地铁WiFi系统方案对比研究

◆王 琰



地铁WiFi系统方案对比研究

◆王 琰

（广州地铁设计研究院股份有限公司 广东 510220）

地铁作为高密度人员的社会公共场所，对于网络信号的覆盖具有重要的意义。地铁WiFi是一个无线WiFi热点覆盖和管理系统，通过WiFi路由器及网络安全系统，为用户带来安全上网、用户资源搜集、精准广告推送、客户营销、多样化媒体应用等一系列的服务。基于此，本文结合地铁WiFi的实际需求进行分析，并对WiFi系统的完善方案进行研究。

地铁；WiFi系统；方案

1 概述

地铁WiFi是一个无线WiFi热点覆盖和管理系统，通过WiFi路由器及网络安全系统，为用户带来安全上网、用户资源搜集、精准广告推送、客户营销、多样化媒体应用等一系列的服务。

2 地铁WiFi方案介绍

2.1 WiFi 4G方案

车地无线采用与民用通信系统共用漏缆的方案，在每辆列车车头、车尾安装无线路由器、无线控制器、交换机、4G信号转换器和每节车厢内部安装AP组成。AP之间通过无线桥接（WDS）连接至车头、车尾无线路由器。无须在隧道中另外布设天线，节省建设成本和维护成本。

2.2 WiFi车地无线方案

通过建设车地无线系统对车厢进行无线覆盖。由隧道和高架区间每隔一段距离安装轨旁AP与在每节车厢内安装的AP组成。

车地无线方案主要由两种方式实现：

( 1 ) WiFi系统与PIS车地无线共用PIS无线传输通道。

此方案与独立建设车地无线通道方案区别仅在于车地无线通信承载网的建设与使用。本方案车地无线共享PIDS系统的车地无线传输网，其余子系统组成都与独立建设车地无线通道方案相同。

( 2 ) WiFi独立建设车地无线通道。

采用集中式的网络结构，使用AP组网，采用光交换机。AP上联到数据机房的AC无线控制器，地下站采用室内放装分布式对目标区域进行高质量的覆盖。

按照核心层、汇聚层、接入层三层架构组网。其中，核心层设置于控制中心，配置核心层设备；在各线车辆段设置汇聚层，配置汇聚层设备；在各线车站、车辆段、停车场配置接入层设备，负责完成本地用户的接入。

3 方案分析

3.1 WiFi系统组成

地铁WiFi系统覆盖区域主要由下面几个方面：

方案一：4G方案。由于共用运营商网络，只需在车厢增加相关设备，组成较简单。

方案二：与PIS系统共用无线传输通道的方案。

方案三：独立建设车地无线通道。

3.2 WiFi覆盖区域

( 1 ) 车站（站厅层付费区、站台层）及隧道区间；

( 2 ) 控制中心办公区域（不含设备区）及生活区域；

( 3 ) 车辆段/停车场的综合楼、停车列检库附属用房等办公区域和生活区域；

( 4 ) 所有列车车厢乘客区域。

3.3 WiFi频点占用

方案一租用运营商的网络，采用的是运营商的4G频点

根据无线局域网的国际规范和国家无线电管理委员会的标准，WLAN 移动互联应用项目车站的无线设备的工作频段为：2.4GHz和5GHZ。

车地无线系统可选用频段为：5150—5350MHz频段和5725—5850MHz频段。方案二和方案三两个频段都可使用，建议采用方案三时，PIS系统和WiFi系统分别使用不同频段，彼此不会相互影响。

3.4 WiFi传输速率

802.11ac每个通道的工作频宽将由802.11n的40MHz，提升到80MHz甚至是160MHz，再加上大约10%的实际频率调制效率提升，最终理论传输速度将由802.11n最高的600Mbps跃升至1Gbps。实际传输率可能在300Mbps～400Mbps之间。地铁实际应用中速率在150Mbps左右。

3.5 WiFi系统容量

在满足覆盖要求的情况下，按每个AP最大可接入并发60个客户端，计算系统可支持的用户数。

( 1 ) 普通站（站厅付费区、站台区域内）AP数量一般站厅2个，站台4个，可以提供不少于60*6=360人/站无线接入并发能力；

( 2 ) 换乘站（站厅付费区、站台区域内）AP数量一般站厅3到4个，站台4个，可以提供不少于60*7=420人/站（60*8=480人/站）无线接入并发能力；

( 3 ) 控制中心、车辆段、停车场的办公区域根据实际AP数量计算，AP数量为n，可以提供不少于60*n人/站无线接入并发能力；

( 4 ) 列车内部区域每节车厢设置2个AP，可以提供不少于60*2=120人/节车厢接入并发能力。

3.7　WiFi系统干扰分析

从中国电信、中国移动、中国联通、专用无线集群TETRA、TD-LTE车地无线系统、PIS系统、地铁WiFi系统的频段使用情况，只有PIS系统和地铁WiFi系统是使用5G频段，5G频段有5150—5350MHz频段和5725—5850MHz频段两个频段可以使用。当两个系统使用同一频段时，所选用的5G频点不能重复。当两个系统使用不用的频段时，两个系统互不干扰。

4 方案比选

WiFi系统方案对比见表1。

表1 WiFi系统方案对比

从表1可以看出，对比各方面，方案一只有在维护方面占优势。方案二和方案三在覆盖区域、频点占用、系统容量等几个方面大致一样。方案三相比于方案二，需要考虑区间AP布点，投资比方案二大。方案二虽然节省了设备投资，但需要地铁建设方借用内部运营的PIS系统，有较高的安全风险。

5 总结

综上所述，方案三：独立建设车地无线通道更具有优势。方案三采用光纤传输WiFi信号，实现光纤长距离传输与无线灵活接入的融合；采用接入点的集中控制和管理，具有很好的安全性和可靠性；远端节点非常简单，大大降低远端节点的复杂度及故障率，提高远端节点的可靠性，其安装维修和保养也非常方便；由于信号源集中管理，系统升级与扩容简单方便，可附加各类增值业务；WiFi光载无线系统的网络协议采用标准的TCP/IP网络协议，系统扩展容易、方便。相比方案二，方案三对地铁通信各子系统无影响，更安全。

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