
  • 卫星定位:GPS/BD*(按需);
  • 数据接口:网口x 2,串口x 3(TTL、RS232、RS422、RS485可定制);
  • 视频扩展:视频编码器HDMI/SDI/CVBS*(*按需);
  • 工作温度:-40~+65℃;

正式推出之前,已经在应急消防、直升机、无人机、无人车、无人船、公安武警消防、战场机动通信、战场网络互联等应用场合展开应用,性能优异,使用效果好,得到客户的好评。

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