移动车体WIFI覆盖方案0925

公交 WIFI 覆盖系统 解决 方案 2014 年 05 月 28 日 目 录 一、 项目概述 . 2 1.1. 项目背景 . 2 1.2. 项目目标 . 2 二、 覆盖方案介绍 . 3 2.1. AP 固定方式 . 3 2.2. AP 不固定方式 . 5 2.2.1. 3G/4G回传方式 .错误 !未定义书签。 2.2.2. WiMAX回传方式 .错误 !未定义书签。 2.3. 福州电信公交 WIFI 建设方案规划 . 错误 !未定义书签。 2.4. 流量与安全保证 . 错误 !未定义书签。 三、 公交干线 WIFI 的计费模式 . 错误 !未定义书签。 一、 项目概述 1.1. 项目背景 随着通讯技术的不断发展，各运营商相继加速在全国层面开展无线城市建设。利用多种无线接入技术，为整个城市提供随时随地的无线网络接入，使得 用户根据应用和场景自由切换，随时获取最佳网络，为市民构建一个迅速接入信息世界的通道。 根据政府的部署“可持续发展”和“绿色交通”将作为未来城市交通建设的指导理念，公 交系统 WIFI 覆盖 系统 就是在该理念推动下的产物。整个系统按照“政府引导、 运营商构建 、 公司运作， 政策保障、社会参与”的原则构建，拓展和延伸了现有的公交 WIFI 系统，引导市民形成全新的 WIFI 使用 理念 ，方便老百姓的 使用全新的上网模式畅游网络 。 1.2. 项目目标 针对上述问题， 研究一套解决方案 ，为 交车 WIFI 网络覆盖 的 发展提供良好的建议。通过该方案的实行， 能够 改变现有的 手机用户使用 传统 的 2G/3G 的上网模式，引入速度 跟快 更 为 稳定的 WIFI 网络 ，从而满足不同的用户多元化的选择。 这样一来，人们在坐车过程中，都可以自由自在地获得移动互联网应用的极速体验，只要拥有一部配备了 Wi-Fi 功能的手机或者是平板电脑、笔记本电脑等终端即可。 二、 覆盖 方案 移动车体的 WIFI 覆盖一直是目前 WIFI 网络建设的一个薄弱点，WIFI 网络覆盖移动车体内部主要可采用以下两种方式 : AP 设备安装在车辆行驶沿线，形成道路的联系覆盖，移动车体在整个覆盖区域内； AP 设备安装在移动车体内部，随车辆移动， 这种方式主要要解决 AP 设备的上联问题 。 2.1. AP 固定方式 AP 采用室外大功率设备，安装在道路两旁 （如图 1） ，采用室外天线覆盖道路 ， 形成道路的联系覆盖， 用户终端和 AP 为相对移动状态， AP通过有线回传方式接入城域网。 图 1 道路两旁 AP 安装 示意图 目前采用此方式是广州中山路 BRT 网络及监控解决方案 。 广州市中山大道快速公交（ BRT）试验线工程西起天河区广州大道，沿天河路 -中山大道 -黄埔东路，东至萝岗区开发大道，设计全长22.9 公里，全线规划路宽 60 米，设 26 座车站和 1 座运营调度中心。 WLAN 系统采 用 AC 无线控制器加 FIT 瘦 AP 的方式，终端的接入许可、认证方式由安装在交通指挥中心的 AC 无线控制器统一配置下发，站点安装的 AP 接入点完全实现零配置。各站点共 108 台室外型大功率呈一定角度安装，不但可接收进站公交车辆几百米外的无线信号，同时保障站内区域的信号覆盖。 铺 设 1 2 芯 光 纤铺 设 1 2 芯 光 纤B R T 试 验 线 专 用 传 输 光 缆 （ 3 6 芯 ）下 沙 南 侧 1天 河 南 二 路交 通 信 息指 挥 中 心B R T 运 营调 度 中 心广 域 网 路 由 器H 3 C M S R 5 0 4 0备 份 链 路广 州 公 共 交 通数 据 管 理 中 心监控系统 票务系统 控制系统运 营 商数 据 网 络 备 份 链 路监控系统工 作 站防 火 墙H 3 C F 1 0 0 - E运 营 控 制 中 心二 级 交 换 机H 3 C S 7 5 0 2 E运 营 调 度 中 心核 心 交 换 机H 3 C S 7 5 0 6 E中 心 光 线 路 终 端（ O L T ）H 3 C S 7 5 0 2 E车 站 光 线 路 终 端（ O L T ）H 3 C S 7 5 0 2 E1 : 2 P O S1 : 1 6 P O S( O N U ) 1H 3 C S 3 1 0 0 - 2 6体 育 中 心 南 侧 2体 育 中 心 南 侧 1( O N U ) 2H 3 C S 3 1 0 0 - 0 8( O N U ) 1H 3 C S 3 1 0 0 - 2 6体 育 中 心 北 侧 2体 育 中 心 北 侧 1( O N U ) 2H 3 C S 3 1 0 0 - 0 8华 景 新 城 南 侧 2华 景 新 城 南 侧 1( O N U ) 2H 3 C S 3 1 0 0 - 0 8体 育 中 心 至 华 景 新 城 ， 共 计 5个 车 站 ， 2 0 个 O N U 设 备1 : 2 P O S1 : 2 P O S1 : 1 6 P O S( O N U ) 1H 3 C S 3 1 0 0 - 2 6上 社 南 侧 2上 社 南 侧 1( O N U ) 2H 3 C S 3 1 0 0 - 0 8( O N U ) 1H 3 C S 3 1 0 0 - 2 6上 社 北 侧 2上 社 北 侧 1( O N U ) 2H 3 C S 3 1 0 0 - 0 8天 朗 明 居 南 侧 1天 朗 明 居 南 侧 1( O N U ) 2H 3 C S 3 1 0 0 - 0 8上 社 至 天 朗 明 居 ， 共 计 5 个 车站 ， 2 0 个 O N U 设 备1 : 2 P O S1 : 2 P O S1 : 1 6 P O S( O N U ) 1H 3 C S 3 1 0 0 - 2 6车 陂 南 侧 2车 陂 南 侧 1( O N U ) 2H 3 C S 3 1 0 0 - 0 8( O N U ) 1H 3 C S 3 1 0 0 - 2 6车 陂 北 侧 2车 陂 北 侧 1( O N U ) 2H 3 C S 3 1 0 0 - 0 8下 沙 北 侧下 沙 南 侧( O N U ) 2H 3 C S 3 1 0 0 - 0 8车 陂 至 下 沙 ， 共 计 8 个 车 站 ，2 4 个 O N U 设 备1 : 1 6 P O S( O N U ) 1H 3 C S 3 1 0 0 - 2 6文 园 北 侧文 园 南 侧( O N U ) 2H 3 C S 3 1 0 0 - 0 8( O N U ) 1H 3 C S 3 1 0 0 - 2 6乌 冲 北 侧乌 冲 南 侧( O N U ) 2H 3 C S 3 1 0 0 - 0 8夏 园 北 侧夏 园 南 侧( O N U ) 2H 3 C S 3 1 0 0 - 0 8乌 冲 至 夏 园 ， 共 计 8 个 车 站 ，1 6 个 O N U 设 备管 理 系 统H 3 C I M C运 营 控 制 中 心无 线 控 制 系 统H 3 C W X 6 1 0 3 图 2 广州中山路 BRT 网络 拓扑 示意图 此方案将道路两旁的 AP、视频监控、传感器等数据通过 PON 网 络传输到运营商网络及 BRT 调度中心。系统采用 FIT AP（瘦 AP）的技术架构，数据都封装 CAPWAP 隧道中，车辆移动到新的 AP 后主动发起关联请求，无 线控制器判断该用户是否为漫游用户。如果是漫游用户，则维持用户漫游前的 VLAN、协商主密钥等信息不变，以保证车辆及用户的业务不中断。基于这样的控制技术，无线系统可以支持车辆快速的跨 AP 漫游，跨子网漫游（即 AP 分属不同网段，三层漫游功能），跨无线控制器（当无线 AP 的数量超过了 1 台无线控制器的管理能力时，需部署多台无线控制器）漫游等技术，保证用户移动状态下的效果。其解决方案的漫游切换时间小于 50ms，满足对切换时间要求最苛刻的语音业务，从而对 BRT 系统的语音视频等业务提供良好的漫游切换支持。 2.2. AP 随车 移动方式 AP 设备安装在移动车体内部，随车辆移动，这种方式主要是要解决 AP 设备的上联问题。 2.2.1. 设备上联方式 分析 AP 设备安装在车体内部，随车辆移动，对其向下 WIFI 网络覆盖较为稳定，但其 AP 的上联回传就不能采用传统的有线回传方式，目前这种设备一般采用 3GLTE 网络无线回传，厂家也将这类设备起名为 TDWI 或者 3GWI。 目前 由应 用的设 备使用 的回 传网络 有TD-SCDMATD-LTECDMA-EVDO 三种。 W I F I 网 管T D W I 终 端T D 网 络W I F I 核 心 网 元T D 信 号W i F i 信 号 采用移动 TD-SCDMA 回传的网络拓扑图 W I F I 网 管T D W I 终 端L T E 网 络W I F I 核 心 网 元L T E 信 号W i F i 信 号采用移动 TD-LTE 回传的网络拓扑图 W I F I 网 管3 G W I 终 端E V D O 网 络W I F I 核 心 网 元C D M A 信 号W i F i 信 号B T SP D S NB S C / P C F采用电信 CDMA-EVDO 回传的网络拓扑图 3GWI 终端就是将 WIFI-AP 和 3G-CPF,利用 3G4G 网络，将 AP 的数据无线回传到城域网内。 两种回传方式对比 3GWI 设备接入网络，用户使用其 WIFI 网络接入城域网的具体流 程见下图。 （ 1） 3GFI 终 端开机附着到 TDLTEEVDO 网 络，并通过TDLTEEVDO 加入 AC。 （ 2） WiFi 用户通过认证，从 AC/BRAS 获取 IP 地址并发起业务 。 （ 3） 3GFI终端对 CAPWAP封装的 WiFi用户数据进行 NAT后转发。 （ 4） EVDO 网络回传 WiFi 用户数据，并经 PDSN 转发给 AC。 （ 5） AC 将 WiFi 用户数据转发到 Internet。 （ 6） AAA 完成 WiFi 用户的认证和计费。 运营商 应用情况 北京移动 、福建移动 采用 TDFi（ TD 回传）解决方案，利用现有TD-SCDMA 网络，实现公交车 WIFI 快速覆盖。 杭州移动可能将采用 TDFi（ LTE回传）解决方案， 利用现有 TD-LTE网络，实现公交车 WIFI 快速覆盖。 福建电信计划在 采用 3GFi（ EVDO 回传）解决方案 试点，利用 EVDO网络，实行公交车 WIFI 快速覆盖 。（目前已暂停） 目前移动 对这种覆盖解决方式较感兴趣，首先其 TD 网络轻载 ， 网络利用率偏低，需要牵引双模终端更多驻留，提升利用率 ； 2G 网络 重载承载移动绝大多数的语音和数据业务 ， 宏网容量已趋于饱和，扩容困难，导致网络质量受到影响 ；wifi 网络 移动场景无法实现有线回传 ；利用 WIFI 网络，分流 2G 网络的数据压力，承载在 TD 网络上，达到其分流目的。 3GFI 劣势 3GFI 终端通过 TDDO 网络无线回传，其覆盖区域内的 WIFI 用户的使用感知将受到 TDDO 网络的速率及容量的影响，无法达到传统有线上联 AP 所能提供的速率（ 802.11g/20Mbps、 802.11n/100Mbps）。电信测试通过 DO 网络回传的 3GFI 终端覆盖区域内 WIFI 单用户的最高下行速率达到 800Kbps；多用户时每用户的速率将小于上述值。 3GFI终端覆盖区域内 WIFI用户的使用感知受到 TDDO网络的覆盖质量的影响，如 3GFI 终端处在 TDDO 网络弱覆盖区域，其 WIFI 用户必然受到影响。 2.2.2. 3GFI 覆盖 分析 3GFI 安装在车体内部， 安装方式及位置灵活，可根据实际需要以挂架方式安装在司机的后部，或最后一排乘客后方即车尾部分 ， 不容易触碰、不影响正常运营的位置 。 3GFI 终端设备尺寸大于 280*200*90（ mm） 左右，其 3G 天线和WIFI 天线一般均采用外置天线。供电方式为 DC 24V，采用车载电源。整机功耗小于 15W。 3GFI 终端设备安装在车头或者车尾，覆盖区域仅为整个车厢，车厢一般长度在 10m-12m 左右。 根据 自由空间传播模式 ： PL(d)=PL (d0 ) +20log( 0dd )+ d （ 1） PL (d0)=32.4+20log(d0 10-3)+20logf(dB) 式（ 1）中 d0 为参考的近距离，单位 m； f为工作频率，单位 MHz； PL(d) 表示路径为 d（ m）总传输损耗值； PL (d0 ) 表示近地参考距离（通常 d0=1m）自由空间衰减值； 表示路径损耗因子（ 0 1.6dB/m）； 计算 WLAN2400 系统中，自由空间 的传播损耗情况： 取 近地参考距离 d0=1m 时， PL (d0 )=32.4+20 log (1 10-3)+20 log2400=40.0dB 10m 电磁波的传输损耗为： PL (10)=40.0+20log10+20 0.1=62.0dB 3GFI 终端设备发射功率为 100mW，其覆盖边缘区域接收电平能达 到 -50 dBm 左右，满足覆盖要求。 2.2.3. 3GFI容量分析 容量设计主要从设备性能、用户分布和 上联速率等方面来分析 。 3GFI 终端对于其覆盖区域内的每个用户来所，就是一台 AP，其每用户速率（每 AP 连接速率传输效率） /（ 2用 户数量忙时用户激活比例） ，如 AP 采用传统有线方式上联，其每用户的速率取决于 AP 设备的连接速率。 802.11g 模式下为 54Mbps， 802.11n 模式下为 150-450Mbps。 3GFI 终端采用 3G4G 网络作为上联方式， 终端上联速率 必然受到无线网络的影响。 3G 网络的上下行 峰值 速率