室外WIFI 系统在智能网联封闭测试场中的应用

刘洪纬， 任勃帆， 张 鹏， 翟贵飞

（中汽研汽车检验中心 （天津）有限公司， 天津 300300）

1 需求分析

本项目在智能网联封闭测试场内建设一套运行稳定、安全防护等级高、上网速度快的无线网络系统来覆盖封闭试验场的主要测试区域，达到封闭场区内无人车自动驾驶路段信号全覆盖的标准。本项目主要为解决试验区的视频监控系统、交通信号灯系统、智能网联系统 （V2X）等测试功能的互联网接入和无线通信的需要，为他们提供便捷、高效、快速的无线网络连接服务。封闭试验区室外WIFI系统前端AP点位主要建设在无人车行驶的各大路立杆、综合办公楼及测试场机房内。如图1所示。

图1 前端AP点位

本室外WIFI系统建成后可实现无线网络与场区办公楼内有线网络的有效连接，为测试场后期项目建设中有线、无线的网络预留通信接口，以满足后期试验场内各类智能网的功能测试及WIFI客户端的扩充需求。

2 系统设计

2.1 系统总体设计思路

在本项目的设备机房中部署了一台可支持万兆的H3C核心交换机S7003E机组。S7003E交换机采用分布式结构，S7003E交换机支持双主控发动机冗余，电源系统采用1+1电源冗余热备份，能够满足本试验场室外较为苛刻的环境需求。前端采用H3C的WA5320X-FIT、WA5320X-E-FIT两款AP。WA5320X-FIT为全向AP，可在安装位置30m范围内无死角发送无线信号，此AP信号发送距离较近，覆盖范围广，部署在测试场内设备较为集中的位置。WA5320X-E-FIT为定向AP，可在安装位置前方80m范围内成60°扇形单向发送无线信号，此AP信号发送距离较远，覆盖范围窄，部署在测试场内道路开阔位置。2种AP安全防护均为防尘防水最高的IP68等级，可有效保障测试场内信号的覆盖准确性和稳定性。同时，在机房中部署H3C的WX2540H作为无线控制器（AC），该无线控制器 （AC）为增强型无线控制器，含license授权函，单份授权可管理16套AP点位，最大管理AP数量为256套，最大用户量为3072个，可方便、快捷地管理测试场内所有AP点位，能更有效地确认场区内各AP设备的连接数量，便于满足测试场内视频监控系统、交通信号灯系统、智能网联系统 （V2X）的联动需求。

2.2 系统组成

图2为系统拓扑图。根据本智能网联封闭测试场视频监控系统、交通信号灯系统、智能网联系统 （V2X）的测试情况，测试场区内分布的WIFI用户数量和现场网络运行状况，本项目采用无线控制器 （AC）+瘦AP （FIT AP）的组网方式进行无线网络搭建。瘦AP可实现测试场区内测试系统及前端用户的无线信号的需求，而手机、笔记本电脑、PAD等用户管理、无线WIFI信号加密、相邻AP的无缝漫游等设备管理功能都需要无线控制器 （AC）配合完成，如此搭建网络，能更可靠实现测试场区内的设备管理与功能测试。测试场区内室外WIFI系统建设初期，无线控制器 （AC）可根据每台AP产品序列号，下发指定IP地址，AP连接到无线控制器（AC）后会自动下载相关的配置文件和更新软件版本。

图2 系统拓扑图

WA5320X系列的2种AP均具有智能射频管理功能，如：测试场内A点位AP出现故障，测试场内其他位置的B、C、D、E、F等点位AP会根据无线控制器 （AC）指令自动调整功率，对A点位区域进行重新无线信号覆盖，以保证整个测试场区域信号的良好覆盖。测试场区域内有非法AP （其他网络中的AP）进入本测试区无线网络造成信号干扰时，系统中的无线控制器 （AC）能通过射频管理功能进行定位该AP的位置，方便及时排除非法AP，以免影响测试场内各系统的正常运行。本套无线WIFI管理方案比传统型单套AP固定IP的网络模式更加方便、准确、快捷。系统搭建完成后，可在网络平台中显示测试场区内AP的空闲情况及每台AP的连接数量，便于测试场的带宽分配管理。

互联网接入后，测试场区内的视频监控系统、交通信号灯系统、智能网联系统 （V2X）等固定设备传感器绑定相邻AP设备，设备配对完成后，进行网络通信及信号传送。测试场区内无人车、手机、笔记本电脑、PAD等WIFI活动客户端可与测试场内所有AP进行配对 （为方便测试与管理，测试场内所有AP点位设置为统一接入密码，如此一来，进入不同AP信号范围可实现AP自动连接），WIFI活动客户端进入不同AP信号范围内，根据WIFI信号强弱，客户端将自动切换到接收较强的所属AP点位。测试场区内相邻AP均设置无缝漫游功能，无人车、手机、笔记本电脑、PAD等活动WIFI客户端在场区内行动时，可顺畅地在场区内接收相应AP的WIFI信号，无卡顿现象，有效保障了整个测试区域的无线网络需求。

本室外WIFI系统构架在测试场网络环境中起到如下几个作用。

1）作为无线控制器，对智能网联汽车测试场项目所有WA5320X AP进行统一的智能管理，含网络系统搭建期及系统运行期。

2）作为客户端，为智能网联汽车测试场项目网联系统工程各视频监控系统、交通信号灯系统、智能网联系统（V2X）各测试系统及WIFI客户端提供接入认证。

本测试场中选用的WA5320X系统AP最大的优点在于AP设备的零配置，即：设备无需任何配置就可安装，安装完毕后再进行统一配置，方便了施工过程每台AP设备的标号及记录过程，避免了IP地址分配过程出现漏记、误记的情况发生。在测试场中，根据视频监控系统、交通信号灯系统、智能网联系统 （V2X）各测试系统及WIFI活动客户端的使用情况，在无人车驾驶路段选择WA5320X-FIT、WA5320X-EFIT类型，进行安装调试。

在测试场区域内确认好每个AP类型后，根据GB50348-2018《安全防范工程技术标准》、GB 50052-2009《供配电系统设计规范》、GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》等国家规范要求进行管线敷设及设备安装。在AP选定位置上先进行管路敷设，如敷设过程中强电与弱电线槽和线管要分槽敷设，如需要敷设在同一线槽内，用金属板中间隔开；线缆到位及AP支架安装完毕后，可进行AP安装及稳定，当测试场内所有AP安装完毕后可进行统一供电。此时，中控室内的无线控制器 （AC）将自动为WA5320X-FIT、WA5320XE-FIT两种AP进行文件配置及下载运行软件，AP接到信号后会运行下载的软件重新配置，无线控制器 （AC）也为测试场区内每台AP分配一个特定的IP地址，管理员也可通过分配好的IP地址对指定的AP进行网络管理，如：上线数量管理、带宽管理等。同时，无线控制器 （AC）也可根据扫描探测热点地区，排除测试场区内其他AP，防止对视频监控系统、交通信号灯系统、智能网联系统 （V2X）及WIFI客户端的测试干扰，保障测试区内无线网络的稳定运行。

考虑测试场内部分智能网联系统的固定设备点位集中，测试时手机、PAD等WIFI客户端也会出现集中情况，本套室外WIFI系统中无线控制器 （AC）可为指定的AP点位负载分担，我们可通过无线控制器 （AC）为每台AP设置负载上线值，每台AP的负载超过上限值后，无线控制器 （AC）对于新接入的用户自动分配给相邻的AP，以保障AP的稳定运行及每个客户端的带宽。

本方案选用的网络构架负载均衡情况，可保证在测试区内处于AP重叠的手机、PAD等WIFI客户端启用该功能，以避免误均衡的情况。

智能网联封闭测试场AP点位较多，本WIFI系统无需客户端安装，视频监控系统、交通信号灯系统、智能网联系统（V2X）中的网络设备及手机、PAD等WIFI客户端连接场区内AP后，在Web页面就能够进入Portal认证页面，为测试场管理员提供了极大的测试方便。

3 结语

智能网联封闭道路测试场室外WIFI系统的建设不仅满足了现场视频监控系统、交通信号灯系统、智能网联系统（V2X）的无线通信需求，又实现了测试场内所有手机、笔记本电脑、PAD等WIFI客户端与对应的前端摄像机局域网监控，交通控制主机的指令测试，无人车自动驾驶的定位同步等功能，也为测试场内各类智能化系统预留了无线网络拓展基础，不断向科技创新与发展进军。