無線局域網(wǎng)技術(shù)在地鐵乘客信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

劉海濤，于曉杰

（中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，青島 266011）

隨著各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，目前在地鐵系統(tǒng)中也逐漸實(shí)現(xiàn)無線局域網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，但是這種系統(tǒng)只能進(jìn)行無線信號傳輸，無法實(shí)現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)寬帶成為一種趨勢[1-2]。無線局域網(wǎng)可以承載大量的數(shù)據(jù)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)信息實(shí)時(shí)傳輸，這位地鐵實(shí)現(xiàn)無線局域網(wǎng)信息系統(tǒng)建設(shè)提供可能。

1 地鐵乘客信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能

1.1 乘客信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

PIS系統(tǒng)是由車站、網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)、接口、中心等子系統(tǒng)構(gòu)成。PIS系統(tǒng)主要以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主，它是建立在多媒體網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，通過地鐵車站、車載終端顯示為媒介給乘客進(jìn)行信息服務(wù)的。PIS系統(tǒng)一般會(huì)給乘客顯示乘客須知、列車時(shí)刻表等信息，同時(shí)也會(huì)播放一些股票信息、廣告、媒體新聞、賽事直播等動(dòng)態(tài)信息，同時(shí)也能作為緊急疏散廣播[3]。中心子系統(tǒng)的構(gòu)成包括：中心操作工作站、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、中心服務(wù)器、UPS、外部接口系統(tǒng)等。見圖1。

圖1 地鐵乘客信息系統(tǒng)分布

1.2 車站子系統(tǒng)

車站系統(tǒng)有兩個(gè)部分構(gòu)成：（1）顯示部分。它具有顯示屏播放功能，同時(shí)能夠解釋顯示的數(shù)據(jù)；該部分功能主要是能夠接受車站發(fā)布的命令，并執(zhí)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(tǒng)建立主要是對車站、中心系統(tǒng)進(jìn)行控制，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，顯示指定人員的信息。PIS系統(tǒng)主要功能包括：（1）用戶權(quán)限管理：為系統(tǒng)提供分級權(quán)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(quán)限）；（2）管理發(fā)布：主要在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對車站設(shè)備軟件進(jìn)行更新和下載安裝；（3）系統(tǒng)任務(wù)管理：車站、中心系統(tǒng)軟件使用需要實(shí)現(xiàn)多任務(wù)管理；（4）系統(tǒng)監(jiān)控：對車站各種情況進(jìn)行中心監(jiān)控，這樣可以及時(shí)監(jiān)控各種系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行情況，比如：維修、故障、正常服務(wù)、關(guān)閉等，同時(shí)也能關(guān)注操作人員是處于登錄或是退出狀態(tài)。

2 地鐵移動(dòng)寬傳輸網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在地鐵乘客無線局域網(wǎng)系統(tǒng)中，移動(dòng)寬帶傳輸網(wǎng)也是非常重要的部分。該系統(tǒng)部分是由核心交換機(jī)、車輛段交換機(jī)、車站交換機(jī)、在隧道和車輛段建立的無線AP基站設(shè)備、光端機(jī)、無線列車接入。

2.1 無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

本文分析的地鐵乘客信息系統(tǒng)是利用無線局域網(wǎng)、無線AP、無線交換機(jī)等來構(gòu)建，這與WLAN 802.11a/b標(biāo)準(zhǔn)相符合。無線系統(tǒng)構(gòu)建包括：無線網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、Ap。其中AP不用與無線網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)進(jìn)行連接，兩者之間可以通過以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行互通，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)與路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接。在網(wǎng)絡(luò)上插入AP之后開啟，AP會(huì)直接與無線網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)中的GRE隧道相互連接，由無線終端發(fā)送數(shù)據(jù)，在AP在GRE隧道中接收數(shù)據(jù)，在傳給無線網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，需要經(jīng)過AP中的GRE數(shù)據(jù)隧道和交換機(jī)，之后才能傳輸?shù)綗o線終端。

2.2 無線設(shè)備的互通

地鐵乘客信息系統(tǒng)中的無線設(shè)備連接和實(shí)現(xiàn)方式包括：（1）車輛段和車站交換機(jī)都是在帶寬1000Mb/s光纜環(huán)境下與核心交換機(jī)實(shí)現(xiàn)互通。（2）在上、下的隧道中建設(shè)無線基站，就是使上下隧道構(gòu)成各自的無線網(wǎng)；（3）無線交換機(jī)是在1000Mb/s的光纖帶寬下與核心交換機(jī)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(jī)互通。（4）AP布置，需要保證系統(tǒng)的可靠性，AP覆蓋的每個(gè)區(qū)域都要有重疊部分，這樣在AP或是其他設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)，可以保證系統(tǒng)能夠正常的運(yùn)行。（5）根據(jù)現(xiàn)場情況，以及無線和寬帶網(wǎng)基站性能選擇合適的AP位置，實(shí)現(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò)信息號的全部覆蓋。（6）車輛段和隧道中建設(shè)的無線基站，需要5類光端機(jī)進(jìn)行連接，而光端機(jī)是通過帶寬100Mb/s與車站或是光端機(jī)進(jìn)行連接，之后在帶寬100Mb/s5類線中與車輛段交換、車站交換機(jī)相連接。

2.3 無線車載系統(tǒng)

在地鐵乘客信息系統(tǒng)中，車位無線車載單元主要是負(fù)責(zé)接收AP信號的，在每個(gè)AP機(jī)上有2個(gè)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(jī)連接的。比如：AP1和車站1交換機(jī)是通過光纖相互連接，AP2與車站2也是利用光纖進(jìn)行連接。這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，主要是為了避免某個(gè)車站交換機(jī)出現(xiàn)問題，或是整個(gè)車站出現(xiàn)意外，軌道沿線的AP能夠與備用核心交換機(jī)、主控交換機(jī)、視頻設(shè)備等相互連接。

列車車尾來屬于工作系統(tǒng)，車載無線單元在整個(gè)形式過程中遇到的無線信號是從強(qiáng)到弱。在這種環(huán)境下，無法判斷車載無線單元是否切換良好，因?yàn)槊績蓚€(gè)相鄰的AP無線信號強(qiáng)度存在差異，這時(shí)可以通過車載無線單元來判斷并執(zhí)行操作。如果車頭是處于工作狀態(tài)，車載無線也是從無線信號由強(qiáng)到弱行駛。這種狀態(tài)下，在無線車載單元到達(dá)切換點(diǎn)附近時(shí)，每兩個(gè)AP之間的信號強(qiáng)度差異不大，這時(shí)有利于車載無線單元進(jìn)行判斷分析，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)一小段緩存過程，這會(huì)增加一定的切換時(shí)間。所以，將上下行連接到相同的頻點(diǎn)，在列車駛來的時(shí)候，會(huì)有兩個(gè)AP車載移動(dòng)單元連接到系統(tǒng)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)帶寬分享的目的。

3 結(jié)束語

本文分析的無線局域網(wǎng)乘客信息系統(tǒng)，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(huì)變小，但是這種情況持續(xù)時(shí)間非常段，可以忽略。建立無線局域網(wǎng)形成的地鐵乘客信息系統(tǒng)，可以為乘客提供更加多樣化的信息服務(wù)，同時(shí)提高地鐵運(yùn)行的安全性。

[1] 李迪.面向地鐵乘客信息系統(tǒng)的以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)協(xié)議設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D].中國科學(xué)院大學(xué)（中國科學(xué)院工程管理與信息技術(shù)學(xué)院），2017.

[2] 于孝安，杜呈欣，闞庭明等.基于乘客信息系統(tǒng)顯示終端的電源控制技術(shù)研究[J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)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(tǒng)（LTE-M）性能測試與分析[J].城市軌道交通研究，2017，20（5）：171-175.