地鐵通信領域中WLAN技術應用探究

李永洪（重慶烽火廣合信息技術有限公司，重慶　400015）

地鐵通信領域中WLAN技術應用探究

李永洪
（重慶烽火廣合信息技術有限公司，重慶400015）

摘要：隨著城市化與科學技術的不斷發展，在現代化城市建設過程中大量的軌道交通被建立起來，就此怎樣提高乘客服務質量就隨之出現，隨之在地鐵通信領域中就有了乘客信息服務系統，但是此系統需要一定的車地無線通信技術來完成，在地鐵通信領域中逐漸使用WLAN技術已經成為了主要發展趨勢，為了更好地滿足乘客信息系統以及閉路電視監控系統需求，WLAN技術可以為其提供良好的環境。本文主要研究基于IEEE802.11標準建立的車載AP與軌旁AP無線傳輸網絡，以此達到為地鐵沿線車輛及乘客提供信息服務的目的。

關鍵詞：地鐵；通信領域；WLAN技術

（一）地鐵中WLAN組網方式

在地鐵通信系統中用WLAN進行組網的時候，應該采用軌旁AP和車載AP的合理組合方式進行設置。無線網絡系統主要由設置在車輛段和沿區間的軌旁AP及天線、設置在控制中心的無線控制器及管理設備，以及設置在列車的車載AP及天線、交換機、車載控制服務器等設備組成。無線接入點（AP）與車站接入層以太網交換機通過單模光纜采用光纖收發器相連，控制中心的無線控制器通過GE鏈路與控制中心的以太網交換機相連。

無線網絡系統作為有線網絡信息傳送的延伸，提供地面與列車的通信，可采用基于IEEE802.11a/g/n/ac標準的2.4GHz或5.8G頻段無線通信技術，實現全線區間車地之間和地車之間信息實時、無縫的傳輸。

根據AP和天線的性能，以及現場的情況合理的選擇AP的位置和數量，以保證WLAN系統的無線信號能夠在全線無縫覆蓋，場強滿足車地通信需求，達到無線網絡提供的雙向傳輸的有效帶寬在列車80km/h行駛速度下不低于15Mb/s。

（二）車載局域網

在地鐵通信領域中，列車上無線AP、無線網橋、（車載乘客信息及閉路電視監控系統）接口服務器、車載控制服務器、硬盤錄像機、視頻編碼器、攝像頭等車載設備經位于各車廂的工業交換機接入車載局域網。每組列車內組建基于屏蔽雙絞線的以太網，交換機設置于車頭車尾及車廂，組成冗余環網結構，為車載無線AP及車載視頻服務器提供接入，車載無線網橋可以有效地實現地鐵高速運行中軌旁AP和車載AP的無縫連接，從而確保在無線局域網發生信號強度變化的時候，能及時的進行切換。通過AP實現車地無線傳輸即通過車載播放控制設備進行解碼后，在本列車的所有顯示屏上實時播放控制中心乘客信息系統下發的有關信息，同時實現列車內視頻監視圖像傳遞到控制中心。

（三）分析WLAN技術性能

地鐵閉路電視監控系統需要可以在控制中心進行隨機調取地鐵運行列車攝像頭拍攝到的車廂內部實際視頻圖像，因此地鐵WLAN系統就需要能夠把運行的地鐵列車車廂內部圖像信息傳送到車站，然后通過傳輸系統網絡輸送到控制中心。因此，需要充分滿足以下標準：第一，這種方式建立的網路系統具有一定的安全性和穩定性，可以符合地鐵通信領域的不同業務需要，保證有線設備能夠沒有單點故障，保證無線網絡之間可以進行冗余備份；第二，通過利用WLAN技術傳輸和處理的視頻數據和信息不會出現失幀、抖動、斷點以及馬賽克等問題，而且在播放附帶音頻的時候，不會出現滑碼或者噪音。第三，為了給乘客信息系統以及電視監控系統給提供符合要求的視頻圖像，在使用802.11系列進行數據傳輸的時候，應該保證最小有效寬帶大于等于15Mbps。第四，需要滿足地鐵在80km/h運行的時候，可以正常傳遞視頻圖像數據信息。第五，無線設備應該具備相應的抗干擾能力；第六，形成的無線網絡應該保證容易管理和擴展。

（四）分析網絡鏈路

在地鐵通信領域中，一般地鐵運營都會要求WLAN網絡為乘客信息系統的信息發布及車載視頻監控系統的視頻圖像的上傳提供傳輸通道：①為列車傳送1路標清晰數字音視頻信息，視頻編碼采用MPEG-2、MPEG-4或H.264格式，每路占用帶寬一般為4-6Mbps。即通過不低于6Mb/s帶寬的傳輸通道將1路數字視頻信息傳送給列車。②為地鐵運營人員能在控制中心能看到通過車地無線網絡上傳的網絡視頻圖像，盡量保證監控圖像不出現馬塞克和滯屏現象，視頻圖像的壓縮格式采用MPEG-4或H.264，每路視頻圖像占帶寬為512Kbps-1.5Mbps（可調），圖像質量達到D1（720*576），每列車按上傳2路視頻圖像，共占最高帶寬為3Mbps；在緊急情況下列車上所有監控圖像12路（一般不考慮司機室的2路圖像上傳）同時上傳，采用CIF格式或MPEG4，要達到監控圖像質量要求，每路至少需要512Kbps，12路總需要6Mbps。

（五）WLAN主要技術標準應用分析

目前WLAN技術已經廣泛應用于地鐵或軌道交通行業，包括信號系統以及車地無線網絡：①IEEE802.11a工作在5GHz頻段上，使用OFDM調制技術可支持54Mbps的傳輸速率；②IEEE802.11g工作在2.4GHz頻段上，使用OFDM調制技術可支持54Mbps的傳輸速率；③IEEE802.11n工作在2.4GHz或5GHz頻段上，使用MIMOOFDM調制技術可支持最高300Mbps的傳輸速率；④IEEE802.11ac工作在5GHz頻段上，使用MIMOOFDM調制技術可支持最高500Mbps的傳輸速率；⑤其他專用無線網絡技術如：華為TD-LTE或烽火RailView技術。因此，基于IEEE802.11設備的優點在于與目前普遍的信號車地無線系統及民用通信系統干擾??；IEEE802.11g設備雖然價格低，但與地鐵信號無線及民用的WIFI信號干擾風險比較大；其他專用無線網絡技術封閉專一、為受限使用的頻率，不容易申請，對其帶寬的使用也就有限制；IEEE802.11n或IEEE802.11ac設備價格比較高，目前地鐵應用開通的業績比較少。

結語

總而言之，地鐵通信領域中WLAN技術應用研究已經逐漸成為未來發展的重要方向和趨勢，在IEEE802.11模式下的WLAN具有投入速度快、傳輸帶寬、傳輸距離近以及容量大等特點，可以實時的、準確的為乘客提供各種信息，不斷滿足地鐵運行過程中的實際需求。

參考文獻

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[2]田海超，于孝安，王通，等.地鐵PIS車地無線技術方案研究[J].鐵路計算機應用，2015，24（01）：46-49.

中圖分類號：U231

文獻標識碼：A