LTE转WLAN应用项目

智慧佛山LTE转WLAN应用项目

项目简介：

简要描述成果目的和意义，解决的问题，取得的社会和经济效益。

中国移动董事长奚国华在2013年世界移动通信大会上发布了中国移动TD-LTE“双百”计划。针对目前现状，佛山市移动积极响应集团加快TD-LTE 4G网络商用和佛山市市政府加快“无线城市、智慧佛山市”应用快速发展的号召，在佛山市启动了TD-LTE试验网建设，拟定完成地铁、高校、政府、媒体、机场、火车站及公共热点区域等重要场所的4G网络建设。

本创新项目基于现在最领先的TRIZ创新原理中的预先作用原理及事先防范原理，以前瞻的视角，预先从安全性、可行性、合理性等多方面考虑，制定了公交、地铁、公共热点区域等典型场景的应用解决方案，并进行了相关的实践验证，能有效弥补建网初期终端普及率不高，满足了4G市场推广的需求，为广大市民抢“鲜”体验了中国移动4G的超快速度，扩大了社会影响；同时满足下一步大规模组网研究的需求，为佛山市移动积累网络规划和建设的经验具有重要意义。

  省内试运行效果：

描述成果引入后在本省试运行方案、取得的效果、推广价值和建议等。

佛山市移动积极响应集团和政府号召，在佛山市开展了TD-LTE地铁、高校、政府、媒体、机场、火车站及公共热点区域等重要场所的4G网络布局，4G试验网工作的开展满足市场推广的需求，为广大市民抢“鲜”体验了中国移动4G的超快速度，扩大了社会影响；同时满足了佛山市公司下一步启动的大规模组网研究的需求，积累网络规划和建设的经验。其应用效果如下：

一是基于TRIZ创新原理中的预先作用原理（prior action）和事先防范原理（cushion in advance），以前瞻的角度，预计到后期实际应用的各类需求，预先从安全性、可行性、合理性等多方面考虑，提出相应典型场景的应用解决方案，有效指导后期的工程安装及应用。

二是充分利用4G网络无线方式回传，能有效弥补建网初期终端普及不高，有效解决了公交、地铁等移动场景和固定热点区域场景有线传输资源难以到位的难题，从而快速抢占市场，实现低成本建站，有效解决WLAN网AP热装冷用，起到“热点探针”作用，这种做法可以让建设投资更加有效。

三是满足了4G市场推广的需求，为广大市民抢“鲜”体验了中国移动4G的超快速度，扩大了社会影响；同时满足下一步大规模组网研究的需求，积累网络规划和建设的经验。

背景情况

2012年，佛山市移动积极响应集团加快TD-LTE 4G网络商用和佛山市市政府加快“无线城市、智慧佛山市”应用快速发展的号召，在佛山市“市民之家”、地铁二号线、佛山市省博物馆、佛山市省美术馆、佛山市省图书馆率先建成4G网络，为广大市民抢“鲜”体验了中国移动4G的超快速度。

2013年，佛山市市政府为加快“无线城市、智慧佛山市”应用快速发展，把“公交上应用推广免费WiFi网络”列为“十件惠民实事”之一。佛山市移动在佛山市TD-LTE试验网拟定完成地铁、高校、政府、媒体、机场、火车站及公共热点区域等重要场所的4G布局，4G试验网工作的开展满足市场推广的需求，扩大社会影响，同时满足下一步大规模组网研究的需求，积累网络规划和建设的经验。同时，传统WLAN网络采用有线传输方式主要覆盖固定场所，而在移动性场景中，在TD-LTE部署初期终端产业链不成熟的情况下，利用TD-LTE转WIFI实现在公交、地铁移动场景及公共热点固定区域提供WIFI信号覆盖，将助力“无线城市、数字佛山市”的快速发展。

二、技术方案

（1 TD-LTE转WIFI总体部署方案

（二）典型场景应用及实践

1、公交车场景

TD-LTE转WIFI最主要应用公交车场景，佛山市公司在佛山市选取537公交线路作为应用试点。佛山市537路公交线路全长约25公里，沿途停靠26座站。全线共配置33台车，其中单层车29台，双层车4台。本次试点主要在33台车上安装TD-LTE转WiFi热点网关设备实现全线WIFI信号覆盖。

（1）佛山市537公交WIFI设备安装方案

 根据对佛山市537路车现场勘查，单层在车头区域有2种可实施方案，一是隐蔽式安装，二是壁挂安装；双层车分别在下层和上层有一种实施安装方案。具体如下:

（2）佛山市537公交WIFI设备取电安全方案

TDFI设备整机按照车载24V电源系统设计，输入电压范围和负极搭铁可以满足国内主流公交场景应用，整机最大功率不超过15W，最大电流小于1A。

  为保证TDFI设备与车载电源系统的安全可靠，避免电源线在施工中和运行中的意外短路，设计中创新提出在车载电源端24V+线上串接防水型保险座和Mini 插片保险丝（5A），确保设备运行安全。电气接线示意图和具体实物图如下图所示：

（3）佛山市537公交WIFI设备防盗方案

    WIFI设备通过网络侧将SIM卡与WIFI设备编号绑定，保证SIM卡被盗后不能使用于其他终端上；同时通过小区绑定功能在网络侧将WIFI设备编号与537公交沿线TD-LTE基站小区绑定，保证WIFI设备被盗后不能使用于其他非授权场所。

（4）佛山市537公交WIFI覆盖容量估算

根据到公交集团的实地调查情况，佛山市537线路早上6点发车、晚上9点20分收班。单层车一般乘客为50人，高峰期一般乘客为70人，双层车一般乘客为60人，高峰期一般乘客为90人。依据佛山市WLAN热点应用模型中最高的50%渗透率及50%并发率计算，容量估算如下：

（5）安装及测试情况

    目前，上述方案已经通过佛山市公交集团的认可，已完成本线路车辆内WIFI设备安装。具体安装及测试情况如下：

   1）单层车安装及施工工艺

单层车经与公交集团协商，最终确认采取隐蔽式安装方式，在车头部的电子广告仓后方打孔，采用6mm*12mm的螺丝将设备固定安装在车头部电子广告版内部，为此专门定制了150mm*150mm*2mm的钢制安装挡板便于固定和防震，设备安装件及安装位置图如下：

   设备电源线并入车载电子广告版的24V电源线中，并在24V+线上串接防水型保险座和Mini 插片保险丝（5A），提高了安全性。如下图：

2）双层车安装及施工工艺

双层车经与公交集团协商，最终确认在层LED显示屏下方，通过安装定制挡板，在挡板上进行设备壁挂安装的方案。为此专门定制了700mm*500mm*2mm的钢制安装挡板便于固定和防震,设备安装件及安装位置图如下：

设备电源线并入车载电子广告版的24V电源线中，并在24V+线上串接防水型保险座和Mini 插片保险丝（5A）。

3）测试情况

设备安装好后，经测试可以正常接入TD-LTE网络，全车内信号场强良好，普遍在-60dBm以上，FTP下载平均速率可达25M/s以上，完全满足覆盖要求。

2、地铁场景

佛山市移动率先在佛山市地铁二号线实现了4G信号覆盖，由于受终端普及及2.4G频点干扰安全因素影响，目前还未能实现用户用体验。佛山市移动正积极探索研究满足地铁运营安全的TD-LTE转WIFI应用解决方案。

1）地铁二号线TD-LTE网络覆盖场强图

2）地铁TD-LTE转WIFI覆盖应用方案研究

佛山市地铁二号线现有的DCS（Distributed Control System集散控制系统）信号控制系统是实现CBTC系统车载与轨旁信号设备之间的连续的冗余的无线通信系统。DCS系统利用2.4GHz公用频段，采用红、蓝两套互为冗余的无线网络，红、蓝网分别选用CH2(2417MHz)，CH13(2472MHz)频点，每个频点各占用5MHz频宽。占用的频段和带宽如下图所示。

图一 DCS信号系统位置图

图二 DCS占用的频段和带宽

地铁WIFI设备，上行采用TD-LTE回传，下行采用WLAN做覆盖。WLAN在2.4GHz使用的频段为2.4GHz-2.4835GHz，收发采用相同的频率，能提供13个可选频点。在WLAN覆盖中，每个信道占用20M带宽，为了避免相邻小区的无线干扰，覆盖选用的相邻信道两个中心频率的间隔，至少应为25MHz。一般选用1、6、11三个频点，完成平面区域的覆盖。对于地铁“一”字覆盖场景，为密闭车间，目前只能选择一个信道，规避对地铁现有DCS信号控制系统的影响。具体的13个频点如下图所示：

图三 2.4GHz频段下的13个频点

从地铁的DCS信号控制系统分布可以看出，DCS占用了2、13两个子信道，这两个信道正好占用WLAN公用频点。由于DCS信号控制系统是地铁最重要的控制系统，它承载着地铁安全运营的重要任务。乘客携带大量带有WIFI功能的智能手机和平板电脑乘坐地铁，是不可避免的，为了地铁DCS信号控制系统的安全运行，以及TD-LTE转WIFI覆盖的顺利实施，经过分析以下两种方案可供参考：

方案1：建议DCS控制系统更换到其他频段，以保证地铁DCS信号控制系统的安全运行。比如北京等地铁运行线路，采用5.8G的频段运行DCS控制系统，可以从根本上避免上述问题。

方案2：经与地铁信号设计单位了解，地铁DCS信号控制系统信号覆盖在车厢外部，主要部署在车头和车尾，不涉及到车厢内部的覆盖。因此，地铁二号线WIFI信号覆盖采用CH7(2442MHz)或CH8(2447MHz)信道进行同频组网，通过WLAN设备的功率控制，以及车体本身的隔离来实现DCS信号控制系统与WLAN覆盖足够的空间隔离度，避免相互的干扰。这个方案的实施，需要与地铁业主方、DCS系统设计的卡斯柯信号公司进一步测试论证。

3、公共热点固定区域

佛山市移动在佛山市“市民之家”、佛山市省博物馆、佛山市省美术馆、佛山市省图书馆等热点区域率先建成4G网络，通过TD-LTE转WIFI信号方式，为广大市民抢“鲜”体验了中国移动4G的超快速度。

在以上公共热点区域，参照WLAN独立AP布放的原则对TD-LTE转WIFI热点网关设备进行布放，设备多采用暗装的方式，每台设备约可覆盖1000平方米左右的空旷区域，可同时支持20个并发用户。同时在醒目的位置设置宣传版和展示区便于用户进行接入体验。

三、主要效果和解决的问题

1、基于TRIZ创新原理的典型场景应用方案，科学、合理、有效

TRIZ是“发明问题解决理论”的俄文缩略词的英译，是基于知识的、面向设计者的创新问题解决系统化方法学，共有40种创新理论。本项目基于其中的预先作用原理（prior action）和事先防范原理（cushion in advance），以前瞻的角度，预计到后期实际应用的各类需求，预先从安全性、可行性、合理性等多方面考虑，提出相应典型场景的应用解决方案。

2、快速抢占市场，做好“热点探针”

TD-LTE转WIFI典型场景应用解决方案，充分利用4G网络无线方式回传，能有效弥补建网初期终端普及不高，有效解决了公交、地铁等移动场景和固定热点区域场景有线传输资源难以到位的难题，从而快速抢占市场，实现低成本建站，有效解决WLAN网AP热装冷用，起到“热点探针”作用，这种做法可以让建设投资更加有效。

3、扩大社会影响，积累网络规划及建设经验

TD-LTE转WIFI典型场景应用解决方案，满足了4G市场推广的需求，为广大市民抢“鲜”体验了中国移动4G的超快速度，扩大了社会影响；同时满足下一步大规模组网研究的需求，积累网络规划和建设的经验。

四、应用推广情况

佛山市移动积极响应集团和政府号召，在佛山市开展了TD-LTE地铁、高校、政府、媒体、机场、火车站及公共热点区域等重要场所的4G网络布局，4G试验网工作的开展满足市场推广的需求，为广大市民抢“鲜”体验了中国移动4G的超快速度，扩大了社会影响；同时满足了佛山市公司下一步启动的大规模组网研究的需求，积累网络规划和建设的经验。

佛山市公司充分利用TD-LTE转WIFI在公交、地铁移动场景及公共热点固定区域提供WIFI信号覆盖，加快了4G网络全省部署及业务渗透，有效地提升了四网协同数据分流效果，助力了“无线城市、数字佛山市”快速发展。