IEEE802.11n制式无线系统在地铁上的测试

甘露

【摘 要】论文介绍了IEEE802.11n无线传输标准的技术特性，并阐述IEEE802.11n技术在地铁上的测试方法、测试指标以及测试结果。

【Abstract】This paper introduces the technical characteristics of IEEE802.11n wireless transmission standard， and describes the test methods， test indexes and test results of IEEE 802.11n technology on the metro.

【关键词】IEEE802.11n；车地无线通道；PIS；CCTV；数据与图像同传

【Keywords】 IEEE802.11n， vehicle-ground wireless channel； PIS； CCTV； simultaneous interpretation of data and images

【中图分类号】TN925.9+.3 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）05-0194-03

1 引言

长期以来，受到技术条件的限制，地铁各线路一直不能实现车地之间双向实时传播图像信息。相关部门多次采用了不同的技术体制尝试了对列车直播信号，但是均没有达到运营的要求。

问题主要出现在两个方面。一是干扰问题；现有的车地无线系统多采用2.4G的公共频段，受民用设备的干扰严重。二是技术体制问题，以前使用的IEEE802.11b/g两种技术体制产品，这两种技术体制在静态时，车地无线通道的承载能力很强，一旦列车在高速运行时，802.11b/g产品的有效带宽就急剧下降，不能满足双向动态直播的需求，各线路的直播和上传播放效果均无法让人满意。

为此一直在寻找一套适合地铁的乘客信息系统车地无线传输的整体解决方案，一并解决向列车直播和将列车上CCTV信号上传到控制中心的难题。

实验地点选取了某市地铁的三站两区间为试验段，进行车地无线系统的改造试验测试，为地铁将来全网PIS系统车地无线网络改造提供理论依据和数据参考。

2 测试目的

在真实运营线路上和高速移动环境下，测试采用5G频段的IEEE802.11N技术体制能否满足大带宽、双向稳定、数据与图像同传的要求，同时检测设备是否满足地铁行业苛刻的工业化运行环境要求，并测试设备在强电磁干扰下的工作能力。

3 测试项目的设置

本次测试主要包含基础传输性能测试、模拟业务承载测试、视频传输效果测试三个测试项目。

3.1 基础传输性能测试

本项测试主要测试车地无线系统最大传输带宽、平均带宽、传输时延、丢包率和越区切换时延。

3.2 模拟业务承载

本项测试主要测试模拟车载CCTV上传和PIS业务下发等业务传输时的时延与丢包率。为了尽量真实地模拟车地无线网络的工作环境，模拟业务承载测试设定最大应用场景、最小应用场景两部分。

①最小应用场景承载：设置4路进程，其中1路模拟100Kbps速率下行的紧急信息业务，1路模拟下行6Mbps速率的PIS业务，2路模拟上行1Mbps速率的CCTV业务[1]。

②最大应用场景承载：设置16路进程，其中1路模拟100Kbps速率下行的紧急信息业务，1路模拟下行10Mbps速率的PIS业务，14路模拟上行1Mbps速率的CCTV业务。

3.3 视频传输效果测试

为了验证车地系统的车载CCTV视频上传和PIS视频下发传输的效果，本次视频测试分为最小模拟视频业务和最大模拟视频业务两种场景分别进行传输效果测试。

①最小模拟视频业务效果测试：车载测试笔记本电脑开启VLC视频播放软件设置上传2路1Mbps视频源模拟2路车载CCTV上传，控制中心测试笔记本开启VLC视频播放软件设置下传1路6Mbps视频源模拟1路车载PIS下发。

②最大模拟视频业务效果测试：车载测试笔记本电脑开启VLC视频播放软件设置上传2路10Mbps视频源模拟14路车载CCTV上传，控制中心测试笔记本开启VLC视频播放软件设置下传1路10Mbps视频源模拟1路车载PIS下发。

4 车地无线系统的拓扑图

本次测试的IEEE802.11n车地无线系统由区间轨旁设备、车载设备和地面控制中心共同组建成，提供PIS系统和CCTV系统车地无线业务承载。

4.1 基础传输性能测试

4.1.1 传输带宽测试

测试结果：A站至B站方向（正向）传输带宽测试结果如表1所示，B站至A方向（反向）传输带宽测试结果如表2所示。

4.1.2 时延与丢包率测试

测试结果：A站至B站方向（正向），系统不加载业务时延与丢包率测试统计结果如表3所示。

测试结果表明，在2ms的统计时间内，系统不加载业务时平均传输时延为5.01ms，丢包率为0.54%。

4.1.3 越区切换时延分析

综合fastping 和ALPM（空口链路监视管理）软件来看，被测IEEE802.11n车地无线系统的全网动态无线越区切换时延约45ms。

4.2 模拟业务承载测试

4.2.1 最小应用场景性能测试

测试结果：A站至B站方向（正向），最小应用场景时延与丢包率测试结果如表4、表5所示。

4.2.2 最大应用场景性能测试

测试结果：A站至B站方向（正向），最小应用场景时延与丢包率测试结果如表6、表7所示。

4.3 视频传输效果测试

4.3.1 最小模拟视频业务测试

测试结果：A站至B站方向（正向），最小模擬视频业务测试结果如表8所示。

4.3.2 最大模拟视频业务测试

测试结果：A至B站方向（正向），最大模拟视频业务测试结果如表9所示。

5 结论

各地的地铁运营公司车地无线系统需要大带宽的无线频段，用于同时承载PIS业务和CCTV业务，目前的2.4GHz频段已经不能满足地铁公司的运营需要，而新批准的1.8GHZ频段有存在着大部分带宽被占用，剩下的带宽又受到中国移动DCS系统的邻频干扰，满足CBTC系统的工作都已经是捉襟见肘了，不可能来满足PIS系统和CCTV系统的需要，根据本次的测试结果，使用5G频段的IEEE802.11n设备完全能够满足各地地铁运营公司的需要。

【参考文献】

【1】郭刚，陆晓峰.IEEE802.11n MAC性能优化策略分析[J].计算机工程与科学，2009，31（3）：13-15.