Пассажирский Wi-Fi в поездах метрополитена — это услуга, предоставляемая в первую очередь для беспроводного доступа в Интернет для пассажиров в поездах метрополитена .
Wi-Fi для пассажиров метро является стандартной услугой, предоставляемой в большинстве крупных городов мира. Wi-Fi на станциях присутствует в системах Гонконга , Лондона , Нью-Йорка , Москвы , Санкт-Петербурга , Сингапура , Токио и Торонто . Предоставление высокоскоростного Wi-Fi в подземных поездах является более сложным и требует двух радиосетей: одна, которая доставляет сигнал в туннели и поезда (Trackside Network или TSN), и сеть Wi-Fi на борту поездов, чтобы обеспечить подключение пассажиров. Подключение Wi-Fi в настоящее время работает в подземных поездах в Москве и Санкт-Петербурге в России; [1] Сеуле в Южной Корее; Делийском Airport Express в Индии; и Гуанчжоу , Шэньчжэне , Ухане , [2] и Шанхае в Китае. [3]
Первой известной системой метрополитена, установившей на борту Wi-Fi, стал Сеульский метрополитен в 2009 году. Путевая сеть была основана на WiMAX или WiBro (IEEE 802.16m). [4] Поезда были подключены к TSN на скорости около 30 Мбит/с, а услуга Wi-Fi предоставлялась только абонентам Korean Telecom (KT) по частной сети Wi-Fi. [5] Позже, в 2017 году, было объявлено, что сеть будет обновлена для предоставления высокоскоростного Wi-Fi широкой публике. Высокоскоростной бесплатный общественный бортовой Wi-Fi был впервые представлен компанией MaximaTelecom в Московском метрополитене в 2013 году . К концу 2014 года все 12 линий метро были оснащены TSN 5 ГГц, обеспечивающей до 150 Мбит/с на поезд при средней скорости 80 Мбит/с. Последнее известное развертывание имело место в Гуанчжоу в 2018 году [6] , где, как сообщается, скорость составляет более 400 Мбит/с на поезд.
Самая быстрая бортовая сеть в мире была построена в петербургском метрополитене со скоростью до 500 Мбит/с на поезд [7] и была построена компанией «МаксимаТелеком» в конце 2017 года.
Wi-Fi в поездах метро обычно базируется на сотовых (WiMAX, 3G или LTE) радиосетях или частных путевых сетях в диапазоне 5 ГГц. Среди этих двух альтернатив LTE и 5 ГГц TSN являются единственными технологиями, используемыми в современных установках.
Не зарегистрировано ни одного случая внедрения покрытия LTE специально для предоставления пассажирам Wi-Fi, поскольку самого LTE достаточно для обеспечения связи пассажиров в движущихся поездах. Покрытие LTE с антеннами с утечкой кабеля также намного дороже, чем TSN, и обходится в 100–500 тыс. долл. за км пути (в системах с разделенными путями для двух направлений) по сравнению с 50–100 тыс. долл. за км пути для TSN, на основе сообщенных инвестиций в эти сети по всему миру.
Таким образом, общедоступный Wi-Fi в поездах может быть организован с использованием существующего покрытия LTE в туннелях или отдельно развернутых частных сетей TSN.
Для обеспечения бортового Wi-Fi, помимо обеспечения радиопокрытия в туннелях, оператору необходимо оснастить головные вагоны радиоустройствами для улавливания сигнала из туннелей, установить точки доступа Wi-Fi во всех вагонах поезда и развернуть на борту проводную локальную сеть (LAN) .
Для Wi-Fi на базе LTE маршрутизаторы LTE обычно устанавливаются на обоих головных вагонах (фактически, на головном и конечном вагонах). Для предоставления высокоскоростного Wi-Fi маршрутизаторы LTE должны обеспечивать функционал агрегации LTE, который связывает два или более каналов данных LTE в один логический канал со стабильным (без мертвых зон) и надежным соединением до 150 Мбит/с в часы наименьшей нагрузки.
Основная проблема здесь в том, что сети LTE делят свою пропускную способность между поездами и пассажирами, использующими LTE на борту. В часы пик сети LTE могут быть перегружены, что приводит к недоступности Wi-Fi. По крайней мере, пропускная способность не может быть гарантирована.
Главное преимущество LTE-based Wi-Fi — относительно низкие требуемые инвестиции — необходимо оборудовать только поезда. Другое преимущество — оператор поезда может внедрить услугу без какого-либо участия оператора метро, если это разные компании. Но это возможно только в том случае, если покрытие LTE от нескольких операторов уже существует.
Маршрутизаторы LTE-агрегации и интегрированные решения для пользовательского опыта [ ласковые слова ] предлагаются многими компаниями, включая таких лидеров, как iComera, [8] Nomad Digital, [9] Klass Telecom [10] и Passengera. [11]
Wi-Fi на основе TSN — единственный разумный метод, гарантирующий пассажирам надежную высокоскоростную связь. Сам TSN может использоваться для множества приложений: от пассажирской связи до приложений IoT и управления поездами на основе связи (CBTC).
Для настройки TSN необходимо установить основную пакетную сеть по всей трассе. Базовые станции TSN обычно работают в нелицензируемых диапазонах Wi-Fi 5 ГГц , хотя могут использоваться и другие аналогичные диапазоны в зависимости от местных правил. Базовые станции устанавливаются на расстоянии 250–900 м друг от друга и подключаются к основной сети через оптоволокно или порты RJ45.
Поскольку ведущие решения FluidMesh [12] и RADWIN [13] основаны на чипсетах Wi-Fi, поддерживаемые функции относительно схожи. Однако оба используют специальные фирменные алгоритмы управления для обеспечения стабильной передачи и увеличения средней пропускной способности.
Для обеспечения связи в поездах мобильные устройства или базовые станции обычно должны быть установлены в каждом головном/конечном вагоне. Поскольку рабочая частота высока, лучшим способом обеспечения производительности является установка антенн типа «акула» на крыше вагонов поезда. Другой способ — установка плоских панельных антенн внутри салона, хотя современные поезда обычно имеют окна из металлизированного стекла, которые не позволяют сигналу 5 ГГц проходить через них при достаточном соотношении сигнал/шум (SNR).
Ведущие решения TSN 5 ГГц основаны на чипах IEEE 802.11ac (WiFi 5) и имеют пиковую агрегированную физическую пропускную способность UL+DL более 800 Мбит/с с двумя пространственными потоками. Однако реальная пропускная способность намного ниже. Достижение фактической пиковой пропускной способности L2/L3 800 Мбит/с в туннелях возможно только с 3 или 4 пространственными потоками. К сожалению, практически невозможно эффективно использовать более двух независимых потоков в среде метрополитена из-за физических ограничений распространения радиосигнала в туннелях.
Поскольку Wi-Fi на базе LTE обычно является дополнительной услугой, предоставляемой транспортным оператором или оператором сотовой связи, распространенной моделью финансирования здесь являются прямые инвестиции без какой-либо монетизации.
TSN предоставляет больше возможностей для монетизации — от пассажирского Wi-Fi с существенно лучшей производительностью, чем существующие сети LTE, до услуг IoT с гарантированной производительностью для транспортных операторов (видеонаблюдение с онлайн-доступом, телевещание, телеметрия, CBTC, информационно-развлекательная система и т. д.). Поэтому есть случаи, когда частные внешние инвестиции были сделаны в проекты пассажирского Wi-Fi на базе TSN, такие как Московское и Санкт-Петербургское метро от Maxima [14]