地鐵PIS系統車地無線技術分析

金宇明

（大連地鐵運營有限公司，大連 116000）

伴隨社會經濟、科技發展以及人們對城市交通建設要求的提升，現有的地鐵乘客信息服務系統（廣播系統、列車運行信息牌等）已經無法滿足乘客獲取各類地鐵信息的需要。而車地無線技術（寬帶多媒體傳輸技術在地鐵分布式數字播控網絡中的應用）能夠進一步滿足乘客對地鐵服務信息的需求，為乘客提供更多的信息服務，促進地鐵穩定、安全運行。為此，文章就地鐵PIS系統車地無線技術的開發與應用問題展開探究。

1 地鐵PIS系統

地鐵PIS系統是地鐵乘客信息系統的簡稱，主要是利用地鐵全線運營區安裝的LCD/PDP顯示屏、列車LCD顯示屏等為乘客提供更為全面的服務信息，從而提高乘客對地鐵的滿意度，提升地鐵總體運營水平。

地鐵PIS系統主要由控制中心系統、地鐵車站系統、車載系統、網絡系統等共同組成，具體應用操作涵蓋整個有線網絡系統和無線網絡系統。地鐵PIS系統結構圖具體如圖1所示。

2 車地無線技術概述

2.1 內涵

車地無線技術是地鐵PIS系統的重要組成，是地鐵運營中央控制中心、地鐵車站中心、移動列車三者進行通信聯系的重要通道，通過應用這項技術能夠實現不同運行狀態列車和地鐵上級中心的信息交互，從而為地鐵運營中心人員的工作提供重要幫助，實現地鐵運營高效管理，為乘客提供更為全面的信息服務。車地無線網絡能夠實現車地之間的實時信息交換功能，加強列車和乘客之間的信息傳輸，從而為車廂內的乘客提供電視直播信息等服務。

2.2 技術類型

2.2.1 無線局域網技術

無線局域網技術的應用會涉及802.11b、802.11a、802.11g、802.11n四個物理層面的標準內容。其中，802.11b相當于人們日常生活中的無線，工作頻段在2.4GHz，能夠實現對11Mbps速率的接入和共享；802.11a的工作頻段在5GHz，能夠實現對54Mbps速率的接入和共享；802.11g以OFDM技術為基本，工作頻段在2.4GHz，可以和802.11b同時應用，但是接入的速率是802.11b的5倍；802.11n以OFDM技術為基本，工作頻段在2.4GHz，可以實現對600Mb/s速率的接入和共享。

圖1 地鐵PIS系統結構圖

2.2.2 LTE技術

LTE技術是在3G技術向4G技術過渡時出現的一種技術形式，在很大程度上強化了3G空中接入技術。在應用的時候，LTE技術具有很高的數據速率，能夠實現數據信息的分組傳遞和應用，同時還能夠實現和多種速率的兼容應用。隨著科技的發展，LTE技術已經發展成為比較成熟的寬帶無線技術形式，在社會各個領域得到了廣泛的應用。

2.2.3 WiMax技術

WiMax技術的工作微波頻段是10～66GHz，最快傳遞速率達到了75Mb/s，在應用的過程中能夠實現小區切換、電信多媒體服務操作。但是應用這種技術亟待解決頻譜問題，在無形中增加了設備的運行成本。

2.2.4 Me Will技術

Me Will技術是在IP分組協議基礎上發展形成的一種全移動寬帶無線接入系統。通過應用這種技術能夠實現寬帶數據信息和窄帶語言之間的有效融合，從而為人們提供語音、通信、數據等多種通信服務。

3 地鐵PIS系統車地無線技術應用中存在的問題和相應解決方案

3.1 AP設備的連接和切換問題和解決方案

3.1.1 問題

將無線網絡應用在校園網和辦公局域網中能夠實現客戶終端的有效連接，但是將其應用到地鐵中則無法有效發揮作用。這是因為，應用到地鐵PIS系統中的無線網絡無法實現信息的實時傳遞，在很大程度上降低了信息傳播速度和效率，甚至還會出現信息重復傳遞的問題。

3.1.2 解決方案

針對地鐵PIS系統無線網絡的應用問題，可以通過建立初始AP連接的形式來解決，即在地鐵上通過掃描周圍的AP1、AP2等設備覆蓋的信號，并將傳輸質量好的APn作為AP網絡安全連接。同時，還需要加強對AP設備的維護，在應用上一個AP設備的時候做好維護下一個AP設備的準備。在地鐵行駛之前，通過公式計算和繪制出“預建立AP表”。在AP和AP2形成“預建立AP表”的時候，AP2就會具備數據信息的傳輸能力。這個時候還沒有充分應用AP2傳輸數據，而是通過特定包來維護信道，應用的是原來的AP1傳輸數據。在重傳次數增加、數據傳輸速率降低的情況下，可以應用AP切換機制來實現AP設備和AP2的連接，并實現對相應操作窗口的創新。

3.2 無線技術抗干擾問題和解決方案

3.2.1 問題

地鐵在進行信號通信的時候，地鐵周圍還存在一些其他信號。地鐵信號在應用的過程中很容易受到這些信號的干擾，影響了地鐵通信。

3.2.2 解決方案

第一，雙頻支持技術。通過雙頻支持技術的應用能夠在一定程度上避免各個信號之間的相互干擾，提升地鐵信號的安全性和可靠性。第二，異頻信道安排。通過異頻信道的安排能夠減少同頻信號之間的相互干擾。比如相鄰軌道的節點AP可以應用不同的信道進行操作，地鐵上的客戶端就能實現對不同信道的交替掃描，由此節省掃描時間，提升信道的性能。第三，應用帶沖突載波偵聽擁有多個地址的協議。通過帶沖突載波偵聽擁有多個地址的協議能夠將各個交疊頻道之間的干擾降到最低，保證數據包信息的有序接收和應用。第四，約束信噪比。在一般情況下，在約束信噪比不超過6dB的時候，會因為信號干擾加重信道阻塞的問題。因此，為了保證乘客信息系統有效接收信號，需要將約束信噪比控制在一定的數值范圍內。

4 結語

綜上所述，地鐵PIS系統車地無線技術的應用能夠更好滿足客戶對地鐵服務的要求，伴隨網絡技術的發展，無線網絡技術逐漸實現了和地鐵PIS系統的無縫對接。但是在眾多的無線網絡技術中應該選擇怎樣的網絡技術還需要相關人員進一步思考。通過思考，在保證技術可行的情況下，減少對相同頻段信號的同時應用，減少信號之間的相互干擾，通過無線通信技術和地鐵PIS系統多媒體信息進行實時交流，從而為乘客提供更全面、更多層次的服務，進一步提升地鐵運營水平。

[1]李佳祎，黃純昉.地鐵PIS系統車地無線技術的探討[J].鐵道工程學報，2009，26（4）：104-107，112.

[2]趙廣秀.地鐵乘客信息系統車地通信技術研究[J].北方交通，2013，（5）：91-94.

[3]周基蓮，張寶林.地鐵PIS無線WiFi干擾測試[J].信息通信，2016，（4）：246-247.

[4]彭耿林.地鐵PIS系統中WLAN技術與應用[J].技術與市場，2012，19（3）：37-38.

[5]溫章.地鐵PIS系統車地無線網絡應用分析[J].技術與市場，2012，19（4）：47-48.

[6]謝衛華.地鐵PIS系統中無線局域網技術的應用分析[J].中國新通信，2015，17（20）：52-53.