2.4G頻段的頻譜利用與地鐵干擾案例分析

中國(guó)無(wú)線電協(xié)會(huì)理事 希玉久

一、引言

人類正經(jīng)歷著有史以來(lái)最為迅速的以信息和通信技術(shù)（ICT）為代表的科技革命。近十幾年來(lái)，無(wú)線電正處于令人眩目的大變革時(shí)代，無(wú)線電業(yè)務(wù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，新技術(shù)、新制式曾出不窮，無(wú)線設(shè)備制造向智能化、移動(dòng)化、寬帶化、功能服務(wù)多樣化發(fā)展演進(jìn)，無(wú)線電在“物聯(lián)網(wǎng)”、“泛在網(wǎng)絡(luò)社會(huì)”（UNS）中扮演著重要角色。與此同時(shí)，無(wú)線電頻譜這種寶貴且有限的自然資源異常擁擠。連過(guò)去不怎么受“待見(jiàn)”的工科醫(yī)（ISM）頻段（如2.4GHz），由于不收頻占費(fèi)、免發(fā)執(zhí)照都成了“寶貝”頻段在爭(zhēng)相使用。

城市軌道交通是引領(lǐng)中國(guó)走新型城市化道路滿足城鎮(zhèn)發(fā)展需求的重要交通工具，近些年來(lái)中國(guó)各地正在大規(guī)模規(guī)劃建設(shè)地鐵、輕軌等基礎(chǔ)設(shè)施，預(yù)計(jì)2020年前我國(guó)城軌交通新增營(yíng)業(yè)里程將達(dá)到6560公里，將投入3萬(wàn)多億元。與城市軌道交通配套的基于通信的列車控制系統(tǒng)CBTC（Communication Based Train Control System）也選用了與ISM“共用”的不受無(wú)線電管理“干擾保護(hù)”的2.4GHz頻段，最近就多次發(fā)生無(wú)線電“干擾”甚至“逼?！钡罔F運(yùn)營(yíng)的事件。本文將就2.4GHz頻段的頻譜利用、管理及“逼?！钡罔F事件作為案例進(jìn)行干擾分析，供研究參考。

二、國(guó)際國(guó)內(nèi)2.4GHz頻段的頻率劃分規(guī)定

1. 電磁頻譜是寶貴的自然資源

（1）無(wú)線電磁頻譜的定義。電磁頻譜是指按照電磁波頻率或者波長(zhǎng)排列起來(lái)所形成的譜系。實(shí)際上“頻譜”（Spectrum）的物理概念最初只限于從紅色到紫色各種不同顏色的光組成的可見(jiàn)光，在空中以每秒鐘30萬(wàn)公里的速度傳播。電磁頻譜可以從可見(jiàn)光向兩個(gè)方向擴(kuò)展，更高頻率的“光”包括紫外線、X射線以及宇宙射線，較低頻率的“光”就是紅外光，而3000GHz以下稱為無(wú)線電（radio）頻譜，但3000GHz以上頻率的“無(wú)線”（Wireless）通信包括紅外線（波長(zhǎng)0.7mm～1mm）、自由空間光無(wú)線通信等現(xiàn)也已用于從電信鏈路到衛(wèi)星遙感等多種業(yè)務(wù)，國(guó)際電聯(lián)ITU已將3000GHz以上頻段及此頻段上的固定業(yè)務(wù)應(yīng)用納入國(guó)際《無(wú)線電規(guī)則》及相關(guān)建議。

（2）無(wú)線電磁頻譜是有限的、寶貴的自然資源。21世紀(jì)將是信息社會(huì)時(shí)代，誰(shuí)掌握了信息誰(shuí)就有了競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)。信息時(shí)代正在改變著人們的工作方式和生活方式，而且將徹底改變世界利益的格局和競(jìng)爭(zhēng)的態(tài)勢(shì)。無(wú)線電通信是傳遞信息的重要手段，為全社會(huì)提供著各類信息傳遞服務(wù)，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)防建設(shè)和人民生活中發(fā)揮著重要的作用。電磁頻譜雖然很寬，但由于受到無(wú)線電波的固有傳播特性和現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展等因素所限，盡管采用時(shí)域、頻域、空域、正交等多種技術(shù)，可用的無(wú)線電頻譜資源仍然是有限的、寶貴的，必須充分有效地予以利用、保護(hù)和科學(xué)管理。

2. 頻率規(guī)劃與劃分、分配、指配

（1）無(wú)線電業(yè)務(wù)。根據(jù)ITU《無(wú)線電規(guī)則》和《中華人民共和國(guó)無(wú)線電頻率劃分規(guī)定》，使用無(wú)線電頻率的無(wú)線電業(yè)務(wù)基本上分為兩大類，即無(wú)線電通信業(yè)務(wù)和射電天文業(yè)務(wù)。無(wú)線電通信業(yè)務(wù)又可分為地面業(yè)務(wù)及空間業(yè)務(wù)，其中包括固定業(yè)務(wù)、移動(dòng)業(yè)務(wù)、廣播業(yè)務(wù)、業(yè)余業(yè)務(wù)、安全業(yè)務(wù)等總共定義了43種業(yè)務(wù)。近些年來(lái)，不管是空間業(yè)務(wù)還是地面業(yè)務(wù)都取得了迅速發(fā)展，應(yīng)用非常廣泛。

（2）無(wú)線電頻率劃分。無(wú)線電頻率劃分即為規(guī)定某一無(wú)線電頻段供一種或多種地面或空間無(wú)線電通信業(yè)務(wù)，或射電天文業(yè)務(wù)在規(guī)定的條件下使用，是無(wú)線電頻率操作、使用、管理的基礎(chǔ)和依據(jù)，不能違反。

國(guó)際頻率劃分表將全球分為三個(gè)區(qū)域，第一區(qū)包括歐洲、非洲和部分亞洲國(guó)家；第二區(qū)包括南、北美洲；第三區(qū)包括大部分亞洲國(guó)家和大洋洲，我國(guó)屬于第三區(qū)。國(guó)際和國(guó)內(nèi)的頻率劃分通常在一段時(shí)間內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定不變，通常根據(jù)無(wú)線電技術(shù)和無(wú)線電業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，集中進(jìn)行調(diào)整和修訂。我國(guó)最新修訂的《中華人民共和國(guó)無(wú)線電頻率劃分規(guī)定》于2010年12月1日起公布實(shí)施。ITU關(guān)于2.4～2.5GHz頻段三個(gè)無(wú)線電區(qū)的頻率劃分規(guī)定（見(jiàn)表1），中國(guó)關(guān)于2.4～2.5GHz頻段的頻率劃分規(guī)定（見(jiàn)表2）。

（3）無(wú)線電頻率分配。頻率分配是指批準(zhǔn)頻率（或頻道）給某一個(gè)或多個(gè)國(guó)家、地區(qū)、部門在規(guī)定的條件下使用。我國(guó)主要通過(guò)下達(dá)頻率分配文件的形式，為頻率需求部門分配專用頻率。根據(jù)我國(guó)無(wú)線電管理?xiàng)l例的規(guī)定，頻率分配由國(guó)家無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)統(tǒng)一進(jìn)行。

（4）無(wú)線電頻率指配。無(wú)線電頻率指配是國(guó)家或地方無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)根據(jù)設(shè)臺(tái)（站）審批權(quán)限，批準(zhǔn)某單位或個(gè)人的某一無(wú)線電臺(tái)（站）在規(guī)定的條件下使用某一無(wú)線電頻率。通信范圍或服務(wù)區(qū)域涉及兩個(gè)以上的省或涉及境外的無(wú)線電臺(tái)（站），由國(guó)家無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)指配頻率。在省、自治區(qū)、直轄市范圍內(nèi)通信或服務(wù)的無(wú)線電臺(tái)（站），由省、自治區(qū)、直轄市無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)指配頻率。

表1 ITU關(guān)于2.4～2.5GHz頻段三個(gè)無(wú)線電區(qū)的頻率劃分規(guī)定

表2 中國(guó)關(guān)于2.4～2.5GHz頻段的頻率劃分規(guī)定

3. 使用2.4GHz頻段的相關(guān)規(guī)定

（1）頻率劃分規(guī)定

由以上兩表的無(wú)線電頻率業(yè)務(wù)劃分可知，該頻段內(nèi)有多種無(wú)線電業(yè)務(wù)與工科醫(yī)設(shè)備共用，并用腳注方式做了規(guī)定：

表1中的腳注5.150注明：下列頻帶：2400～2500MHz（中心頻率為2450MHz）也指定給工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療（ISM）使用。在這些頻帶內(nèi)工作的無(wú)線電通信業(yè)務(wù)必須承受由于這些應(yīng)用可能產(chǎn)生的有害干擾。在這些頻帶內(nèi)操作的ISM設(shè)備應(yīng)遵守15.13款的規(guī)定（詳見(jiàn)國(guó)家無(wú)線電規(guī)則）。

表2中的中國(guó)劃分表中的腳注CHN28注明：該頻段引入的有關(guān)IMT應(yīng)用的國(guó)際注腳，不改變移動(dòng)業(yè)務(wù)在劃分表中現(xiàn)有業(yè)務(wù)主次地位。同時(shí)，應(yīng)盡快研究該頻段已劃分業(yè)務(wù)的應(yīng)用模式、頻率使用規(guī)劃、業(yè)務(wù)間的兼容共存條件及協(xié)調(diào)程序。在此之前，IMT應(yīng)用不投入實(shí)際部署使用，但在2300～2400MHz頻段，IMT可在室內(nèi)使用（2010年）。

（2）對(duì)該頻段的無(wú)線電設(shè)備管理（型號(hào)認(rèn)證）規(guī)定

根據(jù)《中華人民共和國(guó)無(wú)線電管理?xiàng)l例》規(guī)定，無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)對(duì)無(wú)線電設(shè)

備的研制、進(jìn)口、生產(chǎn)和銷售的管理是其主要職責(zé)之一。無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)對(duì)無(wú)線電設(shè)備管理主要包括無(wú)線電發(fā)射“設(shè)備型號(hào)核準(zhǔn)”和設(shè)備檢測(cè)等，目的是從源頭上減少和消除干擾源，重點(diǎn)審核無(wú)線電發(fā)射設(shè)備的發(fā)射技術(shù)參數(shù)。不符合無(wú)線電管理規(guī)定或相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是擾亂無(wú)線電波秩序的主要原因之一。

用戶購(gòu)置設(shè)備須知：

⊙ 設(shè)置使用的這類SRD無(wú)線電設(shè)備，應(yīng)當(dāng)是通過(guò)設(shè)備檢測(cè)經(jīng)國(guó)家認(rèn)可的“型號(hào)核準(zhǔn)”的設(shè)備，用戶采購(gòu)設(shè)備時(shí)應(yīng)確認(rèn)銷售單位是否持有無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)核發(fā)的《無(wú)線電發(fā)射設(shè)備型號(hào)核準(zhǔn)證》。

⊙ 購(gòu)置設(shè)備的型號(hào)、性能、制式、組網(wǎng)形式等是否符合組網(wǎng)的要求。

⊙ 應(yīng)考察設(shè)備的真?zhèn)巍⒐┴浧谙?、設(shè)備來(lái)源渠道、設(shè)備質(zhì)量、價(jià)格以及設(shè)備的技術(shù)參數(shù)等。

⊙ 考察銷售單位的實(shí)力信譽(yù)、技術(shù)力量、維修能力及售后服務(wù)等情況，銷售單位應(yīng)為用戶提供可靠的質(zhì)量保證和售后服務(wù)。

（3）對(duì)2.4GHz頻段的操作使用等相關(guān)規(guī)定

為規(guī)范微功率、短距離設(shè)備（SRD）包括2.4GHz頻段的無(wú)線電設(shè)備和業(yè)務(wù)管理，國(guó)家于1998年、2001年、2002年多次發(fā)布相關(guān)管理規(guī)定，2.4GHz頻段作為無(wú)線局域網(wǎng)、無(wú)線接入系統(tǒng)、藍(lán)牙技術(shù)設(shè)備、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)等各類無(wú)線電臺(tái)站的共用頻段，符合技術(shù)要求的各類無(wú)線電通信設(shè)備在2.4～2.4835GHz頻段內(nèi)與無(wú)線電定位業(yè)務(wù)及工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療等非無(wú)線通信設(shè)備共用頻率，均為主要業(yè)務(wù)。

2002年（信部無(wú)〔2002〕353號(hào)）文《關(guān)于調(diào)整2.4GHz頻段發(fā)射功率限值及有關(guān)問(wèn)題的通知》對(duì)2.4～2.4835GHz頻段無(wú)線電發(fā)射設(shè)備的主要技術(shù)指標(biāo)如等效全向輻射功率（EIRP）、天線增益、最大功率譜密度做了明確規(guī)定。

2005年（信部無(wú)〔2005〕423號(hào)）文發(fā)布的“微功率（短距離）無(wú)線電設(shè)備的技術(shù)要求”中又專門把2.4GHz數(shù)字無(wú)繩電話調(diào)整作為該頻段業(yè)務(wù)，平均等效全向發(fā)射功率限值為25mW，必須采用跳頻工作方式，且跳頻信道至少為75個(gè)。另外對(duì)其他短距離無(wú)線電設(shè)備的發(fā)射功率限值為10mW（e.i.r.p）。

同時(shí)要求該頻段內(nèi)的無(wú)線電發(fā)射設(shè)備的射頻部分與其天線必須按照一體化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)；在該頻段內(nèi)的無(wú)線電臺(tái)站之間產(chǎn)生干擾，原則上不受保護(hù)。另外還規(guī)定在大中城市城近郊區(qū)等人口密集地區(qū)，不得設(shè)置使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)擴(kuò)頻通信臺(tái)站。

三、關(guān)于2.4GHz頻段的無(wú)線電業(yè)務(wù)及頻率使用現(xiàn)狀

1. 在2.4～2.4835GHz頻段操作使用的無(wú)線電業(yè)務(wù) 和設(shè)備

⊙ 多種ISM設(shè)備（微波爐等大量操作使用，中心頻率為2.45GHz）。

⊙ 醫(yī)用微波治療儀（一定規(guī)模）。

⊙ WLAN（大量操作使用）。

⊙ 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)（短距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)10～20km）（發(fā)執(zhí)照限制使用）。

⊙ 2.4GHz數(shù)字無(wú)繩電話（一定規(guī)模）。

⊙ 藍(lán)牙、RFID等微功率設(shè)備（大量使用）。

⊙ 其他微功率設(shè)備等。

上述設(shè)備制式一般發(fā)射功率（ISM設(shè)備除外）均符合國(guó)家規(guī)定，天線的制式、結(jié)構(gòu)及增益指標(biāo)差異很大，頻率配置、調(diào)制方式、信道間隔、保護(hù)帶不統(tǒng)一。

2. 關(guān)于2.4GHz頻段的無(wú)線電干擾狀況

由于該頻段屬工科醫(yī)設(shè)備與無(wú)線電業(yè)務(wù)共用頻段，無(wú)需交頻占費(fèi)的免發(fā)電臺(tái)執(zhí)照的頻段，設(shè)備的品種繁多，電磁環(huán)境異常復(fù)雜。在2.4GHz頻段內(nèi)經(jīng)常有發(fā)生干擾的申訴。盡管有法制、有處罰，但仍存在有同頻段電臺(tái)超標(biāo)或非法操作等問(wèn)題。

四、關(guān)于2.4GHz頻段無(wú)線電干擾及典型干擾案例分析

1. 無(wú)線電干擾

無(wú)線電通信的最大優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備操作使用靈活、方便，而其最大的缺點(diǎn)就是容易受到干擾，直接影響通信信號(hào)質(zhì)量甚至?xí)斐筛鼮閲?yán)重的后果，更可能給人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)威脅或損失。如我國(guó)曾發(fā)生多次民航機(jī)場(chǎng)的通信導(dǎo)航系統(tǒng)受到干擾的投訴，迫使有的飛機(jī)導(dǎo)航受干擾只能飛到其他機(jī)場(chǎng)降落，有的機(jī)場(chǎng)不得不暫時(shí)關(guān)閉幾個(gè)小時(shí)經(jīng)過(guò)緊急處理干擾之后才使飛機(jī)正常起落，直接造成經(jīng)濟(jì)損失并影響到人們的正常生活和工作。結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中有不少干擾是來(lái)自一些電臺(tái)選址不當(dāng)、發(fā)射頻率或設(shè)備不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)射功率過(guò)大以及天線之間距離過(guò)近形成互調(diào)干擾等多種原因所造成的。

（1）無(wú)線電干擾。是指發(fā)生在無(wú)線電頻譜內(nèi)的干擾。當(dāng)接收機(jī)收到無(wú)用信號(hào)時(shí)會(huì)導(dǎo)致有用信號(hào)的接收質(zhì)量下降，出現(xiàn)信息差錯(cuò)或丟失，甚至?xí)钄嗤ㄐ?，這就是通常所說(shuō)的無(wú)線電干擾。無(wú)線電干擾通常有同信道干擾、鄰道干擾、帶外干擾、互調(diào)干擾、阻塞干擾等。

（2）來(lái)自工、科、醫(yī)等非無(wú)線電設(shè)備的干擾。一些非無(wú)線電設(shè)備（如微波爐、熱合機(jī)、醫(yī)用微波治療儀等）在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的無(wú)線電波輻射，對(duì)無(wú)線電臺(tái)（站）會(huì)產(chǎn)生有害干擾，稱為非無(wú)線電設(shè)備輻射干擾。

另外，從無(wú)線電管理和頻率指配協(xié)調(diào)的目的出發(fā)，根據(jù)干擾的程度，一般把無(wú)線電干擾分為如下幾級(jí)：

⊙ 允許干擾。在給定條件下，產(chǎn)生的干擾使接受質(zhì)量下降，但不明顯，在國(guó)際、國(guó)內(nèi)相關(guān)規(guī)定的范圍之內(nèi)的干擾，稱為允許的干擾。

⊙ 可接受干擾。在給定的條件下，產(chǎn)生的干擾使接收質(zhì)量有中等程度的降低，由主管部門認(rèn)定是可以接受的干擾，稱為可接受干擾。

⊙ 有害干擾。危及無(wú)線電導(dǎo)航或其他安全業(yè)務(wù)的運(yùn)行，或嚴(yán)重?fù)p害、阻礙或反復(fù)阻斷正在正常運(yùn)行的無(wú)線電業(yè)務(wù)的干擾，稱為有害干擾。

（3）無(wú)線電干擾查處的原則。遇到干擾時(shí)，主要是根據(jù)《中華人民共和國(guó)無(wú)線電管理?xiàng)l例》和ITU（國(guó)際電聯(lián)）的《無(wú)線電規(guī)則》相關(guān)規(guī)定，當(dāng)處理無(wú)線電干擾時(shí)應(yīng)遵循帶外讓帶內(nèi)、次要無(wú)線電業(yè)務(wù)讓主要無(wú)線電業(yè)務(wù)、后建電臺(tái)讓先建電臺(tái)和無(wú)規(guī)劃讓有規(guī)劃的原則。但工作在ISM的2.4GHz頻段內(nèi)的系統(tǒng)之間、無(wú)線電臺(tái)站之間產(chǎn)生干擾，原則上不受保護(hù)。

2. 使用2.4GHz頻段的地鐵干擾案例分析

（1）地鐵通信和信號(hào)系統(tǒng)受干擾“逼停”地鐵運(yùn)營(yíng)

2012年11月初短短一個(gè)星期內(nèi)，深圳地鐵2號(hào)線、5號(hào)線多趟列車多次發(fā)生故障，緊急停運(yùn)。據(jù)了解以前也發(fā)生過(guò)類似事件，只是11月故障過(guò)于頻繁，引起了人們極大關(guān)注。后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證表明，當(dāng)列車上帶Wi-Fi無(wú)線路由器3G手機(jī)、便攜機(jī)等使用達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，就會(huì)對(duì)使用2.4GHz共用頻段的CBTC地鐵信號(hào)系統(tǒng)造成干擾。另?yè)?jù)稱采用CBTC系統(tǒng)的南京地鐵2號(hào)線也多次因信號(hào)干擾造成列車晚點(diǎn)；廣州地鐵3號(hào)和4號(hào)線采用的CBTC信號(hào)系統(tǒng)也常發(fā)生一些不明原因的緊急停車?？磥?lái)只要是基于2.4GHz頻段的CBTC系統(tǒng)，都回避不了信號(hào)干擾問(wèn)題。我國(guó)各地2010年后新建的40多個(gè)地鐵項(xiàng)目大都采用CBTC系統(tǒng)，一旦無(wú)線信號(hào)受到干擾，都可能會(huì)造成地鐵晚點(diǎn)或緊急制動(dòng)。

（2）地鐵通信和信號(hào)系統(tǒng)

為保證現(xiàn)代化大客運(yùn)量城市軌道交通系統(tǒng)列車運(yùn)行的安全、可靠、準(zhǔn)點(diǎn)、高密度和高效率，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸?shù)募薪y(tǒng)一指揮，行車調(diào)度自動(dòng)化和列車運(yùn)行自動(dòng)化，城市軌道交通系統(tǒng)必須配備專用的、完整的和獨(dú)立的通信系統(tǒng)，以保證軌道交通系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

包括地鐵、輕軌在內(nèi)的軌道交通通信系統(tǒng)是指揮列車運(yùn)行，組織運(yùn)輸，提高效率，保證安全，傳輸各種信息及公務(wù)聯(lián)絡(luò)的重要設(shè)施。軌道交通的信號(hào)系統(tǒng)設(shè)施主要用于指揮和控制列車的運(yùn)行，盡管其投資在整個(gè)地鐵工程中所占的比例不大（通常在3%以下），但它對(duì)提高列車通過(guò)能力、提高運(yùn)能、保證行車安全有著至關(guān)重要的作用。軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是通信技術(shù)與信號(hào)系統(tǒng)相結(jié)合，通信信號(hào)一體化?；谕ㄐ诺牧熊嚳刂葡到y(tǒng)CBTC就是我國(guó)最近幾年的城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的主流制式，CBTC系統(tǒng)采用獨(dú)立于軌道的車-地雙向通信設(shè)備，與列車的精確定位技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞的功能。穩(wěn)定、可靠的車-地雙向通信是CBTC信號(hào)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，它有感應(yīng)環(huán)線、無(wú)線Wi-Fi、裂縫波導(dǎo)管等多種傳輸方式，其中，無(wú)線方式從通信功能、造價(jià)和操作維護(hù)等方面均具有突出優(yōu)勢(shì)，但易受干擾，深圳等城市地鐵采用的就是具有Wi-Fi通信方式的CBTC系統(tǒng)。

（3）地鐵干擾分析

工作在2.4GHz頻段的Wi-Fi設(shè)備電磁環(huán)境測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果

Wi-Fi是IEEE（美國(guó)電氣與電子工程師協(xié)會(huì)）定義的一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（IEEE802.11）系列，是無(wú)線局域網(wǎng)的別稱。隨著技術(shù)的發(fā)展，以及IEEE 802.11a，IEEE 802.11b，IEEE 802.11g，IEEE 802.11n等標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，現(xiàn)在IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)已被通稱作Wi-Fi。

2.4GHz頻段的短距離無(wú)線技術(shù)Wi-Fi的傳輸速率可達(dá)到11Mb/s，22Mb/s，54Mb/s或更高。只要在機(jī)場(chǎng)、車站、咖啡店、圖書(shū)館以及家庭、辦公室等人員較密集的地方設(shè)置Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)并接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶即可使用支持Wi-Fi的筆記本電腦、手機(jī)或PDA設(shè)備高速接入互聯(lián)網(wǎng)。Wi-Fi采用了系列協(xié)議（見(jiàn)表3），其中，IEEE 802.11b/a是20世紀(jì)發(fā)布的，IEEE 802.11a使用的是5GHz頻段，目前大量使用的是IEEE 802.11g，IEEE 802.11n是近兩年剛發(fā)布的數(shù)據(jù)速率更高的新標(biāo)準(zhǔn)。

表3 802.11協(xié)議（摘錄）

由于2.4GHz頻段是多種無(wú)線電業(yè)務(wù)與ISM設(shè)備共用的頻段，電磁環(huán)境異常復(fù)雜，因此各國(guó)對(duì)該頻段的電磁兼容性研究非常重視，國(guó)際電聯(lián)、歐盟和IEEE等國(guó)際組織還專門為此組織研究并制定了相關(guān)建議。例如，在ITU-T K.79建議中描述了工作在2.4GHz頻段設(shè)備的電磁兼容測(cè)試結(jié)果。

在某機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓20×30米大廳，布置3臺(tái)筆記本機(jī)，2個(gè)帶Wi-Fi功能的手機(jī)，一臺(tái)AP接入點(diǎn)，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)圖1所示（詳見(jiàn)ITU-T K.79建議）。類似情況，在6×10米典型咖啡廳的測(cè)試結(jié)果是：輻射功率達(dá)-27.04dBm。

圖1 候機(jī)大廳距AP點(diǎn)6米的測(cè)試結(jié)果

工作在2.4GHz頻段的微波爐電磁環(huán)境測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖2為5個(gè)Wi-Fi設(shè)備工作在信道6，微波爐中心頻率工作在2459MHz時(shí)的測(cè)量結(jié)果，輻射電平最高達(dá)-25.96dBm。

圖2 IEEE802.11 AP信道與微波爐為不同頻率時(shí)的測(cè)試結(jié)果

圖3為5個(gè)Wi-Fi設(shè)備工作在信道10，微波爐中心頻率工作在2459MHz時(shí)的測(cè)量結(jié)果，輻射電平最高達(dá)-25.96dBm。

圖3 IEEE802.11 AP信道與微波爐為頻率重疊時(shí)的測(cè)試結(jié)果

發(fā)生干擾原因

有上述實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果可知，采用Wi-Fi技術(shù)多個(gè)設(shè)備同時(shí)工作在同一地域空間會(huì)受到干擾，隨著用戶數(shù)增加會(huì)降低靈敏度、降低數(shù)據(jù)速率；遇到有微波爐、微波治療儀等ISM設(shè)備會(huì)受到干擾甚至不能正常工作。

地鐵信號(hào)系統(tǒng)主要受來(lái)自工作在2.4GHz同頻段、同制式的Wi-Fi系統(tǒng)的（相互）干擾。當(dāng)?shù)刂袊?guó)電信、中國(guó)聯(lián)通兩大運(yùn)營(yíng)商的帶Wi-Fi功能的3G目前正在大規(guī)模建網(wǎng)運(yùn)營(yíng)，該制式可提供的信道資源最多為3個(gè)，通常建設(shè)一個(gè)AP點(diǎn)同時(shí)能承載二三十個(gè)用戶。由于幾大運(yùn)營(yíng)商加上地鐵系統(tǒng)在同一個(gè)地域空間（如地鐵站大廳）、同時(shí)共同“搶用”這3個(gè)信道，極易發(fā)生“同信道干擾”或“鄰信道干擾”，用戶達(dá)到一定數(shù)量后很難做到不互相“干擾”，輕者造成誤碼率增大、數(shù)據(jù)包延遲、數(shù)據(jù)速率大大降低及通信性能變差，重者造成信道“阻塞”，會(huì)直接導(dǎo)致地鐵信號(hào)系統(tǒng)“誤動(dòng)作”致使機(jī)車緊急制動(dòng)。

根據(jù)Wi-Fi的標(biāo)準(zhǔn)，在2.4～2.4835GHz頻段內(nèi)共配置了14個(gè)信道（后兩個(gè)信道在中國(guó)不能用），采用直序擴(kuò)頻技術(shù)DSSS，由表1可見(jiàn)，每個(gè)信道帶寬為20MHz，實(shí)際發(fā)射的“必要帶寬”為22MHz。說(shuō)明這些信道是互相重疊的，在同一個(gè)地理空間最多只能使用三個(gè)信道如第1，6，11，若選用其他編號(hào)的信道，最多只能有2個(gè)互不干擾的信道。因此，信道資源不足是地鐵通信與信號(hào)系統(tǒng)的直接原因；另外，2.4GHz頻段是ISM和多種無(wú)線電業(yè)務(wù)“共用”頻段，電磁環(huán)境復(fù)雜難管控，作為“安全度”要求很高的“地鐵信號(hào)系統(tǒng)”把這段“免費(fèi)”的無(wú)線電頻率資源用于地鐵信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸不是好的選擇。因?yàn)槌藖?lái)自大量使用的帶Wi-Fi的3G手機(jī)、筆記本機(jī)、無(wú)線城市的Wi-Fi等系統(tǒng)干擾外，城市軌道交通包括地鐵和城郊輕軌在內(nèi)還可能會(huì)受到“醫(yī)用微波治療儀”、“微波爐”、“2.4G無(wú)繩電話”、“塑料熱合機(jī)”等其他系統(tǒng)和設(shè)備的干擾，通信很不安全。

五、幾點(diǎn)建議

（1）地鐵部門應(yīng)該盡快研究提出《地鐵通信與信號(hào)系統(tǒng)使用頻率需求規(guī)劃》并申請(qǐng)“地鐵專用頻率”。對(duì)這種直接涉及“人身安全”的地鐵信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)該申請(qǐng)分配“專用頻點(diǎn)”。但據(jù)了解目前即缺乏一套較完整的地鐵系統(tǒng)的行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，又缺少一個(gè)全國(guó)性的“權(quán)威”性行業(yè)主管部門。全國(guó)各地大中城市的地鐵基建和投資規(guī)模如此之大，對(duì)無(wú)線通信頻率資源需求如此迫切，實(shí)際上只要行業(yè)提出需求，盡管頻率資源緊張，國(guó)家都會(huì)盡量想辦法予以保障。如近幾年審批的交通部的5.8G專用系統(tǒng)，鐵道部的800M數(shù)字集群系統(tǒng)和900M的GSM-R專用系統(tǒng)，以及最近兩年北京、天津等地試用的1.4GHz寬帶政務(wù)專用系統(tǒng)等，目前都運(yùn)行良好。

（2）應(yīng)鼓勵(lì)地鐵通信和信號(hào)系統(tǒng)科技創(chuàng)新。國(guó)外近些年地鐵建設(shè)很少，可借鑒的新技術(shù)和成熟經(jīng)驗(yàn)不多，我國(guó)也是隨著城市軌道交通大發(fā)展于近兩三年才開(kāi)始采用CBTC技術(shù)，應(yīng)盡快地完善地鐵建設(shè)與維護(hù)的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。必須采取措施進(jìn)一步提高地鐵系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和智能化程度，確?？焖?、準(zhǔn)確和人身設(shè)備安全。

（3）地鐵系統(tǒng)的信息化建設(shè)應(yīng)納入各地“智慧城市”、“平安城市”的統(tǒng)一規(guī)劃。地鐵系統(tǒng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，應(yīng)把它的運(yùn)營(yíng)管理納入到地方政府信息化的“統(tǒng)一平臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)“資源共享”，便于城市地上、地下交通資源協(xié)同調(diào)度，便于應(yīng)對(duì)突發(fā)事件、搶險(xiǎn)救災(zāi)和實(shí)施緊急預(yù)警，實(shí)現(xiàn)城市高效管理。