铁路轨道无线wifi覆盖通信调度解决方案.docx
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铁路轨道无线wifi覆盖通信调度解决方案
地铁无线调度通信系统解决方案
南京中科智达物联网系统有限公司
2013-7-11
一、背景
在地铁建设及运营中，人们常把地铁无线调度通信系统称作运营无线通信系统或无线通信系统，更简称为无线系统或无线专网。
地铁无线通信作为地铁地下施工时的唯一的通信手段，担负着提高运营效率、保障施工安全的重要使命。
因此，地铁无线通信系统的设计，应该确保语音及数据通信功能、调度管理功能的实现以及保证全线场强覆盖、提高通信质量为最终目标。
为满足这类需求，必须提供地下的高速数据无线传输通道。
这个无线传输通道必须同时具备高数据容量和快速移动性两个条件同时要想解决这些问题需要各级部门的统一协调。
只有不断加强施工的管理力度，才能有效地减少事故的发生，做好安全生产管理工作，是国家当前部署的重点工作之一。
南京中科智达物联网系统有限公司运用WiFi无线传输技术提供的行业解决方案，不仅突破了行业本身的管理限制，而且在安全生产方面有专门的研究。
可满足业务及安全的双重需求。
二、无线覆盖设计原则
当前系统建设目标是建立一个统一的综合性平台，通过统一的无线网络接入，实现功能丰富、自动路由、全透明传输、全面的无线业务等一体化的处理和管理。
同时，系统需要最佳的性价比。
主要的一些系统设计原则如下所列：
系统的先进性-采用最新的无线网络技术，使其在无线领域具有较高的水平。
结合业务实际，建立高可用性的无线系统。
功能的丰富性-系统应该具有丰富的无线应用功能，满足应用要求。
系统的可扩展性-扩充方便，设置修改灵活，操作维护简单，系统构筑时间短，能够适应业务的快速变化，整个系统可以根据用户的需要进行规模上的扩展，扩展后所有功能和管理的模式保持不变。
实用性-系统将充分考虑实用性，以用户的实际需求为出发点，充分满足（用户）
使用方便、系统管理方便的原则。
系统的可靠性-可靠性、稳定性是本系统一个非常重要的设计原则，必须采取有效的手段，保证整个系统的可靠稳定运行，并充分做到7X24的全天候服务，关键的设备和功能模块要做到双备份，实现多级的冗余设计，保证系统无单一故障点，达到电信运营要求水准，以最大限度的保护用户投资。
系统的共享性-充分利用现有各种系统的资源，充分利用有线传输以及数据IP网络，考虑节省长期运行成本。
规范性和开放性-能够和TCP/IP、Internet系统、业务系统等直接或间接互联并集成合作。
系统的可维护性–在日常运行过程中，系统需提供对运行情况的监测和控制功
能，从而保证系统的正常运行，强大的功能、友好的界面对系统进行维护是今后系统充
分发挥效力的关键。
维护系统是为了让系统更好的发挥功效。
系统的可管理性-提供统一的图形化管理工具，方便进行全面的管理。
在网络管
理方面，必须具有集中控管、智能调控、自动恢复、负载均衡等实用功能，使所建的无
线网络可以适应多种环境的变化，可动态地保证良好的应用效果。
同时，还应具有远端
AP数据进行采集、远程监控、终端定位等功能，支持多SSID，可以方便的把语音、视
频以及其他类型的数据的应用进行分开管理。
系统的安全性-搭配专用安全网关和防火墙,阻止网络攻击和病毒传播,可对用户
进行有效和安全的管理。
无线网的安全性主要从以下几个方面考虑：
（1）接入认证：
具有支持多种用户认证方式；
（2）采用具有用户状态访问控制的防火墙技术；
（3）具有数据在无线信道上传输的VPN机制；
（4）具有无线网的防病毒机制。
三、Wi-Fi语音调度系统
Wi-Fi数据应用基础平台采用了无线AC＋TAP构架，将分散在各AP上的网络管理和安全管理功能转移到集中的无线AC中实现，同时增加了许多无线局域网全新的功能。
⏹集中式管理优势：
传统的无线局域网是单纯基于AP，对于无线网络的管理要在每个AP上进行设置和更改。
当AP的数量较多时，配置和管理非常烦琐，并且单独改变一个AP参数和配置会引起AP之间的无线电波干扰，用户漫游重认证和授权也可能会产生问题。
采用无线AC+TAP方式具有非常强的无线局域网集中管理功能，可以通过无线AC管理模式管理整个网络，网管人员只需在无线AC就可开通、管理、维护所有AP设备以及移动终端，包括无线电波频谱、无线安全、接入认证、移动漫游等。
⏹支持多SSID
一个无线局域网内可以设置多个SSID，不同SSID根据业务类型分配不同的优先级别，如语音、视频、高速数据访问、一般性浏览等，这样便于实施各业务的优先等级控制。
同时不同用户可以登录不同SSID实现不同权限的网络访问，提高了网络的安全性。
⏹网络负载均衡
在一个AP的覆盖范围内，无线连接的带宽是共享，即无线终端数目越多，每个终端所能分享的带宽就越小。
要确保每个无线终端的传输就必须能限制一个AP上无线终端的数量或AP带宽传输总和或和每个无线终端带宽上限。
无线网络中的各个AP具有负载均衡功能，可根据系统的用户数或是流量这两种方式均衡各个AP上的负载，避免某个AP上的负载过大，而使某个区域的无线网络性能下降，造成链路不稳定，通过负载均衡调节后的无线网络，具有更好的网络性能，能够为更多的无线终端提供良好的无线性能，保障无线网络的性能。
⏹自动频率功率控制
该功能自动调节整个无线网上所有AP的无线电波频率和功率，扫描后决定使用那个信道，无论信号强度如何，优先过滤掉数量最多的信道。
直到AP之间达到了一个最优化的无线电波运行环境。
IEEE802.11b和IEEE802.11g标准工作频段在2.4GHz，在我国，其传输信道为13个，具体频率划分如图所示。
每个信道带宽为22MHZ，信道间隔为5MHZ。
显然，1、6、11一组，2、7、12一组，3、8、13一组之间没有频率重叠，因此不会产生干扰。
⏹AirtimeFairness
1克服在部署中，一些低速率客户端（硬件只支持低速率或者由于RateAdaption而使用了低速率）占用过多的无线资源而使网络的整体Throuphput都降低。
2.在大规模部署中，防止个别客户端占用过多的资源，而其它客户端处于饥饿状态得不到服务，或者掉线；保证性能在同级别上的客户端能始终具有大致均等的Throughput.
组网架构
无线局域网方案建议
无线局域网集中式组网无线系统的组网方式可以根据不同的网络规模和管理方式进行组网。
根据铁路网络结构和需求，考虑方案的性价比，选择无线交换机+AP的方式来组网。
合理布局布置AP；AP可采用POE供电方式，所有连接AP的光缆全部汇聚到交换机。
接入控制器配合计费服务器负责整个网络的接入控制和认证计费；无线交换机负责所有AP的集中管理；网管服务器负责监控整个网络的运行状况。
本方案采用的AC是中科智达WS-5100-256T，每台AC最多可以管理256个AP。
AP采用的是中科智达WA-3000-N，该款AP是胖瘦一体化产品，可根据现场有无AC灵活的选择工作模式,保护用户的投资。
当无线局域网规模需要扩大而增加AP数量时，可以扩展无线交换机的数量来满足要求。
现场设备安装示意图
实施方案
1、施工隧道长20公里，每隔300米安装两台WA-3000-N型AP+外置定向天线向两边进行覆盖，共计使用125台设备完成覆盖。
2、因覆盖地点位于地下隧道处，长20公里，设备无法采用POE供电，建议使用光缆传输。
3、光缆经光猫将光信号转换成电信号接入AP。
信道的划分
相同信道之间存在干扰，建议在设置AP的时候相邻的AP尽量选择不同的信道。
如
下图所示：
主要产品介绍
第一章WA-3000-N
产品描述
WA-3000-N是一款工作在2.4G频段的150Mbps高带宽无线接入设备，可提供相当于传统802.11b/g网络3倍以上的无线接入速率，结合500mW的高功率，能够覆盖更大的范围。
它支持瘦AP的工作模式，配合WS系列无线控制器，便于集中管理和配置，降低设备维护成本，是酒店、学校、医院、工厂等行业无线网络应用中不可或缺的关键设备。
产品特点产品图片
⏹
高功率达500mW
⏹高带宽达150Mbps
⏹支持功率自动调节
⏹支持频段自动调节
⏹支持链路完整性
⏹支持配置文件双备份
⏹支持FW双备份
⏹胖瘦一体
⏹支持负载均衡
⏹支持流量控制
⏹支持Qos，支持WMM
⏹支持PoE供电
⏹支持快速漫游机制
⏹支持WIFI定位功能
产品规格
芯片解决方案
CPU:
AR7242
RF:
AR9283
RAM
64M
Flash
16M
接口
1*DC48V电源口
2*RJ45口（LAN和Console口）
1*Reset按键
3*LED灯（Power，LAN和WLAN灯）
供电
48VPoE/DC48V
天线
全向，2.4G，2dBi
工作频段
2.412GHz-2.472GHz
发射功率
27dBm
数据传输速率
Upto150MbpswithAutofallbackwith802.11b/g
标准
IEEE802.3uMDI/MDIX10/100Base-TEthernet
IEEE802.11b/gwirelessLANstandard
IEEE802.11nwirelessLANstandard
IEEE802.3af
工作温度
-10~+50℃
储存温度
-40~+70℃
工作湿度
5~95%RH
储存湿度
5~95%RH
认证
GB9254、GB4943
协议
TCP/IP
IPv4
IPX
NetBEUI
CAPWAP
无线模式
802.11b/g
802.11b/g/n
工作模式
瘦AP模式
胖AP模式
AC管理模式
本地转发
集中转发
瘦AP发现方式
DHCP发现（支持option43,60）
DNS发现
静态IP发现
WLAN基本功能
输出功率控制
速率选择
WLAN特性
8个VAP
基于VLAN/MAC的流量控制
基于流量/用户数均衡
WMM
VPN透传
11n特性
HT保护模式
A-MPDU聚合
A-MSDU聚合
短GI
扩展信道保护模式
信道模式（20M/40M）
WLAN安全
数据加密:
64/128bitWEP,TKIP,AES
认证:
开放系统/WPA-PSK/WPA2-PSK/802.1x/WPA
（2）
防火墙:
防Dos攻击/广播风暴抑制
无线隔离
隐藏SSID
MAC地址接入控制（1-256）
用户数控制（1-256）
管理特性
SNMPMIB
SNMPTrap
SSH
Telnet
Web界面管理
FW自动升级
诊断功能
用户列表、临近AP扫描、IPping测试、端口统计
第二章无线AC—WS-5100-256T
无线AC,将无线网络和安全处理等功能集中，管理所有的瘦AP和无线用户。
单台AC可管理AP数量256个，并发用户数5K个。
它具备完善的射频管理、故障自动恢复，强制STA漫游和负载均衡等功能，易于升级扩充。
该产品可以在商业广场现有的网络上实现无缝、安全的企业级无线网部署。
AC有6个千兆以太网端口，4个千兆光口（SFP接口），用户可以根据需要选择支持单模或多模光纤的SFP模块。
接口
6*10/100/1000M千兆以太网网口
4*1G千兆光口
1*CFslot，内置USB2.0接口
1*RJ45转RS-232接口
供电
AC100~240v,4-2A
系统
CPUCoreDuoE64002.13GHz,2G内存,2GCF
标准
IEEE802.3/u10/100Base-TxRJ-45
IIEEE802.3z1000BaseX千兆以太网协议
IEEE802.1q（VLAN）
IEEE802.1x（SecurityAuthentication）
IEEE802.1d等
工作温度
0~+50℃
储存温度
-40~+60℃
工作湿度
5~90%RH
协议
TCP/IP，IPv4，IPX，NetBEUI，CAPWAP
无线模式
802.11b/g
802.11b/g/n
802.11a
802.11an
射频管理
Radio开关
频率手动调节
频率自动调节
功率自动调整
功率手动调整
WMM
强制STA漫游
MultiBSSID
AC管理模式
本地转发
集中转发
瘦AP发现方式
DHCP发现（支持option43,60）
DNS发现，静态IP发现
基本功能
主机名配置、国家/区域配置
VLAN、VLAN虚接口、HotID
DHCPServer、NAT/NAPT、静态路由
广播包过滤、DHCPSnooping、DHCPRelay
无线隔离、VOIP、负载均衡、带宽控制
ThinAP配置模板、HTTP重定向、WEB认证
PPPOEServer、RadiusServer
IGMPSnooping、IGMPProxy
WEB认证前/后IP控制
NTPServer
用户管理
安全特性
数据加密:
64/128/152bitWEP,TKIP,AES
认证:
开放系统/WPA-PSK/WPA2-PSK/802.1x/WPA
（2）
ACL控制
Web认证黑白名单
管理特性
SNMPMIB
SNMPTrap
SSH
CLI
Web界面管理
性能参数
管理瘦AP数量：
256
并发用户数量：
2048
Web认证用户数量：
2048
DHCP地址容量：
2048用户+256AP
MAC地址表容量：
2560
端口吞吐量：
转发64字节吞吐量为100Mbps，256~1518字节为400Mbps
产品清单
序号
设备名称
型号
单位
数量
单价
总价
备注
1
AP
WA-3000-N
台
125
⏹每间隔300米安装两台AP，20公里共使用125台AP
⏹使用两台AC统一管理AP（一主一备）。
2
无线交换机
WS-5101-256T
台
2
5
理线器
只
6
网线
箱
7
水晶头
盒
8
PVC管
米
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