［高福］

1 智慧景區(qū)的需求分析

1.1 項目背景

智慧景區(qū)是國家旅游局在2015 年1 月份印發(fā)《關(guān)于促進智慧旅游發(fā)展的指導意見》中提出的，該意見分總體要求、主要任務、保障措施3 部分18 條。主要任務是：夯實智慧旅游發(fā)展信息化基礎；建立完善旅游信息基礎數(shù)據(jù)平臺；建立游客信息服務體系；建立智慧旅游管理體系；構(gòu)建智慧旅游營銷體系；推動智慧旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展；加強示范標準建設；加快創(chuàng)新融合發(fā)展；建立景區(qū)門票預約制度；推進數(shù)據(jù)開放共享。加快改變旅游信息數(shù)據(jù)逐級上報的傳統(tǒng)模式，推動旅游部門和企業(yè)間的數(shù)據(jù)實時共享。同時在2021 年1 月，文化和旅游部《開好局起好步推動文化和旅游工作開創(chuàng)新局面2021 年全國文化和旅游廳局長會議工作報告摘要》提出要加快推進以數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化為特征的智慧旅游。加強旅游信息基礎設施建設，加快建設智慧景區(qū)，推進預約、錯峰、限量常態(tài)化[1]。

1.2 智慧景區(qū)的需求分析

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，游客對信號覆蓋的要求越來越高，結(jié)合國家旅游局對智慧景區(qū)的要求，梳理出景區(qū)需要解決的問題，需求如表1 所示。

表1 智慧景區(qū)需求分析表

我們把這個需求分成兩個層面來考慮，一方面是面對游客服務的需求，一方面是對景區(qū)管理效率的提高。

面向游客服務的體驗，要體現(xiàn)在如圖1 的全流程服務，即從游客進入景區(qū)停車廠開始即可使用景區(qū)提供的無縫的無線覆蓋，從景點導航到景點介紹、從點餐到商品導購、從出園到逆向?qū)ぼ?，都能為有需求的游客提供高效快捷的覆蓋服務，并且滿足游客在游覽過程中使用無線網(wǎng)絡時候網(wǎng)速的需求，比如和朋友家人分享景區(qū)的視頻或者照片，發(fā)朋友圈等。

圖1 游客需求圖

對于景區(qū)而言，利用無線覆蓋，提高景區(qū)管理效率，省時省力，如圖2 所示，后臺通過對游客數(shù)據(jù)的分析，做到有針對性的引導同時，可以動態(tài)化地對景區(qū)內(nèi)的游客消費現(xiàn)狀進行數(shù)據(jù)分析和跟蹤，從而剖析出游客的市場消費動態(tài)，進行旅游項目的調(diào)整和開發(fā)，并以游客的消費需求為服務目的進行服務水平的提升，從而使旅游景區(qū)的新市場及消費熱點得到激發(fā)，進一步擴充旅游景區(qū)的市場空間，也進一步擴大旅游景區(qū)在旅游同行業(yè)內(nèi)的市場影響力，實現(xiàn)旅游景區(qū)的跨越式發(fā)展。

圖2 景區(qū)管理圖

通過對智慧景區(qū)需求的整理，結(jié)合景區(qū)管理方的需求，景區(qū)無線覆蓋應滿足如下幾點：

（1）高信號質(zhì)量：保證用戶環(huán)境下各個角落的無線信號強度》-65 dBm（根據(jù)終端情況而定），注重滿足應用及終端使用需求；

（2）高可用性：由于移動終端對漫游靈敏度低，且用戶需要經(jīng)常移動，為保證業(yè)務的正常，要求無線網(wǎng)絡不存在漫游現(xiàn)象；

（3）高數(shù)據(jù)傳輸性能：支持最新的802.11AC 標準，保證用戶無線訪問的良好體驗，提供高數(shù)據(jù)傳輸速率；

（4）低干擾：確保兩個AP 間的同頻干擾信號強度≤-70 dBm，提高整網(wǎng)吞吐性能，構(gòu)建真正可用的無線網(wǎng)絡；

（5）多網(wǎng)絡并存：合理的信道規(guī)劃部署，實現(xiàn)多網(wǎng)絡在同一用戶場景的共存。

1.3 智慧景區(qū)的無線覆蓋方案

就目前而言，無線覆蓋技術(shù)有多種，如傳統(tǒng)的基站覆蓋、室分覆蓋、無線電力貓、無線橋接、AC+AP 等多種技術(shù)均可以滿足做到景區(qū)的無線覆蓋，但每種覆蓋技術(shù)都有其最合適的用途，對于地形建筑復雜的中小景區(qū)來講，AC+AP 無線覆蓋技術(shù)無疑是最合適的一種。AC+AP 無線覆蓋技術(shù)，它本質(zhì)上是室內(nèi)和室外WLAN 覆蓋的一種延深，具有如下的優(yōu)點：

（1）AC 統(tǒng)一管理：AP 即插即用AC+AP 整體解決方案中一臺AC 便可實現(xiàn)對內(nèi)網(wǎng)所有AP 的統(tǒng)一管理與控制，讓內(nèi)網(wǎng)各AP 實時調(diào)整自己的配置讓自身處于一個最優(yōu)狀態(tài)以適應實際的環(huán)境。AC 會自動下發(fā)配置信息給AP，實現(xiàn)AP 零配置接入。AP 即插即用，減少施工配置步驟。

（2）無縫漫游：全網(wǎng)覆蓋全覆蓋，AC 管控各相鄰AP 間漫游閾值，并讀取連網(wǎng)設備信號強度，讓連網(wǎng)設備在相鄰AP 間實現(xiàn)無縫漫游。無縫漫游技術(shù)讓全網(wǎng)網(wǎng)絡實現(xiàn)蜂窩覆蓋，解決無線終端（連網(wǎng)設備）在大范圍移動過程中訪問速度慢，或者頻繁掉線、登錄問題。

（3）負載均衡：網(wǎng)絡快速可靠又穩(wěn)定，AC 管控各相鄰AP 的帶機量，基于連網(wǎng)設備的負載均衡能平衡各AP接入負載壓力，又能有效解決因某連網(wǎng)設備距AP 較遠而導致整個網(wǎng)絡速率下降的問題。

（4）功率、信道自動調(diào)，網(wǎng)絡穩(wěn)定干擾小，AC 獲取各AP 位置并實時動態(tài)調(diào)整各相鄰AP 發(fā)射功率，讓無線網(wǎng)絡處于最優(yōu)狀態(tài)。

（5）靈活部署方式，樣式簡約時尚，吸頂式AP、入墻式式AP 及室外AP 其外觀與環(huán)境完美結(jié)合[2]。

2 AC+AP 無線覆蓋技術(shù)組網(wǎng)

2.1 AC+AP 無線覆蓋的網(wǎng)絡架構(gòu)

AC（WirelessAccessPointController，無線控制器）是一種網(wǎng)絡設備，用來集中化控制局域網(wǎng)內(nèi)可控的無線AP，是一個無線網(wǎng)絡的核心，負責管理無線網(wǎng)絡中的所有無線AP，對AP 管理包括：下發(fā)配置、修改相關(guān)配置參數(shù)、射頻智能管理、接入安全控制等。

AP（AccessPoint，無線訪問節(jié)點、會話點或存取橋接器）是一個無線網(wǎng)絡的接入點，俗稱為“熱點”。主要設備分為兩種：一種是主要有路由交換接入一體設備，執(zhí)行接入和路由交換；另外一種是純接入點設備，只負責無線客戶端的接入。

AC+AP 無線覆蓋系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖如圖3 所示，各個覆蓋點由終端的AP 進行信號的接入，匯集到室外AP 匯聚交換機，室內(nèi)外的匯聚交換機再匯集到核心交換機處，由出口路由器通過專線接入Internet，從而完成信息的接入、匯聚、交換的功能[3]。網(wǎng)絡架構(gòu)如下：

圖3 網(wǎng)絡架構(gòu)圖

2.2 網(wǎng)絡標準及鏈路預算

2.2.1 網(wǎng)絡標準的選擇

WIFI 的標準選擇IEEE802.11ac，是一個802.11 無線局域網(wǎng)（WLAN）通信標準，它通過5GHz 頻帶（也是其得名原因）進行通信。理論上，它能夠提供最多1 Gbps 帶寬進行多站式無線局域網(wǎng)通信，或是最少500 Mbps 的單一連接傳輸帶寬。802.11ac 是802.11n 的繼承者。它采用并擴展了源自802.11n 的空中接口（airinterface）概念，包括：更寬的RF 帶寬（提升至160 MHz），更多的MIMO 空間流（spatialstreams）（增加到8），多用戶的MIMO，以及更高階的調(diào)制（modulation）（達到256QAM）。

2.2.2 鏈路預算

WLAN 鏈路預算一般經(jīng)過邊緣場強確認，空間損耗計算，覆蓋距離計算等步驟。邊緣場強確認是指：在WLAN 工程部署中，要求重點覆蓋區(qū)域內(nèi)的WLAN 信號到達用戶終端的電平不低于-75 dBm。這樣可以保障用戶與AP 的協(xié)商速率以及收發(fā)數(shù)據(jù)質(zhì)量?？臻g損耗計算通常采用如下公式：

其中：Pr 為最小接收電平（dB），即為AP 在不同傳輸速率下的接收靈敏度；Pt 為最大發(fā)射功率（dB）；Gt 為發(fā)射天線增益（dB）；Gr 為接收天線增益（dB）；Pl 為路徑損耗（dB，包括空間傳播損耗、饋線傳播損耗、墻體/玻璃阻擋損耗）。實際部署中終端天線增益不可知，為方便計算常忽略接收天線增益，而采用如下公式：

到達用戶端的信號電平=AP發(fā)射功率+AP天線增益-路徑損耗

路徑損耗主要指WLAN 信號的空間損耗，計算公式如下：

路徑損耗=92.4+20 logf+20 logd（f:GHzd:km）

由公式可計算出不同頻率不同距離的空間傳輸損耗值，損耗值如表2 所示。

表2 空間損耗表

為便于理解鏈路估算的過程，這里給出一個室外場景覆蓋和室內(nèi)場景覆蓋的預算案例：根據(jù)WLAN 覆蓋邊緣場強的要求，到達終端用戶的信號電平不低于-75 dBm，500 mW AP 的輸出電平27 dBm，天線增益11 dBi，距離AP 面板500 m 處信號的衰減量94 dBm，由于27+11-94=-56（dBm），大于-75 dBm，因此在通常情況下，AP的覆蓋范圍為500 m。由于數(shù)據(jù)通信是雙向的，終端的信號發(fā)射功率相對AP 較弱，綜合考慮，一般建議室外AP的覆蓋范圍為200～300 m，情況復雜的時候距離會更近[4]。

根據(jù)WLAN 覆蓋邊緣場強的要求，到達終端用戶的信號電平不低于-75 dBm，100 mW AP 的輸出電平20 dBm，天線增益4 dBi，距離AP 60 m 處信號的衰減量90 dBm，由于20+4-90=-66（dBm），大于-75 dBm，因此在正常情況下，室內(nèi)AP 的覆蓋范圍為60 m。考慮到室內(nèi)環(huán)境復雜，無線信號需要穿越墻體等障礙物，一般建議覆蓋半徑為20 m 左右。

2.3 數(shù)據(jù)流向

室外AP 為FitAP 模式，簡單易管理，支持五千兆電口和千兆光口，萬兆光口，與接入設備無縫連接。AC 集中管理AP，節(jié)約管理成本和工作量。AP 的IP 地址由DHCP 服務器分配，實現(xiàn)有線無線設備統(tǒng)一分配。AC 的IP 地址通過靜態(tài)手工配置，AP 支持3 層發(fā)現(xiàn)AC，實現(xiàn)AP 正常上網(wǎng)。AP 從DHCPsever 獲取其IP 地址和AC 的IP 地址AP與AC 之間建立隧道，AP 正常上線。用戶從DHCPsever獲取IP 地址，并完成認證；用戶數(shù)據(jù)通過capwap隧道集中轉(zhuǎn)發(fā)到AC，AC 剝離capwap 隧道，三層轉(zhuǎn)發(fā)到防火墻設備實現(xiàn)上網(wǎng)。同時為了防止大量低信號用戶關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡導致的網(wǎng)絡整體用戶體驗下降，通常需配置強制低信號用戶下線功能。此外，為了防止用戶過多導致的網(wǎng)絡整體用戶體驗下降，通常需降低終端老化時間。為了防止強流動用戶過多無法獲取地址，通常還需在DHCP 服務器降低DHCP 老化時間。

2.4 認證授權(quán)及安全需求

認證從易用性考慮，采用MAC 優(yōu)先的Portal 認證。用戶首次認證采用Portal 認證，RADIUS 服務器緩存用戶終端使用的SSID 和MAC 地址，如果終端在緩存的有效期內(nèi)掉線后重新上線，RADIUS 服務器直接在緩存中查找終端的SSID 和MAC 地址進行認證。無線用戶認證點部署在AC 上。

無線網(wǎng)絡提供便捷訪問的同時需要考慮數(shù)據(jù)安全問題，無線傳輸媒介的非受控物理特性使得網(wǎng)絡的安全防護措施尤為重要。

為了在網(wǎng)絡接入層面的認證和加密嚴格遵循國際上的標準，可以考慮的認證方式包括：

①用于設備接入的MAC/WEP 認證、SSID 認證；

②普通用戶接入網(wǎng)絡使用的WEB 認證方式；

③高級應用、高端用戶認證的802.1X 認證方式。

在設備接入網(wǎng)絡的應用當中，由于移動設備目前支持的加密方式受到硬件本身的限制和制約，所以采用的加密方式多為靜態(tài)或者動態(tài)的WEP；而通過WEB 認證接入進入網(wǎng)絡的用戶，也可以采用同樣的WEP 加密來保護信息的私密性。

可通過以下方案提升無線網(wǎng)絡安全性：在流量模板配置二、三層隔離，使同一個VAP 內(nèi)的用戶之間不能直接通信，提升用戶通信安全性。配置防攻擊策略，如廣播報文泛洪檢測與抑制。若景區(qū)需要統(tǒng)計終端位置信息則啟用終端定位功能，上報周圍終端信息。

2.5 無線漫游

為保證游客在景區(qū)內(nèi)實現(xiàn)無縫連接，必須實現(xiàn)漫游，AC+AP 的覆蓋方式只需將所有AP 的SSID 和安全策略都配成一致即可。對于認證方案，采用MAC 優(yōu)先的Portal認證，可達到漫游中簡化認證的要求。

3 AC+AP 無線覆蓋在張壁古堡的實際應用

3.1 現(xiàn)網(wǎng)覆蓋情況

張壁古堡位于山西省介休市張壁村，面積只有0.12平方公里，國家AAAA 級景區(qū)，第六批全國重點文物保護單位，是中國現(xiàn)有較為完好的一座融軍事、居住、生產(chǎn)、星象、宗教活動為一體，罕見的古代袖珍“城堡”，它集中了夏商古文化遺址、北朝地道、金代墓葬、元代戲臺、明清民居等許多文物古跡，特別是北朝古地道、可汗廟、琉璃碑等為全國罕見。還有小巧的鐘鼓樓，眾多的宗教場所等等，因“古廟神佛異，明堡暗道奇”而聞名海內(nèi)外[5]。張壁古堡內(nèi)建筑錯綜復雜，如圖4 所示，深色部分全部為廟宇、民房建筑，且建筑墻壁分為兩層，內(nèi)層土筑，外層磚石砌筑，高大厚重。傳統(tǒng)基站覆蓋很難在張壁古堡完成全覆蓋，由幾個方面的原因：一是堡內(nèi)空間狹小，建筑密集，沒有合適的位置新建基站；二是建筑墻壁較厚，街道狹窄，即使勉強建好的基站也因阻擋嚴重而無法全覆蓋；三是景區(qū)季節(jié)性及周期性比較明顯，夏季和假期期間游客較多，會造成景區(qū)內(nèi)的基站因人流量增加導致的擁塞比較嚴重，最后是勉強建好的基站需要上三家運營商的設備才能滿足需求，而現(xiàn)在的5G 設備單個AAU 峰值耗電功率約1 200 W，4G 設備單個RRU 峰值功耗約300 W，耗電量比較高，建設成本及后期運營維護成本較高。基于以上原因，導致景區(qū)內(nèi)信號較差，游客體驗感一直不好，每到節(jié)假日，都是投訴的高發(fā)區(qū)。

圖4 張壁古堡建筑布局圖

3.2 建設方案

針對傳統(tǒng)基站難以覆蓋的問題，采用AP 的覆蓋方式能有效的解決，首先，室內(nèi)外AP 位置布放靈活，不受建筑物及地形的影響，能對景區(qū)進行有效的針對性的覆蓋；其次，AP 是通過寬帶與外網(wǎng)取得連接，對于重點區(qū)域，密集布放室內(nèi)外AP，保證游客使用需求；最后，AC+AP無線覆蓋只針對終端，而不區(qū)分運營商，并且AP 的功耗比較低，節(jié)省了設備運行時的電費及維護費用。

本期工程對張壁古堡的無線覆蓋，采用華為的設備，產(chǎn)品型號及數(shù)量如圖3 所示，共布放室外AP112 臺，設備選型為AirEngine6760R-51E，采用交流供電，單臺室外AP 理論上同時支持512 個用戶同時在線，但是受帶寬限制，實際上單臺室外AP 能同時支持50～60 個用戶同時在線。室外AP 匯聚交換機為FutureMatrixS6735-S24X6C，共6 臺，室內(nèi)AP 公布放84 臺，設備選型為AirEngine5762-12SW，POE 供電模式，室內(nèi)AP 匯聚交換機選取FutureMatrixS5735-L24P4X，共12 臺，POE 及交換機與AC 同屬于一個VLAN，實現(xiàn)AC-POE/交換機-AP管理。

表3 設備清單

室外AP 宜因場景的不同采用不同的布置方式。如景區(qū)的廣場空間大，可在中央?yún)^(qū)域可安裝AP，宜選用室外AP 接全向天線，如中央?yún)^(qū)域不能安裝AP，可選用室外AP接定向天線安裝在燈桿或周邊建筑物上，可解決不同終端類型對信號強度的不同需求，一般場強要求達到-75 dBm以上。本期工程室外AP 全部安裝在建筑外墻壁上，如圖5 所示，外表面漆成建筑外墻色，由于張壁古堡建筑密集，室外覆蓋距離約50 m。室內(nèi)AP 布放在墻壁上及天花板上，大小如同燈座開關(guān)大小，外表色漆成環(huán)境色，與環(huán)境融為一體，美觀大方，安裝后的效果如圖6 所示。室內(nèi)覆蓋距離約20 m，重點場所應加密覆蓋。室內(nèi)外AP 體積小，安裝靈活，街道墻壁上、屋檐下及房間內(nèi)的各個位置均可安裝，亦可做到全向及定向AP 可混合布放，做到有針對性的覆蓋，有效的解決了傳統(tǒng)宏基站建設難及覆蓋難的問題。

圖5 室外AP 安裝圖

圖6 室內(nèi)AP 布放圖

3.3 建設效果

工程完工后，無線信號覆蓋整個張壁古堡景區(qū)，不在存在無線覆蓋死角。對于游客而言，通暢迅捷的無線網(wǎng)絡會極大的提升游客的游覽體驗，游客在景區(qū)內(nèi)能夠便捷的導航、購物，能夠及時快速的和朋友及家人分享快樂，游客游覽感知度的提高，愿意把景區(qū)推薦給周圍人，這對于提高景區(qū)的知名度有這重要的意義。

對于景區(qū)而言，利用AP 無線覆蓋打造的無線網(wǎng)絡，首先可以對游客進行積極及前瞻性的引導，避免人流過于集中，影響游覽體驗，極大的提高管理的工作效率；其次景區(qū)可以利用AP 進行游客數(shù)據(jù)分析，每天的客流量是多少，一年中什么時候游客數(shù)量多，哪個景點客流量大，哪個景點的客流量小，通過統(tǒng)計客流量來分析游客分布，可以讓景區(qū)管理者做出具體的分析和判斷，優(yōu)化、調(diào)整和改進景點的建設，以便吸引更多的游客；最后景區(qū)的管理平臺可以與旅游局的基礎數(shù)據(jù)平臺互聯(lián)互通，基于大數(shù)據(jù)進行分析，對有需求的游客進行本地民俗、特產(chǎn)及本地區(qū)的其他景區(qū)進行推薦，構(gòu)造一個智慧的景區(qū)，促進旅游業(yè)的良性發(fā)展。

4 結(jié)束語

AC+AP 無線覆蓋技術(shù)適用于地形地貌復雜及建筑密集的中小微景區(qū)覆蓋，不適用大型景區(qū)，原因在于大型景區(qū)人流量巨大，AC+AP 技術(shù)的信號源為千兆民用寬帶，承載的用戶數(shù)量有限，用戶過多，會導致網(wǎng)速下降甚至無法連接的問題，如采用企業(yè)級專線，則成本大大提高，不經(jīng)濟。大型景區(qū)應采用傳統(tǒng)覆蓋為主，AC+AP 局部延伸覆蓋的組網(wǎng)方式。隨著技術(shù)的發(fā)展，智慧景區(qū)的需求會越來越高，而且游客的需求會呈多樣化的趨勢，景區(qū)應依托不斷發(fā)展的通信技術(shù)，搭建并融合數(shù)字化服務平臺，開展旅游創(chuàng)新服務。