水电工程项目多位于深山峡谷地区，工地现场与营地相距甚远，地形条件十分复杂。施工过程中，当前方遇到技术难题时，需后方专家协助对技术问题进行诊断并提供决策支持，为此，要求将现场高清(1080P@60fpS)视频资料实时传输至后方。但是，采取有线的方式在工地现场接人网络任务艰巨、成本高、周期长、后期维护困难;而采用卫星方式价格昂贵，3G通信也不能满足高清视频传输所需的带宽要求。因此，本文提出了一套适合山区应用的无线网络规划方案，并以乌东德水电站为例，分别从査勘选址、覆盖设计、频率规划、容量规划、链路预算、设备选型、网络优化等几个方面对其进行介绍和分析。
乌东德水电站工地现场与营地相隔数千米，且中间有山体阻隔。营地具备较好的互联网接入条件，通过网络连接工地现场与营地，可完善远程诊断的网络基础设施，为此，需开展现场査勘工作。査勘内容包括分析环境干扰源和确定站址，其成果作为频率规划和仿真的基础。在这项工作中，首先要了解网络要覆盖的区域，结合网络覆盖范围、设备供电、设备固定和避雷等问题,基于自绘分布图或从业主方获得的详细电子地图，确定基站和设备的大致位置和数量，记录这些站址的经纬度坐标和高程数据，制成地理信息表，作为实地勘查的依据。然后，借助专业GPS设备进行实地査勘，记录实地査勘的站址，更新地理信息表，拍摄周围环境，了解周边建筑、树木等遮挡情况，作为网络安装部署的依据。实地选址需遵循以下原则。
(1)满足网络拓扑结构和覆盖规划区域。
(2)选择有市电或开闭所的位置作为站址以降低建设成本;如果没有，则自行部署风光一体电源。
(3)选择地势较高和视野开阔的位置并充分考虑避雷条件。
(4)对于无法通视的情况，将视野中的最髙点作为中继位置。
(5)避免换季植物生长的影响。
乌东德工地现场为区域狭长的山区，需满足非视距传输。为了将营地的局域网扩展延伸至工地，实现待观测诊断位置的网络覆盖，适宜采用Mesh链式网络拓扑结构[1]，通过若干个基于无线互联的AP对待观测区进行覆盖,并将数据回传至营地网络。
为合理使用频段资源，减少同频干扰，需针对WLAN使用的非授权频段(2.4,5.8，10,24GHz等)进行合理的频率规划。该工程采用Mesh多频组网：骨干网采取信道带宽大、频谱干扰小的5.8GHz和24GHz频段,终端接入采用2.4GHz频段。除使用不同频段外，还可选择不同的信道来减少干扰。以2.4GHz为例，可使用3组互不干扰的信道[2](1,6,11;2,7，12;3,8，13)。
容量规划与频率规划是相互制约的，规划过程中需找到两者的平衡点。根据编码效率的不同，传输单路1920xl080P@60fPs以上的高清视频，需2~8Mbps带宽。若按5路视频计算，需40Mbps的带宽才能满足要求。再考虑多次中继带来的系统消耗、传输损耗、网络延迟和干扰等问题，容量需达到300Mbps以上。为应对将来的业务扩展，骨干网需达到千兆容量。
设备选型需考虑发射功率、接收灵敏度、距离等性能因素以及施工难度、成本、地理环境等工程因素。根据乌东德工地现场特点，以及所采取的Mesh链式组网方式，宜选择点对点设备再结合频率和容量规划，设备的选择范围可进一步缩小。
选择WLAN天线时，主要要关注增益、极化方式和方向性。其中，天线增益是衡量天线性能最重要的参数，增加增益可以在确定方向上增大网络的覆盖范围，或者在确定范围内增大增益裕量。采用双极化天线可实现全双工通信并方便安装部署。双极化分为垂直与水平极化和±45。极化(组合了+45。和-45。两幅极化方向相互正交的天线[3]，收发分置)，前者水平极化传播信号受大地阻抗影响衰减迅速，主要靠垂直极化传播，故通常采取后者。对于远距离传输，可考虑八木天线、平板天线和碟形天线等定向天线。八木天线适合于有多方向定向连接的场合，而平板天线主要安装在平面上，以覆盖半球状的范围，因此，选择能够提供增益较高、波束宽度较窄的±45°双极化碟形天线,这种天线更适合于长距离的点对点传输，符合乌东德工地的实际应用场景。
网络覆盖设计完成后，为达到进一步降低干扰、提高容量、减少信号延迟等目的，可通过调整天线高度、下倾角、方位角、发射功率、无线信道等方法进一步优化网络。
基站天线越高，覆盖范围越大，但天线过高会越区覆盖，不仅对邻站造成干扰，自身受到其他系统的同频干扰也会相应增加，导致通信网络质量下降。天线架设之后再进行调整施工较为不便，故应在天线架设前进行仿真和实际测试工作，以确定大概的天线高度。网络仿真将前述结果作为输人，可预测接收信号强度和覆盖范围，再根据仿真结果评判天线高度设置的合理性。以马头和梅子坪观景平台(图1)为例，将两侧天线均设为3m，结果显示尽管它们之间没有遮挡，但是有障碍物进人它们之间的第一菲涅耳区内60%的区域，导致通信受阻。将马头的天线调整至12m后，通信正常。
传统的有线网络、卫星通讯和3G通讯等均不适用于水电站工地现场远程视频诊断。本文提出的无线网络规划和优化部署方案，成功应用于乌东德水电站项目中，其骨干网无线吞吐量超过千兆，达到低延迟电信级回程线路，远优于传统的有线、卫星、3G回程线路，即使在严重雨衰情况下也能满足性能要求。实际应用情况表明，在乌东德施工营地与武汉的互联网上采取QoS保障措施后，本网络可将工地现场高清视频实时传输至武汉，满足了远程诊断的要求，取得了较好的应用效果。该无线网格方案成本低廉、部署便捷，对不宜采用传统网络建设方式且对网络性能要求较高的山区具有一定的借鉴意义。
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