引言

随着无线技术以指数级增长，许多从事测试和测量的研发工程师和管理人员都渴望将这种尖端技术融入他们的工作场所和测试轨道。

无线化不仅消除了昂贵且有时易碎的电缆，而且还允许在陆地、海上和空中移动的车辆上的测试设备保持与计算机客户机的持续连接，以便进行实时数据显示和处理。此外，它还允许测试设备在需要时进行远程操作。测试跑道、军事试验场、军用和商用机场都是 WIFI 技术应用的主要候选场所。

WIFI 为移动和远程应用带来了真正的便利，但它还必须伴随着网络安全和”始终开机”连接，以确保实时数据传输和远程控制功能不受损害。这就是移动 Mesh WIFI 的用武之地。

无线网状网络

无线网状网路网络是一个由网状拓扑结构的无线节点组成的通信网络。它也可以是一种无线自组织网络。

网格是指设备或节点之间的互连。无线网状网络通常由网状客户机、网状路由器和网关组成。

网状客户端通常是 PC 笔记本电脑、手机和其他无线设备。网状路由器将来自网关的流量转发，网关可能连接到互联网，也可能不连接到互联网。作为一个单一网络工作的所有无线电节点的覆盖区域有时称为网状云。

无线网状网络可以自我形成和自我修复。无线网状网络工作与不同的无线技术，包括802.11,802.15,802.16，蜂窝技术，并不需要限制在任何一种技术或协议。

Dewesoft 以其便携式数据采集(DAQ)系统而闻名，多年前就开创了远程控制，但它需要硬连线连接，因为当测试物品移动时，WIFI 不够可靠。

然而，Dewesoft 的工程师们最近开发了一种移动 WIFI 网格解决方案，使他们的 DAQ 系统能够“切断”测量系统和计算机之间的连接，并保持一个恒定、可靠和安全的数据连接。

允许计算机主机无线连接到测试部件提供了一些有用的能力，如远程实时观看和 DAQ 系统控制。这种现场部署的 Mesh WIFI 网络允许工程师在试验场、跑道、机场和试验场等地维护实时数据流。

一个小的基站和无限数量的 WIFI 节点的实现使得网络可以移动，可扩展，并且安全-所有在同一时间。在本文中，我们将详细描述如何实现这一点，并提供有关其背后的无线网络设备的详细信息。

技术概览

大多数 Dewesoft DAQ 系统和数据记录器使用 Windows pc 兼容的计算机作为客户端，运行 DewesoftX DAQ 软件来显示、存储和处理数据。这台电脑通常还有局域网和 WIFI 接口。

第二台计算机(甚至更多)可以通过以太网/WIFI 连接到 DAQ 系统，允许远程控制和数据查看和存储。客户端计算机和数据采集系统可以采用以下三种基本拓扑结构:

在有线的场景中，丢失连接的危险很小。但是在传统的 WIFI 环境中，特别是当测试物品改变方向和距离，或者穿过墙壁、建筑物和地形等障碍物时，连接中断甚至完全中断的可能性是非常现实的问题。

对于 Dewesoft DAQ 系统，内部有 SSD 存储器，连接损失不会导致任何数据丢失，因为它总是存储在 DAQ 系统本身的局部，以后可以再评估。然而，在连接恢复之前，操作远程客户端的工程师无法看到测试或控制 DAQ 系统。

通过移动 Mesh WIFI 数据采集系统，解决了这一问题。通过增加相互连接的 WIFI 节点，网络连接形成一个“网格”，DAQ 系统通过多条路径无缝连接到客户端计算机，只要 DAQ 系统保持在网格内。

移动 Mesh WIFI 在实际测试场景中的应用

让我们来看看DEWEsoft的工程师们是如何在犹他州格兰茨维尔的犹他州赛车场的5平方英里范围内建立起一条多功能跑道的。

WIFI“热图”告诉我们我们有多少 WIFI 覆盖，允许我们计算应该增加多少 WIFI 节点，以及在哪里。混凝土、建筑物、树木和其他因素影响 WIFI 的性能。图3显示了基站的位置和单个 WIFI 节点将提供的覆盖范围:

基站在建筑区域的位置只提供 WIFI 覆盖轨道的一小部分，如图3所示，因此，我们需要添加 WIFI 节点来创建一个覆盖轨道其余部分的“网格”:

图4和图5显示了两个节点的增加及其对网络覆盖率的影响。正如热图所示，我们可以根据已知的理想条件下的保守估计来预测一个范围。这两个节点显示了一条清晰的视线和一个简单的拖放式应用程序。但是总共有六个节点，它可以创建一个覆盖整个轨道的网络。

当测试区域是“视线范围”时，使用全向天线很容易实现通信。没有阻挡 WIFI 信号的障碍，网格也完成了。测试物品带有自带的 DAQ 系统，可以在网状系统中的任何位置自由移动，并且可以不间断地连接到客户端计算机。

但是，在现实世界中，通常至少有一些障碍需要处理。墙壁、栅栏、树木线、建筑物、地形的变化——这些障碍物将干扰或完全阻断 WIFI。但是使用我们的热图，我们可以确定哪些地方需要额外的节点，然后添加它们。

当一个1.2米(4英尺)高的混凝土墙被添加到轨道的某些部分，WIFI 信号无法通过，创造覆盖空白。这是对大多数应用程序中所看到的情况的一个更为现实的期望。注意图6中轨道中间附近的死区。

当我们添加两个节点(用蓝色圆圈表示)时，问题就解决了，轨道的可用部分也被完全覆盖了，如图7所示。

在几乎每一个设置将有项目(树木，墙壁，障碍，等) ，阻止一个理想的 WI-FI 网络。我们的节点被设计成可以快速、方便地部署在这些死区内，以填补空白并最大化网络覆盖率。节点相互接收和广播信号，自动维护连接。

Mesh 无线数据传输系统由以下部分组成:

让我们来看看每个主要组件。

基站

基站是查看、控制和收集数据流的中心点。基站可以采取多种形式，但有两个基本组成部分:

基站控制器的主要功能:

使用这种控制器，添加天线是快速和容易的。多个天线，以及其他设备，如摄像头，可以直接连接到控制器。

Unify Dream Machine Specifications

该控制器包括软件，可以方便地管理交换机和接入点。如果摄像头被添加到系统中，它们也是受控的，它们的数据存储在一个可选的硬盘驱动器上。可以远程安全地访问视频数据。

数据和网络本身受到几种方式的保护:

固有安全

UDM Pro 提供了先进的防火墙策略和持久的威胁管理，以作为一个入侵预防系统安全协议(IPS)和入侵预防系统安全协议(IDS)。威胁管理是很容易选择的，和定制的安全水平的病毒和恶意软件，点对点(PtP)保护，黑客，互联网流量和网站声誉是可用的。

网络自动扫描连接到网络的客户端，以识别潜在的安全威胁和漏洞。内部硬件和软件可以检测恶意软件、蠕虫和其他类型的恶意流量试图扫描网络。

DNS 内容过滤阻止来自带有恶意、网络钓鱼或成人内容的网站的流量。有三个层次的 DNS 过滤安全，每个增加更多的保护。GeoIP 过滤可以阻止由国家和地点指定的传出、传入或双向流量，并在需要时保持网络本地化。UniFi 威胁地图允许用户选择他们打算封锁的国家或地点。

UniFi 控制器是可伸缩的，并提供一系列管理功能，包括管理连接的设备、网络映射、流量管理等。用户可以使用附带的软件查看和管理网络拓扑。它包括一个深度分组检测引擎，可以跟踪哪些应用程序和 IP 地址使用了最大的带宽。内置的分析和报告工具允许网络工程师有效地管理即使是最大的人口。

可以查看每个端口的状态信息，包括连接速度和双工模式、 TX/RX 数据速率和网络/VLAN 设置。所有这些都是使用所包含的软件集中控制和管理的。其他功能包括自动 mdix 调整直通或交叉以太网电缆，802.1 x (RADIUS)认证和动态 VLAN。

MESH WIFI 接入点

天线由一个单一的企业级接入点(AP)组成。客户端的数量取决于各自的带宽，但根据经验，在一个典型的 Dewesoft DAQ 应用程序中，大约有75个客户端可以出现在一个网络上。多用户、多输入多输出(MIMO)和双无线电能力，数据传输是无缝和连续的，不需要用户交互。美联社的小小的8.5 x 4英寸。(216x102毫米)足迹是理想的移动应用程序。

这个单位也额定为户外使用，并包括一个索环密封系统，以最小的水入侵到连接点。在所有的接入点上都有一个辅助端口，以允许有线桥接单元。每个单位重1.54磅。(0.7公斤) ，方便安装在墙上或小直径电线杆上。工作温度范围为14至158华氏度(- 10至70摄氏度)。

这种系统配置可以支持多达八个网络，允许一个基站和天线支持八个不同的独立测试。

基站结论

控制器和天线的组合创建了一个基站。基站提供与节点的控制和初始通信，并提供在大范围内进行测试所需的范围。

该控制器可以很容易地添加到任何标准的19英寸机架，只占用一个机架高度单位。单根以太网电缆连接天线。这种组合创建了一个小型的、敏捷的基站，适合任何设置，如面包车、移动指挥单元或基站单元。

移动网格节点

下面的图1显示了一个连接到基站的便携的、自封闭的、支持 WIFI 的网格节点。该节点包含一个内部电源，可以在不充电的情况下为节点供电一整天(在最小负荷下测试显示充电间隔时间长达3天) ，并且从完全放电后充电速率为5至6小时。这提供了网络增强的日子，最小的停机时间。

选择的外壳是一个密封的防水外壳，有一个手柄和用于电源和以太网(RJ45)连接的通过式舱壁连接。所有节点设备在不使用时都在内部安装和放置。

移动网格节点内部:

电源

目标零的雪人系列电源选择由于其坚固的性质，紧凑和轻量级的设计，电池性能，产品的可用性。它们可以在5小时内完全耗尽后充电。

如下图所示，200瓦时的电力容量可以维持一天(或几天)的电池寿命。如果有必要的话，可以添加太阳能电池板来延长电池寿命或者离网充电。一个可选的500瓦时单位和1000瓦时可与内置的纯正弦波逆变器，如果需要。

请注意，如果连接到基站，主机计算机不包括在下面的功率计算中(实际运行时间可能比显示的要好，因为这些是最大负载条件) :

UAP-AC-M-PRO 天线规格

天线

一个更大的3x3 MIMO 双频天线来作为标准，提供覆盖范围1000英尺(304米)。天线是外部的情况下，是为极或情况下安装设计的。它的 IP67环保等级意味着它可以抵挡灰尘、雨水和其他元素。只需连接电缆的情况下，通过和更大的天线将电源本身，自动建立连接。

“桥接”选项允许通过 RJ45电缆连接多个天线。这扩大了基站的广播和传输能力使用相同的电源。基本规格:

现在是细节:

UAP-AC-PRO 规格说明

网状网络是如何工作的

基站是所有控制和数据流的中心点。这些节点充当网络的无线放大器，允许数据从测试物品中继到基站。一旦通信建立，独立单元可以在测试区域的任何地方下降。

如果超出了范围，软件会通知操作员。我们发现400英尺(122米)从基地到第一个节点，然后1000英尺(305米)之间的连续节点工作作为一个最大的可靠范围。可以在控制器软件中轻松地监视数据吞吐量和总体连接性。

通过连接物理电缆三分钟，节点可以与网络“配对”。这种适应可以防止串扰，并确保只有需要的节点被分配到网络中。使用这种方法，多个基站和网络可以在同一空间内运行，允许无限多的网状网络安全地运行。只有分配给网络的节点才会中继网络数据。这个概念对于测试轨道是有益的，因为它允许在没有单个网络约束的情况下完成多个测试。

安保

统一 PRO 控制器提供先进的防火墙策略和持久的威胁管理。它充当入侵保护系统(IPS)和入侵检测入侵预防系统(IDS)。

运营商可以选择和自定义病毒和恶意软件的安全级别，点对点(PtP)保护，黑客，IP 流量和网站声誉。它自动扫描连接到网络的客户端(又名“端点”) ，以识别潜在的威胁和漏洞。

它还包括“蜜罐”功能，用于检测恶意流量，并使其远离关键系统。三层 DNS 内容过滤屏蔽来自恶意参与者的流量并屏蔽不需要的内容。最后，GeoIP 过滤允许操作员阻止由国家指定的传入、传出或双向流量。

派递

Dewesoft 整合了测试应用的完整系统，包括所有 DAQ 设备以及 Mesh 网络的所有元素。我们制造 DAQ 系统，并购买所有第三方产品，组装所有东西，包括安装在机架和坚固的情况下，并互连所有东西。

所有物品都装在一个高冲击装运箱内，用于处理滥用装运和实地部署的问题。然后我们测试整个系统，并确保一切工作完美。

所有软件预先配置与网络建立和名称/密码包括在控制器的封面上。唯一需要的权力是激活一切和打开网络。

通过适当的 IT 培训，任何客户都可以获得定制解决方案。UniFi 快速入门指南显示了如何访问控制器以及如何根据需要创建/删除或修改设置。

被测试的文章

这种网状 WIFI 的设计是由基站和已部署的节点来完成繁重的工作。被测项目只需连接和维护连接。

Dewesoft 测量计算机，如 KRYPTON CPU 和 SBOX 数据处理计算机有一个内置的无线卡，可以访问网络。数据通过控制器流入网络并返回到基站。

网络选择

这个应用程序的重点是创建一个独立的网络，将自动分配 IP 地址，使网络设置快速和容易。控制器的互联网连接输入包括允许蜂窝网络数据输入的适配器，以及任何传统的互联网提供商。

这个特性允许数据从远程位置传输到中央服务器。用户可以根据自己的需要自由地使用现有的公司服务器设置这个功能。

选择

可以内置 GPS 跟踪等选项，允许追踪每个节点并为其提供位置服务。由于这种设备的多功能性，像定向天线代替全方位版本可以为同一个节点提供更长的距离。支架也是可用的，允许系统的任何或所有部分硬安装。目前设计的基站是安装在有电力和基础设施支持的环境中，但是，可以提供一个电池供电的独立基站。再生式太阳能充电也是一个流行和有用的选择，特别是对于偏远地区。每个应用程序是不同的，Dewesoft 有能力解决每一个单独。

对于高功率应用，可选的带有部门天线的火箭无线电只允许在超过0.75英里(1.21公里)的范围内传输90 ° 5ghz 的数据。收音机和天线可以通过 PoE 和110v 从节点外壳供电，外壳提供收音机、布线和电源的存储，外壳存放天线。

摘要及结语

“切断电线”通过消除昂贵的，有时是脆弱的电线，使建立和进行测试更容易，更便宜，更可靠。作为一个主要的制造商的数据采集系统，这一直是一个德威索夫特权多年。

在这个应用程序中，我们能够实现1300mbps 的无线数据流，方便了在复杂的三维环境中高速测试跟踪数据采集。我们现在自由地分享这一方法，希望它将有助于测试和测量界。

该解决方案可以很容易地兼容并扩展到 WiFi 6网格网络。

引用与商标