室外WIFI 系統在智能網聯封閉測試場中的應用

劉洪緯， 任勃帆， 張 鵬， 翟貴飛

（中汽研汽車檢驗中心 （天津）有限公司， 天津 300300）

1 需求分析

本項目在智能網聯封閉測試場內建設一套運行穩定、安全防護等級高、上網速度快的無線網絡系統來覆蓋封閉試驗場的主要測試區域，達到封閉場區內無人車自動駕駛路段信號全覆蓋的標準。本項目主要為解決試驗區的視頻監控系統、交通信號燈系統、智能網聯系統 （V2X）等測試功能的互聯網接入和無線通信的需要，為他們提供便捷、高效、快速的無線網絡連接服務。封閉試驗區室外WIFI系統前端AP點位主要建設在無人車行駛的各大路立桿、綜合辦公樓及測試場機房內。如圖1所示。

圖1 前端AP點位

本室外WIFI系統建成后可實現無線網絡與場區辦公樓內有線網絡的有效連接，為測試場后期項目建設中有線、無線的網絡預留通信接口，以滿足后期試驗場內各類智能網的功能測試及WIFI客戶端的擴充需求。

2 系統設計

2.1 系統總體設計思路

在本項目的設備機房中部署了一臺可支持萬兆的H3C核心交換機S7003E機組。S7003E交換機采用分布式結構，S7003E交換機支持雙主控發動機冗余，電源系統采用1+1電源冗余熱備份，能夠滿足本試驗場室外較為苛刻的環境需求。前端采用H3C的WA5320X-FIT、WA5320X-E-FIT兩款AP。WA5320X-FIT為全向AP，可在安裝位置30m范圍內無死角發送無線信號，此AP信號發送距離較近，覆蓋范圍廣，部署在測試場內設備較為集中的位置。WA5320X-E-FIT為定向AP，可在安裝位置前方80m范圍內成60°扇形單向發送無線信號，此AP信號發送距離較遠，覆蓋范圍窄，部署在測試場內道路開闊位置。2種AP安全防護均為防塵防水最高的IP68等級，可有效保障測試場內信號的覆蓋準確性和穩定性。同時，在機房中部署H3C的WX2540H作為無線控制器（AC），該無線控制器 （AC）為增強型無線控制器，含license授權函，單份授權可管理16套AP點位，最大管理AP數量為256套，最大用戶量為3072個，可方便、快捷地管理測試場內所有AP點位，能更有效地確認場區內各AP設備的連接數量，便于滿足測試場內視頻監控系統、交通信號燈系統、智能網聯系統 （V2X）的聯動需求。

2.2 系統組成

圖2為系統拓撲圖。根據本智能網聯封閉測試場視頻監控系統、交通信號燈系統、智能網聯系統 （V2X）的測試情況，測試場區內分布的WIFI用戶數量和現場網絡運行狀況，本項目采用無線控制器 （AC）+瘦AP （FIT AP）的組網方式進行無線網絡搭建。瘦AP可實現測試場區內測試系統及前端用戶的無線信號的需求，而手機、筆記本電腦、PAD等用戶管理、無線WIFI信號加密、相鄰AP的無縫漫游等設備管理功能都需要無線控制器 （AC）配合完成，如此搭建網絡，能更可靠實現測試場區內的設備管理與功能測試。測試場區內室外WIFI系統建設初期，無線控制器 （AC）可根據每臺AP產品序列號，下發指定IP地址，AP連接到無線控制器（AC）后會自動下載相關的配置文件和更新軟件版本。

圖2 系統拓撲圖

WA5320X系列的2種AP均具有智能射頻管理功能，如：測試場內A點位AP出現故障，測試場內其他位置的B、C、D、E、F等點位AP會根據無線控制器 （AC）指令自動調整功率，對A點位區域進行重新無線信號覆蓋，以保證整個測試場區域信號的良好覆蓋。測試場區域內有非法AP （其他網絡中的AP）進入本測試區無線網絡造成信號干擾時，系統中的無線控制器 （AC）能通過射頻管理功能進行定位該AP的位置，方便及時排除非法AP，以免影響測試場內各系統的正常運行。本套無線WIFI管理方案比傳統型單套AP固定IP的網絡模式更加方便、準確、快捷。系統搭建完成后，可在網絡平臺中顯示測試場區內AP的空閑情況及每臺AP的連接數量，便于測試場的帶寬分配管理。

互聯網接入后，測試場區內的視頻監控系統、交通信號燈系統、智能網聯系統 （V2X）等固定設備傳感器綁定相鄰AP設備，設備配對完成后，進行網絡通信及信號傳送。測試場區內無人車、手機、筆記本電腦、PAD等WIFI活動客戶端可與測試場內所有AP進行配對 （為方便測試與管理，測試場內所有AP點位設置為統一接入密碼，如此一來，進入不同AP信號范圍可實現AP自動連接），WIFI活動客戶端進入不同AP信號范圍內，根據WIFI信號強弱，客戶端將自動切換到接收較強的所屬AP點位。測試場區內相鄰AP均設置無縫漫游功能，無人車、手機、筆記本電腦、PAD等活動WIFI客戶端在場區內行動時，可順暢地在場區內接收相應AP的WIFI信號，無卡頓現象，有效保障了整個測試區域的無線網絡需求。

本室外WIFI系統構架在測試場網絡環境中起到如下幾個作用。

1）作為無線控制器，對智能網聯汽車測試場項目所有WA5320X AP進行統一的智能管理，含網絡系統搭建期及系統運行期。

2）作為客戶端，為智能網聯汽車測試場項目網聯系統工程各視頻監控系統、交通信號燈系統、智能網聯系統（V2X）各測試系統及WIFI客戶端提供接入認證。

本測試場中選用的WA5320X系統AP最大的優點在于AP設備的零配置，即：設備無需任何配置就可安裝，安裝完畢后再進行統一配置，方便了施工過程每臺AP設備的標號及記錄過程，避免了IP地址分配過程出現漏記、誤記的情況發生。在測試場中，根據視頻監控系統、交通信號燈系統、智能網聯系統 （V2X）各測試系統及WIFI活動客戶端的使用情況，在無人車駕駛路段選擇WA5320X-FIT、WA5320X-EFIT類型，進行安裝調試。

在測試場區域內確認好每個AP類型后，根據GB50348-2018《安全防范工程技術標準》、GB 50052-2009《供配電系統設計規范》、GB50057-2010《建筑物防雷設計規范》等國家規范要求進行管線敷設及設備安裝。在AP選定位置上先進行管路敷設，如敷設過程中強電與弱電線槽和線管要分槽敷設，如需要敷設在同一線槽內，用金屬板中間隔開；線纜到位及AP支架安裝完畢后，可進行AP安裝及穩定，當測試場內所有AP安裝完畢后可進行統一供電。此時，中控室內的無線控制器 （AC）將自動為WA5320X-FIT、WA5320XE-FIT兩種AP進行文件配置及下載運行軟件，AP接到信號后會運行下載的軟件重新配置，無線控制器 （AC）也為測試場區內每臺AP分配一個特定的IP地址，管理員也可通過分配好的IP地址對指定的AP進行網絡管理，如：上線數量管理、帶寬管理等。同時，無線控制器 （AC）也可根據掃描探測熱點地區，排除測試場區內其他AP，防止對視頻監控系統、交通信號燈系統、智能網聯系統 （V2X）及WIFI客戶端的測試干擾，保障測試區內無線網絡的穩定運行。

考慮測試場內部分智能網聯系統的固定設備點位集中，測試時手機、PAD等WIFI客戶端也會出現集中情況，本套室外WIFI系統中無線控制器 （AC）可為指定的AP點位負載分擔，我們可通過無線控制器 （AC）為每臺AP設置負載上線值，每臺AP的負載超過上限值后，無線控制器 （AC）對于新接入的用戶自動分配給相鄰的AP，以保障AP的穩定運行及每個客戶端的帶寬。

本方案選用的網絡構架負載均衡情況，可保證在測試區內處于AP重疊的手機、PAD等WIFI客戶端啟用該功能，以避免誤均衡的情況。

智能網聯封閉測試場AP點位較多，本WIFI系統無需客戶端安裝，視頻監控系統、交通信號燈系統、智能網聯系統（V2X）中的網絡設備及手機、PAD等WIFI客戶端連接場區內AP后，在Web頁面就能夠進入Portal認證頁面，為測試場管理員提供了極大的測試方便。

3 結語

智能網聯封閉道路測試場室外WIFI系統的建設不僅滿足了現場視頻監控系統、交通信號燈系統、智能網聯系統（V2X）的無線通信需求，又實現了測試場內所有手機、筆記本電腦、PAD等WIFI客戶端與對應的前端攝像機局域網監控，交通控制主機的指令測試，無人車自動駕駛的定位同步等功能，也為測試場內各類智能化系統預留了無線網絡拓展基礎，不斷向科技創新與發展進軍。