試論地鐵通信領(lǐng)域中WLAN技術(shù)的應(yīng)用

陳劍飛

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試論地鐵通信領(lǐng)域中WLAN技術(shù)的應(yīng)用

陳劍飛

南京地鐵運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210012

分析了WLAN技術(shù)的有關(guān)含義，同時(shí)闡述了地鐵通信領(lǐng)域之中WLAN技術(shù)的組網(wǎng)方式，最后再結(jié)合多年工作實(shí)際，圍繞地鐵通信領(lǐng)域中WLAN技術(shù)具體應(yīng)用情況進(jìn)行了分析，旨在深入了解WLAN技術(shù)，將其科學(xué)且有效地應(yīng)用在地鐵通信領(lǐng)域中。

地鐵通信領(lǐng)域；WLAN技術(shù)；組網(wǎng)方式；具體應(yīng)用

1 WLAN技術(shù)的內(nèi)涵

WLAN技術(shù)是Wireless Local Area Networks的縮寫，具體指局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，以無(wú)線網(wǎng)絡(luò)媒體與介質(zhì)展開通信的一種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)形式。由于其采用的是無(wú)線電微波空間傳輸形式，因此受線纜限制較小甚至不受限制。此外，遵循IP協(xié)議，在一定范圍內(nèi)能夠向用戶提供高速數(shù)據(jù)連接渠道，往往傳輸?shù)木嚯x幾十米到幾百米不等，速率最高時(shí)還能傳輸至幾公里。按照國(guó)際出臺(tái)的有關(guān)法律規(guī)范，若是服務(wù)于醫(yī)療、工業(yè)及科學(xué)等領(lǐng)域，工作頻率使用范圍約為2?480?MHz，且無(wú)需申請(qǐng)ISM頻段?，F(xiàn)階段我國(guó)同國(guó)際接軌，所使用的頻點(diǎn)和歐洲一樣，均開放了1～13信道[1]。

據(jù)了解，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)各城市地鐵大多采用的是WLAN技術(shù)支撐下的PIS系統(tǒng)及CBTC系統(tǒng)，特別是北上廣等發(fā)達(dá)城市均采用WLAN技術(shù)等對(duì)上述兩系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與調(diào)試，究其原因主要是基于產(chǎn)品鏈以及技術(shù)本身的成熟度而定。WLAN技術(shù)本身有著系統(tǒng)容量大、近距離傳輸以及接入速度快等優(yōu)勢(shì)，因此其會(huì)隨著技術(shù)的不斷發(fā)展而被更廣泛地應(yīng)用在地鐵通信領(lǐng)域中。

2 WLAN技術(shù)在地鐵中的組網(wǎng)方式

將WLAN技術(shù)應(yīng)用在地鐵通信系統(tǒng)中，在具體組網(wǎng)時(shí)應(yīng)使用車載AP及軌旁AP等系統(tǒng)。需要注意的是，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)際上是由交換機(jī)、軌旁AP、車載控制服務(wù)器、車載AP以及天線等設(shè)備構(gòu)成的，且車站接入層的以太網(wǎng)交換機(jī)和天線接入點(diǎn)AP是在單模光纜光纖收發(fā)器的利用下連接到一起的，而控制中心涉及的無(wú)線控制器則是在控制中心以太網(wǎng)和GE鏈路的工作作用下連接到一起的。有線網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)之后出現(xiàn)了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，后者能在IEEE 802.11a/g/n/ac這一標(biāo)準(zhǔn)的5.5?GHz或者2.4?GHz頻段的無(wú)線通信技術(shù)幫助下實(shí)現(xiàn)地鐵車輛與地面通信，并確保車地之間實(shí)時(shí)無(wú)縫的信息傳輸。

分析天線與AP特性，再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)選擇與確立AP數(shù)量和位置。只有這樣才能確保WLAN技術(shù)提供的無(wú)線信號(hào)，實(shí)現(xiàn)全范圍無(wú)縫隙覆蓋，并不斷實(shí)施調(diào)整與優(yōu)化，以滿足車地之間的實(shí)時(shí)通信需求（見(jiàn)圖1）。但需注意的是，要想實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信，則要求無(wú)線網(wǎng)絡(luò)所提供的雙向式傳輸有效寬帶的速率務(wù)必在15?MB/s以上，且地鐵車輛的行駛速度為80?km/h。

圖1 軌旁無(wú)線天線覆蓋示意圖

3 WLAN技術(shù)在地鐵通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中的具體應(yīng)用情況

3.1 選擇與安裝

針對(duì)軌旁AP天線的安裝應(yīng)選擇抱桿安裝法，而后再在天線安裝夾（自帶）的利用下把天線直接固定在軌旁立柱之上。車載無(wú)線單元與AP天線涉及的天線高度十分相近，因此不需要單獨(dú)做機(jī)械傾斜。

車載無(wú)線單元涉及的天線被直接安裝在駕駛操作室內(nèi)的上部，但從隧道環(huán)節(jié)以及安裝需求等方面進(jìn)行考慮，便需要為每一個(gè)AP配備與IP?65級(jí)要求相符的設(shè)備箱，同時(shí)針對(duì)高架段和地面段的AP還應(yīng)加裝必要的防雷漏電設(shè)施（見(jiàn)圖2）。

圖2 防雷漏電設(shè)備安裝示意圖

3.2 地址規(guī)劃

眾所周知，地鐵車輛需要在不同車站間來(lái)回移動(dòng)。對(duì)此，應(yīng)把車載網(wǎng)絡(luò)的VLAN三層終結(jié)至車站中心交換機(jī)中，而這需要在中心交換機(jī)和車站交換機(jī)的中點(diǎn)位置配備IEEE 802.IQTrunk，這樣不同的車站VLAN和車載信息才能傳遞到中心交換機(jī)中。值得一提的是，IP地址規(guī)劃應(yīng)遵循連續(xù)性、可擴(kuò)充性等原則。

3.3 QoS規(guī)劃

基于車地?zé)o線形式的WLAN網(wǎng)絡(luò)，其中的QoS十分關(guān)鍵。這是因?yàn)槠涫潜Ｕ弦曨l。語(yǔ)音等通信質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)，其最明顯的作用便在于實(shí)時(shí)傳遞視頻和語(yǔ)音。

3.4 確保WLAN技術(shù)安全

據(jù)了解，WLAN技術(shù)均采用的是5.5?GHz或者2.4?GHz的公共電磁波。無(wú)論是在地鐵車廂內(nèi)，還是在地鐵站內(nèi)，每位乘客均有干擾物理?xiàng)l件的可能。因此人們?cè)趹?yīng)用WLAN技術(shù)時(shí)，會(huì)從技術(shù)安全等方面進(jìn)行考慮，目的在于避免或防范網(wǎng)絡(luò)攻擊，防止出現(xiàn)地鐵安全事故[2]。

具體來(lái)講，確保WLAN技術(shù)運(yùn)行安全，首先要做的便是設(shè)置相對(duì)復(fù)雜的SSID系統(tǒng)，并禁止、隱藏WLAN設(shè)備向傳播SSID；其次應(yīng)綁定認(rèn)證MAC，禁止一切沒(méi)有經(jīng)過(guò)綁定的MAC地址入侵或者訪問(wèn)地鐵網(wǎng)絡(luò)；然后認(rèn)證WPA-PSK，并設(shè)置相對(duì)復(fù)雜的WPA-PSK密匙，通常密碼長(zhǎng)度為8～63位；最后還應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持使用WPA-TKIP無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)，并進(jìn)行加密處理。

4 總結(jié)

綜上所述，本文通過(guò)分析WLAN技術(shù)內(nèi)涵，闡述了其在地鐵通信領(lǐng)域中的具體應(yīng)用情況。為確保該技術(shù)被全面應(yīng)用，在建設(shè)初期便需要開展合理完善的頻點(diǎn)規(guī)劃，并針對(duì)WLAN技術(shù)應(yīng)用實(shí)況給出一些有效的調(diào)整與優(yōu)化方案，使其更符合地鐵運(yùn)營(yíng)要求。

[1]田偉.WLAN技術(shù)在地鐵通信領(lǐng)域中的應(yīng)用研究[J].科技信息，2014（10）：155，156.

[2]張仲康，張大釗.WLAN技術(shù)在地鐵通信領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].中國(guó)新通信，2016（17）：127.

Application of WLAN Technology in the Field of Subway Communication

Chen Jianfei

Nanjing Metro Operation Co., Ltd., Jiangsu Nanjing 210012

The paper analyzes the meaning of WLAN technology, and expounds the networking mode of Metro communication field of WLAN technology, and finally combined with years of practical work in the field of communication technology.The WLAN subway application were analyzed, aiming at understanding the WLAN technology and applying it in the field of subway communication scientifically and effectively.

subway communication field; WLAN technology; networking mode; specific application

TN925.93

A

1009-6434（2017）11-0024-02