超宽带移动通信(EUHT)系统-广州地铁6号线试验段-测试报告.pdf

超宽带移动通信（EUHT）系统 广州地铁 6 号线试验段测试报告 I 目目 录录 1 摘要............................................................................................................................................... 1 2 概述............................................................................................................................................... 2 2.1 测试背景 ........................................................................................................................... 2 2.2 测试依据 ........................................................................................................................... 2 2.3 测试目的 ........................................................................................................................... 3 2.4 缩略语 ............................................................................................................................... 3 3 测试系统 ....................................................................................................................................... 4 4 测试环境 ....................................................................................................................................... 8 4.1 测试环境 ........................................................................................................................... 8 4.2 视频系统 ........................................................................................................................... 9 4.3 系统配置 ......................................................................................................................... 10 5 测试工具 ..................................................................................................................................... 11 5.1.1 测试设备 ............................................................................................................. 11 5.1.2 测试软件 ............................................................................................................. 12 6 测试案例 ..................................................................................................................................... 13 6.1 编号规则 ......................................................................................................................... 13 6.2 场强覆盖测试案例 ......................................................................................................... 13 6.2.1 环境干扰测试案例 ............................................................................................. 13 6.2.2 信道功率测试案例 ............................................................................................. 14 6.2.3 RSSI、SNR 测试案例 .......................................................................................... 14 6.3 网络性能测试案例 ......................................................................................................... 15 6.3.1 吞吐率测试案例 ................................................................................................. 15 6.3.2 入网成功率测试案例 ......................................................................................... 15 6.3.3 切换成功率、切换延迟测试案例 ..................................................................... 16 6.3.4 传输延迟、丢包率测试案例 ............................................................................. 16 6.4 业务性能测试案例 ......................................................................................................... 17 6.4.1 视频监控实时上传测试案例 ............................................................................. 17 6.4.2 PIDS 接口测试案例 ............................................................................................ 17 6.4.3 乘客上网业务测试案例 ..................................................................................... 18 7 测试结果 ..................................................................................................................................... 19 7.1 场强覆盖测试结果 ......................................................................................................... 19 7.1.1 环境干扰测试结果 ............................................................................................. 19 7.1.2 信道功率测试结果 ............................................................................................. 19 7.1.3 RSSI、SNR 测试结果 .......................................................................................... 20 7.2 网络性能测试结果 ......................................................................................................... 20 7.2.1 吞吐率测试结果 ................................................................................................. 20 超宽带移动通信（EUHT）系统 广州地铁 6 号线试验段测试报告 II 7.2.2 入网成功率测试结果 ......................................................................................... 21 7.2.3 切换成功率/切换延迟测试结果 ....................................................................... 21 7.2.4 传输延迟/丢包率测试结果 ............................................................................... 22 7.3 业务性能测试结果 ......................................................................................................... 23 7.3.1 视频监控实时上传测试结果 ............................................................................. 23 7.3.2 PIDS 接口测试结果 ............................................................................................ 24 7.3.3 乘客上网业务测试结果 ..................................................................................... 24 8 结论............................................................................................................................................. 25 图表图表目录目录 图 1 EUHT 试验系统结构图 ...................................................................................................... 4 图 2 车站机房内机柜和交换设备 ............................................................................................ 5 图 3 隧道内 EBU、EAT 设备 ..................................................................................................... 6 图 4 高架上 EBU、EAT 设备 ..................................................................................................... 6 图 5 装备列车外观 .................................................................................................................... 7 图 6 车载交换设备和 EAU ........................................................................................................ 7 图 7 车载 EAT 天线 .................................................................................................................... 7 图 8 区间 EBU 位置图 ............................................................................................................... 8 图 9 视频传输系统配置图 ........................................................................................................ 9 图 10 中心视频显示屏幕 ........................................................................................................ 10 图 11 FSV7 频谱分析仪 ........................................................................................................... 11 图 12 视频监控实时上传显示效果示例 ................................................................................ 23 超宽带移动通信（EUHT）系统 广州地铁 6 号线试验段测试报告 1 1 摘要摘要 为了加快推进超宽带移动通信（EUHT）技术产业化，在广东省和广州地铁集团 公司的大力支持下，由通号新岸线公司牵头，广东新岸线计算机系统芯片有限公司 和北京全路通信信号研究设计院集团有限公司参加，于 2015 年 12 月至 2016 年 1 月在广州地铁 6 号线进行 EUHT 超宽带移动通信网络性能和业务承载现场测试。 现场实际测试数据显示，超宽带移动通信（EUHT）系统在城市轨道交通典型环 境下，信号连续广域覆盖质量良好，通信性能稳定可靠，并仅使用 80MHz 频宽就实 现了超高的数据吞吐率，具体测试结果如下。 测试测试指标指标 测试测试结果结果 测试测试指标指标 测试测试结果结果 入网成功率 100 峰值吞吐率 500 Mbps 切换成功率 100 平均吞吐率 240 Mbps 切换延迟 ≤95 ms 边缘吞吐率 80 Mbps 端到端时延 ≤7 ms 数据丢包率 ≤0.3 与地铁在用的、国际最先进的 Wi-Fi 技术（802.11ac）和第四代移动通信技术 （LTE-M）比较，超宽带移动通信（EUHT）系统无论是在传输带宽方面，还是在通 信时延、可靠性方面，均极大地超越了上述技术，既支持宽带通信，又支持移动通 信，并完成全球首个产业级应用实例。 凭借超宽带移动通信（EUHT）系统超强性能，高清视频（1080p）实时传输、 PIDS 接口、乘客 Wi-Fi 覆盖等综合业务承载测试均取得了预期效果，车厢视频图 像清晰、播放流畅，广州地铁 6 号线将成为全世界第一条突破轨道交通车地通信瓶 颈，实现车厢高清视频实时监控，进而统一车地通信平台的地铁线路，是改变轨道 交通运营、维护和服务模式的重大技术创新。 更重要的是，超宽带移动通信（EUHT）技术具有完全自主知识产权，拥有多项 核心技术专利，完全自主设计核心芯片和关键设备。广州地铁 6 号线试验实现了 EUHT 系统组网技术性能测试和典型业务演示，是“新一代宽带无线移动通信”国 家重大科技专项的最新研究成果，超宽带移动通信（EUHT）系统将为实现我国引领 世界 5G 通信技术标准制定的目标发挥关键作用。 超宽带移动通信（EUHT）系统 广州地铁 6 号线试验段测试报告 2 2 概述概述 2.1 测试背景测试背景 EUHT 是新一代无线超宽带技术，已获中国通信行业标准和智能运输系统国家 标准共两项标准。这两项标准中所涉及到的系统架构、核心技术、关键流程等已申 请了 69 项中国及国际 PCT 专利，拥有完全自主的知识产权。鉴于 EUHT 技术具有良 好的移动适应性、高吞吐率、可靠的切换性能等特点，尤其适合城市轨道交通车地 视频实时传输业务。根据广东省政府办公厅[2015]36 号文加快推进广东省与中 国铁路通信信号集团公司战略合作有关工作的会议纪要和建标标函[2015]60 号 住房城乡建设部标准定额司关于批准行业产品标准 城市轨道交通车地实时视频传 输系统制订计划的函的要求，为了加快推广 EUHT 技术在轨道交通行业的应用及 标准化，在满足工业和信息化部5470-5725 兆赫兹频段无线接入系统频率使用相 关事宜的规定下，在广东省和广州地铁集团公司的大力支持下，由通号新岸线公 司牵头，于 2015 年 12 月至 2016 年 1 月在广州地铁 6 号线选取了具有典型环境的 运营线路进行了现场实验，验证 EUHT 技术在地铁环境下满足车厢高清视频实时传 输的需求，为后续该技术在地铁领域推广应用奠定基础。 2.2 测试依据测试依据 （1） 广东省政府办公厅〔2015〕36 号加快推进广东省与中国铁路通信信号 集团公司战略合作有关工作的会议纪要 （2） 建标标函〔2015〕60 号住房城乡建设部标准定额司关于批准行业产品标 准城市轨道交通车地实时视频传输系统制订计划的函 （3） 工业和信息化部关于5470-5725 兆赫兹频段无线接入系统频率使用相关 事宜的公示 （4） 新线通号会〔2015〕26 号广州地铁 EUHT 项目实施方案讨论会会议纪 要 （5） 新线通号会〔2015〕32 号广州地铁六号线 EUHT 施工设计图纸、施工 方案审查会议纪要 超宽带移动通信（EUHT）系统 广州地铁 6 号线试验段测试报告 3 2.3 测试测试目的目的 为加快推进超宽带移动通信（EUHT）技术产业化，验证 EUHT 系统在地铁环境 下满足高清视频实时传输业务需求，在广东省和广州地铁集团公司的大力支持下， 由通号新岸线公司牵头，选取广州地铁 6 号线浔峰岗-坦尾典型区段进行网络性能 和业务承载能力测试。 浔峰岗-坦尾段试验线路长约 4.955 公里，其中高架段约 2.724 公里，过渡段 约 0.291 公里，地下段约 1.94 公里；共设车站 5 座浔峰岗站（高架侧式） 、横沙 站（高架侧式） 、沙贝站（高架侧式） 、河沙站（地下岛式） 、坦尾站（地下侧式） ， 包含了地铁运营线路中较为典型的环境。 试验分为两个部分 第一部分进行EUHT网络性能测试， 主要目的是验证EUHT 技术针对地铁环境的环境适应能力、信号覆盖能力、通信带宽和时延性能等。第二 部分进行网络业务承载测试，主要目的是验证 EUHT 技术在地铁环境下进行高清视 频实时传输的能力。 2.4 缩略语缩略语 缩略语缩略语 全称全称 含义含义 EUHT Enhanced Ultra High Throughput 增强性超高吞吐率 EAT EUHT Antenna Target EUTH 天线单元 EAU EUHT Access Unit EUHT 接入单元 EBU EUHT Basestation Unit EUHT 基站单元 EDU EUHT Doom Unit EUHT 室内单元 ESU EUHT Serve Unit EUHT 服务单元 ECC EUHT Control Center EUHT 控制中心 EDC EUHT Data Center EUHT 数据中心 超宽带移动通信（EUHT）系统 广州地铁 6 号线试验段测试报告 4 3 测试测试系统系统 城轨 EUHT 系统由 EUHT 通信系统和车载 CCTV 系统、PIDS 系统、车载 Wi-Fi 系 统组成。其中 EUHT 系统是基础承载系统，承载车载 CCTV 系统、PIDS 系统、车载 Wi-Fi 系统的业务信息， 包括车载 CCTV 视频图像回传、 中心 PIDS 多媒体信息下发、 车载无线上网业务。由于 EUHT 通信系统能提供可靠、大容量、高带宽的车地数据 传输，后续可根据需要进行灵活的业务扩展。 城轨 EUHT 系统由 EUHT 中心、有线网络、区间无线网络和车载网络四个部 分组成，如下图所示 EAU AAUAAU 车站车站A 车站车站X 车站车站N EBU AAU EBU AAU EBU AAU EBU AAU EBU AAU EBU AAU 交换机交换机 区间区间 图例图例 以太网线 光纤 天线馈缆 轨旁天线 车载天线 EDU EDU EDU EDCECC ESU 图 1 EUHT 试验系统结构图 超宽带移动通信（EUHT）系统 广州地铁 6 号线试验段测试报告 5 各部分的功能如下 （1）EUHT 中心中心设备包括 ECC 和 EDC，接收有线网络、区间无线网络、 车载网络的数据，对 EUHT 系统进行管理，并提供与外部业务系统及互联网的接口。 通常意义上，EUHT 的中心指逻辑意义的中心，中心设备可灵活的设置在网络上的 任一节点，本试验选取浔峰岗停车场设置中心设备。 （2）地面通信网络在各个车站、中心设置 EDU，实现对所在区域的无线系 统的接入管理，认证，控制等，EDU 设备内含交换机，各节点 EDU 通过光纤连接， 构成 EUHT 地面通信网络。 图 2 车站机房内机柜和交换设备 （3）区间无线网络由 EBU 和区间 EAT 组成，EBU 和车站 EDU 之间通过光缆 连接，EBU 与 EAT 间通过馈线连接,实现线路的 EUHT 信号覆盖，完成车地之间双 向数据流的无线传输功能。 超宽带移动通信（EUHT）系统 广州地铁 6 号线试验段测试报告 6 图 3 隧道内 EBU、EAT 设备 图 4 高架上 EBU、EAT 设备 （4）车载网络车载设备包括 EAT、EAU 和 ESU。EAU、EAT 设置在车头和车尾 司机驾驶室，完成与地面的无线通信，进行无线信号的收发和控制；ESU 设置在各 车厢内，完成负载均衡控制、业务接入等。EAU 和 ESU 都内含交换单元，通过车载 贯通线构成完整的 EUHT 车载网络。 超宽带移动通信（EUHT）系统 广州地铁 6 号线试验段测试报告 7 图5 装备列车外观 图 6 车载交换设备和 EAU 图 7 车载 EAT 天线 超宽带移动通信（EUHT）系统 广州地铁 6 号线试验段测试报告 8 4 测试环境测试环境 4.1 测试测试环境环境 本次试验段选取广州地铁 6 号线浔峰岗-坦尾段，线路长约 4.955 公里，其中 高架段约 2.724 公里，过渡段约 0.291 公里，地下段约 1.94 公里；共设车站 5 座 浔峰岗站（高架侧式） 、横沙站（高架侧式） 、沙贝站（高架侧式） 、河沙站（地下 岛式） 、坦尾站（地下侧式） 。 区间 EBU 设置的位置见下图 图 8 区间 EBU 位置图 安装试验车一辆（29030 次） ，在车头、车尾各安装一套 EUHT 通信系统的车载 设备。 超宽带移动通信（EUHT）系统 广州地铁 6 号线试验段测试报告 9 4.2 视频视频系统系统 测试用的视频传输系统结构图如下，视频中心系统部署在 OCC 中心。 大屏 视频编解码器 中心网络设备 浔峰岗 网络设备 横沙 网络设备 沙贝 网络设备 河沙 网络设备 坦尾 网络设备 EUHT AAU设备 LoadBatteryLine On On Battery Smart Boost Replace Battery Test EAU x3 x3 图 9 视频传输系统配置图 车载 CCTV 系统主要实现对车厢内、车头车尾司机驾驶室的视频监控覆盖，通 过 EUHT 系统实现对车厢内图像的调看、 监视功能， 完成车载 CCTV 视频图像的回传。 在列车两端司机室和中间的客室增设高清摄像机，摄像机完成视频图像的采 集，经编码后接入所在车厢 EAU 设备。 在控制中心，设置 CCTV 编解服务器，实现对列车内视频图像的调看、监视功 能。 为了增强视频回传展示效果， 在控制中心开阔的会议室或者机房设置视频显示 阵列进行整个系统的视频全景展示。 超宽带移动通信（EUHT）系统 广州地铁 6 号线试验段测试报告 10 图 10 中心视频显示屏幕 4.3 系统配置系统配置 待测 EUHT 设备由车载设备 EAU 机笼和基站设备 EBU 箱及相应的天线组成，车 载与基站设备共同组建 EUHT 系统，提供无线网络服务。 表 1 待测设备信息 名称名称 型号型号 数量数量 编号编号 EUHT 车载终端样机 EAU_V2.0.0 2 EAU_YP_GZ6_001 EAU_YP_GZ6_002 EUHT 基站样机 EBU_V2.0.0 15 EBU_YP_GZ6Y00 至 EBU_YP_GZ6Y14 EUHT 车载天线阵列 EAT_O_CSR_V1.0 .0 4 EAT_O_CSR_YP_GZ6_001 至 EAT_O_CSR_YP_GZ6_004 EUHT 基站天线阵列 EAT_W_CSR_V1.0 .0 30 EAT_W_CSR_YP_GZ6_001 至 EAT_W_CSR_YP_GZ6_030 待测设备的配置如下 表 2 待测设备配置 类别类别 参数参数 配置值配置值 天线参数 基站天线增益 10dBi 车载天线增益 10dBi 发射功率配置 EBU 最大发射功率 20dBm EAU 最大发射功率 20dBm 超宽带移动通信（EUHT）系统 广州地铁 6 号线试验段测试报告 11 类别类别 参数参数 配置值配置值 EUHT 通信系统 配置 EUHT 工作频点 5.6GHz EUHT 工作频宽 基础带宽 40MHz EUHT 工作模式 MIMO 自适应 EUHT 上下行配比 TDD 上下行配比 11 EUHT 物理帧长 2ms 5 测试测试工具工具 5.1.1 测试设备测试设备 表 3 测试设备 位置位置 设备设备 型号型号 数量数量 备注备注 车载 频谱分析仪 RS FSV7 1 台 测试频谱、信道功率 笔记本电脑 4 台 测试、记录 log Android 手机 1 部 记录 GPS 信息 机房 笔记本电脑 1 台 测试、记录 log 图 11 FSV7 频谱分析仪 测试设备操作系统和软件安装环境要求如下 表 4 测试设备操作系统和软件安装环境要求 位置位置 设备设备 操作系统安装要求操作系统安装要求 软件安装要求软件安装要求 车载 笔记本电脑 WindowXP及以上版 本操作系统 NI VISA 接口驱动 v1.401 频谱仪 Forum 接口程序 SecureCRT Android 手机 Android 4.0 以上 Ultra GPS Logger 超宽带移动通信（EUHT）系统 广州地铁 6 号线试验段测试报告 12 机房 笔记本电脑 WindowXP及以上版 本操作系统 SecureCRT 5.1.2 测试软件测试软件 表 5 测试软件工具 软件软件名称名称 版本版本 用途用途 频谱仪计算机远程控制记录程序 v1.0 使用频谱仪软件接口进行自主开发的测 试脚本 Fping v2.22 用于测试通信延迟、丢包 Iperf v2.0.5 用于测试吞吐率 超宽带移动通信（EUHT）系统 广州地铁 6 号线试验段测试报告 13 6 测试案例测试案例 6.1 编号规则编号规则 测试案例编号格式如下 GuangZhouMetro-Line6-SITETEST-Type-Num 其中Type有如下几种  EUHTEUHT 通讯网络测试  CCTVCCTV 系统测试（上行视频）  PIDSPIDS 系统测试（下行视频）  WIFI车内 Wi-Fi 测试（乘客上网）  ETC其它测试 Num 为该类型案例的编号格式为三位整数 XXX，从 001 开始编号。 6.2 场强覆盖场强覆盖测试测试案例案例 6.2.1 环境干扰测试案例环境干扰测试案例 案例编号案例编号 GuangZhouMetro-Line6-SITE TEST-EUHT-001 测试案例名称测试案例名称 环境干扰测试环境干扰测试 案例目的案例目的 沿线测试 EUHT 工作频段内的环境干扰强度 前置条件前置条件 1. 车载天线完成安装； 2. 轨旁基站全部关闭电源或关闭射频发射； 3. 列车正常行驶； 4. 频谱仪时间同 GPS 设备同步时间。 测试步骤测试步骤 1. 在车头或车尾，各取 1 路天线阵元接入频谱分析仪的射频入口； 2. 频谱分析仪设置频率范围为 EUHT 工作频段； 3. 使用频谱分析仪的最大值保持功能，对瞬间/持续出现的干扰进行记 录。计算机以 1s 为操作间隔，先从频谱分析仪读取和记录当前数据， 然后远程清除上一间隔所保持的最大值。 4. 车头、 车尾可分别放置一台频谱分析仪同时测试， 也可以依次在车头、 车尾测试 5. 测试过程应覆盖整个工程沿线的所有试验范围 测试记录测试记录/ /分分 析结果析结果 说明从记录结果过滤出超出门限的干扰信号进行重点测试和查找 超宽带移动通信（EUHT）系统 广州地铁 6 号线试验段测试报告 14 6.2.2 信道功率测试案例信道功率测试案例 案例编号案例编号 GuangZhouMetro-Line6-SITE TEST-EUHT-002 测试案例名称测试案例名称 信道功率测试信道功率测试 案例目的案例目的 用频谱分析仪沿线测试 EUHT 场强覆盖情况 前置条件前置条件 1. 车载天线完成安装； 2. 轨旁基站全部正常工作； 3. 当前没有 EUHT 终端入网，即小区负载全部为零； 4. 列车正常行驶； 5. 频谱仪时间同 GPS 设备同步时间。 测试步骤测试步骤 1. 在车头，取 1 路垂直极化或水平天线阵元合接入频谱分析仪的射频入 口； 2. 设置频谱分析仪的测试频率与被测基站 （或小区） 的工作频率一致, 并 且测试带宽能包含被测基站的所有子载波； 3. 使用频谱分析仪的信道功率测量功能，测试启动后，计算机按照约 100200ms 为间隔，从频谱分析仪读取测试结果； 4. 测试过程应覆盖整个工程沿线的所有试验范围； 5. 测试过程打开 GPS 设备记录地理位置信息（高架区段） ； 6. 分别在车头、 车尾依次对垂直极化、 水平极化天线阵元重复上述测试， 每种情形至少测试一趟车（坦尾到浔峰岗或者浔峰岗到坦尾） 。 测试记录测试记录/ / 分析结果分析结果 说明在高架区段，与GPS信息联合处理获得场强分布；在全部区段，统 计场强的概率分布情况 6.2.3 RSSI、、SNR 测试案例测试案例 案例编号案例编号 GuangZhouMetro-Line6-SITE TEST-EUHT-003 测试案例名称测试案例名称 RSSI、、SNR 测试测试 案例目的案例目的 用 EAU 沿线测试 EUHT 场强覆盖情况 前置条件前置条件 1. 车载天线、EAU 正常工作； 2. 轨旁基站全部正常工作； 3. 列车正常行驶； 4. 测试笔记本同中心服务器采用 ntp 客户端同步时间。 测试步骤测试步骤 1. 列车 EAU 入网； 2. 在列车运行过程中，记录 EAU 上 EUHT 终端板卡的输出 log 数据，其 中包含当前接收信号场强（RSSI） 、信噪比（SNR） ； 3. 测试过程应覆盖整个工程沿线的所有试验范围； 4. 测试过程打开 GPS 设备记录地理位置信息（高架区段） ； 5. 车头、车尾 2 台 EAU 的共计 4 块 STA 板可同时测试，或者至少车头、 车尾各选取 1 块 STA 板进行测试。 超宽带移动通信（EUHT）系统 广州地铁 6 号线试验段测试报告 15 测试记录测试记录/ / 分析结果分析结果 说明在高架区段，与GPS信息联合处理获得RSSI、SNR分布；在全部区 段，统计RSSI、SNR的概率分布情况 6.3 网络网络性能测试案例性能测试案例 6.3.1 吞吐率吞吐率测试案例测试案例 案