無線局域網(wǎng)在城市軌道交通應(yīng)用中的幾點思考

公茂進

隨著國民經(jīng)濟的快速增長,城市軌道交通的建設(shè)已經(jīng)在祖國大地蓬勃發(fā)展。伴隨著無線局域網(wǎng)(WLAN)技術(shù)的成熟和發(fā)展,其應(yīng)用日益廣泛。為了提高城市軌道交通的信息化水平,WLAN廣泛用于城市軌道交通的列車控制、旅客信息服務(wù)等各個領(lǐng)域。

1 軌道交通中無線局域網(wǎng)的組成

WLAN主要有 2種拓撲結(jié)構(gòu),即自組織網(wǎng)絡(luò)(也就是對等網(wǎng)絡(luò),常稱 Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò))和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(Infrastructure Network)。軌道交通中無線局域網(wǎng)絡(luò)主要采用后者。在 Infrastructure模式中,無線網(wǎng)絡(luò)至少包括一個連接到有線網(wǎng)絡(luò)上的 AP,這樣的結(jié)構(gòu)單元稱為一個基本服務(wù)集 BSS(Basic Service Set),2個及以上 BSS組成的單獨子網(wǎng)成為擴展服務(wù)集 ESS(Extended Service Set)。多個 AP通過有線網(wǎng)絡(luò)連接成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺,為軌道交通上層應(yīng)用系統(tǒng)提供有線到無線的傳輸通道,是車載相關(guān)設(shè)備與地面、控制中心信息交互的重要手段。

2 無線局域網(wǎng)在軌道交通中的應(yīng)用及特點

目前,WLAN在軌道交通中的應(yīng)用主要有:信號DCS(Data Communication System)系統(tǒng)車-地傳輸、PIS(Passenger Information System)系 統(tǒng) 的 車 -地 傳遞、車載閉路電視監(jiān)控(CCTV)系統(tǒng)。

2.1 信號系統(tǒng)對無線局域網(wǎng)需求的特點

無線局域網(wǎng)為信號系統(tǒng)的冗余骨干網(wǎng)、車載ATP/ATO和軌旁 ATP/ATO提供可靠的連續(xù)通信服務(wù)。

1.高可靠。因為信號系統(tǒng)用 WLAN傳輸控制信息,關(guān)系到行車安全,因此要求高可靠性。高可靠性體現(xiàn)在 WLAN傳輸系統(tǒng)的低誤碼和可用性指標高,同時要求信號 WLAN系統(tǒng)不應(yīng)受到其他系統(tǒng)的干擾。

下班之后，偶爾她會來我這邊坐坐，或一起做飯。她的廚藝很好，做得菜很合我的胃口，我們一起聊天，聊得最多的是上學(xué)時候的事情，她說她的，我說我的，雖沒有一起經(jīng)歷過，卻也能聊得很開心。我也會去她那邊，偶爾還會用她新買的浴缸泡個澡。那段時間，心情明朗了許多。一個人生活是一種樂趣，多了一個可以一起聊天吃飯的朋友，生活便有了另一種樂趣。

2.不間斷。由于采用 WLAN的信號系統(tǒng),多數(shù)用于移動閉塞或者準移動閉塞,列車要求在移動狀態(tài)下實時與地面進行通信,滿足信號系統(tǒng)車-地通信連貫性的要求,因此信號系統(tǒng)對 WLAN要求是通信不間斷。

1.頻段的統(tǒng)籌分配。軌道交通中,WLAN的應(yīng)用較多,而頻率資源相對有限。眾所周知,在我國能夠利用的 2.4 GHz頻段 WLAN系統(tǒng)可以利用的獨立非相互干擾信道只有 3個。為了保證各系統(tǒng)的正常工作,需要對頻率 2.4 GHz和 5.8GHz統(tǒng)籌分配,以減少各系統(tǒng)間的干擾。一般考慮為:信號系統(tǒng)頻率采用 2.4GHz,如單獨上 PIS時,采用 2.4 GHz;但PIS與車載 CCTV同時建設(shè)時,PIS和車載 CCTV頻率分別采用 2.4GHz和 5.8GHz。

2.2 PIS和 CCTV系統(tǒng)對無線局域網(wǎng)需求的特點

1.傳輸帶寬。未來保證傳輸帶寬,需要采用相對密集的 AP布置點,有條件的共用信號系統(tǒng)波導(dǎo)管。采用空間波覆蓋時,應(yīng)充分利用 WLAN的分集增益。

2.采用同頻網(wǎng)絡(luò)。為了減少切換時間,并結(jié)合軌道交通的線路現(xiàn)狀覆蓋的特點,軌道交通中WLAN建設(shè)宜采用同頻網(wǎng)絡(luò)。即每個系統(tǒng)不同 AP采用相同頻點。

1.高帶寬。為了保證移動視頻系統(tǒng)的圖像清晰度和實時性質(zhì)量,視頻信號在傳輸過程帶寬要足夠高,一般每路信號凈帶寬不小于 2～4 Mb/s。

2.低延時。視頻的實時性要求有嚴格的端到端時延要求,這就需要移動視頻無線傳輸環(huán)節(jié)的延時要低。

3.無縫覆蓋及平滑漫游。為了保證在移動的情況下圖像能夠連續(xù)實時,要求視頻信號無線傳輸系統(tǒng)全程連續(xù)無縫覆蓋,并能平滑漫游,以保證監(jiān)視畫面的流暢。

3 工程應(yīng)用中的幾點思考

根據(jù)無線局域網(wǎng)的固有特點,對不同系統(tǒng)的無線局域網(wǎng)的工程建設(shè)進行分析和提出建議。

從單因子污染指數(shù)法評價結(jié)果可以看出，28份荸薺土壤中鋅、銅和鉻的污染指數(shù)均小于1，表明研究區(qū)荸薺土壤目前未受到鋅、銅和鉻元素的污染。從潛在生態(tài)風(fēng)險評價結(jié)果來看，鋅、銅和鉻3種重金屬均處于輕微的潛在生態(tài)風(fēng)險水平，其潛在生態(tài)危害指數(shù)平均值分別為 1.11、2.25 和 0.28，潛在生態(tài)危害由強至弱為Cu＞Zn＞Cr。總體上看鋅、銅和鉻還處于一個較低含量水平，污染風(fēng)險程度較低，基本符合荸薺安全種植的要求。

高?？赏ㄟ^網(wǎng)站、講座、招聘會、假期實習(xí)等多種形式為學(xué)生提供全方位的就業(yè)信息和渠道。同時，高校還應(yīng)根據(jù)就業(yè)信息為大學(xué)生開展職業(yè)素養(yǎng)專題培訓(xùn)，以增強大學(xué)生的就業(yè)適應(yīng)能力。

3.1 軌道交通無線局域網(wǎng)建設(shè)的統(tǒng)籌思考

3.數(shù)據(jù)量不大。信號系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大,傳輸速率一般在 kb/s以下,但要求時延有保證。以滿足信號系統(tǒng)信息傳輸?shù)膶崟r性。

這樣的預(yù)警確實很有必要，但面對兇猛的“培訓(xùn)貸”，似乎不能光靠大學(xué)生謹慎。一邊是找工作的巨大壓力，一邊是各種美好的誘惑，初出校門的大學(xué)生“入彀”并不奇怪。

對于收益一般的山東省沾化縣、河北省黃驊市常規(guī)栽培區(qū)，考慮投入接受能力，可以在棗果進入幼果期時，施加品質(zhì)較高、水溶性較好的復(fù)合肥。根據(jù)具體掛果量，施肥量一般控制在50 kg/株左右?？梢栽谛虚g棗樹滴水線處開寬20 cm左右、深10 cm左右的施肥溝，覆土施肥，然后灌一定量的水，促進復(fù)合肥溶解，快速發(fā)揮肥效。

3.信號獨立建設(shè)。WLAN系統(tǒng)的傳輸帶寬不能簡單為了滿足信號系統(tǒng)安全性和實時性要求,信號系統(tǒng) WLAN宜單獨建設(shè)。

人對于解釋心理距離分為遠和近，對于遠心理距離，通常去解釋最基礎(chǔ)的東西（即用專業(yè)詞匯作為背景且主題）；而對于近心理距離，人們會加入一些自己對于其的理解來解釋，通過細節(jié)化、邊緣化等來逐一闡述。

4.傳輸媒介及 AP點的布置。為了提高系統(tǒng)的可靠性,條件允許時優(yōu)先采用波導(dǎo)管或者漏纜,作為傳輸媒介。如果采用空間波,在 AP點布置應(yīng)考慮采用 LOS方式,并采用空間分集接收。信號系統(tǒng)采用波導(dǎo)管時,PIS和 CCTV可以共用波導(dǎo)管,如北京軌道交通首都機場線。

1.雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)。為了滿足信號系統(tǒng)的高可靠性,WLAN建設(shè)采用雙層 AP的冗余布置,分別構(gòu)成對應(yīng) DCS的紅網(wǎng)和藍網(wǎng)。

6.設(shè)備環(huán)境適應(yīng)能力。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性,應(yīng)該根據(jù)環(huán)境情況嚴格選擇滿足環(huán)境要求的產(chǎn)品。目前區(qū)間 AP與車站交換機間一般采用光纖收發(fā)器進行連接。而傳統(tǒng)的光纖收發(fā)器易成為整個網(wǎng)絡(luò)的薄弱環(huán)節(jié),在光纖收發(fā)器選擇上不僅應(yīng)考慮滿足設(shè)備使用環(huán)境,同時還應(yīng)考慮采用可網(wǎng)管型光纖收發(fā)器,以便能夠像其他設(shè)備一樣進行網(wǎng)管,提高整個系統(tǒng)的可靠性和可維護性。

3.2 信號系統(tǒng)中 W LAN的處理

5.WLAN的其他考慮。軌道交通每條線 AP點和移動用戶數(shù)量不大,宜采用二層網(wǎng)絡(luò)。為增加系統(tǒng)的可靠性和安全性,宜配置生成樹協(xié)議,并采用有線端口認證和無線 MAC地址過濾等手段。

2.應(yīng)用系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮。由于 WLAN無線系統(tǒng)不夠可靠,用于信號系統(tǒng)時,需要在信號系統(tǒng)的應(yīng)用層增加相應(yīng)措施,避免下層 WLAN的不可靠帶來的影響。

4.1.2 觀察前后測數(shù)據(jù)表明，中學(xué)生游泳校本課程的學(xué)習(xí)有助于提升學(xué)生游泳自救與水上救助的能力，使蛙泳、著裝游泳、踩水等技能有較大進步；仰浮、岸上拋浮板等技能也得到發(fā)展。

3.波導(dǎo)管的使用。在投資和安裝位置允許的前提下,信號系統(tǒng)可以采用波導(dǎo)管作為傳輸介質(zhì)。波導(dǎo)管可以在地面安裝和隧道頂部安裝。頂部安裝時,在車站區(qū)域宜采用天線空間波覆蓋。

3.3 PIS和 CCTV系統(tǒng)中 WLAN的處理

根據(jù)視頻信號的傳輸特點,在 CCTV和 PIS系統(tǒng)中,WLAN建設(shè)應(yīng)著重考慮以下問題。

WLAN在 PIS和 CCTV中分別用于地面→車載和車載→地面視頻信息的傳送,二者有著極為相似的特點。

2.切換時延。為了保證視頻信號的實時性,在PCF機制的基礎(chǔ)上采用認證機制,并充分考慮有線傳輸網(wǎng)絡(luò)的MAC地址刷新速度應(yīng)滿足切換的要求。

3.4 AP的選用

軌道交通覆蓋區(qū)域為鏈狀區(qū)域,需要支持車載無線設(shè)備在多個 AP間快速切換的需要。具體 AP的選擇及組網(wǎng)可考慮采用較新技術(shù)的“瘦 AP”。

3.4.1 “瘦 AP”和 “胖 AP”

傳統(tǒng)的 AP將多種功能集為一身,如:物理層、鏈路層、用戶數(shù)據(jù)加密、用戶的認證、QoS、安全策略、用戶的管理及其他應(yīng)用層功能,這類 WLAN設(shè)備俗稱為“胖 AP”。

對于高校層面來說，要將人才培養(yǎng)的規(guī)模擴張逐漸向優(yōu)化人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)方面轉(zhuǎn)化，需要克服擴張規(guī)模的沖動，要根據(jù)自身學(xué)科的基礎(chǔ)以及所具有的辦學(xué)條件，充分結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及政府的人才規(guī)劃來優(yōu)化人才培養(yǎng)的結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)多樣化、復(fù)合型的人才，這是值得深度思考以及認真研究去解決的課題。作為高校，首先要有這方面的整體考慮，作為思想基礎(chǔ)，以后才有可能去采取措施來切實地保障優(yōu)化結(jié)構(gòu)的目標實現(xiàn)。

“胖 AP”的特點是配置靈活、安裝簡單、性價比高,但 AP之間相互獨立,不適宜用戶密度高、多個AP連續(xù)覆蓋等環(huán)境復(fù)雜的場所。

將傳統(tǒng)的“胖 AP”功能進行分離,采用集中控制型 AC+AP設(shè)備,通過集中控制器 AC和輕量級AP配合,實現(xiàn)“胖 AP”設(shè)備的功能。其中,輕量級AP只保留物理鏈路層和 MAC功能,提供可靠、高性能的射頻管理,包括 802.11協(xié)議的無線連接;集中控制器 AC集中所有上層功能,包括安全、控制和管理等功能,與傳統(tǒng)的 AP相比,輕量級 AP實現(xiàn)的功能大大減弱,俗稱為“瘦 AP”。

3.4.2 “胖 、瘦 AP”的選擇”

軌道交通領(lǐng)域為了提高 WLAN的切換速度,可以采用 AC+“瘦 AP”的模式,本質(zhì)上是 DCF模式的發(fā)展和提高。具體組網(wǎng)時,為提高系統(tǒng)的兼容性,盡量采用同一廠商的 AC設(shè)備和 AP設(shè)備。

對雙層鈦合金波紋夾芯結(jié)構(gòu)的低速落錘沖擊性能進行試驗研究，分析不同沖擊速度下的峰值力、能量吸收狀況和失效模式，最后對波紋夾芯結(jié)構(gòu)進行落錘沖擊有限元模擬，比較不同速度下的峰值力、能量轉(zhuǎn)化、吸能效率以及波紋夾芯結(jié)構(gòu)各部分的吸能和變形情況，并對比試驗和有限元模擬結(jié)果。

4 結(jié)束語

隨著軌道交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展,WLAN技術(shù)的合理應(yīng)用將會發(fā)揮更大作用。同時,隨著新的無線傳輸技術(shù)的成熟和發(fā)展,新的技術(shù)勢必將為城市軌道交通的發(fā)展做出更大貢獻。

[1] 鐘章隊,趙紅禮,吳昊,黃清.無線局域網(wǎng)[M].北京:科學(xué)出版社,2004.

[2] 張嵐.WLAN中 QoS關(guān)鍵技術(shù)討論[J].蘭州交通大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).23(3).

[3] 朱小松,陳敏,余英林.H.26L視頻在 WLAN上的實時編碼與傳輸研究[J].電子與信息學(xué)報,26(6).

(責(zé)任編輯:諸 紅)