室外WIFI 系統(tǒng)在智能網(wǎng)聯(lián)封閉測(cè)試場(chǎng)中的應(yīng)用

劉洪緯， 任勃帆， 張 鵬， 翟貴飛

（中汽研汽車檢驗(yàn)中心 （天津）有限公司， 天津 300300）

1 需求分析

本項(xiàng)目在智能網(wǎng)聯(lián)封閉測(cè)試場(chǎng)內(nèi)建設(shè)一套運(yùn)行穩(wěn)定、安全防護(hù)等級(jí)高、上網(wǎng)速度快的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來覆蓋封閉試驗(yàn)場(chǎng)的主要測(cè)試區(qū)域，達(dá)到封閉場(chǎng)區(qū)內(nèi)無人車自動(dòng)駕駛路段信號(hào)全覆蓋的標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)目主要為解決試驗(yàn)區(qū)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)、交通信號(hào)燈系統(tǒng)、智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng) （V2X）等測(cè)試功能的互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)。封閉試驗(yàn)區(qū)室外WIFI系統(tǒng)前端AP點(diǎn)位主要建設(shè)在無人車行駛的各大路立桿、綜合辦公樓及測(cè)試場(chǎng)機(jī)房?jī)?nèi)。如圖1所示。

圖1 前端AP點(diǎn)位

本室外WIFI系統(tǒng)建成后可實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)與場(chǎng)區(qū)辦公樓內(nèi)有線網(wǎng)絡(luò)的有效連接，為測(cè)試場(chǎng)后期項(xiàng)目建設(shè)中有線、無線的網(wǎng)絡(luò)預(yù)留通信接口，以滿足后期試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)各類智能網(wǎng)的功能測(cè)試及WIFI客戶端的擴(kuò)充需求。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

在本項(xiàng)目的設(shè)備機(jī)房中部署了一臺(tái)可支持萬兆的H3C核心交換機(jī)S7003E機(jī)組。S7003E交換機(jī)采用分布式結(jié)構(gòu)，S7003E交換機(jī)支持雙主控發(fā)動(dòng)機(jī)冗余，電源系統(tǒng)采用1+1電源冗余熱備份，能夠滿足本試驗(yàn)場(chǎng)室外較為苛刻的環(huán)境需求。前端采用H3C的WA5320X-FIT、WA5320X-E-FIT兩款A(yù)P。WA5320X-FIT為全向AP，可在安裝位置30m范圍內(nèi)無死角發(fā)送無線信號(hào)，此AP信號(hào)發(fā)送距離較近，覆蓋范圍廣，部署在測(cè)試場(chǎng)內(nèi)設(shè)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(nèi)成60°扇形單向發(fā)送無線信號(hào)，此AP信號(hào)發(fā)送距離較遠(yuǎn)，覆蓋范圍窄，部署在測(cè)試場(chǎng)內(nèi)道路開闊位置。2種AP安全防護(hù)均為防塵防水最高的IP68等級(jí)，可有效保障測(cè)試場(chǎng)內(nèi)信號(hào)的覆蓋準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。同時(shí)，在機(jī)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(qiáng)型無線控制器，含license授權(quán)函，單份授權(quán)可管理16套AP點(diǎn)位，最大管理AP數(shù)量為256套，最大用戶量為3072個(gè)，可方便、快捷地管理測(cè)試場(chǎng)內(nèi)所有AP點(diǎn)位，能更有效地確認(rèn)場(chǎng)區(qū)內(nèi)各AP設(shè)備的連接數(shù)量，便于滿足測(cè)試場(chǎng)內(nèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、交通信號(hào)燈系統(tǒng)、智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng) （V2X）的聯(lián)動(dòng)需求。

2.2 系統(tǒng)組成

圖2為系統(tǒng)拓?fù)鋱D。根據(jù)本智能網(wǎng)聯(lián)封閉測(cè)試場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、交通信號(hào)燈系統(tǒng)、智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng) （V2X）的測(cè)試情況，測(cè)試場(chǎng)區(qū)內(nèi)分布的WIFI用戶數(shù)量和現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況，本項(xiàng)目采用無線控制器 （AC）+瘦AP （FIT AP）的組網(wǎng)方式進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)搭建。瘦AP可實(shí)現(xiàn)測(cè)試場(chǎng)區(qū)內(nèi)測(cè)試系統(tǒng)及前端用戶的無線信號(hào)的需求，而手機(jī)、筆記本電腦、PAD等用戶管理、無線WIFI信號(hào)加密、相鄰AP的無縫漫游等設(shè)備管理功能都需要無線控制器 （AC）配合完成，如此搭建網(wǎng)絡(luò)，能更可靠實(shí)現(xiàn)測(cè)試場(chǎng)區(qū)內(nèi)的設(shè)備管理與功能測(cè)試。測(cè)試場(chǎng)區(qū)內(nèi)室外WIFI系統(tǒng)建設(shè)初期，無線控制器 （AC）可根據(jù)每臺(tái)AP產(chǎn)品序列號(hào)，下發(fā)指定IP地址，AP連接到無線控制器（AC）后會(huì)自動(dòng)下載相關(guān)的配置文件和更新軟件版本。

圖2 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

WA5320X系列的2種AP均具有智能射頻管理功能，如：測(cè)試場(chǎng)內(nèi)A點(diǎn)位AP出現(xiàn)故障，測(cè)試場(chǎng)內(nèi)其他位置的B、C、D、E、F等點(diǎn)位AP會(huì)根據(jù)無線控制器 （AC）指令自動(dòng)調(diào)整功率，對(duì)A點(diǎn)位區(qū)域進(jìn)行重新無線信號(hào)覆蓋，以保證整個(gè)測(cè)試場(chǎng)區(qū)域信號(hào)的良好覆蓋。測(cè)試場(chǎng)區(qū)域內(nèi)有非法AP （其他網(wǎng)絡(luò)中的AP）進(jìn)入本測(cè)試區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)造成信號(hào)干擾時(shí)，系統(tǒng)中的無線控制器 （AC）能通過射頻管理功能進(jìn)行定位該AP的位置，方便及時(shí)排除非法AP，以免影響測(cè)試場(chǎng)內(nèi)各系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本套無線WIFI管理方案比傳統(tǒng)型單套AP固定IP的網(wǎng)絡(luò)模式更加方便、準(zhǔn)確、快捷。系統(tǒng)搭建完成后，可在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中顯示測(cè)試場(chǎng)區(qū)內(nèi)AP的空閑情況及每臺(tái)AP的連接數(shù)量，便于測(cè)試場(chǎng)的帶寬分配管理。

互聯(lián)網(wǎng)接入后，測(cè)試場(chǎng)區(qū)內(nèi)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)、交通信號(hào)燈系統(tǒng)、智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng) （V2X）等固定設(shè)備傳感器綁定相鄰AP設(shè)備，設(shè)備配對(duì)完成后，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信及信號(hào)傳送。測(cè)試場(chǎng)區(qū)內(nèi)無人車、手機(jī)、筆記本電腦、PAD等WIFI活動(dòng)客戶端可與測(cè)試場(chǎng)內(nèi)所有AP進(jìn)行配對(duì) （為方便測(cè)試與管理，測(cè)試場(chǎng)內(nèi)所有AP點(diǎn)位設(shè)置為統(tǒng)一接入密碼，如此一來，進(jìn)入不同AP信號(hào)范圍可實(shí)現(xiàn)AP自動(dòng)連接），WIFI活動(dòng)客戶端進(jìn)入不同AP信號(hào)范圍內(nèi)，根據(jù)WIFI信號(hào)強(qiáng)弱，客戶端將自動(dòng)切換到接收較強(qiáng)的所屬AP點(diǎn)位。測(cè)試場(chǎng)區(qū)內(nèi)相鄰AP均設(shè)置無縫漫游功能，無人車、手機(jī)、筆記本電腦、PAD等活動(dòng)WIFI客戶端在場(chǎng)區(qū)內(nèi)行動(dòng)時(shí)，可順暢地在場(chǎng)區(qū)內(nèi)接收相應(yīng)AP的WIFI信號(hào)，無卡頓現(xiàn)象，有效保障了整個(gè)測(cè)試區(qū)域的無線網(wǎng)絡(luò)需求。

本室外WIFI系統(tǒng)構(gòu)架在測(cè)試場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中起到如下幾個(gè)作用。

1）作為無線控制器，對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試場(chǎng)項(xiàng)目所有WA5320X AP進(jìn)行統(tǒng)一的智能管理，含網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)搭建期及系統(tǒng)運(yùn)行期。

2）作為客戶端，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試場(chǎng)項(xiàng)目網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)工程各視頻監(jiān)控系統(tǒng)、交通信號(hào)燈系統(tǒng)、智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)（V2X）各測(cè)試系統(tǒng)及WIFI客戶端提供接入認(rèn)證。

本測(cè)試場(chǎng)中選用的WA5320X系統(tǒng)AP最大的優(yōu)點(diǎn)在于AP設(shè)備的零配置，即：設(shè)備無需任何配置就可安裝，安裝完畢后再進(jìn)行統(tǒng)一配置，方便了施工過程每臺(tái)AP設(shè)備的標(biāo)號(hào)及記錄過程，避免了IP地址分配過程出現(xiàn)漏記、誤記的情況發(fā)生。在測(cè)試場(chǎng)中，根據(jù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、交通信號(hào)燈系統(tǒng)、智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng) （V2X）各測(cè)試系統(tǒng)及WIFI活動(dòng)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(jìn)行安裝調(diào)試。

在測(cè)試場(chǎng)區(qū)域內(nèi)確認(rèn)好每個(gè)AP類型后，根據(jù)GB50348-2018《安全防范工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50052-2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》等國(guó)家規(guī)范要求進(jìn)行管線敷設(shè)及設(shè)備安裝。在AP選定位置上先進(jìn)行管路敷設(shè)，如敷設(shè)過程中強(qiáng)電與弱電線槽和線管要分槽敷設(shè)，如需要敷設(shè)在同一線槽內(nèi)，用金屬板中間隔開；線纜到位及AP支架安裝完畢后，可進(jìn)行AP安裝及穩(wěn)定，當(dāng)測(cè)試場(chǎng)內(nèi)所有AP安裝完畢后可進(jìn)行統(tǒng)一供電。此時(shí)，中控室內(nèi)的無線控制器 （AC）將自動(dòng)為WA5320X-FIT、WA5320XE-FIT兩種AP進(jìn)行文件配置及下載運(yùn)行軟件，AP接到信號(hào)后會(huì)運(yùn)行下載的軟件重新配置，無線控制器 （AC）也為測(cè)試場(chǎng)區(qū)內(nèi)每臺(tái)AP分配一個(gè)特定的IP地址，管理員也可通過分配好的IP地址對(duì)指定的AP進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理，如：上線數(shù)量管理、帶寬管理等。同時(shí)，無線控制器 （AC）也可根據(jù)掃描探測(cè)熱點(diǎn)地區(qū)，排除測(cè)試場(chǎng)區(qū)內(nèi)其他AP，防止對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、交通信號(hào)燈系統(tǒng)、智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng) （V2X）及WIFI客戶端的測(cè)試干擾，保障測(cè)試區(qū)內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行。

考慮測(cè)試場(chǎng)內(nèi)部分智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)的固定設(shè)備點(diǎn)位集中，測(cè)試時(shí)手機(jī)、PAD等WIFI客戶端也會(huì)出現(xiàn)集中情況，本套室外WIFI系統(tǒng)中無線控制器 （AC）可為指定的AP點(diǎn)位負(fù)載分擔(dān)，我們可通過無線控制器 （AC）為每臺(tái)AP設(shè)置負(fù)載上線值，每臺(tái)AP的負(fù)載超過上限值后，無線控制器 （AC）對(duì)于新接入的用戶自動(dòng)分配給相鄰的AP，以保障AP的穩(wěn)定運(yùn)行及每個(gè)客戶端的帶寬。

本方案選用的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架負(fù)載均衡情況，可保證在測(cè)試區(qū)內(nèi)處于AP重疊的手機(jī)、PAD等WIFI客戶端啟用該功能，以避免誤均衡的情況。

智能網(wǎng)聯(lián)封閉測(cè)試場(chǎng)AP點(diǎn)位較多，本W(wǎng)IFI系統(tǒng)無需客戶端安裝，視頻監(jiān)控系統(tǒng)、交通信號(hào)燈系統(tǒng)、智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)（V2X）中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及手機(jī)、PAD等WIFI客戶端連接場(chǎng)區(qū)內(nèi)AP后，在Web頁面就能夠進(jìn)入Portal認(rèn)證頁面，為測(cè)試場(chǎng)管理員提供了極大的測(cè)試方便。

3 結(jié)語

智能網(wǎng)聯(lián)封閉道路測(cè)試場(chǎng)室外WIFI系統(tǒng)的建設(shè)不僅滿足了現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、交通信號(hào)燈系統(tǒng)、智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)（V2X）的無線通信需求，又實(shí)現(xiàn)了測(cè)試場(chǎng)內(nèi)所有手機(jī)、筆記本電腦、PAD等WIFI客戶端與對(duì)應(yīng)的前端攝像機(jī)局域網(wǎng)監(jiān)控，交通控制主機(jī)的指令測(cè)試，無人車自動(dòng)駕駛的定位同步等功能，也為測(cè)試場(chǎng)內(nèi)各類智能化系統(tǒng)預(yù)留了無線網(wǎng)絡(luò)拓展基礎(chǔ)，不斷向科技創(chuàng)新與發(fā)展進(jìn)軍。