新疆联通BRT公交特殊场景3G无线Wi—Fi覆盖技术探讨

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【摘 要】由于BRT、公交车、地铁等特殊场景无线宽带应用需求的出现，传统的有线接入方式已无法满足需求。针对这一问题，通过借鉴省外Wi-Fi公交覆盖技术应用及国际知名厂家成熟应用的TDFi技术，并依托WCDMA网络资源优势，提出了使用W网HSPA+数据卡作为传输通道，实现BRT特殊场景的Wi-Fi覆盖方案。与其他接入方式相比，该方案能解决BRT公交Wi-Fi全程覆盖传统方式建设周期长、建设成本高等问题，真正实现BRT全程不间断的Wi-Fi覆盖，提升新疆联通的社会效益和品牌效应。

【关键词】brt HSPA+数据卡 Wi-Fi W-WiFi 无线覆盖

1 前言

随着无线宽带和移动通信技术的不断发展，以Wi-Fi应用为代表的无线宽带网络应用日益成熟和普及，其安全性和稳定性得到了明显提升，目前已成为现代通信网络中不可或缺的组成部分。由于Wi-Fi网络具有业务应用的宽带性、网络应用的互补性、无线系统的高容量低成本特性、网络安全的可靠性以及频率使用的开放性等特点，这在一定程度上推动了Wi-Fi的整体发展。

随着3G网络建设的逐步完善，为争夺市场及客户资源，新疆电信、新疆移动通过“智慧城市”、“无线城市”建设，逐步完善疆内业务集中的重点场景Wi-Fi覆盖，并针对乌鲁木齐市BRT车站及部分沿线进行Wi-Fi覆盖。BRT作为乌鲁木齐重要的交通工具，日载送乘客约47万人次，成为各运营商争夺的主战场。由于新疆联通传输资源受限等原因，在BRT的Wi-Fi覆盖上远落后于其他运营商。针对BRT的特殊场景，新疆联通依托WCDMA网络资源优势，将通过HSPA+数据卡Wi-Fi技术实现BRT系统的Wi-Fi全程覆盖（简称“W-WiFi技术”），有别于传统方式的BRT车站及部分沿线的Wi-Fi覆盖，真正实现BRT全程不间断的Wi-Fi覆盖，来满足BRT乘客通过手持终端（智能手机、Pad等）访问互联网、在线视屏播放等用户高速移动数据业务的需求，提升新疆联通的社会效益和品牌效应。Wi-Fi作为3G网络的有力补充，在日后3G用户爆发式增长的情况下，也可用来分流3G网络的高速数据业务从而减轻3G网络承载压力，更好地服务于3G网络，降低网络建设成本。

2 BRT公交Wi-Fi覆盖现状

2.1 省内现状

2011年12月18日，中国电信率先在BRT 1号线儿童公园、八楼、友好、明园、西虹路、红山共6个站台进行Wi-Fi无线信号覆盖，实现中国电信手机用户在等车间隙体验Wi-Fi接入高速上网的需求，移动、联通用户通过电信认证平台的认证注册还可获得每月2小时的免费试用时长。新疆BRT车站间的光缆传输资源由新疆电信独家提供，电信利用在传输上的优势基本实现了BRT 1、2、3号线车站的Wi-Fi全覆盖。新疆移动也紧随其后，利用BRT沿线基站及室内覆盖站点建设室外Wi-Fi基站对车站及道路进行分段覆盖，逐步提升BRT车站的Wi-Fi覆盖。

2012年6月新疆联通在BRT长江-冷库路段建设Wi-Fi覆盖实验点，利用沙区视频监控杆来架设室外Wi-Fi基站。本方案通过试验点验证单Wi-Fi基站覆盖距离、效果等，实现覆盖区域内BRT车站及沿途路段的Wi-Fi全覆盖。

不过到目前为止，各运营商使用传统方式只是做到了BRT车站及部分沿线的Wi-Fi覆盖，在技术上还存在因快衰落、干扰等原因引起的各AP切换不平滑、覆盖不均匀、信道质量差等问题，无法真正实现BRT全程不间断的Wi-Fi覆盖，严重影响了用户感知。

2.2 省外现状

目前在北京、广州、上海、武汉、杭州等城市，中国移动利用TDFi逐步推广Wi-Fi公交、出租车、长途班车等覆盖，免费为乘客提供Wi-Fi上网服务，提升自身的品牌效应和社会影响力。武汉市公交Wi-Fi项目，是武汉信产办牵头与公交集团磋商，由移动、电信、联通三大运营商各实施一条公交线路的Wi-Fi覆盖，用户通过在网络选择中选取“ChinaUnicom.BUS”等，即可实现全程的免费Wi-Fi上网服务。为争夺用户市场，提升自身的品牌效应和社会影响力，三大运营商的公交Wi-Fi覆盖争夺战愈演愈烈。

3 乌鲁木齐BRT W-WiFi覆盖技术简介

针对BRT公交特殊场景Wi-Fi覆盖存在的困难，新疆联通借鉴华为公司的TDFi覆盖技术和本公司的无线视频监控技术，提出了结合新疆联通BRT沿线W网基站覆盖，利用W网HSPA+数据卡进行传输、AP进行延伸覆盖的W-WiFi覆盖技术。

在BRT W-WiFi系统中，首先乘客通过Wi-Fi终端连接BRT公交的Wi-Fi网络。W-WiFi设备通过核心网分组域分配的APN和鉴权认证机制后，建立与GGSN之间的高速无线通道；然后通过GGSN设备和IP城域网BRAS设备之间二层VPN通道，实现Wi-Fi终端与Wi-Fi认证平台互通；最后通过Wi-Fi认证平台推送Web Portal界面完成用户的权限认证，实现用户Wi-Fi接入。

（1）HSPA+数据卡业务请求流程

HSPA+数据卡业务请求流程如图1所示。

（2）Wi-Fi终端建立无线连接的流程

Wi-Fi终端建立无线连接的流程如下：

1）用户通过DHCP从BRAS获取IP地址；获取地址前，由BRAS给用户建立相关的表项，并通过配置来控制用户只能访问指定网站和Web服务器的权限；

2）用户获取地址后，在IE里任意输入一个网站访问；

3）只要这个地址在BRAS上配置没有访问权限的，BRAS会回复重定向报文强制用户访问Portal服务器；

4）用户根据重定向报文访问Portal服务器（用户也可以直接输入Web服务器的地址或域名，此时将没有第3、4步）；

5）Portal服务器正常响应，向用户推送Web认证页面；

6）用户输入用户名、密码、验证码，选择开户省（漫游用户需选择），点击确认进行认证；

7）Portal服务器发送用户认证请求（用户名、密码）给BRAS；

8）BRAS发送用户认证请求（用户名、密码）给Radius，Radius系统识别用户的归属地，对漫游用户转发认证请求给全国认证计费转发中心；

9）Radius向BRAS返回认证结果（成功或失败）；

10）BRAS向Portal服务器返回认证结果（成功或失败）；

11）BRAS向Radius系统发送认证开始请求，Radius系统识别用户的归属地，对漫游用户转发计费请求给全国认证计费转发中心；

12）Radius系统向BRAS返回计费确认；

13）Portal服务器根据认证结果向用户推相应的页面（成功或失败），若认证成功，用户正常在线。

（3）终端安装

W-WiFi终端电源线通过BRT车辆原有线路槽道接至车辆12V车载电源上，终端安装于BRT车辆的中部，对于Wi-Fi信号覆盖不超过12米的中小型车辆可安装于驾驶员后座位置。

（4）越区切换

为避免Wi-Fi终端随BRT汽车运动发生越区切换，需采用AC+AP的组网方式（瘦AP），即所有W-WiFi设备由负载较低的AC设备完成接入控制。

4 BRT公交W-WiFi覆盖技术的优势

BRT公交W-WiFi覆盖技术的优势包括：

（1）W-WiFi通过3g无线网络进行传送，可以缩短WLAN建设时间，解决公交车站有线传输无法接入、成本高、周期长等问题，快速解决BRT公交wi-fi全覆盖难题。

（2）AP安装在公交车上，Wi-Fi信号覆盖均匀，能有效避免信道干扰问题，覆盖质量好。

（3）现在BRT公交发车间隔时间高峰期为1～2分钟，平峰期2～3分钟，车站用户等待时间较短，上网业务需求多集中在BRT公交车上，BRT公交W-WiFi覆盖可以满足业务需求集中的BRT公交车覆盖；

（4）BRT公交W-WiFi覆盖，需要用户通过联通WLAN平台推出的Web Portal界面进行认证登录，可以在Portal界面上做相应的业务宣传及其他广告信息，也可以直接在公交上张贴相关广告信息进行宣传，提升品牌效应和社会影响力；

（5）W-WiFi利用W网络进行传输，可有效提升3G现网资源利用率。

5 BRT公交W-WiFi覆盖设计重点及影响

分析

5.1 系统覆盖及容量考虑

BRT车辆最长约为18m，W-WiFi安装在公交车中部，单W-WiFi覆盖半径约为9m，可满足公交车的Wi-Fi信号覆盖。

BRT公交车一般载客量约为150人，假定上网用户占40%，其中具备Wi-Fi功能的终端占60%，使用Wi-Fi上网用户占50%，则

Wi-Fi用户数：150*40%*60%*50%=18（人）

假定上网用户并发率为50%，考虑85%的冗余，HSPA+数据卡的速率峰值是18Mbps，在接入20人的情况下，理论上可满足的单用户下载带宽为：

（18*0.85）/（20*1/2）=1.53Mbps

可见系统能满足单用户不低于1Mbps的无线网络接入。

5.2 对沿途路线室外W网宏基站的影响分析

一般BRT公交站间距平均约800m，室外宏站站距平均约300m，区域内平均覆盖扇区数约4个，考虑到沿途路线车辆拥堵情况，每扇区覆盖BRT车辆约2辆。同时，现网BRT沿途路线基站全部进行了2载波扩容，已全部实现HSPA+连续覆盖，语音以第一载频承载为主，数据业务流量集中在第二载频，忙时小区平均速率超过2Mbps的比例为7.5%，小于0.5Mbps比例达到了50%，数据业务承载相对较小。考虑到BRT沿途路线3G数据业务多集中在商业楼宇内，而这部分商业楼宇大部分通过3G的室内覆盖来承载数据业务，预计大部分3G室外宏站每扇区覆盖BRT车辆使用3G数据卡不超过2张，因此BRT公交W-WiFi系统对现网室外宏站数据业务影响相对较小。

对于BRT线路交汇的八楼、红山等，沿线通过W网载波扩容、新增基站、网络升级、用户接入带宽限制等来满足车辆数量及用户增加带来的扩容需求。

6 BRT公交W-WiFi覆盖运营模式及前景

目前其他省市Wi-Fi公交覆盖网络是运营商和公交集团合作，由运营商组建，用户免费使用，通过车辆广告宣传来提升运营商的品牌效应和社会影响力。新疆联通可联手公交集团实现BRT公交Wi-Fi全线覆盖，为乘客搭建随时随地享受公共服务的安全网络平台。新疆联通可参考其他运营商的运营模式进行Wi-Fi覆盖，优势主要体现在：

（1）本网用户按照不同套餐赠送不等的Wi-Fi上网时长，其他用户可通过平台注册认证后给予每月一定的免费时长，从而达到3G数据分流、吸引其他用户的效果；

（2）BRT公交W-WiFi覆盖可以满足业务需求集中的BRT公交车内的全线、全程覆盖，区别于其他运营商车站等点覆盖，覆盖面更广，优势更明显；

（3）BRT公交W-WiFi覆盖技术需要用户通过联通Wi-Fi平台推出的Web Portal界面进行认证登录，新疆联通可以在Portal界面上做相应的资费、套餐、覆盖优势等业务宣传及其他广告信息，也可以直接在公交上张贴相关广告信息进行宣传，最大程度提升公司的品牌效应和社会影响力。

7 与其他Wi-Fi覆盖技术对比分析

目前实现BRT全程Wi-Fi覆盖可采用有线方式、Mesh技术和3G无线卡等方式。这三种接入方式的优缺点比较如表1所示。

对比以上三种接入方式，采用3G网实现Wi-Fi覆盖，可以缩短Wi-Fi建设时间，解决BRT因有线传输受限或Mesh技术要求高、投资成本高、建设周期长等难题，真正实现BRT全程不间断的Wi-Fi覆盖。

8 结论

随着无线宽带和移动通信技术不断发展，BRT、公交车、地铁等特殊场景的最后一公里始终是无线宽带接入的瓶颈，有线虽然服务质量较高，但部署成本高昂且不具备灵活性。大容量、低成本、部署灵活一直是最后一公里接入方案展开的关键，W-WiFi技术充分体现了这些特点，因此具有推广的优势。

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