無線局域網技術在地鐵乘客信息系統設計中的應用

劉海濤，于曉杰

（中車青島四方機車車輛股份有限公司，青島 266011）

隨著各種網絡技術的發展，目前在地鐵系統中也逐漸實現無線局域網技術應用，但是這種系統只能進行無線信號傳輸，無法實現面向大眾的可視化信息，加上無線通道信息傳輸過于緊張，所以建立網絡寬帶成為一種趨勢[1-2]。無線局域網可以承載大量的數據，同時能夠實現信息實時傳輸，這位地鐵實現無線局域網信息系統建設提供可能。

1 地鐵乘客信息系統結構和功能

1.1 乘客信息系統結構

PIS系統是由車站、網絡、業務、接口、中心等子系統構成。PIS系統主要以計算機技術為主，它是建立在多媒體網絡基礎上，通過地鐵車站、車載終端顯示為媒介給乘客進行信息服務的。PIS系統一般會給乘客顯示乘客須知、列車時刻表等信息，同時也會播放一些股票信息、廣告、媒體新聞、賽事直播等動態信息，同時也能作為緊急疏散廣播[3]。中心子系統的構成包括：中心操作工作站、網絡系統、中心服務器、UPS、外部接口系統等。見圖1。

圖1 地鐵乘客信息系統分布

1.2 車站子系統

車站系統有兩個部分構成：（1）顯示部分。它具有顯示屏播放功能，同時能夠解釋顯示的數據；該部分功能主要是能夠接受車站發布的命令，并執行命令，比如：開閉顯示屏等操作。

1.3 地鐵乘客信息功能

乘客信息系統建立主要是對車站、中心系統進行控制，在規定時間內，顯示指定人員的信息。PIS系統主要功能包括：（1）用戶權限管理：為系統提供分級權限功能管理，包括文件密碼管理、操作人員ID管理（操作密碼、編號、操作權限）；（2）管理發布：主要在網絡環境下對車站設備軟件進行更新和下載安裝；（3）系統任務管理：車站、中心系統軟件使用需要實現多任務管理；（4）系統監控：對車站各種情況進行中心監控，這樣可以及時監控各種系統設備的運行情況，比如：維修、故障、正常服務、關閉等，同時也能關注操作人員是處于登錄或是退出狀態。

2 地鐵移動寬傳輸網系統結構

在地鐵乘客無線局域網系統中，移動寬帶傳輸網也是非常重要的部分。該系統部分是由核心交換機、車輛段交換機、車站交換機、在隧道和車輛段建立的無線AP基站設備、光端機、無線列車接入。

2.1 無線網絡結構

本文分析的地鐵乘客信息系統是利用無線局域網、無線AP、無線交換機等來構建，這與WLAN 802.11a/b標準相符合。無線系統構建包括：無線網絡交換機、Ap。其中AP不用與無線網絡交換機進行連接，兩者之間可以通過以太網交換機進行互通，同時也能實現與路由器等網絡設備的連接。在網絡上插入AP之后開啟，AP會直接與無線網絡交換機中的GRE隧道相互連接，由無線終端發送數據，在AP在GRE隧道中接收數據，在傳給無線網絡交換機。在數據傳輸的過程中，需要經過AP中的GRE數據隧道和交換機，之后才能傳輸到無線終端。

2.2 無線設備的互通

地鐵乘客信息系統中的無線設備連接和實現方式包括：（1）車輛段和車站交換機都是在帶寬1000Mb/s光纜環境下與核心交換機實現互通。（2）在上、下的隧道中建設無線基站，就是使上下隧道構成各自的無線網；（3）無線交換機是在1000Mb/s的光纖帶寬下與核心交換機相互連接，無線管理工作站則是以帶寬100Mb/s5類線與核心交換機互通。（4）AP布置，需要保證系統的可靠性，AP覆蓋的每個區域都要有重疊部分，這樣在AP或是其他設備出現異常情況時，可以保證系統能夠正常的運行。（5）根據現場情況，以及無線和寬帶網基站性能選擇合適的AP位置，實現寬帶網絡信息號的全部覆蓋。（6）車輛段和隧道中建設的無線基站，需要5類光端機進行連接，而光端機是通過帶寬100Mb/s與車站或是光端機進行連接，之后在帶寬100Mb/s5類線中與車輛段交換、車站交換機相連接。

2.3 無線車載系統

在地鐵乘客信息系統中，車位無線車載單元主要是負責接收AP信號的，在每個AP機上有2個向天線，這樣是為了提高列車信號接收能力，增加AP輸入距離。在軌道沿線建立的AP是與車站交換機連接的。比如：AP1和車站1交換機是通過光纖相互連接，AP2與車站2也是利用光纖進行連接。這種結構的設計，主要是為了避免某個車站交換機出現問題，或是整個車站出現意外，軌道沿線的AP能夠與備用核心交換機、主控交換機、視頻設備等相互連接。

列車車尾來屬于工作系統，車載無線單元在整個形式過程中遇到的無線信號是從強到弱。在這種環境下，無法判斷車載無線單元是否切換良好，因為每兩個相鄰的AP無線信號強度存在差異，這時可以通過車載無線單元來判斷并執行操作。如果車頭是處于工作狀態，車載無線也是從無線信號由強到弱行駛。這種狀態下，在無線車載單元到達切換點附近時，每兩個AP之間的信號強度差異不大，這時有利于車載無線單元進行判斷分析，這時會出現一小段緩存過程，這會增加一定的切換時間。所以，將上下行連接到相同的頻點，在列車駛來的時候，會有兩個AP車載移動單元連接到系統，這樣就可以實現帶寬分享的目的。

3 結束語

本文分析的無線局域網乘客信息系統，在最高貸款情況可以滿足各種信息對帶寬的需求；雖然在有些情況下，帶寬會變小，但是這種情況持續時間非常段，可以忽略。建立無線局域網形成的地鐵乘客信息系統，可以為乘客提供更加多樣化的信息服務，同時提高地鐵運行的安全性。

[1] 李迪.面向地鐵乘客信息系統的以太網環網協議設計與應用[D].中國科學院大學（中國科學院工程管理與信息技術學院），2017.

[2] 于孝安，杜呈欣，闞庭明等.基于乘客信息系統顯示終端的電源控制技術研究[J].鐵路計算機應用，2016，25（2）：64-66.

[3] 朱東飛，洪婷.城市軌道交通車地通信綜合承載系統（LTE-M）性能測試與分析[J].城市軌道交通研究，2017，20（5）：171-175.