一、背景

地鐵的發(fā)展是城市高速發(fā)展的產(chǎn)物之一，城市對地鐵交通系統(tǒng)的發(fā)展建設(shè)投入的精力也在不斷增多。乘客信息系統(tǒng)是地鐵通信中的重要組成部分，其現(xiàn)代化的發(fā)展以及越來越可靠的運行是地鐵建設(shè)發(fā)展的重點之一。相對于有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，無線通信在地鐵乘客信息系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性更需要去研究并加強。隨著智能手機的普及，在地鐵車廂中拿著手機刷微博、瀏覽網(wǎng)頁的乘客越來越多，而當(dāng)列車在穿越不同的區(qū)域時，Wi-Fi信號、Wi-Fi速率也會出現(xiàn)波動，影響乘客的上網(wǎng)體驗。

為了滿足地鐵乘客對無線上網(wǎng)通信技術(shù)和無線信息的迫切需要，提高Wi-Fi信號、Wi-Fi速率，提升地鐵信息化建設(shè)水平和運營服務(wù)水平，基于無線局域網(wǎng)技術(shù)的車地通信方案日益被重視。與其他方案相比，無線局域網(wǎng)能夠提供更高的帶寬Wi-Fi信號，同時提供更廣泛的接入控制，滿足運營方的多種業(yè)務(wù)需求。 

地鐵信息系統(tǒng)的組成

地鐵信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢：

1．實時視頻監(jiān)控: 列車行進過程中車頭、駕駛室、車廂內(nèi)部的現(xiàn)場圖像能夠?qū)崟r傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度中心。

2．實時乘客信息: 實時動態(tài)的廣告、高清的視頻節(jié)目等能夠及時傳遞給乘客，方便旅客的出行，及時的事務(wù)通報，讓旅途更加安心。

3．車載WIFI服務(wù):高速移動下仍能順暢地訪問互聯(lián)網(wǎng)，瀏覽新聞，查收郵件，即使在旅途中也能方便地辦公;車載大容量網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器可存儲豐富的多媒體資源，為乘客提供彩的內(nèi)容服務(wù)。
4．車地?zé)o線是實現(xiàn)列車與控制中心實時通信的通道，關(guān)系著列車運行的安全，不能出現(xiàn)wifi信號中斷、時延、丟包等導(dǎo)致影響列車運營的情況出現(xiàn)。故要求列車即使在高速運行下，也要保持無線鏈路不能中斷。當(dāng)車載AP從一個軌旁AP的覆蓋范圍移動到下一個軌旁 AP 的覆蓋范圍時，將發(fā)生切換，AP 區(qū)之間的無線切換操作是自動的，并且對于列車操作來說是透明的。 

二、Wi-Fi信號車地?zé)o線技術(shù)概述

隨著城市公共交通的大力發(fā)展，除了超大的一線城市外，國內(nèi)的許多二、三線城市也開始大力建設(shè)地鐵網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。由于信息技術(shù)的發(fā)展，地鐵網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為了一個跨多領(lǐng)域，集多種功能于一體的綜合性體系。地鐵系統(tǒng)除了傳統(tǒng)意義上的運輸功能外，還具有了媒體傳播功能。乘客通過地鐵站點的各類顯示終端，能及時了解列車的運行信息、公共信息及安全事項等，同時該系統(tǒng)在列車運行空隙時間可播放天氣預(yù)報、時事新聞、娛樂節(jié)目等內(nèi)容。

三、Wi-Fi信號車地?zé)o線技術(shù)工作原理

通常，802.11n的越區(qū)切換時間在500ms到2s之間，在切換期間，車載AP可能與軌旁AP失去連接。這對于列車運行，特別是高速列車運行是不能接受的(按照最高時速 120 公里/小時估算，最壞情況下，列車在大約65米的運行范圍內(nèi)可能與路邊失去聯(lián)系)。為達到零切換時(避免切換過程中任何可能的數(shù)據(jù)丟失)，采用銳捷開發(fā)的高速移動AP多重鏈路通信機制，保證切換過程的通信質(zhì)量。該通信機制，完成創(chuàng)建和切換鏈路任務(wù)，它負責(zé)在列車移動過程中的活躍鏈路切換，并保證報文不丟失。 

采用wifi信號車地?zé)o線的AP，多重鏈路機制與標(biāo)準(zhǔn) 802.11n切換算法的不同在于，該算法允許車載AP在與舊AP(如APn)脫離前與新AP建立連接，即在中斷前連接。再加上相鄰AP彼此重疊足夠的區(qū)域，就能夠?qū)崿F(xiàn)零切換時間。那就是說，所有與切換有關(guān)的處理，在列車運行在相鄰AP重疊區(qū)域內(nèi)都會完成，而重疊區(qū)域的大小應(yīng)該按照列車全速運行來設(shè)計，最快切換時延可以小于10ms，可以“0”丟包切換。

四、技術(shù)優(yōu)勢

1.VSU 虛擬化: 將車頭車尾的交換機虛擬成一個交換機單元，可進行統(tǒng)一管理，策略統(tǒng)一下；實現(xiàn)有線鏈路冗余備份。 

2.雙鏈路負載均衡: 經(jīng)過虛擬化的工業(yè)交換機具備 2 條車地鏈路，可基于多種策略進行負載均衡(IP，MAC，端口); 在一條鏈路中斷的情況下，可在20ms內(nèi)完成鏈路切換。

3. 高架上下行之間抗干擾：由于高架上空曠，上下行采用同頻信號，會產(chǎn)生干擾，其次高架上軌旁AP信號傳輸較好，導(dǎo)致車載 AP 漫游頻繁，上下行列車交匯時信號遮擋嚴(yán)重，導(dǎo)致性能差。方案采用每個行車方向的 AP 間隔 200m，上下行交錯部署，在出現(xiàn)單點故障時，可以相互彌補信號覆蓋。同時部署完成，適當(dāng)調(diào)整 AP 發(fā)射功率，提高 beacon 發(fā)射速率，減少同頻干擾。另外，上下行 AP 分別規(guī)劃在不同group，并同步車載 AP，原則上車載 AP 只在一個group內(nèi)的軌旁AP漫游，從而減少AP頻繁漫游或者漫游到其它區(qū)間，避免列車交匯時信號阻擋導(dǎo)致性能低，導(dǎo)致wifi速率降低。當(dāng)車載 AP 在當(dāng)前組的信號低于 RSSI_low 允許 AP 在所有組中選擇信號最好的軌旁 AP 作為下一個漫游AP，提高wifi速率。

五、典型應(yīng)用

采用Wifi信號車地?zé)o線技術(shù)的骨干網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)

六、結(jié)論

應(yīng)用車載無線AC技術(shù)、11AC千兆鏈路技術(shù)、無丟包車地?zé)o線切換技術(shù)、車地?zé)o線雙鏈路備份技術(shù)的銳捷軌道交通無線接入點、RG-AP530-I智能無線接入點，共同構(gòu)成了銳捷地鐵車地?zé)o線解決方案的核心，實現(xiàn)易管理、大帶寬、低丟包、高可靠，確保了wifi信號穩(wěn)定性、提升了wifi速率，同時提供更廣泛的接入控制，滿足運營方的多種業(yè)務(wù)需求。 

相關(guān)鏈接

● 軌道交通無線接入點

● RG-AP530-I(S1)智能無線接入點

● RG-AP530-I(S2)智能無線接入點

● RG-AP530-I(S3)智能無線接入點