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摘要：无线局域网（ WLAN）技术在地铁行车、运营时效、突发事件的处理方面起到很大的保障作用。本文根据多年工作实践，对地铁通信的无线局域网（ W L A N）技术进行阐述。
关键词：无线局域网（ WLAN）；地铁通信；干扰
前言
地铁无线通信系统地铁列车与管理中心唯一的通信手段，对于地铁的高效运营及行车安全起到重要保障。因此，无线通信系统必须确保语音、调度管理等功能的通信全线强覆盖，提高服务质量。目前车务人员对于前方站台的乘客侯车和本车厢内的的情况进行实时监控。这些需求都需要通过无线传输通道具备高数据容量和快速移动性两个条件。WLAN 技术具有近距离传输、接入速度快并系统容量大等特点，被广泛应用。WLAN技术由最初的局域网演变为城域再到无线控制器等产品，ISM频段的产品目前已经很成熟。我国北上广等城市的地铁都是使用WLAN进行CBTC和PIS系统的设计和调试，出发点也正是其产品的成熟度。
一、车地无线WLAN技术方案
（1）WLAN技术标准比较
无线局域网络（WLAN）的主要标准是IEEE 802.11。它主要包括IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g 和 IEEE 802.11n 等。IEEE 802.11a和IEEE 802.11g在地铁车地无线通信领域中应用较多。802.11a的合法频宽325MHz，工作频率范围为：5.150-5.350 GHz和 5.725-5.850 GHz 频段，非重叠信道 12 个，其传输速率最高可达54Mbps，调制传输技术采用64QAM OFDM（正交频分复用）技术。但保障最高传输速率下的无障碍接入距离会降低到30m-50m，而且需要交纳频段使用年费；IEEE 802.11b的合法频宽83.5MHz，工作频率范围为：2.400GHz-2.483GHz频段，非重叠信道3个，共享接入速率最高可达到11Mbps，调制传输技术采用CCK DSSS技术；802.11g的合法频宽83.5MHz，工作频率范围为：2.400GHz-2.483GHz 频段，也采用 CCK64QAM/OFDM技术，可支持最高54Mbps的速率，可以做到与802.11b的兼容。最高传输速率大约是802.11b的五倍，且不需交纳使用费用。
（2）车地无线WLAN的组网方式
车地无线WLAN组网采用Fit AP+Fat AP相结合的架构方式，轨旁AP相当于Fit AP，车载AP相当于Fat AP。组网设备主要包括：无线控制器AC、轨旁的无线接入点AP、车载无线网桥MESH和车载天线以及车载内部交换机等组成部分。整个系统的组网方案符合WLANIEEE 802.11a、IEEE 802.11b和IEEE 802.11g标准。
车地无线WLAN系统主要是实现控制中心与车载子系统之间进行视频数据信息传输的功能。因此，首先需要在控制中心设置一套无线管理系统，实现对车地无线WLAN组网系统内的设备、网络、性能、配置和告警等进行统一的管理。
然后就是在沿线各车站通信机房内，根据车地无线信号覆盖的要求设置分布式数据接入交换单元（即车站无线视频交换机），为与列车车厢内车载数据控制单元之间的无线数据通信做准备。各轨旁Fit AP通过光纤收发器，以100M光纤与车站无线视频交换机相连，再通过通信传输系统提供的通道与控制中心无线控制器AC连接。在整个车地无线WLAN组网系统中，控制中心和各车站都提供与电视监视系统和乘客信息系统的接口。
（3）车载局域网
在车载局域网络中，要在车头和车尾分别设置一套车载Fat AP和一台Omate6000－8E的八端口工业以太网交换机，并与车辆的M12以太网接口互联实现整列列车内部局域网的有线网络构建。列车内电视监视系统和乘客信息系统通过各自的车载交换机实现互联。车载无线网桥保证了高速运行中列车的Fat AP与轨旁Fit AP的无线网络的实时无缝连接，保证在局域网发生断点故障时能够顺利切换。
整个车载局域网络为电视监视系统和乘客信息系统视频数据的双向传输提供一个专用的传输通道，实现车载视频设备与控制中心和车站的网络连接，为车载设备视频功能的正常实现提供帮助。
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二、车地无线WLAN技术方案
（1）WLAN技术性能需求
地铁电视监视系统要求能够在控制中心随机调取在线列车车载摄像头拍摄的车厢内的视频图像信息。车地无线WLAN系统要求能将运行列车车厢内车载设备的视频图像和信息传至车站，再通过高速有线传输系统网络上传至控制中心。
乘客信息系统要求从控制中心将视频节目或者特定信息下发到指定的列车，包括高清晰数字视频信息、乘客乘车信息和紧急疏散信息等。这些信息都需要通过列车的车载信息设备进行发布。
WLAN技术构建的车地无线WLAN网络要保障电视监控系统和乘客信息系统中视频图像业务的正常传送，就需要达到以下一系列的标准：
①构建的网络系统具有稳定性和安全性。能够满足地铁通信系统不间断的业务需要，有线设备尽量保证无单点故障，无线网络AP之间可以互为冗余备份。
②经车地无线WLAN处理和传递的视频图像信息不能出现明显断点、失帧、抖动或者马赛克等。附带的音频，播放时不能出现明显噪音或者滑码等。
③为支持电视监视系统和乘客信息系统视频图像业务功能的要求，基于802.11系列的数据传输的最小有效带宽应不小于15Mbps。
④需支持地铁列车最高运行时速80公里/小时下的视频图像信息的正常传递。
⑤不同型号及厂家的列车系统与轨旁网络能够互联互通，从而保证业务的顺利开展和日后改造。
⑥无线系统应具备一定的抗干扰能力。
⑦构建的无线网络易于扩展和管理。
（2）网络链路分析
采用IEEE 802.11g标准通过轨旁AP与车载AP构建的无线传输网络可以实现对列车运行沿线的无线信号覆盖。网络链路的有效带宽是一个非常重要的技术指标。电视监视系统和乘客信息系统需要车地无线WLAN网络为其提供不小于15Mbps的有效带宽，计算方法如下：
控制中心或车站往运行列车车载设备下发的数据，需要车地无线WLAN系统提供的传送带宽：
1路6M PIS视频流，由控制中心经沿线车站至分布式数据接入交换单元通过WLAN无线网络传至列车内车载设备。
4路1M监控流，从车站站台摄像机经车站交换机至分布式数据接入交换单元通过WLAN无线网络传至列车内车载设备。车载设备往控制中心上传数据，需要车地无线WLAN系统提供的传送带宽：
2路1M监控流，从列车通过WLAN无线网络至分布式数据接入交换单元再经车站上传至控制中心。
因此，车地无线WLAN系统上、下行带宽最小为12Mbps。
车地无线WLAN网络必须提供足够的有效带宽，才能满足电视监视系统和乘客信息系统的功能需求。通常总带宽需求还应包括实际业务需求带宽1/4以上的冗余量。根据以上带宽计算分析，总带宽需求为12Mbps＋3Mbps＝15Mbps。因此，车地无线WLAN网络必须提供不小于15Mbps的有效带宽才能满足系统要求。
三、结束语
综上所述，WLAN技术因其具备近距离传输、接入速度快、系统容量较大、对外界干扰小等特征，在地铁行业广泛应用。同时WLAN系统能为监控系统及旅客信息系统提供共享通道，完成地铁与地面之间的数据互通，有效提高了地铁安全运营质量。
参考文献：
[1]贾连志.地铁环境中多网通信共存的干扰分析[J].城市轨道交通分析，2013（03）.
[2]熊飞，肖开宏，张益祥.地铁环境下多种无线通信网络的实现[J].移动通信，2012（07）.
[3]范恩昊.地铁车地双向通信网络中数据通信电子系统的实现与应用[D].南昌大学，2012（09）.
论文作者:张波
论文发表刊物:《基层建设》2016年8期
论文发表时间:2016/7/18
标签：地铁论文; 系统论文; 列车论文; 控制中心论文; 信息系统论文; 带宽论文; 乘客论文; 《基层建设》2016年8期论文;