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一、項(xiàng)目背景
市民坐在公交車?yán)锞湍軣o線上網(wǎng)。隨著無線通訊技術(shù)的快速發(fā)展，我國各大城市都將建設(shè)“公交車無線上網(wǎng)服務(wù)系統(tǒng)”。這意味著在今后，乘客可使用帶有WiFi功能的移動(dòng)終端（手機(jī)、筆記本、PAD等），接入通訊運(yùn)營商提供的Wi－Fi網(wǎng)絡(luò)，便捷訪問互聯(lián)網(wǎng)。
該系統(tǒng)借助部署在公交車內(nèi)的無線上網(wǎng)設(shè)備，突破性地實(shí)現(xiàn)了在移動(dòng)性熱點(diǎn)區(qū)域的WiFi網(wǎng)絡(luò)覆蓋。廈門才茂出品的無線網(wǎng)關(guān)設(shè)備，完美的將3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)和WiFi技術(shù)相結(jié)合，通過3G/4G高速無線網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)，再通過WiFi共享給公交車上的終端設(shè)備。乘客不但可以在公交車上通過才茂的無線網(wǎng)關(guān)設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)在線娛樂、觀影或者處理商務(wù)事宜，還可以通過WiFi終端免費(fèi)訪問公交信息系統(tǒng)，查詢公交線路、公交服務(wù)及公交沿線商家優(yōu)惠等。
二、無線技術(shù)原理及應(yīng)用
1、WIFI技術(shù)原理
WiFi全稱WirelessFidelity，它的最大優(yōu)點(diǎn)就是傳輸速度較高，另外它的有效距離也很長，其主要特性為速度快、可靠性高。
WiFi最主要的優(yōu)勢(shì)在于不需要布線，可以不受布線條件的限制，因此非常適合移動(dòng)上網(wǎng)用戶的需要，具有廣闊市場(chǎng)前景。目前它已經(jīng)從傳統(tǒng)的醫(yī)療保健、庫存控制和管理服務(wù)等特殊行業(yè)向更多行業(yè)拓展開去，進(jìn)入家庭以及教育機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域，甚至開始應(yīng)用于交通工具上，如公交車上。
2、3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理
第三代移動(dòng)通信技術(shù)（3rd-generation，3G），是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動(dòng)通訊技術(shù)。3G服務(wù)能夠同時(shí)傳送聲音及數(shù)據(jù)信息，速率一般在幾百kbps以上。目前3G存在四種標(biāo)準(zhǔn)：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。
目前，中國3G處于快速發(fā)展階段。隨著TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在國內(nèi)10個(gè)城市試商用并成功地服務(wù)于北京奧運(yùn)會(huì)、運(yùn)營商重組圓滿落下帷幕以及馬上面臨的國內(nèi)3G牌照發(fā)放，使2008年成為中國3G產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵一年。此外，截至今年6月，中國移動(dòng)電話用戶總數(shù)已突破6億大關(guān)，互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)也達(dá)到了2億戶。由此可見，移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展也讓中國3G向更高的目標(biāo)邁進(jìn)。
TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)在北京奧運(yùn)會(huì)開幕式上得到了一定規(guī)模的使用，在北京有近7000個(gè)用戶在當(dāng)晚使用了TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)，其中使用視頻通話的次數(shù)達(dá)到800多次。而中國移動(dòng)的3G網(wǎng)絡(luò)也經(jīng)歷了最嚴(yán)峻的考驗(yàn)：在國家體育場(chǎng)及奧林匹克中心區(qū)內(nèi)舉行開幕式時(shí)，移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)通話峰值達(dá)到每小時(shí)110065次。
中國電信CDMA2000的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度最快，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和質(zhì)量已超過WCDMA和TDCDMA。中國電信極力打造終端產(chǎn)業(yè)鏈，全球知名終端廠家已全部與中國電信合作，CDMA2000終端的種類也與WCDMA持平，目前中國電信已成為全球CDMA用戶最多的電信運(yùn)營商。
而中國聯(lián)通在出售CDMA網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)和業(yè)務(wù)之后，不僅獲得了可觀的資金保障，而且借助重組的快速推進(jìn)以及擁有WCDMA技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈最為成熟的優(yōu)勢(shì)，中國聯(lián)通有望獲得超過2G時(shí)代的市場(chǎng)份額，并已經(jīng)著手進(jìn)行3G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃建設(shè)，將于明年在各省陸續(xù)開通商用。種種跡象顯示，3G在中國的發(fā)展初期即擁有了較好的成績，也為其今后的穩(wěn)步發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
3、簡(jiǎn)單的組建方法
本文描述的無線應(yīng)用中，架設(shè)網(wǎng)絡(luò)的基本配備就是通訊運(yùn)營商提供的3G/4G網(wǎng)絡(luò)（SIM卡或UIM卡等）以及廈門才茂提供的無線網(wǎng)關(guān)設(shè)備，如此便能以無線的模式，架設(shè)費(fèi)用和復(fù)雜程序遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)。
三、方案介紹
（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
一般性無線局域網(wǎng)應(yīng)用主要結(jié)構(gòu)是：電信運(yùn)營商提供可運(yùn)營、可管理的無線運(yùn)營平臺(tái)；無線設(shè)備供應(yīng)商提供完整的WiFi解決方案；場(chǎng)地經(jīng)營者提供行業(yè)特色的WiFi信息服務(wù)；最終用戶應(yīng)用豐富的WiFi服務(wù)體驗(yàn)。
公交車無線上網(wǎng)服務(wù)系統(tǒng)由三大塊組成：通訊運(yùn)營商提供的高速無線網(wǎng)絡(luò)，廈門才茂提供的無線網(wǎng)關(guān)設(shè)備以及用戶手持的終端設(shè)備。而前兩部分已經(jīng)由運(yùn)營商與設(shè)備廠商協(xié)議建設(shè)安置在公交車內(nèi)，只需要將SIM卡或者UIM卡裝入才茂的無線網(wǎng)關(guān)設(shè)備并讓設(shè)備正常運(yùn)行即可。對(duì)于用戶來說只需要具有WiFi模塊的終端設(shè)備，如WiFi手機(jī)、Pad、上網(wǎng)筆記本等，他們就可以在具有無線上網(wǎng)服務(wù)系統(tǒng)的公交車上自由接入互聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行娛樂活動(dòng)、在線觀影或處理日常商務(wù)事宜等。
（二）系統(tǒng)應(yīng)用原理圖
（三）系統(tǒng)特性說明
廈門才茂無線網(wǎng)關(guān)設(shè)備
工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)
1. 工業(yè)級(jí)CPU：工業(yè)級(jí)ARM9高性能嵌入式處理，200MPS；帶 16KB Dcache，高速緩存數(shù)據(jù)，加快高速數(shù)據(jù)訪問速度；帶16KB Icache，高速指令緩存，加強(qiáng)了指令處理速度。
2. 工業(yè)級(jí)無線模塊：采用工業(yè)級(jí)無線模塊，抗干擾強(qiáng)，傳輸穩(wěn)定。
3. 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：采用LINUX2.6.28操作系統(tǒng)，帶內(nèi)存管理單元，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，功能升級(jí)快，系統(tǒng)穩(wěn)定，帶完善TCP/IP協(xié)議棧；
4. 強(qiáng)化電路板：PCB采用遵循3H和3W原則，同時(shí)公司所有產(chǎn)品電路板都采用高品質(zhì)材質(zhì)來生產(chǎn)，確保板材的穩(wěn)定可靠。
5. 工業(yè)級(jí)元器件：整機(jī)元器件采用嚴(yán)格篩選的工業(yè)級(jí)元器件來生產(chǎn)。
6. 工業(yè)級(jí)電源：寬壓電源設(shè)計(jì)，電源適應(yīng)范圍為DC5V~DC35V，內(nèi)置電源反向保護(hù)和過壓過流保護(hù)。
7. 電磁防護(hù)：以太網(wǎng)接口內(nèi)置1.5KV電磁隔離防護(hù)
8. 抗干擾設(shè)計(jì)：采用金屬外殼，屏蔽電磁干擾，系統(tǒng)保護(hù)等級(jí)IP30；天線帶防雷設(shè)計(jì)；系統(tǒng)超低溫和超高溫設(shè)計(jì)；特別適合在環(huán)境惡劣的工業(yè)環(huán)境下使用。
穩(wěn)定可靠
1、 在線維持專利技術(shù)：智能防掉線，在線檢測(cè)，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)�，異常自�?dòng)復(fù)位，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線
2、 三層系統(tǒng)保護(hù)：在原來兩級(jí)（軟件保護(hù)+CPU內(nèi)置看門狗WDT保護(hù)）系統(tǒng)保護(hù)的基礎(chǔ)上，增加一級(jí)系統(tǒng)虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）檢測(cè)保護(hù)功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠
3、 UIM/SIM卡ESD保護(hù)：1.8V/3V/5V標(biāo)準(zhǔn)的推桿式用戶卡接口，內(nèi)置15KV ESD保護(hù)。
4、 串口ESD保護(hù)：串口RS232內(nèi)置15KV ESD保護(hù)。
5、 金屬外殼：采用金屬外殼，防輻射，抗干擾；外殼和系統(tǒng)安全隔離，防雷設(shè)計(jì)；符合電力安規(guī)要求；防護(hù)等級(jí)為IP41；特別適合于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制領(lǐng)域。
6、 所有無線模塊都有通過CGD認(rèn)證或者FCC認(rèn)證或者CE認(rèn)證。
7、 高速處理CPU：采用高速ARM9的工業(yè)級(jí)CPU，可以更加高速地處理各種協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；解決了業(yè)內(nèi)“假在線”、“假死機(jī)”、“當(dāng)機(jī)”等疑難問題。
8、 超大內(nèi)存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits，有超大的內(nèi)存來緩存客戶發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)接收超大數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)不丟失。
9、 完善的協(xié)議棧：新系統(tǒng)加載了完善的TCP/IP協(xié)議棧，采用了完善的TCP/IP協(xié)議棧；使網(wǎng)絡(luò)通信性能優(yōu)異，掉線概率極大降低。
10、 EMC性能優(yōu)異：通過電力3000V電擊測(cè)試，特別適合在工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境惡劣下使用；系統(tǒng)EMC/EMI優(yōu)異，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；通過EMC測(cè)試；公司產(chǎn)品2010年榮獲“中國工控行業(yè)客戶滿意最佳供應(yīng)商”。
功能強(qiáng)大
1. 支持局域網(wǎng)WIFI（802.11 a/b/g/n）功能和廣域網(wǎng)3G/3.5G WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)功能，同時(shí)系統(tǒng)加載了廣域網(wǎng)通信VPN隧道、WIFI局域網(wǎng)傳輸?shù)陌踩J(rèn)證等安全功能，實(shí)現(xiàn)無線局域網(wǎng)和無線廣域網(wǎng)的無縫連接，為用戶提供高速、安全、可靠的移動(dòng)寬帶服務(wù)
2. 提供標(biāo)準(zhǔn)有線WAN口，支持PPPOE，可直接連接ADSL設(shè)備和長城寬帶線路
3. 支持無線視頻監(jiān)控和動(dòng)態(tài)圖像傳輸
4. 支持以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信和路由轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)也支持串口TCP/UDP透明數(shù)據(jù)傳輸或者串口配置
5. 支持VPN安全隧道功能,包括PPTP、MPPE、L2TP、GRE和IPSEC
6. 智能防掉線，支持在線檢測(cè)，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)�，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線
7. 支持IPTABLES防火墻，包過濾功能
8. 支持定時(shí)上線下線功能，可以設(shè)置設(shè)備在某段時(shí)間內(nèi)上線和某個(gè)時(shí)間內(nèi)下線
9. 支持動(dòng)態(tài)路由和靜態(tài)路由、RIPv1、RIPv2、OSPF、BGP、NDSP、IRMP、SNSP、IGMP、DVMRP、PIM-SM/DM
10. 支持多種協(xié)議：TCP/IP，UDP，ICMP，SMTP，HTTP，POP3，OICQ，TELNET，F(xiàn)TP等。
11. 支持動(dòng)態(tài)路由和靜態(tài)路由
12. 支持DHCP/DHCPD功能
13. 支持端口映射NAT功能，如SNAT，DNAT
14. 支持動(dòng)態(tài)DDNS：支持花生殼、88IP和dyndns域名服務(wù)商
15. 支持DMZ主機(jī)
16. 支持APN/VPDN網(wǎng)絡(luò)
17. 方便的WEB配置，支持遠(yuǎn)程WEB管理
18. 支持WEB配置保存和恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的備份和批量設(shè)備的快速配置
19. 支持telnet管理，方便易用的控制臺(tái)shell交互環(huán)境
20. 支持多臺(tái)終端共享router ppp廣域網(wǎng)出口
21. 支持多種無線撥號(hào)方式：自動(dòng)分配，指定IP，指定本地對(duì)端IP
22. 支持作為PPP服務(wù)器，多種認(rèn)證方式，支持雙向認(rèn)證
23. 方便易用的COM及SYSLOG系統(tǒng)診斷，調(diào)試功能
24. 支持串口本地軟件升級(jí)
25. 支持TFTP軟件遠(yuǎn)程升級(jí)
26. 支持實(shí)時(shí)時(shí)鐘
27. 同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)
簡(jiǎn)單易用
1. 產(chǎn)品出廠配置默認(rèn)參數(shù)，客戶只需修改個(gè)別參數(shù)甚至不需要做任何參數(shù)修改，就可以實(shí)現(xiàn)快速使用設(shè)備。
2. 圖形化配置工具：完善的圖形化配置工具，提供快速配置功能，實(shí)現(xiàn)客戶快速配置；提供批量配置功能，實(shí)現(xiàn)批量設(shè)備的配置。
3. 產(chǎn)品說明書提供快速配置說明，可以快速使用設(shè)備。
4. 檢查軟件：提供SYSLOG日志輸出功能，可以用于參考設(shè)備工作日志，同時(shí)協(xié)助分析異常時(shí)的原因；通過串口調(diào)試軟件，提供不同的調(diào)試等級(jí)輸出，方便客戶查看各種信息，快速定位問題。
5. 設(shè)備經(jīng)過8年的沉淀，設(shè)備功能完善同時(shí)簡(jiǎn)單易用。
WIFI無線參數(shù)：
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項(xiàng)目 |
內(nèi)容 |
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WIFI模塊 |
采用芯片內(nèi)嵌WIFI模塊，高集成，穩(wěn)定性好 |
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WIFI標(biāo)準(zhǔn) |
支持802.11 a/b/g/n標(biāo)準(zhǔn)，速度支持6M/9M/12M/18M/24M/36/48/54Mbps最高可達(dá)108M |
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加密方式 |
支持WAP加密，內(nèi)置WAP和WAP 2.0，內(nèi)建64位和128位的WEP加密
支持WEP加密，內(nèi)置802.11I 4.0 WEP（128位和64位）TKIP、AES和CCMP等硬件安全引擎 |
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AP方式 |
支持AP方式 |
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傳輸距離 |
室外無阻攔，室外覆蓋范圍可達(dá)150米 |
硬件系統(tǒng)：
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項(xiàng)目 |
內(nèi)容 |
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CPU |
工業(yè)級(jí)高性能嵌入式處理MIPS CPU，主頻320Mhz |
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MMU |
CPU帶MMU內(nèi)存管理單元，可以防止內(nèi)存溢出導(dǎo)致系統(tǒng)的異常 |
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FLASH |
64Mbits（可擴(kuò)充到256Mbits）有足夠大的內(nèi)存來存放程序和數(shù)據(jù) |
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SDRAM |
256Mbits(可擴(kuò)充到2048Mbits)>=256Mbits，有足夠大的緩存來提高系統(tǒng)運(yùn)算速度 |
操作系統(tǒng)：
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項(xiàng)目 |
內(nèi)容 |
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操作系統(tǒng) |
采用LINUX2.6操作系統(tǒng)，帶內(nèi)存管理單元，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，功能升級(jí)快，系統(tǒng)穩(wěn)定； |
接口類型：
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項(xiàng)目 |
內(nèi)容 |
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WAN口 |
一個(gè)WAN口(Line0)，支持PPPOE |
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以太網(wǎng)口 |
4個(gè) 10/100 Base-T 以太網(wǎng)口(Lan1-lan4)，Ethernet IEEE 802-3, 802-2；內(nèi)置1.5KV電磁隔離保護(hù) |
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串口 |
1個(gè)RS232串口或1個(gè)RS485接口（可支持RS422/TTL）
數(shù)據(jù)位：7、8位
停止位：1、2位
校驗(yàn)位：無校驗(yàn)、奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)、SPACE及MARK校驗(yàn)
串口速率：110bps ~ 230400bps
流控位：無流控、RTS/CTS 硬流控或XON/XOFF軟流控 |
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USB接口 |
1個(gè)USB接口，USB2.0，HOST接口，速率12Mbps |
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指示燈 |
電源POWER、廣域網(wǎng)WAN、通信COMM、局域網(wǎng)WIFI、在線ONLINE及以太網(wǎng)口LINK/ACT指示燈 |
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天線接口 |
標(biāo)準(zhǔn)SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐；公司可以選配3M/5M/10M/15M的天線延長線，滿足客戶的不同使用場(chǎng)合需要 |
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UIM卡接口 |
1.8V/3V/5V標(biāo)準(zhǔn)的推桿式用戶卡接口，內(nèi)置15KV ESD保護(hù) |
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語音接口 |
標(biāo)準(zhǔn)的耳機(jī)麥克風(fēng)接口（需要軟件配合才能使用） |
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電源接口 |
標(biāo)準(zhǔn)的3芯火車頭電源插座 |
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RESET按鍵 |
復(fù)位按鍵，恢復(fù)出廠設(shè)置 |
供電情況：
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項(xiàng)目 |
內(nèi)容 |
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供電電壓 |
寬電壓設(shè)計(jì)，DC 5V到DC32V電源都可以直接給設(shè)備供電；同時(shí)內(nèi)置電源反向保護(hù)和過壓過流保護(hù) |
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標(biāo)配電源 |
DC9V/1.5A |
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通信電流 |
通信時(shí)平均電流：390mA@+9VDC;
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待機(jī)電流 |
待機(jī)平均電流：<56mA@+9VDC |
物理特性：
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項(xiàng)目 |
內(nèi)容 |
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外殼 |
采用金屬外殼，防輻射，抗干擾；外殼和系統(tǒng)安全隔離，防雷設(shè)計(jì)；符合電力安規(guī)要求；防護(hù)等級(jí)為IP30；特別適合于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制領(lǐng)域 |
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產(chǎn)品外形尺寸 |
174*131*27mm（不包括天線及固定件） |
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產(chǎn)品包裝尺寸 |
350*215*88mm |
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重量 |
0.7kg |
其他參數(shù)：
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項(xiàng)目 |
內(nèi)容 |
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工作溫度 |
-25 ºC ~+65ºC |
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擴(kuò)展工作溫度 |
-35 ºC~+75ºC |
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儲(chǔ)存溫度 |
-40~+85ºC |
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相對(duì)濕度 |
95%(無凝結(jié)) |
四、結(jié)語
隨著互聯(lián)網(wǎng)的深入發(fā)展，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)普及成為趨勢(shì)。無線上網(wǎng)功能的覆蓋能讓使用者更加方便。
WIFI技術(shù)的應(yīng)用目前已經(jīng)日益成熟，這種先進(jìn)的技術(shù)雖然不可能包辦所有功能的通信系統(tǒng)，但是只要各種接入手段相互補(bǔ)充使用就能帶來經(jīng)濟(jì)性、可靠性和有效性。因而，它可以在特定的區(qū)域和范圍內(nèi)發(fā)揮對(duì)3G/4G的重要補(bǔ)充作用，WIFI技術(shù)與3G/4G技術(shù)相結(jié)合將具有廣闊的發(fā)展前景。
廈門才茂無線網(wǎng)關(guān)設(shè)備正是在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生的，而在本文的應(yīng)用方案中，他完美的將3G/4G網(wǎng)絡(luò)共享給了公交車的整個(gè)空間。隨著無線通訊技術(shù)的不斷發(fā)展更新，廈門才茂的設(shè)備也將不斷的應(yīng)用新技術(shù)，研發(fā)新功能，在不同領(lǐng)域打造物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一面獨(dú)特的旗幟。
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