某市地铁全线无线网络工程系列

―――――――――项目简介

此次无线网络项目是为了帮助市地铁运营公司实现地铁安防工程和列车内多媒体视频业务。某市地铁X号线全线20个站点,全长20公里。列车内安装有监控摄像头,通过现代化的监控方式利用先进的通信技术巩固地铁内的安全营运。每辆列车车头和车尾都各安装有一台WGB(CISCO AP1310,天线YaGi 1949)关联轨旁AP(CISCO LAP1310,天线YaGi 1949),轨旁AP再通过光纤相连的接入交换机2960将数据上传至骨干网。地铁公司所有列车内都安装有平板液晶电视,通过冠华组播软件(C/S模式)从地铁数据控制中心的视频服务器下载广告短片或地铁安全教育视频进行播放。

客户的要求是,从地铁上线开始营运至地铁返回地铁公司所有列车内的视频不允许出现中断或马赛克。这个要求还是相当高的。要知道,列车是快速移动的,再加上地铁内有不同半径的隧道、上坡、下坡,环境相当恶劣,不比我们拿着本本上网在家上网。

―――――――――拓扑环境

在由H3C路由器与HP65系列交换机构建的骨干网的基础上,搭建局域无线网络。与地铁公司无线项目无关的拓扑就不讲了,我们从网络结构下层往上层讲,这样理解想来比较容易。

整个项目拓扑说白了,就是列车与地铁数据控制中心(DCC)的视频服务器之间发生点关系。而这个关系的发生需要一定的硬件设备,包括列车内的AP(Cisco Aironet 1310)和天线(YaGi 1949)、隧道旁的AP(CISCO LAP1310)和天线(YaGi 1949)、隧道旁的AP连接到就近地铁站点机房的接入交换机(CISCO 2960-24TTL)、接入交换机上联到数据控制中心(DCC)的核心交换机(HP65系列),HP65上接(CISCO 6504E),6504E带有WISM(无线控制器)完成对轨旁200个AP的统一配置和管理。

下面这张图就是完整的拓扑图:

1
下面我们具体点,这张图从下往上看:

―――――――――车载AP和天线的布置

前面讲过,最终要实现的是列车往DCC上传监控视频,同时列车从DCC下载多媒体视频。那么它是如何实现数据的双向传输呢?我们接着往下看。

2

上面这张图比较清楚的描绘出列车内的拓扑结构。每辆列车在车头和车尾分别各一台AP(cisco 1310)工作在WGB(无线工作组网桥)模式。当Cisco1310工作在WGB模式时,它可以关联到轨旁的Cisco AP,并对WGB以太网接口上所连接的一组电脑提供无线网桥连接。它可以将不具备无线网卡的设备通过无线网络进行上联。列车上传、下载视频就全靠它了!

WGB无线工作组网桥示意图:

3

在这里我们不关心车内PIS系统、IP摄像头等设备,可以把它们理解成为透明的。只要我们的WGB正常工作,能够关联到轨旁的AP,在列车行进的过程中正常切换,那么就能够实现视频的顺利上传与下载。至于PIS系统是如何实现的,在我们这个项目中不是讨论的重点,感兴趣可以在网上找找资料。

有人会问了,为什么列车要车头、车尾各一台AP?我来解释。

因为列车是双向行驶的,分为上行和下行。在列车行进的过程中,始终只用到列车车尾方向的WGB关联轨旁的AP,只一支AP将作为备份。比方:列车由A总站驶向B总站,车头方向的AP将被关闭,只有车尾方向的AP工作;当列车到达B总站,将关闭车尾的AP,开启车头的AP(此时,相对于A站到B站的方向,车头的AP现在是车尾方向)。列车车头、车尾处各安装有一根天线,分别头朝列车上行、下行的方向安装,与轨旁AP天线的方向是相对的,利于信号的接收和发送。

 

车尾WGB与轨旁AP关联示意图:

4

考虑到在列车中天线的安装问题,我们选择了尺寸较小,但增益比较大的室外型八木天线,做为车载外置天线,车载10dBi八木天线参数指标如下表所示:

5

―――――――――轨旁AP和天线的部署

这条地铁线全长20公里,上行沿隧道布置了100个AP,下行沿隧道布置了100个AP。大家可能会想,20公里的隧道,有不同半径的弯道、有直道、上坡、下坡,究竟多少米安装一个AP?安装得数量过多,就会太近,用户投资过大,而且信号切换频繁;安装得数量过少,信号衰减严重,信号不够会严重影响业务。AP的布置成为这项工程的重点。由于环境特殊,比起办公室内的无线网络设计是要稍微复杂一些,只要掌握了设计技巧,也很简单,万变不离其宗。

要考虑的第一个问题是天线的性能参数。在这里我们采用的是Cisco AIR-ANT1949即13.5dBi八木天线做为轨旁AP的外置天线。这种八木天线的尺寸比较适合在地铁隧道中安装,不会对列车运行造成隐患。

6

要考虑的第二个问题是此项业务对带宽的需求。在本项目中,视频直播通常选用6M码流的视频,车地传输的数据主要有以下几种:

7

由此可知,在列车高速运行的情况下,能够保证无线网络的平均带宽大于12Mbps,即可满足深圳地铁的无线传输带宽需求,满足实时视频下载传输的要求。

无线传输系统的带宽主要是由轨旁无线设备及车载无线设备性能决定。同时车载无线设备的工作模式也决定了无线传输系统的带宽。

采用1310 LAP与Aironet 1310 WGB工作时,在静止条件下,数据有效带宽不小于25Mbps;在不高于80Km/h的运行速度下,数据有效带宽不低于22Mbps。完全满足深圳地铁PIS系统对于无线链路带宽的要求。

第三个应该考虑的就是在非正常情况下对带宽的保证。结合下图来看,列车全长120M,当列车从AP1出发,此时列车车尾AP工作,AP1正常工作情况下完全可以被列车内AP关联上。当列车驶过AP1到达AP2所在位置时,我们假设AP2故障DOWN掉,这种情况下,只有AP1可能被列车关联上,那么这种可能产生的原因就是AP1信号覆盖足够远,当列车到达AP2所在的位置时,车尾AP仍在AP1的信号覆盖的区域内。由此,我们得出重要结论,列车全长120M,那么轨旁AP信号覆盖长度至少要达以120M,才可能实现AP互为备份。所以我们将直道上的AP信号覆盖长度设定为180M。弯道上的AP要根据弯道半径作实际测试,这里不再多讲,原理同上。在这里只考虑AP出现故障的情况,对交换、路由设备不作更多的说明。

8

上一个:
下一个:
X
联系客服 联系客服