一、产品特点

1.高清显示屏

图像自组网设备皆具备高清显示屏，在开机状态下，用户可以在不登录后台的情况下查看设备工作状态、链路状态、与相邻基站或背负式/手持式自组网单兵图传的直线距离等。且能通过旋钮对设备的工作频率、工作带宽、发射功率等参数进行动态配置。

2.高速光口

光口即连接光纤线缆的物理接口，Bc-667图像自组网手持台具备有线光口，基站台之间可采用有线光纤串联在一起，保障稳定的传输速率。

3.高清视频接口

图像自组网系列设备皆设计了HDMI接口，HDMI是一种全数字化视频和声音发送接口。HDMI可以同时发送音频和视频信号，由于音频和视频信号采用同一条线材，大大简化系统线路的安装难度。充分确保高清视频等业务的连续性和流畅性。

4.蓝牙接入

产品具备蓝牙功能，蓝牙技术是一种无线数据和语音通信开放的全球规范，它是一种近距离的无线连接收发装置。蓝牙耳机可接入自组网设备内进行多点语音传输。

5.链式多跳

网络内任意节点支持多跳中继、接力传输，最大可达31跳。设备通过智能动态路由算法，任意节点可在短时间内寻找到路径内最优节点进行数据传输。多跳中继可适应多种复杂地形环境，依靠中继节点扩大通信覆盖范围。

6.公网接入

产品具备4G/5G三大运营商公网接入功能，产品可以同时兼容4G/5G和自组网，在两个网络中自由切换，适应于任何场景的业务需求。

7.组网灵活

无线自组织网没有严格的控制中心，所有节点的地位是平等的，是一种对等式网络。节点能够随时加入和离开网络，任何节点的故障都不会影响整个网络的运行，具有很强的抗毁性。自组网的主要优势之一就是组网的灵活性，根据不同的地形、地貌，可以方便的组成链状网络、星型网络以及网状网络，满足各种应急通信的需求。不同的子网之间可以通过有线、无线的方式实现互联通，组建更大规模的应急网络，延伸覆盖范围。

8.操作简便

设备支持背负、手持、基站等多种安装方式，一键开机，开机即可自动组网，设备具备高清显示屏，开机状态下可以在显示屏上查看设备的工作状态、链路状态、与相邻基站/背负/手持台设备的直线距离等信息，同时，相较于传统自组网设备只能在APP或Web管理软件上调节设备参数，新型国产设备上装有可调节按钮，只需要旋转或按动按钮即可对设备的IP、掩码、网关等参数配置信息进行修改，当设备组网状态下，工作频点被干扰时，可智能选择没有干扰的频点进行发射组网，有效躲避干扰。相对与之前的设备更为简单方便。

9.专网专用

无线自组网可以实现专网专用，设备节点在无线传输链路中不会产生流量费用和链路费用，且无线自组网可适用于漫游组网和分级分组模式，也可兼容多网通信来实现更多的应用，利用无线自组网系统可以在短时间内对活动现场完成布控，现场指挥员可以随时通过网络了解活动现场区域的各种实时信息并发布指令，及时发现处置各类突发状况，做到防患于未然。

10.智能动态路由通信

网络内任意节点均部署高性能、智能动态路由算法。通过算法可实现同频32节点组网，同时最优化网络内路由开销。

11.多种同步方式

设备采用同步工作模式，所有接入节点之间保持严格的时间同步。相比异步系统，同步系统更加稳健，系统内干节点之间干扰小、容纳的节点数多、系统效率高、时延抖动小，能够更好地支持广播、组播、同播等常用的传输模式。

12.融合通信

无线自组网基于全IP化设计，有效融合于大通信系统。可与集群终端、动中通卫星、静中通卫星、RTK精准定位、4G/5G公专网、加密系统等多种通讯设备互联互通。

二、应用方案

1.城市复杂建筑灾害事故解决方案

城市具备人口密集、交通发达、信息量大、经济发达、文化繁荣、创新能力强等特征，城市成为人类物质、精神文明的创造的主要场所。城市高楼大厦鳞次栉比，地上、地下路网发达，工业集中，金融中心、生产生活设施、教育场所等集中。城市建筑大多为钢筋混凝土结构，当裙楼摇摇欲坠、地下室封堵、地铁隧道坍塌，数以万计的人群集中在一起，造成了某一地区通信设施处于饱和状态，严重的过载会使通信瘫痪甚至中断，而城市建筑的坍塌也会将传统网络切断损坏，致使通信网络中断无法使用,现场的图像、视频监控采集将会中断，各级救援队到达受灾区域时需要快速组建一套完整的通信传输系统，为前方救援团队提供有力的通信保障，加快对被困人员解救的速度，清除事故障碍，恢复城市生产力作出有效保障。

依据现场受灾情况，后方指挥中心根据现场的地理环境指派通信指挥车或现场通信小队架设消防便携式卫星通信站，达成现场指挥中心与后方指挥中心的信息互通，对受灾楼层内部的人员进行搜救时消防救援队伍各搜救人员携带BHX-151图像自组网背负台、摄像机以及生命体征检测装置，图像自组网背负台具备高清显示屏，，即使在不登录后台管理界面的情况下也能对设备参数信息一目了然，在由于过多障碍物阻挡通信信号而导致的设备断连等情况发生时，可以通过显示屏内的链路IP准确了解断连设备的用户，同时国产化系列产品具备操作旋钮/按钮功能，传统自组网设备的相关参数信息只能通过设备与智能设备之间的连接，通过在智能设备APP或Web端管理软件IP登录进行设备IP、掩码、网关等参数配置的修改，而最新的国产化系列产品无需登录管理界面即可修改设备参数，方便快捷，大大降低了设备使用的难度，即使从未使用过该类设备的人员也能轻松操控，设备之间开机即可自动组网，设备可与摄像机、PTT、生命体征检测仪等智能终端设备有线/无线互联，智能终端设备采集的现场详细信息皆可通过无线自组网传输至现场指挥中心，现场指挥中心架设图像自组网基站台及相关智能终端设备组成一套指挥调度系统，现场指挥中心与前方救援团队利用现场三级战斗网保持通信联系，现场消防员所处的地理位置信息、周围的视频数据采集信息以及撤退呼救信息皆通过三级网传输至现场指挥中心，现场指挥中心与后方指挥中心利用公网网络进行通信，后方指挥中心实时掌握现场救援数据，做好随时供应救援资源与人员分配。 

2.重特大自然灾害事故救援解决方案

当地震、台风、洪涝等重特大自然灾害发生时，往往伴随着公网瘫痪，道路、电力中断，剧烈的天气变化等极端情况，基础通信设施（基站、传输线路等）遭受破坏，灾害现场与外界隔绝，物资运输难以到达现场，救援信息无法上下传达，各级救援团队需要快速组建一套应急救援通信网络，整体应急网络的搭建安装方便快捷，操作简单，设备一键开机，开机即可自动组网。整套应急救援通信系统装备由图像、语音等信息采集、传输设备组成，具体组成如下所示。

(1)卫星通信

1.救援小队到达灾害现场后，选取有利位置架设便携式消防卫星通信站，搭建通信值守台，建立与后方指挥中心稳定的音视频通信，并利用无人机就地开展空中航拍，勘察灾害现场的受灾情况，回传至后方指挥中心。纵多小队之间按照任务合理分工，保障与每一处皆可与后方指挥中心保持通信链接，多维度、多角度掌握现场整体态势。

2.现场依托便携卫星站或卫星通信车搭建现场指挥中心，开辟现场通信资源汇聚“中心”，建立各通信点与现场指挥中心的卫星通信链路。

(2)音视频组网通信

1. 现场基站由于自然灾害所导致的损坏，形成大面积通信盲区时，前方救援小队采用多种方式（如利用现场制高点、便携式天线塔、系留无人机等）架设图像自组网基站台，建立覆盖现场各救援区域的二级指挥网，保障队伍内部之间的通信互联。

2. 在现场救援时，救援部队较多，现场指挥部通信员可通过语音综合调度台接入现场不同通信制式设备，实现与现场各救援部队之间的协同作战，同时也可在现场指挥中心对二级指挥网信道进行监听，实时掌握现场作战态势，此外，现场的多支救援部队使用的摄像机、单兵图传等图像采集传输设备可通过有线、无线的连接方式接入国产化背负型/手持型无线自组网设备，进而实现前方视频图像的采集与传输。

3. 总队与通信支队到达现场后，由总队统筹开展现场通信组网规划，确保指挥畅通畅通有序。若灾害现场仍存在部分音视频信号覆盖盲区，则由总队统筹现场通信力量，在支队架设的图像自组网基站台的基础上进行补点（如采用大载重、系留无人机挂载自组网基站的方式接入现场），消除整个消防救援现场的“空白点”。

4. 受灾现场具备公网通信功能的自组网设备接入现场指挥中心的骨干网中，依据现场的网络通信情况利用有线、无线、卫星等通信方式回传至后方指挥中心。 

三、关键技术

1.多载波OFDM通信技术

目前，已经成熟的无线通信系统在物理层传输体制方面采用的主要技术是基于单载波的传输方案和多载波OFDM的传输方案。宽带移动通信系统（如4G LTE和WiMax系列标准）都采用MIMO和OFDM技术，如LTE在上行采用SC-FDMA的传输和多址接入方式，下行采用OFDMA传输和多址接入方式。

传统单载波通信系统通常采用均衡来对抗多径引起的符号间干扰ISI，当信号带宽较大时，符号速率较高，多径将影响数十个符号，均衡的复杂度急剧增加，导致接收机设计过于复杂。因此，传统单载波通信系统在宽带移动环境下没有优势。

而多载波OFDM传输方式则基于并行传输的思想，在宽带移动环境下相比单载波通信系统具有如下优势：

1）OFDM把高速数据流通过串并变换，使得每个子载波上的数据符号持续长度相对增加，从而有效地减少由于无线信道的时间弥散所带来的ISI，并通过采用插入循环前缀的方法消除ISI的不利影响，从而减小了接收机均衡的复杂度；

2）由于各个子载波之间的正交性，允许子信道频谱相互重叠，因此与传统频分复用系统相比，OFDM系统可以最大限度地利用频谱资源；

3）各个子信道的正交调制和解调可以通过快速傅里叶反变换（IFFT）和快速傅里叶变换（FFT）来实现。而随着DSP技术的发展，IFFT与FFT都是非常容易实现的；

4）OFDM系统可以通过使用不同数量的子载波来实现上行和下行链路中不同的传输速率，从而满足不同的数据业务要求；

5）OFDM易于和其他多种接入方法结合使用，构成OFDMA系统，使得多用户可以同时利用OFDM技术进行信息的传输；

6）OFDM还易于结合空时编码、空分复用等多天线技术，最大程度地提高物理层信息传输的可靠性和有效性。

正是由于OFDM技术能够克服高速数据传输时符号间干扰增大的问题，并且有频谱效率高、硬件实现简单等优点，因此受到广泛关注，目前普遍认为在宽带无线接入领域采用OFDM是发展的趋势。综合考虑复杂度以及前述的后两点因素在协同通信系统领域内的优势。我司产品采用OFDM技术应用于物理层传输上。

2.MIMO技术

传统的单天线系统在典型城市、山区等无线传输环境下要达到高频谱利用率是非常难的。例如，若要求的峰值频谱利用率达到5bps/Hz以上，单天线系统只能采用高阶调制方式，则调制方式阶数要达到64阶以上，例如64QAM调制。然而，考虑到编码、网络协议、物理层等开销，无线传输环境非常恶劣，64QAM调制方式难以满足频谱效率和传输可靠性的实际要求。

MIMO通过在发送端和接收端使用多个天线实现多个数据链路共享时间和频段的传输，使频谱效率大大增加。研究者们从理论上证明，在总发射功率受限、空间独立的瑞利平衰落MIMO信道下，信道容量（bits/s/Hz）随发射与接收天线数中的最小值呈线性增长。这意味着，MIMO技术可以在不增加带宽和发射功率的前提下成倍提高无线通信系统的信道容量，可以有效解决频谱资源日益紧张和容量需求急剧增长的矛盾。因此，MIMO技术已成为实现高频谱利用率、高速率、高可靠性数据传输的热点方案之一。

MIMO技术结合高阶调制的传输方式可以有效解决高频谱效率和高可靠性的传输问题。MIMO可以灵活工作于多种模式，当工作在复用模式下，可以大幅增加频谱利用率，例如收发两端采用2根天线即可将频谱效率增加2倍。在满足指标要求的情况下可以降低调制阶数，从而降低对传输信道的要求；当工作在分集模式下，可以显著增加传输的可靠性；将MIMO与自适应调制技术相结合，系统能更好适应信道环境的变化，兼顾高频谱效率与高传输可靠性。

3.载波聚合技术

载波聚合技术通过将多个连续或不连续的成员载波聚合起来以增加系统带宽，从而提升数据传输速率。现有载波聚合技术可以将2～5个成员载波聚合在一起，实现最大100mhz的传输带宽，终端根据自己的能力大小决定最多可以同时利用几个载波进行上下行传输。

载波聚合技术可以支持连续或非连续载波聚合，每个载波最大可以使用的资源是110个RB。每个用户在每个载波上使用独立的HARQ实体，每个传输块只能映射到特定的一个载波上。每个载波上面的PDCCH信道相互独立，可以重用R8版本的设计，使用每个载波的PDCCH为每个载波的PDSCH和PUSCH信道分配资源。也可以使用CIF域利用一个载波上的PDCCH信道调度多个载波的上下行资源分配。

4.信道编码技术

20世纪60年代起，人们越来越重视编码理论在信号传输系统中的研究，很多性能优异的分组码结构被提出。在这个时期出现了很多译码方法，如迭代译码、门限译码等等，尤其是卷积码的最优译码算法——Viterbi译码方法。Viterbi译码方法能使卷积码的译码变得具有更高效率、更快的速度，从此信道编码的实用化有了更快的发展。20世纪80年代之后，信道编码开始了它的第三个发展阶段。这个阶段出现的信道编码方案的特点为：抗干扰能力更强，频带利用率更高，且其性能与香农极限更加靠近。20世纪90年代到21世纪期间，信道编码研究及其活跃，具有历史意义的Turbo码就是这个时候被提出的。利用Turbo码作为信道编码，当信噪比不小于0.7dB时(Shannon限为信噪比小于等于0dB，其误码率BER≤10-5）。具有如此优异性能的Turbo码在当时引起了轰动，受到了广泛的关注。从此，Turbo码成为信道编码领域的研究热点，并在这个时期得到了很好的发展。Turbo码的提出具有非常深远的历史意义，其优异的性能标志着信道编码理论与技术进入全新的研究阶段，以往利用信道截止速率作为实际容量的时期将不复存在。  

当前，信道纠错编码领域的另外一个研究热点就是Turbo乘积码，TPC码有效解决了Turbo码交织延时大、译码复杂度高、不适合并行处理的等缺点，在译码性能上接近Turbo码，且具有较高的编码效率，能够有效避免Turbo卷积码的“地板效应”。研究表明，在采用QPSK调制时，当误码率为10-5时，TPC码能够提供至少6dB的编码增益，这意味着使用TPC编码的通信系统可以减少链路的功率要求，提高数据速率或采用高阶调制方式而不使用过量的带宽。当信道是瑞利衰落信道时，与RS码相比，TPC码在采用BPSK调制方式时可以提供比RS码多10dB的编码增益。而且随着TPC译码迭代次数的增加，其性能更加优越。另外，一般前向纠错技术中，编码增益的提高通常伴随着处理时延的增加，而TPC码作为一种全新的、完全独立的前向纠错编码，使用恰当的编码就可以避免如RS方式复杂的交织和解交织。TPC码的解调器和译码器一直保持同步状态，有效克服了RS码的“软膝效应”，这在衰落环境中非常有益。而且TPC码还克服了传统编码方式的误码地板效应，误码率随信噪比的增加快速下降，形成明显的“瀑布区”。

我们在设备中采用采用OFDM结合Turbo乘积码或者Turbo卷积码，能有效的提高传输可靠性，并且其编码效率高，能带来更高传输频带利用率，在设备采用这样的技术，对提高信号传输的可靠性和有效性都有很显著的效果。

5.支持灵活异构组网的二层路由协议

本MESH设备运行的路由协议工作OSI模型的二层（即数据链路层），对网络层完全透明，既可以运行IPv4，IPv6，也可以运行DHCP，IPX等多种协议，并可根据系统需要，实现无线、有线、无线/有线混连、同频、异频等多种组网方式，因此具有很强的组网灵活性和扩展性。

以下是在二层路由协议支持下，MESH设备典型的组网应用：

（1）支持异频混连

如下图，mesh设备P1和P2为频点A，P3和P4为频点B，P1与P2通过无线直连，P3与P4通过无线直连，P2与P3之间异频通过有线直连。

（组网示意图）

在二层协议模式下，不同频点的MESH网络可以通过有线直连的方式实现互通，且不同频点之间的整体链路吞吐量仅稍低于各频点MESH网络吞吐量最小值。图中N1与N4互通，且link_tp41 ≈ min（link_tp12，link_tp34）；

（2）对客户端透明MESH网络

如下图，MESH设备P1，P2通过无线直连，PC1连接到P1，PC2连接到P2，只要PC1与P2在同一网段，便可正常通信，与是否与mesh设备在同一网段并无关联。

（组网示意图）

（3）方便接入公网

如下图，交换机连接到公网。MESH网络中的任意一台MESH设备通过网线连接到该交换机。

（组网示意图）

在二层协议模式下，连接到MESH网络设备的PC能够通过MESH网络连接到公网。连接到交换机的PC可以连接到MESH网络及连接到在MESH网络上的PC。

具有服务质量保证的MAC协议

国产化设备实现了支持服务质量报文的MAC协议，能够在带宽受限的无线信道条件下，通过对服务质量的精确区分和基于优先级的信道接入，采用速率自适应、帧聚合、突发传输等多种手段，有效保证语音、视频、数据等多种业务的服务质量。

MAC协议采用的关键技术如下：

服务质量的精确区分：将接入的数据流细分为四个优先级，每一个优先级归入一个独立的发送队列，优先级从高到低分别为：话音、视频、数据、背景。

基于优先级的信道接入：为不同优先级发送队列采用设置不同的接入参数，使高优先级报文得到优先发送，低优先级延迟发送，从而保证话音、视频等实时性要求严苛的业务获得很小的发送时延。

速率自适应：基于对信道链路质量的实时采集，自适应改变调制、编码方式和信道带宽，从而在保证极低误码率的前提下，使用最高的发送速率。

帧聚合：为提高小帧业务的信道利用率，采用帧聚合策略，在不产生额外时延的情况下，将多个短帧聚合为一个长帧，从而节省每帧发送的等待、预约、应答时间，有效提高信道利用率，进而使小帧业务下的信道带宽得到成倍提升。

突发传输：基于信道质量，自适应选择合适的帧数进行连续发送，在信道质量较好、发送速率较高的时间内连续发送多帧，而在信道质量较差、发送速率较低的时间内发送较少帧，从而使整个网络的吞吐量得以显著提升。

6.智能选频

智能选频（干扰躲避）技术是一项新兴的抗干扰技术，可以有效的躲避干扰，最大化的保证无线传输的可靠性和稳定性。技术关键在于干扰检测、判决决策、切换执行三大过程。干扰检测指在正常通信过程中实时监测各频点干扰及北京噪声情况，从而为判决决策提供基础支撑；判决决策，由各个节点独立自主完成，以最优化自身接收性能为准则，选取最优频点作为接收频点；切换执行发生在判决决策选取了新的最优频点之后，切换过程不会引起数据丢失，保证数据稳定连续传输。过程由各个节点独自完成，因此各个节点可选取不同最优频点进行组网，从而使整体网络性能达到最优。