车地无线wlan解决方案Word下载.docx
- 文档编号:3027150
- 上传时间:2023-05-01
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:596.39KB
车地无线wlan解决方案Word下载.docx
《车地无线wlan解决方案Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《车地无线wlan解决方案Word下载.docx(11页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
设备包括无线控制器、光纤收发器、无线接入点(AP)、车载无线单元和天线,网络架构如下图所示:
图21车地无线网络架构图
控制中心乘客信息系统(PIS)设置核心交换机通过星型网络连接车站交换机,传输链路可选择光纤传输,交换机下行通过光纤经光电转化后直接接入隧道轨旁AP。
隧道轨旁AP跨站交叉部署,避免出现接入交换机故障导致与之相邻的所有AP都无法正常工作。
一般情况下,轨旁AP在直线隧道平均每间隔200米布设一个,在弯道或高架地面根据实际情况每间隔50米或者100米布设一个,AP采用定向天线,某台AP故障,无线控制器能控制相邻AP加大功率覆盖故障AP应覆盖的区域,同样车载无线单元也采用定向天线。
在控制中心放置两台无线控制器,接入网络对无线AP进行管理,两台无线控制器之间通过心跳线实时同步状态信息,一旦出现主控制器故障情况,备用控制器能立即接管主控制器所有功能,提高车地无线WLAN网络的可靠性,保证车地无线WLAN网络不中断运行。
无线控制器与轨旁AP之间采用瘦AP架构,车载无线单元在车地无线WLAN网络中采用胖AP架构;
瘦AP架构由无线控制器、轨旁AP组成,其中无线控制器对全线轨旁AP进行集中统一控制,在无线控制器可以完成轨旁AP的版本更新,配置下发以及单一命令的下发。
车载无线单元与轨旁AP间采用胖AP模式,减免车载无线单元与无线控制器进行连接,建立隧道到重新下发配置的环节。
在全线沿轨旁设置无线AP和天线,在每辆列车车头和车尾分别布设车载无线单元和天线。
车地无线WLAN网络车载部分由车载无线单元和天线组成,接入车载交换机网络,车载视频控制器、车载监控设备等接入该网络。
车载无线单元提供列车与轨旁AP的实时无缝连接,每趟列车车头车尾分别设置车载无线单元,同轨旁AP实现互相冗余的车地无线通信。
2.2控制中心网络
控制中心车地无线WLAN网络包括无线控制器、无线管理终端和核心交换机等设备组成。
图22控制中心网络结构图
2.3车站网络
车站交换机与AP之间采用光纤收发器进行连接,将控制中心下发的视频信息和控制信息通过轨旁AP与车载无线单元的无线连接,发送到车载子网络中。
车载监控也通过轨旁AP再经接入交换机再经传输设备最后到达控制中心。
图23车站网络结构图
2.4网络链路分析
2.4.1车地无线网络传输数据分析
根据地铁运营需求,车地无线WLAN网络需要为车载视频监控和车载信息发布提供传输通道:
1)车载视频监控:
正常运营情况下,通过车载视频监控系统,运营人员利用数字图像传输控制设备、监视器和控制键盘等设备,切换通过车地无线网络上传的网络视频图像,为保证监控图像不出现马塞克和滞屏现象,视频图像的压缩格式采用MPEG-4或H.264等,每路视频图像占带宽为512Kbps-1.5Mbps,图像质量达到D1(720*576),每列车按上传2路视频图像,共占最高带宽为3Mbps。
在紧急情况下列车上所有监控图像12路同时上传,采用CIF格式或MPEG4,要达到监控图像质量要求,每路至少需要512Kbps,12路总需要6Mbps。
2)车载信息发布:
车地无线网络为列车传送1路标清晰数字视频信息,视频编码采用MPEG-2、MPEG-4或H.264格式,每路占用带宽一般为4-6Mbps。
即通过不低于6Mb/s带宽的传输通道将1路数字视频信息传送给列车。
2.4.2车地无线网络传输带宽计算
根据上述分析后,我们得出车地传输的带宽为:
列车图像监控+车载信息发布=3Mbps+6Mbps=9Mbps,同时预留25%的冗余,即需要带宽为11.25Mbps;
当然也存在12路监控图像同时上传的情况,但是根据实际应用情况,此时列车图像监控+车载信息发布=6Mbps+6Mbps=12Mbps,加上预留25%冗余,即需要带宽为15M。
所以,车地之间的传输带宽需求最高为15Mbps。
采用WLAN完全可以满足带宽的要求。
2.5天线选择与安装方式
轨旁AP的天线安装方式为抱杆安装,然后用天线自带的安装夹将天线固定于轨旁的立柱上。
AP天线与车载无线单元的天线高度相近,不需要做机械倾斜。
车载无线单元的天线安装方式基本相同,在列车上可以较为方便的安装,从目前的经验来看基本上直接安装于车体内(驾驶室内的上部空间)。
考虑到隧道环境安装的需要,每个AP配备符合IP65级别的设备箱。
地面段及高架段的AP加装防雷设施。
2.6VLAN及IP地址规划
由于每台列车都是不停的在不同车站之间移动,因此,建议车载网络VLAN三层终结到中心交换机。
因此,采用车站交换机和中心交换机之间配置IEEE802.1QTrunk,将不同车载和车站VLAN透传到中心交换机。
IP地址规划具体分配原则:
连续性:
IP地址分配要尽量分配连续的IP地址空间;
相同的业务和功能尽量分配连续的IP地址空间,有利于路由聚合以及安全控制;
可扩充性:
IP地址分配处理要考虑到连续外,又要能做到具有可扩充性.,并为将来的网络扩展预留一定的地址空间;
VLSM技术:
IP地址的分配必须采用VLSM技术,保证IP地址的利用率;
采用CIDR技术,可减小路由器路由表的大小,加快路由器路由的收敛速度,也可以减小网络中广播的路由信息的大小。
IP地址的分配如下:
在IP地址规划方面,IP地址可以分为管理IP和业务IP。
管理IP使用192.168.0.0/16网段。
业务IP使用172.16.0.0/16网段。
业务IP又可以分为设备互联地址和主机地址。
2.7车地无线WLAN网络的QoS规划
在车地无线WLAN网络中,QoS非常重要,而对于承载语音、视频业务的WLAN网络,通信质量尤为重要,是至关重要的技术指标。
QoS的总体思想就是保证实时语音、视频在最高的优先级。
本方案在所有的层次保证了用户数据的最高质量的优先级调度。
图24Qos保证机制流程图
2.8漫游切换实现方案
由于车地无线WLAN网络承载的是音视频信号,视频显示不能出现明显断点、失帧、抖动、马赛克等,音频播放不能出现明显噪音、滑码等,故要求列车即使在高速运行下,也要保持无线链路不能中断。
当车载无线单元从一个轨旁AP的覆盖范围移动到下一个轨旁AP的覆盖范围时,将发生切换。
小区之间的无线切换操作是自动的,并且对于列车操作来说是透明的。
通常,802.11a\g\n的越区切换时间在500ms到2s之间(包括重新鉴权和其他以安全为目的额外开销),在切换期间,车载无线单元可能与轨旁AP失去连接(也就是说,通信中断)。
这对于列车运行,特别是高速列车运行是不能接受的(按照最高时速120公里/小时估算,最坏情况下,列车在大约65米的运行范围内可能与路边失去联系)。
为达到零切换时间(避免切换过程中任何可能的数据丢失),本方案采用快速切换漫游技术,真正做到了AP间漫游切换0丢包,漫游过程中不改变ip地址,无需重认证。
以下为列车在快速行驶,AP漫游切换的示意图:
1.当列车车载无线单元处于AP1的覆盖区域内时,会同AP1保持连接,数据流通过AP1同列车车载无线单元进行交互。
图25漫游切换示意图a
2.随后列车车载无线单元进入AP1和AP2共同覆盖的区域,此时数据流仍然通过AP1同列车车载无线单元交互,但与传统AP切换模式不同,列车AP会提前与AP2建立连接,而不是等AP1信号非常差时,再寻找新的AP进行关联连接。
图26漫游切换示意图b
3.最后,列车无线车载无线单元进入了AP2的覆盖区域,列车无线单元将同AP1断开连接,直接利用列车车载无线单元与AP2已经建立好连接,立即开始数据传输。
图27漫游切换示意图c
2.9与信号系统干扰解决方案
在地铁通信中,信号系统也可能采用WLAN的无线传输方案,如何防止信号系统和乘客信息系统互相干扰,解决方案如下:
1、合理频道划分。
由于2.4G频段具有3个不重叠频点(1、6、11),信号系统一般需要占用2个频点(轨旁同一标点需要布置2套AP,分别对应车头和车尾,存在干扰,因此必须采用2个不重叠频点),假定占用1、6频点。
在此基础上考虑乘客信息系统,需要在轨旁再布设AP,因此也需要考虑信号干扰问题,除了信号系统占用的2个频点外,还有1个可用频点——频点11。
图282.4G频段划分示意图
2、合理的AP布放。
乘客信息系统轨旁无线设备应与信号轨旁AP设备具有物理间隔,减少两个系统无线设备的相互干扰。
根据工程经验,乘客信息系统AP与信号系统AP水平间的间隔>
50米,对于无法确保距离时,通过调整天线方向降低干扰。
3、合理的天线选择。
定向天线考虑射频信号传播的方向性,选择前后比大,垂直旁瓣和水平旁瓣小的定向天线。
一般情况下轨旁天线选用水平旁瓣30度,垂直旁瓣28度,前后比大于15dB的八木定向天线,与其他类型天线比较,垂直和水平旁瓣均更小,前后比更大的天线。
避免旁瓣外无线信号干扰,也大幅减少系统干扰。
图29AP天线示意图
乘客信息系统与信号系统采用“极化完全隔离”。
垂直极化波要用具有垂直极化特性的天线来接收,水平极化波要用具有水平极化特性的天线来接收。
当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时,接收到的信号都会变小,也就是说,发生极化损失。
图210天线极化方式对比示意图
例如:
当用+45°
极化天线接收垂直极化或水平极化波时,或者,当用垂直极化天线接收+45°
极化或-45°
极化波时,都要产生极化损失。
当接收天线的极化方向与来波的极化方向完全正交时,例如用水平极化的接收天线接收垂直极化的来波,天线就完全接收不到来波的能量,这种情况下极化损失为最大,称极化完全隔离。
因此,信号系统和乘客信息系统可以采用不同的极化方式,比如乘客信息系统AP天线采用垂直极化方式,信号系统AP天线采用水平极化方式。
乘客信息系统与信号系统天线处于极化完全隔离,很好减少信号系统与PIS系统间干扰。
3方案优势总结
免维护、零配置
轨旁AP采用0配置、免维护的理念进行设计,无线控制器对AP的配置集中管理,AP零配置即插即用;
AP可以自动更新软件版本,不需要人工职守;
无线控制器可以远程监控和管理分支机构的AP。
自适应智能射频管理
根据当前的射频环境自动选择AP的工作信道和发射功率;
网络扩容时新AP的加入不再需要大规模调整原有网络的射频配置;
根据当前AP的工作负载情况,自动均衡AP接入的用户;
自动发现AP故障点,并自动调节周边AP的功率避免覆盖漏洞;
自动发现射频干扰,并切换工作信道规避。
漫游零切换
本方案采用快速切换漫游技术(connection-before-break),真正做到了AP间漫游切换0丢包,漫游过程中不改变ip地址,无需重认证。
安全加密技术
基于WEP、TKIP、CCMP等加密技术对所有无线数据进行加密处理,防范数据被非法窃听及篡改。
CCMP加密技术采用AES加密算法,128位随机密钥进行加密。
同时结合CBC-MAC(区块密码锁链-信息真实性检查码)进行认证和完整性校验,同时采用独有的加密专利技术进行双重保证。
冗余无线控制器部署
轨旁AP会同时与主备无线控制器建立CAPWAP隧道,主备无线控制器之间通过心跳线同步信息,一旦主用无线控制器出现故障,AP会自动从备用隧道传递数据,保障无线传输不中断,避免单点故障。
AP信号冗余覆盖
AP的部署间距设计为小于或等于AP的覆盖半径,这样即使单个AP(N)出现故障,相邻两个AP(N-1)、AP(N+1)的信号依然能覆盖到AP(N)的空缺范围,保障无线信号的连续不中断。
AP交叉部署
轨旁AP将采用交叉部署的方式与相邻两个车站交换机互联,例如1、3、5、7AP与车站N的交换机互联,而2、4、6、8AP则与N+1车站的交换机对接,避免车站交换机故障导致车站沿线无线网的瘫痪。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 无线 wlan 解决方案