動車組無線局域網(wǎng)技術(shù)研究

吳小旺 李軍 楊浩

摘 要：本文在以動車組局域網(wǎng)技術(shù)為核心，分析動車組局域網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成及功能，提出動車組局域網(wǎng)技術(shù)標準，優(yōu)化無線局域網(wǎng)設(shè)備組成，不斷提高動車組無線局域網(wǎng)技術(shù)水平，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，并為相關(guān)研究人員提供一定的借鑒和幫助。

關(guān)鍵詞;動車組;無線局域網(wǎng);地面網(wǎng)絡(luò);車載局域網(wǎng)

1 動車組無線局域網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計

如圖1所示，為動車組無線局域網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架，整個系統(tǒng)包括運營管理中心、地面網(wǎng)絡(luò)、車載局域網(wǎng)等部分，各部分承擔著相應的運行任務(wù)。其中，運營管理中心主要負責系統(tǒng)運行、維護和管理工作，包括鐵路沿線公網(wǎng)、衛(wèi)星通信、寬帶專網(wǎng)以及客站與車庫Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)等組件;車載局域網(wǎng)主要負責車內(nèi)用戶終端與車內(nèi)內(nèi)容服務(wù)系統(tǒng)的連接，包括單車服務(wù)器、中心服務(wù)器、無線網(wǎng)橋以及接入AP等組件，并在實際應用中具備以下功能：

（1）網(wǎng)絡(luò)接入功能。該系統(tǒng)可以利用運營商3G/4G網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)或?qū)Ｓ脤拵ЬW(wǎng)絡(luò)接入公眾互聯(lián)網(wǎng)，以安全管理需要為基準，建立列車局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)之間的VPN通道，以實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的實時接入。

（2）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與互通功能。一方面，車載無線局域網(wǎng)應提供車內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)，局域網(wǎng)內(nèi)用戶終端可共享車載無線局域網(wǎng)系統(tǒng)的內(nèi)容服務(wù);另一方面，該系統(tǒng)與客站或是車庫無線局域網(wǎng)互通，提供無線局域網(wǎng)互通接口，使得乘客利用客站、車庫內(nèi)無線局域網(wǎng)與運營管理中心進行信息交互。

（3）認證鑒權(quán)功能。在實際應用中，該系統(tǒng)可以對用戶身份進行認證，在用戶接入車載局域網(wǎng)時提供PORTAL服務(wù)，可導航到指定的頁面，并提供用戶接入互聯(lián)網(wǎng)的鑒權(quán)功能，對用戶的身份、權(quán)限及訪問內(nèi)容進行認證。

（4）安全防護功能。在實際應用中，該系統(tǒng)遵循互聯(lián)網(wǎng)安全防衛(wèi)要求進行操作執(zhí)行，并在互聯(lián)網(wǎng)通道安裝防火墻，防止病毒入侵、黑客攻擊等惡意破壞行為，對用戶行為進行記錄與追溯，用戶信息、用戶行為和故障報警等重要數(shù)據(jù)應保存60天以上，阻斷和監(jiān)測非授權(quán)AP，并同時具備互聯(lián)網(wǎng)出口端口防護功能和黑白名單設(shè)置功能，安全防護等級高。

（5）維護管理功能。該系統(tǒng)具備管理、維護旅客列車局域網(wǎng)設(shè)備的功能，對車載中心服務(wù)器、單車服務(wù)器、AP、網(wǎng)橋等設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備配屬位置進行監(jiān)控和管理，對設(shè)備參數(shù)進行遠程設(shè)置;具備對車載中心服務(wù)器、單車服務(wù)器進行本地及遠程內(nèi)容更新、內(nèi)容管控的功能;具備檢測外部設(shè)備授權(quán)狀態(tài)的功能，能夠拒絕未授權(quán)設(shè)備的接入，防止惡意攻擊、信息篡改，信息被篡改后可自動修復;具備車載局域網(wǎng)位置管理功能，能夠利用北斗/GPS進行定位。

2 動車組無線局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)分析

（1）車載局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)。在車載局域網(wǎng)組網(wǎng)中，單個車廂內(nèi)選擇無線AP無線覆蓋方式，車內(nèi)Wi-Fi信號應連續(xù)覆蓋，單個車廂內(nèi)，座車AP數(shù)量應不多于4個，臥車AP數(shù)量應不多于10個，AP與單車服務(wù)器之間采用有線連接。針對有線組網(wǎng)而言，通過同軸電纜、以太網(wǎng)線以及光纖等傳輸介質(zhì)進行有線組網(wǎng)，盡量選擇光纖或是以太網(wǎng)進行有線組網(wǎng)，以保證傳輸效率。

針對無線組網(wǎng)而言，其結(jié)構(gòu)設(shè)計以無線網(wǎng)橋為核心，在最長20輛編組條件下，中心服務(wù)器至車頭或車尾最遠端單車服務(wù)器的無線鏈路最小可用帶寬不小于50Mb/s。

（2）無線網(wǎng)接入技術(shù)。在動車組無線局域網(wǎng)設(shè)計中，以運營商網(wǎng)絡(luò)為主要的無線網(wǎng)接入方式，互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備必須擁有4G網(wǎng)絡(luò)能力，每列車中心服務(wù)器上應統(tǒng)一配置一套互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備，支持每個運營商不少于3張SIM卡的配置能力，具備多信道帶寬匯聚并在車載局域網(wǎng)內(nèi)進行自適應分配的功能;車載互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備的天饋系統(tǒng)應不多于2套，車頂天線應滿足所裝配車型最高運行速度條件下天線風荷載的相關(guān)要求;系統(tǒng)應配置互聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)，保證互聯(lián)網(wǎng)接入的可靠性和可管理性。

3 車載設(shè)備的技術(shù)標準及選擇

（1）車載中心服務(wù)器。在車載中心服務(wù)器設(shè)計與選擇中，必須支持第三方應用，提供Wi-Fi STA，支持IEEE802.11a/b/g/n/ac，支持斷點續(xù)傳及緩存功能;支持斷電自保護、防反接、防短路、防過壓、防欠壓等功能，并具備上電自啟動功能。

（2）單車服務(wù)器。在單車服務(wù)器設(shè)計與選擇中，必須支持內(nèi)置應用服務(wù)器和本地存儲功能，內(nèi)置的應用服務(wù)器支持至少120路本地視頻流服務(wù)，支持加載第三方應用程序，提供車載局域網(wǎng)組網(wǎng)接口，各接口應支持QoS及VLAN，最大額定功率應不超過100W，不應在設(shè)備之外額外增加其它散熱裝置。

（3）AP系統(tǒng)。在型號選擇中，按照《無線電發(fā)射設(shè)備型號核準證》中的相關(guān)要求，系統(tǒng)要工作在2.4GHz或5.8GHz頻段，空中接口物理層協(xié)議應符合GB 15629.11系列標準和ISO/IEC/IEEE 8802-11標準。設(shè)備應能夠在802.11b/g/n和802.11a/n模式下支持20M/40M頻寬自適應模式，在802.11ac模式下支持40M/80M頻寬自適應模式。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文著重于動車組無線局域網(wǎng)技術(shù)的研究，在動車組內(nèi)設(shè)計和建設(shè)無線局域網(wǎng)系統(tǒng)，使得車廂內(nèi)覆蓋WLAN無線局域網(wǎng)，增加乘客的乘車體驗，有利于動車組綜合服務(wù)質(zhì)量的提升。

參考文獻：

[1]宮興琦，姜會增，周用貴.旅客列車無線局域網(wǎng)帶寬分配系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].鐵路計算機應用，2018，27（02）：47-51.

[2]張杰.基于通信的列車控制無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架與安全性研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2015（30）：100-101.