IEEE802.11n制式無線系統在地鐵上的測試

甘露

（烽火通信科技股份有限公司，武漢430070）

1 引言

長期以來，受到技術條件的限制，地鐵各線路一直不能實現車地之間雙向實時傳播圖像信息。相關部門多次采用了不同的技術體制嘗試了對列車直播信號，但是均沒有達到運營的要求。

問題主要出現在兩個方面。一是干擾問題；現有的車地無線系統多采用2.4G的公共頻段，受民用設備的干擾嚴重。二是技術體制問題，以前使用的IEEE802.11b/g兩種技術體制產品，這兩種技術體制在靜態時，車地無線通道的承載能力很強，一旦列車在高速運行時，802.11b/g產品的有效帶寬就急劇下降，不能滿足雙向動態直播的需求，各線路的直播和上傳播放效果均無法讓人滿意。

為此一直在尋找一套適合地鐵的乘客信息系統車地無線傳輸的整體解決方案，一并解決向列車直播和將列車上CCTV信號上傳到控制中心的難題。

實驗地點選取了某市地鐵的三站兩區間為試驗段，進行車地無線系統的改造試驗測試，為地鐵將來全網PIS系統車地無線網絡改造提供理論依據和數據參考。

2 測試目的

在真實運營線路上和高速移動環境下，測試采用5G頻段的IEEE802.11N技術體制能否滿足大帶寬、雙向穩定、數據與圖像同傳的要求，同時檢測設備是否滿足地鐵行業苛刻的工業化運行環境要求，并測試設備在強電磁干擾下的工作能力。

3 測試項目的設置

本次測試主要包含基礎傳輸性能測試、模擬業務承載測試、視頻傳輸效果測試三個測試項目。

3.1 基礎傳輸性能測試

本項測試主要測試車地無線系統最大傳輸帶寬、平均帶寬、傳輸時延、丟包率和越區切換時延。

3.2 模擬業務承載

本項測試主要測試模擬車載CCTV上傳和PIS業務下發等業務傳輸時的時延與丟包率。為了盡量真實地模擬車地無線網絡的工作環境，模擬業務承載測試設定最大應用場景、最小應用場景兩部分。

①最小應用場景承載：設置4路進程，其中1路模擬100Kbps速率下行的緊急信息業務，1路模擬下行6Mbps速率的PIS業務，2路模擬上行1Mbps速率的CCTV業務[1]。

②最大應用場景承載：設置16路進程，其中1路模擬100Kbps速率下行的緊急信息業務，1路模擬下行10Mbps速率的PIS業務，14路模擬上行1Mbps速率的CCTV業務。

3.3 視頻傳輸效果測試

為了驗證車地系統的車載CCTV視頻上傳和PIS視頻下發傳輸的效果，本次視頻測試分為最小模擬視頻業務和最大模擬視頻業務兩種場景分別進行傳輸效果測試。

①最小模擬視頻業務效果測試：車載測試筆記本電腦開啟VLC視頻播放軟件設置上傳2路1Mbps視頻源模擬2路車載CCTV上傳，控制中心測試筆記本開啟VLC視頻播放軟件設置下傳1路6Mbps視頻源模擬1路車載PIS下發。

②最大模擬視頻業務效果測試：車載測試筆記本電腦開啟VLC視頻播放軟件設置上傳2路10Mbps視頻源模擬14路車載CCTV上傳，控制中心測試筆記本開啟VLC視頻播放軟件設置下傳1路10Mbps視頻源模擬1路車載PIS下發。

4 車地無線系統的拓撲圖

圖1 車地無線系統的拓撲圖

本次測試的IEEE802.11n車地無線系統由區間軌旁設備、車載設備和地面控制中心共同組建成，提供PIS系統和CCTV系統車地無線業務承載。

4.1 基礎傳輸性能測試

4.1.1 傳輸帶寬測試

測試結果：A站至B站方向（正向）傳輸帶寬測試結果如表1所示，B站至A方向（反向）傳輸帶寬測試結果如表2所示。

表1 雙車載正向傳輸帶寬測試結果

表2 雙車載反向傳輸帶寬測試結果

4.1.2 時延與丟包率測試

測試結果：A站至B站方向（正向），系統不加載業務時延與丟包率測試統計結果如表3所示。

表3 時延與丟包率測試結果

測試結果表明，在2ms的統計時間內，系統不加載業務時平均傳輸時延為5.01ms，丟包率為0.54%。

4.1.3 越區切換時延分析

綜合fastping和ALPM（空口鏈路監視管理）軟件來看，被測IEEE802.11n車地無線系統的全網動態無線越區切換時延約45ms。

4.2 模擬業務承載測試

4.2.1 最小應用場景性能測試

測試結果：A站至B站方向（正向），最小應用場景時延與丟包率測試結果如表4、表5所示。

表4 最小業務模型下時延測試結果

表5 最小業務模型下丟包率測試結果

4.2.2 最大應用場景性能測試

測試結果：A站至B站方向（正向），最小應用場景時延與有存在著大部分帶寬被占用，剩下的帶寬又受到中國移動DCS系統的鄰頻干擾，滿足CBTC系統的工作都已經是捉襟見肘了，不可能來滿足PIS系統和CCTV系統的需要，根據本次的測試結果，使用5G頻段的IEEE802.11n設備完全能夠滿足各地地鐵運營公司的需要。丟包率測試結果如表6、表7所示。

表6 最大業務模型下時延測試結果

表7 最大業務模型下丟包率測試結果

4.3 視頻傳輸效果測試

4.3.1 最小模擬視頻業務測試

測試結果：A站至B站方向（正向），最小模擬視頻業務測試結果如表8所示。

表8 最小模擬視頻業務測試結果

4.3.2 最大模擬視頻業務測試

測試結果：A至B站方向（正向），最大模擬視頻業務測試結果如表9所示。

5 結論

各地的地鐵運營公司車地無線系統需要大帶寬的無線頻段，用于同時承載PIS業務和CCTV業務，目前的2.4GHz頻段已經不能滿足地鐵公司的運營需要，而新批準的1.8GHZ頻段

表9 最大模擬視頻業務測試結果