“銳捷伴你行”之上海地鐵：“世界級”免費Wi-Fi是如何煉成的？
責編：gill ｜2016-09-09 14:50:50開通乘客免費Wi-Fi，全天接入人數最高近千萬，擁有全球最長Wi-Fi地鐵線，上海地鐵已經成為近日公眾熱議的話題。不僅覆蓋站廳、站臺，還首次實現了車廂連Wi-Fi，這對于地鐵Wi-Fi技術是一個不小的挑戰。
此前，網絡上一篇《“活塞風”與“夜行人”》的報道吸引了不少人的目光。這個故事講述了地鐵Wi-Fi關鍵技術——車地無線系統研發創新的經歷，工程師針對上海地鐵的隧道情況實地勘測，最終解決地鐵中Wi-Fi信號品質差的問題。那么，作為“世界第一”的地鐵，難道真能在車廂里面用手機接入無線網絡，隨時看高清大片嗎?
實地測試：“不卡不頓”很給力
上海地鐵車廂內在視頻情況下的打流數據
上海地鐵總運營長度與規模全球第一，運營線路總長617公里，車站366座，客流量高峰時一天就會突破千萬人次，上海地鐵Wi-Fi網絡因此被譽為“全球最大城域網”，不僅覆蓋站廳、站臺，還首次實現了車廂連Wi-Fi，上海成為擁有全球最長的Wi-Fi地鐵線的城市。截至2016年6月，上海已開通運營的16條地鐵線路中，1、2、3、4、6、7、8、9、12、13及11號線(徐家匯站至迪士尼站)等線路均已覆蓋Wi-Fi。上海地鐵Wi-Fi是由上海地鐵與運營商南方銀谷共同建設，背后的技術提供商之一正是銳捷網絡。
在最早開通地鐵Wi-Fi的13號線的實測場景中，測速軟件Speedtest顯示，平均下載速率為1.5Mbps，上傳速率也有1.46Mbps，平均延時6毫秒左右，自站廳登錄之后，在地鐵運行全線沒有出現斷網現象，打開網頁非常流暢，視頻播放也沒有遭遇卡頓問題。
自上海地鐵第一條線路開通22年來，逐步覆蓋徐匯、長寧、靜安、黃浦、等上海中心城區和寶山、閔行、松江、浦東新區等15個行政區域，成為目前上海市民出行的主力交通工具。當上海地鐵全線開通Wi-Fi之后，對于上海的市民來說，絕對是一個眾人期盼的“大好事”。但是，在推進全線無線網絡接入的過程中，卻是困難重重。
建設目標：120公里時速不斷網
第一個難題是“全覆蓋”。實現無線接入服務范圍擴展到地鐵軌道交通的站臺、站廳以及行駛的列車內，這是世界級難題。實現之后，乘客可以用電腦和手持設備隨時接入網絡，為乘客帶來更多的方便，在不斷提升乘客出行體驗的同時也要保障軌道交通的高效運營。
第二個難題是“高速度”。如今，城市軌道交通已經向120km/h高速時代邁進，軌道交通體系所承載的業務種類和數量不斷增加，車載無線接入點AP需要在軌旁不同的接入點AP(Access Point)間進行頻繁的切換。切換時延、丟包率以及車地帶寬的穩定性將是地鐵業務系統在車地鏈路傳輸的關鑒因素之一，只有保障這些要素，軌道交通民用Wi-Fi系統才能使用戶在地鐵車站與車輛上實現高質量、高可靠、不間斷的實時信息交互。
上海地鐵AP部署位置
而為了實現車地業務無中斷，必然要解決列車高速移動時的漫游切換問題。目前，大多數廠家所采用的漫游技術都是基于低速移動環境，每次切換時間在500ms到3s之間(包括重新鑒權和其他以安全為目的額外開銷)。對于高速(80km/h左右)運行的環境，如果平均2s漫游成功則將有50m距離發生信號中斷，這樣不僅對乘客體驗造成影響，更會觸及到交通信息的正常傳輸，導致控制信號的紊亂。
要實現上述建設目標，就要為列車在高速移動場景下搭建高性能、高可靠網絡，過去的802.11g/n和LTE技術已經不能滿足要求，必須采用802.11ac技術的新產品、新架構。至此，我們也終于找到了《“活塞風”與“夜行人”》這篇報道的由來，并且還發現多個讓人眼前一亮的“新技術”。
銳捷新專利：快速漫游ms級切換
作為業內數據通信解決方案的領導品牌，銳捷首次采用802.11ac技術滿足高性能的車地帶寬，并在上海地鐵實際運行中表現優秀，交上了“車地帶寬目標設計200Mbps，實際測試600+Mbps，趨零丟包”的優秀成績單，完全滿足地鐵信息系統穩定、高速、不間斷的實時網絡業務需求。在方案中，銳捷研發出了“快速漫游切換”專利技術，達到ms級車地快速切換，確保切換過程中數據趨零丟包。
具體來講，軌旁AP工作在相同頻率，也發出相同的BSSID，所有的報文處理和交互，由AC統一協調。而對于車載AP來說，則可以把整網的軌旁AP看成一個“虛擬的大AP”。
車地橋接組網示意圖
首先，在列車移動過程中，車載AP永遠只和“虛擬大AP”通信，自動判斷和選擇鏈路質量最好的軌旁AP與車載AP通信，而車載AP卻感知不到漫游過程。其次，AP支持一發雙收的工作模式，智能更新信息交互的路徑，做到列車高速行駛過程中數據傳輸的可靠性(趨零丟包)。除此之外，所有設備均超標合規，滿足工作溫度 -40～70℃，工作濕度 5%-95%，IP67防護等級要求，并具有易實施、易管理等特點。
隧道內AP部署
千萬乘客：高體驗Wi-Fi全覆蓋
銳捷助力打造的上海地鐵乘客上網項目中，實現共計600多輛列車，以及全線路總里程為617KM(截止2015年底)的覆蓋，考慮上行、下行區間，車地無線覆蓋距離超過1000KM。項目最終實現了超過600Mbps的動態車地帶寬，為乘客提供了良好的觀影、上網等服務，在保障軌道交通高效運營的同時不斷提升乘客的出行感受。
每個工作日，上海有千萬人次在軌道交通中密集穿行。而僅僅用了22年的時間，上海地鐵從無到有，從上世紀被外國專家斷言“這里的軟土層不能造地鐵”，直到現在線路規模已是世界第一。這樣的飛速發展背后，地鐵的建造者、營運者，為之付出了難以想象的努力。未來，銳捷網絡將與上海地鐵、南方銀谷共同繼續推進上海Wi-Fi網絡建設，為廣大乘客提供更多的增值服務。