地铁WIFI项目方案概述

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地铁WIFI项目方案概述一、项目介绍：1、郑州地铁试点情况简介：项目概况l一期线路长26.2km，均为地下线；设站20个，最大站间距2353.71m，最小站间距944.2m，平均站间距1.325km。l1号线一期工程配置列车数：初期25列，最终规划47辆车l最大车速80KM/H，最小列车发车间隔3分钟。l与公网无线信号合路后共用漏缆，单向隧道中配备2条漏缆业务需求l车站区间/到车辆段的宽隧道/U型槽业务需求：p每辆车上行2路视频监控，4Mpbs，下行PIS信息8Mbpsl停车场/车辆段的业务需求：p停车场/车辆段内可以同时调2路视频监控信号上传，上行XMpbsp在非运营时段，通过无线通信下载录播信息到车辆，下行XMbps2、无线覆盖方案（漏缆）：共建共享l系统与民用通信系统共用漏缆，靠右侧2根漏缆，分别在1.9米和3米高度处，车顶高4.15米l无须在隧道中另外布设天线，节省建设成本和维护成本。RRU和漏缆的连接l4pathRRU采用单向2path方案覆盖，RRU两端的漏缆覆盖属于同一小区l7 RRU的射频信号通过多频合分路器，与其它系统的信号合路后一起连接到漏缆3、隧道覆盖漏缆合路设计方案:l该系统与商用系统信号合路后共用漏缆l为保证系统提供足够的带宽，提高用户的整体宽带体验，上下行隧道设计为两个小区。由于POI无法将系统的两路信号隔离后与公网信号合路，因此需要额外的合路器，将RRU与POI合路后的信号进行二次合路l系统与民用通信系统共用漏缆，靠右侧2根漏缆，分别在1.9米和3米高度处，车顶高4.15米(郑州地铁)4、隧道覆盖方案：隧道覆盖lRRU与BBU配置在一起，部署在各个车站；l如果车站间距大于相邻车站RRU的覆盖能力，在隧道中进行加站，采用光纤将RRU拉远到隧道中5、覆盖规划（1）小区覆盖规划：上行受限，根据业务带宽需求，经链路预算后得出小区单边覆盖距离为708.6米（2）切换带规划：切换的迟滞为2dB,切换的时延为120ms,列车速度按照最大80公里/小时，传播模型按照漏缆每100米损耗4.3dB计算，切换带计算如下表：（3）7 车站区间覆盖规划：考虑留有一定冗余，站间距按1.2km规划，大于1.2km的地方需要加站，大于2.4km的站间考虑加2个站5、特殊场景覆盖（一）：车站到通往车辆段的隧道口l覆盖特点：p多条轨道在一个大的隧道中，列车不一定会挨着铺设在两侧墙面上的漏缆走，列车走到中间道岔时信号强度较差。且在宽隧道终点需要将漏缆1分2耦合到两个隧道中去，这个场景在链路预算上除上面因素外需要增加考虑隧道的宽度因子，耦合器的损耗两个因素。p避免误切换然后掉话。l起点站的相关区段是长度163m，终点站的相关区段是172m，分别利用起点站和终点站的基站延伸覆盖6、特殊场景覆盖（二）：U形槽覆盖l起点站U形槽长度大约140m，终点站这段长239m，与U型槽相连的隧道共用RRU，在隧道口使用平板天线进行U型槽覆盖，这部分的覆盖主要目的是和后面一段的无线覆盖平滑切换。l可以覆盖到U型槽外220m7、特殊场景覆盖（三）：车场覆盖7 覆盖特点：车场有棚，为一块矩形面积，为了信号的均匀，采用室分方式进行覆盖，车场内部采用吸顶天线覆盖，靠近车场入口处采用定向天线向外覆盖，保证和前面宏站的平滑切换。8、车载无线覆盖方案l单极化列车车载天线尺寸260x100x90mm(长x宽x高)l需安装2个，在列车中心线上安装，天线间距2米，天线间连线与列车长度方向一致方案简介l车头和车尾的车载终端TAU互相备份，同时只有一个TAU在收发数据l采用2个天线能够多发多收，提高数据流量9、车载终端TAU与PIS设备接口7 二、实施步骤：1、每节车厢部署一台AP设备（按常规上网人群密度和宽带需求测算）；该AP设备部署在列车车厢中部，引出3条2.4G与5G合路馈线和定向天线，天线分别部署在列车车厢车顶纵面大约1/6、1/2、5/6的位置，从车顶侧面实现车厢的三段有效覆盖2、在车头和车尾各部署一台AP，不用于乘客覆盖，而用于Wi-Fi车地漫游时与轨旁AP对接3、车厢与车厢之间组成环网需要车厢接驳弱电槽提供两根连接网线；如果只能提供一根连接网线，可采用简单的网络对接方案4、如果部分老旧车厢不支持车厢间有线组网，可以提供车厢间AP的WDS无线桥接组网方案5、轨旁AP每隔150米至200米部署一个AP，每个AP外接两根定向天线，使用不同频点的5G频段分别指向不同的相反方向6、列车车头、车尾各部署一个AP（车头、车尾分别使用不同的5G频点，与轨旁AP使用的频点对应），两个AP的天线方向分别与轨旁AP的两根天线实现对接7、车站上行接入：车站子系统仅提供网络接入和转发功能，将用户的网络访问流量通过AP接入后，通过车站交换机路由转发到中心子系统，用户的网络访问控制由中心完成。　　车站Wi-Fi覆盖：分为站厅覆盖和站台覆盖8、在每个车站分别部署接入交换机，同一条线路上的车站站内接入交换机组成交换环网；在接驳站部署汇聚交换机，各汇聚交换机连接到控制中心的核心交换机，组成典型的三层交换网络三、方案分析：轨道交通在优化城市空间结构、缓解城市交通拥挤、保护环境等方面均显示出积极促进作用，而其高质量的运营和高品质的服务背后更离不开高速、安全、稳定的网络作为支撑。但是，无线网络作为车地通讯的重要载体，却因为技术瓶颈的存在，无法满足车厢内'低头族'和控制室'大屏幕'的需求，这也是地铁无线网首先应该解决的'痛点'。剖析轨道交通中的Wi-Fi"痛点"　　据了解，在已经建成的一些地铁项目中，控制中心只能同时调用2～3路车厢内监控视频，下发车载视频信号中也屡屡卡顿延播。针对这一情况，专家认为："环境干扰和突发事件安全等问题，是运营者始料未及的，也是'痛点"的成因。"7 　　■痛点一：车厢内日渐混乱的Wi-Fi环境　　在2010年以前，无线网速还没有突破百兆，智能手机还没有流行，路面看到的无线终端基本上屈指可数。而隧道内、车厢里基本上只有CBTC和PIS等有限的系统使用2.4G频段的WLAN技术传输数据。但时代发展到了今天，在这个"全民低头"使用智能移动设备的年代，列车内有CBTC、PIS和乘客上网等多套系统同时使用WLAN。另外，运营商部署的热点信号、乘客自带的3G路由器、蓝牙设备、无线鼠标等等在密集的车厢内都在相互挤占了有限的信道资源，因此，车载业务系统的车地无线通信面临着系统内和系统外的双重干扰。　　■痛点二：突发事件加重实时监控压力　　地铁作为安防重地，要求全方位的、实时、清晰的视频监控，运营管理人员对画质要求从CIF逐步提升至D1，甚至1080P。而在遭遇突发事件时，监控网络的压力超出了现有无线架构的负载极限。　　例如：按照每车厢2颗720P摄像头，每司机室1颗720P摄像头的需求计算（未来每节车厢的摄像头会提升至4颗甚至8颗），如果出现大量运动画面，若要保证突发事件中监控画面无卡顿的需求，则单路摄像头需要8Mbps的车地网络上传带宽。如果同时调用全车14颗摄像头进行16分屏直播，则需要100Mbps以上的车地网络上传带宽。　　但目前在网运行的车地传输技术，基本只能支持同时调用2至3路摄像头进行直播。随着需要实时同步的车载信息系统越来越多，数据量越来越大，地铁亟需一套能提供稳定、高速的车地双向无线通信技术和方案。　　解决上述难题怎样做到"高性价比"？　　XX网络推出的802.11ac车地双向千兆通信平台，正是针对我国地铁无线网"痛点"而生。由于采用了第5代Wi-Fi和针对轨道交通特有的场景化适用技术，可高性价比地解决目前车厢内日渐混乱的Wi-Fi环境，以及突发事件实时监控的网络压力，这为我国即将迎来的城市轨道交通第二轮大发展注入了技术创新推动力。　　■车地双向千兆通信　　XX网络地铁无线网络解决方案，实现了车地双向的千兆通信。在802.11ac基础上可利用256QAM、载波聚合、深度帧聚合等技术，实现1.3Gbps的连接速率，而实际有效吞吐可达950Mbps。在传输距离方面，XX的无线设备采用了先进的MIMO（多入多出）、TxBF（波束成型）、LDPC（低密度纠错编码）、MRC（最大比合并分集）等技术，实现了200m距离的高性能传输。　　■车地通信性能加倍　　"场景化"一直以来是XX网络研发的着力点，也是XX无线产品性能引领业界的秘诀。那么，在轨道交通这个更复杂的场景中，这套方案又如何让性能加倍呢？　　据介绍，XX采用了车内交换环网技术，实现有线链路冗余备份。第一，每节车厢布放一台车载交换机，车厢间可通过网线互联，组成环网；第二，利用VSU虚拟化技术，将各车厢交换机虚拟成一个交换机单元，可进行统一管理，统一策略；第三，整车可实现头尾2条车地链路同时使用，并实现负载均衡，在一条链路中断的情况下，可在20ms内完成链路切换保护。　　■车地通信"零丢包"　　一般来说，无线网络体验的好坏是由"静"和"动"决定的，看着信号满格，但随时都有可能在"动"的情况下出现中断。而处于"随时在动"的车厢内，这套方案又将如何应对呢？　　首先是"虚拟AP"技术，这可以确保轨旁AP工作在相同频率，也发出相同的BSSID，所有的报文处理和交互，由AC统一协调。对于列车AP来说，可以把整网的所有AP看成一个"虚拟的大AP"。　　其次，XX网络配合车载"虚拟大交换机"，应用了极具创新应用价值的专利技术"MAC地址通告"，确保列车跨站区切换轨旁和车地交换机的瞬间，10ms内完成链路切换。　　完善的无缝切换保障体系确保车地通信不会出现切换开销和网络丢包。列车在运行过程中，车地通信无论是切换轨旁AP、轨旁交换机还是区间汇聚交换机，都能在瞬间完成。　　治愈"痛点"获专家一致认可7 　　在充分了品读了锐捷网络针对轨道交通无线网建设方案之后，国内外城市轨道交通领域的专家表示："XX地铁无线网方案性价比非常高。网络架构虽然简单，但性能加倍，在建设和后期运维方面皆能有效节省用户资金和人力成本投入。另外，由于充分理解并适应了轨道交通的场景化特点，其产品整合后的系统平台能够有效消除信源干扰，达到实际应用的高要求。"　　当前，随着城市化进程的加速和城市轨道交通的蓬勃兴起，具有节能、快捷便利、客运量大等优势的城市轨道交通已成为大城市可持续发展、加速城镇化改造的必然趋势。而在考虑到乘客流量的成倍增加、运营提速和未来移动互联网的发展方向，XX在方案中还实现了用户认证和网关集中到"大核心"的架构，系统可根据用户规模的发展，灵活便捷地实现扩容。同时，该方案中的车载设备均符合轨道交通EN50155系列标准，轨旁设备符合工业级各项标准，防护等级达到IP67，可在所有恶劣环境下正常运行并提供服务，充分保障了地铁运营所需要的高可靠性。 7