IEEE802.11n制式無(wú)線系統(tǒng)在地鐵上的測(cè)試

甘露

（烽火通信科技股份有限公司，武漢430070）

1 引言

長(zhǎng)期以來(lái)，受到技術(shù)條件的限制，地鐵各線路一直不能實(shí)現(xiàn)車地之間雙向?qū)崟r(shí)傳播圖像信息。相關(guān)部門多次采用了不同的技術(shù)體制嘗試了對(duì)列車直播信號(hào)，但是均沒有達(dá)到運(yùn)營(yíng)的要求。

問(wèn)題主要出現(xiàn)在兩個(gè)方面。一是干擾問(wèn)題；現(xiàn)有的車地?zé)o線系統(tǒng)多采用2.4G的公共頻段，受民用設(shè)備的干擾嚴(yán)重。二是技術(shù)體制問(wèn)題，以前使用的IEEE802.11b/g兩種技術(shù)體制產(chǎn)品，這兩種技術(shù)體制在靜態(tài)時(shí)，車地?zé)o線通道的承載能力很強(qiáng)，一旦列車在高速運(yùn)行時(shí)，802.11b/g產(chǎn)品的有效帶寬就急劇下降，不能滿足雙向動(dòng)態(tài)直播的需求，各線路的直播和上傳播放效果均無(wú)法讓人滿意。

為此一直在尋找一套適合地鐵的乘客信息系統(tǒng)車地?zé)o線傳輸?shù)恼w解決方案，一并解決向列車直播和將列車上CCTV信號(hào)上傳到控制中心的難題。

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)選取了某市地鐵的三站兩區(qū)間為試驗(yàn)段，進(jìn)行車地?zé)o線系統(tǒng)的改造試驗(yàn)測(cè)試，為地鐵將來(lái)全網(wǎng)PIS系統(tǒng)車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)改造提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)參考。

2 測(cè)試目的

在真實(shí)運(yùn)營(yíng)線路上和高速移動(dòng)環(huán)境下，測(cè)試采用5G頻段的IEEE802.11N技術(shù)體制能否滿足大帶寬、雙向穩(wěn)定、數(shù)據(jù)與圖像同傳的要求，同時(shí)檢測(cè)設(shè)備是否滿足地鐵行業(yè)苛刻的工業(yè)化運(yùn)行環(huán)境要求，并測(cè)試設(shè)備在強(qiáng)電磁干擾下的工作能力。

3 測(cè)試項(xiàng)目的設(shè)置

本次測(cè)試主要包含基礎(chǔ)傳輸性能測(cè)試、模擬業(yè)務(wù)承載測(cè)試、視頻傳輸效果測(cè)試三個(gè)測(cè)試項(xiàng)目。

3.1 基礎(chǔ)傳輸性能測(cè)試

本項(xiàng)測(cè)試主要測(cè)試車地?zé)o線系統(tǒng)最大傳輸帶寬、平均帶寬、傳輸時(shí)延、丟包率和越區(qū)切換時(shí)延。

3.2 模擬業(yè)務(wù)承載

本項(xiàng)測(cè)試主要測(cè)試模擬車載CCTV上傳和PIS業(yè)務(wù)下發(fā)等業(yè)務(wù)傳輸時(shí)的時(shí)延與丟包率。為了盡量真實(shí)地模擬車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)的工作環(huán)境，模擬業(yè)務(wù)承載測(cè)試設(shè)定最大應(yīng)用場(chǎng)景、最小應(yīng)用場(chǎng)景兩部分。

①最小應(yīng)用場(chǎng)景承載：設(shè)置4路進(jìn)程，其中1路模擬100Kbps速率下行的緊急信息業(yè)務(wù)，1路模擬下行6Mbps速率的PIS業(yè)務(wù)，2路模擬上行1Mbps速率的CCTV業(yè)務(wù)[1]。

②最大應(yīng)用場(chǎng)景承載：設(shè)置16路進(jìn)程，其中1路模擬100Kbps速率下行的緊急信息業(yè)務(wù)，1路模擬下行10Mbps速率的PIS業(yè)務(wù)，14路模擬上行1Mbps速率的CCTV業(yè)務(wù)。

3.3 視頻傳輸效果測(cè)試

為了驗(yàn)證車地系統(tǒng)的車載CCTV視頻上傳和PIS視頻下發(fā)傳輸?shù)男Ч敬我曨l測(cè)試分為最小模擬視頻業(yè)務(wù)和最大模擬視頻業(yè)務(wù)兩種場(chǎng)景分別進(jìn)行傳輸效果測(cè)試。

①最小模擬視頻業(yè)務(wù)效果測(cè)試：車載測(cè)試筆記本電腦開啟VLC視頻播放軟件設(shè)置上傳2路1Mbps視頻源模擬2路車載CCTV上傳，控制中心測(cè)試筆記本開啟VLC視頻播放軟件設(shè)置下傳1路6Mbps視頻源模擬1路車載PIS下發(fā)。

②最大模擬視頻業(yè)務(wù)效果測(cè)試：車載測(cè)試筆記本電腦開啟VLC視頻播放軟件設(shè)置上傳2路10Mbps視頻源模擬14路車載CCTV上傳，控制中心測(cè)試筆記本開啟VLC視頻播放軟件設(shè)置下傳1路10Mbps視頻源模擬1路車載PIS下發(fā)。

4 車地?zé)o線系統(tǒng)的拓?fù)鋱D

圖1 車地?zé)o線系統(tǒng)的拓?fù)鋱D

本次測(cè)試的IEEE802.11n車地?zé)o線系統(tǒng)由區(qū)間軌旁設(shè)備、車載設(shè)備和地面控制中心共同組建成，提供PIS系統(tǒng)和CCTV系統(tǒng)車地?zé)o線業(yè)務(wù)承載。

4.1 基礎(chǔ)傳輸性能測(cè)試

4.1.1 傳輸帶寬測(cè)試

測(cè)試結(jié)果：A站至B站方向（正向）傳輸帶寬測(cè)試結(jié)果如表1所示，B站至A方向（反向）傳輸帶寬測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表1 雙車載正向傳輸帶寬測(cè)試結(jié)果

表2 雙車載反向傳輸帶寬測(cè)試結(jié)果

4.1.2 時(shí)延與丟包率測(cè)試

測(cè)試結(jié)果：A站至B站方向（正向），系統(tǒng)不加載業(yè)務(wù)時(shí)延與丟包率測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。

表3 時(shí)延與丟包率測(cè)試結(jié)果

測(cè)試結(jié)果表明，在2ms的統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)不加載業(yè)務(wù)時(shí)平均傳輸時(shí)延為5.01ms，丟包率為0.54%。

4.1.3 越區(qū)切換時(shí)延分析

綜合fastping和ALPM（空口鏈路監(jiān)視管理）軟件來(lái)看，被測(cè)IEEE802.11n車地?zé)o線系統(tǒng)的全網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)線越區(qū)切換時(shí)延約45ms。

4.2 模擬業(yè)務(wù)承載測(cè)試

4.2.1 最小應(yīng)用場(chǎng)景性能測(cè)試

測(cè)試結(jié)果：A站至B站方向（正向），最小應(yīng)用場(chǎng)景時(shí)延與丟包率測(cè)試結(jié)果如表4、表5所示。

表4 最小業(yè)務(wù)模型下時(shí)延測(cè)試結(jié)果

表5 最小業(yè)務(wù)模型下丟包率測(cè)試結(jié)果

4.2.2 最大應(yīng)用場(chǎng)景性能測(cè)試

測(cè)試結(jié)果：A站至B站方向（正向），最小應(yīng)用場(chǎng)景時(shí)延與有存在著大部分帶寬被占用，剩下的帶寬又受到中國(guó)移動(dòng)DCS系統(tǒng)的鄰頻干擾，滿足CBTC系統(tǒng)的工作都已經(jīng)是捉襟見肘了，不可能來(lái)滿足PIS系統(tǒng)和CCTV系統(tǒng)的需要，根據(jù)本次的測(cè)試結(jié)果，使用5G頻段的IEEE802.11n設(shè)備完全能夠滿足各地地鐵運(yùn)營(yíng)公司的需要。丟包率測(cè)試結(jié)果如表6、表7所示。

表6 最大業(yè)務(wù)模型下時(shí)延測(cè)試結(jié)果

表7 最大業(yè)務(wù)模型下丟包率測(cè)試結(jié)果

4.3 視頻傳輸效果測(cè)試

4.3.1 最小模擬視頻業(yè)務(wù)測(cè)試

測(cè)試結(jié)果：A站至B站方向（正向），最小模擬視頻業(yè)務(wù)測(cè)試結(jié)果如表8所示。

表8 最小模擬視頻業(yè)務(wù)測(cè)試結(jié)果

4.3.2 最大模擬視頻業(yè)務(wù)測(cè)試

測(cè)試結(jié)果：A至B站方向（正向），最大模擬視頻業(yè)務(wù)測(cè)試結(jié)果如表9所示。

5 結(jié)論

各地的地鐵運(yùn)營(yíng)公司車地?zé)o線系統(tǒng)需要大帶寬的無(wú)線頻段，用于同時(shí)承載PIS業(yè)務(wù)和CCTV業(yè)務(wù)，目前的2.4GHz頻段已經(jīng)不能滿足地鐵公司的運(yùn)營(yíng)需要，而新批準(zhǔn)的1.8GHZ頻段

表9 最大模擬視頻業(yè)務(wù)測(cè)試結(jié)果