公交WIFI覆盖系统解决方案2012年09月26日目 录一、 项目概述 21.1. 项目背景 21.2. 项目目标 2二、 覆盖方案介绍 22.1. AP固定方式 32.2. AP不固定方式 52.2.1. 3G/4G回传方式 52.2.2. WiMAX回传方式 82.3. 福州电信公交WIFI建设方案规划 92.4. 流量与安全保证 10三、 公交干线WIFI的计费模式 11一、 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:Ø 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；Ø 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3G\LTE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-SCDMA\TD-LTE\CDMA-EVDO三种采用移动TD-SCDMA回传的网络拓扑图采用移动TD-LTE回传的网络拓扑图采用电信CDMA-EVDO回传的网络拓扑图3GWI终端就是将WIFI-AP和3G-CPF,利用3G\4G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TD\LTE\EVDO网络，并通过TD\LTE\EVDO加入AC2）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AC5）AC将WiFi用户数据转发到Internet6）AAA完成WiFi用户的认证和计费l 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l 3GFI劣势3GFI终端通过TD\DO网络无线回传，其覆盖区域内的WIFI用户的使用感知将受到TD\DO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TD\DO网络的覆盖质量的影响，如3GFI终端处在TD\DO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15W3GFI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()+βd （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；β——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=40.0dB10m电磁波的传输损耗为：PL (10)=40.0+20log10+20×0.1=62.0dB3GFI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150-450Mbps3GFI终端采用3G\4G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见下表：无线技术TDS HSPAWCDMAEVDO下行峰值速率1.68Mbps7.2Mbps3.1Mbps上行峰值速率550Kbps2.8Mbps1.8Mbps3GFI终端通过3G网络上联，其峰值速率受到网络技术的限制3GFI终端覆盖区域并发多用户时，每用户的接入速率受到终端上联接入速率的限制，并且会分摊终端上联接入速率在实际测试中，使用3G网络上联的，其单用户下行峰值速率基本达到1 Mbps左右分发多用户时，每用户的下行速率基本上要分摊这1 Mbps的峰值速率我们计算3GFI终端并发多用户数量，主要参考其设备性能和用户速率两个方面。
理论上AP设备能提供256个用户终端的IP地址分配，但受限于AP设备性能，一般能提供40个左右用户的并发连接公交车内人流量较大，满载60人左右按50%的并发计算，3GFI终端需要通知满足30人的WIFI接入请求多用户接入时，每用户下行速率只能达到30Kbps的峰值速率，满足用户低速率应用需求（如、网页浏览等），视频能大流量业务无法再多用户并发状态下应用目前提高速率的方法主要是TDFi内置双TDS通信模块，可同时插入2张SIM卡，实现带宽倍增目前3GFI终端采用802.11g模式，工作在2.4GHz频段2.4GHz频段有3个频点可以使用能够满足不同运营商同时在公交车上的建设需求。