叶兴
成都地铁运营有限公司 四川成都 610000
摘要：目前地铁信号系统采用车-地无线通信方式传输信息，然而，在无线通信传输的过程中存在通信传输干扰源，很大程度上影响了数据传输的准确可靠。针对这个问题，本文分析地铁信号系统的车-地无线通信传输安全性需求，指出常见的几种干扰源，并针对性地提出抗干扰措施。
关键词：地铁 信号 无线通信 抗干扰
1 概述
地铁无线传输系统错综复杂，作为主要地铁信号传输之一的车-地无线通信系统开始随着国家技术的快速进步，逐渐形成车-地无线通信传输的独立信号传输网。车-地形式的无线传输信号系统主要由车轨旁的无线AP及地铁车体所载天线将地面信号进行连接，使整个车-地信号系统合理运作。随着有线网络技术的日益成熟，当前车-地无线通信系统的安全问题主要集中在车地无线网上，因此，车-地无线通信传输安全性成为当前关注的重点。
2 车-地无线通信传输安全性需求
车-地无线通信传输的安全直接关系着地铁行车效率及行车安全，为了确保地铁系统的可用、可靠及安全性，车-地无线通信传输系统必须满足高安全、高可靠、高可用性的需求，满足数据传输的高实时性等。具体来说，车-地无线通信传输系统需满足以下安全需求：任何干扰信号都会影响地铁信号系统的可用性、可靠性及安全性，因此，高可用性、可可靠及高安全性的数据传输是确保地铁信号系统安全的需求；前后车位置信息实时传输能准确追踪地铁的运行，而在这个信息传输中可能会因信息传输延迟等导致系统效率下降，从而诱发紧急情况，因此，数据传输高时效性意义重大；地铁运行最高速度为80至90km/h，然而在高速运行中，信号无线传输因多径效应或多普勒效应，会出现实时传输速率下降，因此，必须确保高速引动中信息传输速率，从而确保地铁系统的正常运行；无线局域网作为一个开放空间，极有可能受到无线攻击或非法接入等，从而对地铁系统带来危害，这个时候，无线通信网需具有一定的数据加密和控制能力，从而确保地铁系统的安全运行。
3 车-地无线通信传输中干扰源及相应的安全保护措施
3.1 防范信号和PIS系统安全干扰
地铁信号系统适用无线通信标准IEEE802.11a、IEEE802.11b和IEEE802.11g，而PIS系统则适用IEEE802.11b、IEEE802.11g标准。IEEE802.11X系列标准采用通用的信道编号，为确保无线通信安全可靠，地铁信号和PIS系统都采用2各信道，一旦两个系统共用2.4G频段，则会导致3个独立信道不够用，从而引起冲突和干扰。为了避免上述问题的发生，可分离输出频率，频点隔离，但这会影响数据传输，也可采用PIS系统补空，该方法理论可行，但因为地铁信号和PIS系统供货商不同，因此工程实施难度相对较大。为有效解决上述问题，可采用地铁信号系统5.8G频段，PIS系统 2.4G频段。
3.2 同站台换乘频率干扰安全防范
区分信号系统无线通信频点，在相邻线上使用另外频点的信号制式设备，或采用不同极化方向天线、采用避冲突的载波侦听多址协议、使用不同车-地无线通信传输方式或采用方向角合适的定向天线等等。
3.3 无线攻击或非法介入防范
可通过以下方式来防御无线攻击或非法介入：（1）使用禁用服务集标志广播功能，确保客户端SSID和无线设备一样，从而降低恶意用户侵入无线网的可能；（2）设置媒体接入子层允许接入用户列表，防御非法用户接入；（3）利用较高层交换机，将网络划分成小区段，避免恶意用户通过集线器侵入网络；（4）利用动态刷新密码，防止非法用户破获密码；（5）设置入侵检测系统监控非法侵入或各种可疑情况；（6）设置防火墙阻止非法用户进入网络等等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.4 开放空间同频段或同协议设备干扰安全防范
因开放空间同频段或同协议引起的干扰可采用编码调制技术加以解决，该技术不仅能提高信噪比，同时也能保障系统冗余备份，另外，还可利用二层接入控制技术，验证接入设备的通信终端，不能通过验证的设备，可拒绝提供访问权限。
4 车-地无线信号传输系统干扰防范方法
4.1 无线信号及乘客信息系统防范方法
乘客信息系统属于PIS系统，因为位置与无线信号接收安装较近较易使信号受到干扰。鉴于PIS系统传输数据多，信号系统数据传输少，可由此点作出将频点进行隔离，将两者输出频率分离的措施。但此种方法在实用性试验时难度较大，也会影响带宽。应尽量以改变不同频段的信号系统作为出发点，完善无线信号及乘客信息系统干扰问题。
4.2 同站台换乘频率干扰防范方法
同站台换乘频率干扰主要是因为站台空间较为开放式，可以采取以下方式进行防范：
4.2.1 可以车-地无线传输系统采取将信号系统频点区分开，将本线和相邻县频点信息采用不同的信号制式设备。可将其中一个频段提升使用5GHz以上频段，可以有效增加频点使用灵活性。
4.2.2 车-地通信方式的改变也可以改善同站台频率干扰现象。如无线电台方式在本线使用，相邻线采用感应环线等。也可以将本线和相邻线均采用非无线电台信息传输系统方式，如使用波导管、感应环线、漏缆，可以均匀改善无线覆盖性，将线路干扰降到不影响系统安全行驶的最小程度，使同站台换成频率问题得到解决。
4.2.3 选择合适方向角安置定向天线，站台空间开放，环境混乱复杂造成的各种干扰无法准确控制。若根据线路指定相应角度的定向天线，增强轨道的实用信号，削弱干扰方向信号，可以有效保证通信质量及安全性。
4.3 非法入侵无线干扰解决方法
地铁属于公共开放场合，无线通信也处于局域网。应采取相应方法防止各类人群侵入窃听加密信息，如：
4.3.1 设置禁用标志广播功能，禁止客户端接入地铁AP。设置媒体介入允许用户，防止非法介入。
4.3.2 使用更高强度交换机，将网络区段分解小段，减少非法用户链接集线器的可能性，防止信息数据被监测。
4.3.3 将密码设置更高级动态化。设置防火墙或检测系统监测无线网络入侵情况。
4.4 开放空间相同协议干扰和多普勒及多径效应干扰解决方法
4.4.1 开放空间非主动攻击可采取二层控制技术控制干扰。多普勒效应因高速影响参数及系统误码率，可采取将纠错码应用到通信系统中，有效降低误码率，增加通信系统的准确性。
4.4.2 由于地铁隧道的多径性，车-地无线传输信号出现的失真和衰弱现象可采取OFDM技术，增强信号对干扰抵抗力，也可采取正交频分复方法使多子载波交织传输信号数据，即使出现丢失情况也接收端可通过联合编码还原数据，更好地解决多径效应问题。
5 结语
本文对当前地铁信号系统中车-地无线通信传输存在的干扰源及相应的防御措施进行了深入的分析，以期在目前技术基础上，提高地铁信号系统的安全、可靠性能，从而，确保人们日常出行的安全。
参考文献：
[1]刘晓娟，党建武，刘蓓.基于通信的列车控制系统中无线传输系统的安全性研究[J].城市轨道交通研究，2009，12（1）：37-41.
[2]林海香，董昱.无线CBTC系统车地通信方案的研究[J].兰州交通大学学报，2010，6（6）：124-128.
[3]吴招锋，周俊林，林必毅.地铁无线通信技术的研究[J].现代城市轨道交通，2010，5（3）：40-42.
论文作者:叶兴
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/17
标签：信号论文; 系统论文; 无线通信论文; 干扰论文; 地铁论文; 频段论文; 站台论文; 《防护工程》2018年第14期论文;