解析地鐵信號(hào)系統(tǒng)無(wú)線通訊傳輸?shù)目垢蓴_措施

徐鵬軒

摘要：結(jié)合實(shí)際，對(duì)地鐵信號(hào)系統(tǒng)無(wú)線通訊傳輸?shù)目垢蓴_措施進(jìn)行分析。首先對(duì)當(dāng)前無(wú)線通訊技術(shù)的基本狀況進(jìn)行論述，其次在分析無(wú)線技術(shù)實(shí)際傳輸機(jī)制內(nèi)容的同時(shí)，列舉了地鐵無(wú)線通信信號(hào)干擾的主要原因，同時(shí)在相關(guān)傳輸干擾原因分析的基礎(chǔ)上，研究地鐵信號(hào)系統(tǒng)無(wú)線傳輸抗干擾的措施，希望論述之后可以給相關(guān)工作人員提供一些參考。

關(guān)鍵詞：地鐵信號(hào)系統(tǒng)? 無(wú)線通訊? 傳輸? 抗干擾措施

從無(wú)線通信的優(yōu)點(diǎn)來(lái)看，由于對(duì)物理線路的依賴性較小，基本上不會(huì)消耗過(guò)多資金，因此得到了不同行業(yè)的歡迎。就地鐵無(wú)線通信設(shè)備來(lái)看，由于列車經(jīng)常發(fā)生即時(shí)位移，深受周邊環(huán)境的影響。加之設(shè)備阻攔和電流干擾，無(wú)線通信出現(xiàn)斷連的現(xiàn)象較為頻繁。在此背景下，就網(wǎng)點(diǎn)的鋪設(shè)和天線的選配等方面的內(nèi)容上有了更高的技術(shù)要求。

1 無(wú)線通信技術(shù)基本概況

結(jié)合系統(tǒng)的適用范圍大小，一般會(huì)按照使用對(duì)象的不同分為公網(wǎng)無(wú)線通信和專用無(wú)線通信兩種。其中地鐵主要使用的是專用無(wú)線通信，可以及時(shí)掌握地鐵運(yùn)輸?shù)幕緺顩r，獲取車廂內(nèi)部的調(diào)度指令，并能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。就無(wú)線通信系統(tǒng)而言，不僅具有較大的數(shù)據(jù)容量，還應(yīng)該具備觀測(cè)物體移動(dòng)的強(qiáng)大能力。

2? 2.4GHz無(wú)線技術(shù)的實(shí)際傳輸機(jī)制

為了保證在地鐵運(yùn)行過(guò)程中具有較好的抗干擾能力，需對(duì)無(wú)線傳輸機(jī)制進(jìn)行充分認(rèn)識(shí)，探索其背后的主要原理。從我國(guó)地鐵列車無(wú)線通信來(lái)看，其內(nèi)在的信道訪問機(jī)制直接對(duì)傳輸數(shù)據(jù)的形式產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。由于信道具有針對(duì)性，只有在某個(gè)客戶使用完成后才能夠和其實(shí)現(xiàn)真正的脫離。2.4GHz無(wú)線技術(shù)可以優(yōu)化當(dāng)前的信道訪問機(jī)制，結(jié)合一定的標(biāo)準(zhǔn)降低載波監(jiān)聽的使用沖突。不管信道的工作狀態(tài)如何，都能夠以優(yōu)先級(jí)考慮來(lái)保證用戶具有平等使用的權(quán)利。從當(dāng)前情況來(lái)看，借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)短波實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，可以保證頻譜選頻技術(shù)能夠在整個(gè)地鐵網(wǎng)絡(luò)中具有更強(qiáng)的抗干擾能力，可以在地鐵列車的系統(tǒng)建設(shè)中普及。從抗干擾技術(shù)的工作原理來(lái)看，它能夠有效地抑制跳頻和擴(kuò)頻現(xiàn)象，避免強(qiáng)磁干擾的現(xiàn)象發(fā)生。特別是在地鐵列車運(yùn)行時(shí)，可以借助動(dòng)態(tài)頻譜的形式彌補(bǔ)頻譜空洞的不足。

除此之外，應(yīng)該深入研究頻譜理論和信道訪問機(jī)制的各項(xiàng)內(nèi)容，通過(guò)多維的運(yùn)算模式來(lái)優(yōu)化當(dāng)前算法。具體來(lái)說(shuō)包括邊緣計(jì)算和綠色多單元集群等方面內(nèi)容，這樣可以提升整體的抗干擾效果。在體系化的計(jì)算方法下，即便出現(xiàn)了強(qiáng)烈的疊加電磁波干擾，但也不會(huì)影響到數(shù)據(jù)傳輸?shù)木_度，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)癱瘓現(xiàn)象發(fā)生。

3 影響地鐵列車無(wú)線通信系統(tǒng)的干擾源

作為提升無(wú)線通信質(zhì)量的關(guān)鍵內(nèi)容，要隨時(shí)把握干擾源動(dòng)態(tài)。在地鐵列車運(yùn)營(yíng)時(shí)，始終在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中發(fā)生位移。所以，為了避免出現(xiàn)嚴(yán)重干擾，需要綜合多方面的途徑內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。

3.1 電磁干擾

在列車行駛的環(huán)節(jié)中，由于牽引系統(tǒng)和車內(nèi)廣播設(shè)備的相互作用，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)電磁干擾現(xiàn)象。具體來(lái)說(shuō)，包括地鐵牽引系統(tǒng)內(nèi)部的電流變化干擾、回流和諧波干擾地鐵鋼軌等。電磁干擾在一定程度上對(duì)地鐵信號(hào)系統(tǒng)無(wú)線傳輸質(zhì)量造成影響。

3.2 多徑干擾

所謂多徑干擾，主要指列車在隧道中行駛時(shí)會(huì)產(chǎn)生無(wú)線信號(hào)的偏離反射，從而形成多徑效應(yīng)，影響列車的信號(hào)穩(wěn)定。

3.3 同頻干擾

外部其他無(wú)線通信設(shè)備會(huì)給地鐵系統(tǒng)帶來(lái)同頻干擾的風(fēng)險(xiǎn)，包括一些大功率的WiFi設(shè)備和藍(lán)牙設(shè)備。

以上的三種干擾屬于地鐵無(wú)線系統(tǒng)中的諧波干擾內(nèi)容，應(yīng)該將其作為主要研究對(duì)象進(jìn)行剖析。為了能夠提升整體抗干擾水平，還需要對(duì)無(wú)線通信設(shè)備進(jìn)行全面調(diào)整，排除外在干擾因子。通常來(lái)說(shuō)，選擇直接序列擴(kuò)頻和跳頻擴(kuò)頻等方式可以有效地阻止外在的潛在干擾因素。從DSSS技術(shù)來(lái)看，它可以將少許的能量通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男问竭M(jìn)行擴(kuò)散。至于FHSS技術(shù)擴(kuò)頻碼序列，經(jīng)常會(huì)通過(guò)其它的調(diào)制措施進(jìn)行調(diào)整。由于頻道之間相互存在排斥性，所以在信號(hào)傳輸過(guò)程中，在受到這種因素干擾時(shí)，整體傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就會(huì)失真，得不到有效的通訊信息。

4 實(shí)現(xiàn)CBTC無(wú)線通訊系統(tǒng)防護(hù)的操作方案

為能夠切實(shí)的解決無(wú)線傳輸抗干擾問題，在實(shí)踐過(guò)程中需要將地鐵信號(hào)無(wú)線傳輸系統(tǒng)的抗干擾主要原因挖掘出來(lái)，從而采取有效的防護(hù)措施進(jìn)行處理，對(duì)常見抗干擾方法進(jìn)行分析。

4.1減少PIS系統(tǒng)的干擾因子

面對(duì)PIS系統(tǒng)帶來(lái)的干擾內(nèi)容，一般會(huì)通過(guò)頻點(diǎn)隔離和補(bǔ)空兩種方式實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。從頻點(diǎn)隔離來(lái)看，通常會(huì)通過(guò)分離PIS系統(tǒng)與CBTC無(wú)線通訊系統(tǒng)的形式優(yōu)化輸出頻率，從而避免一些外在信號(hào)干擾因子影響整體數(shù)據(jù)傳輸效率;至于補(bǔ)空的形式，主要從PIS系統(tǒng)的內(nèi)容出發(fā)做好處理。結(jié)合實(shí)際內(nèi)容，我們認(rèn)為補(bǔ)空方式具有較大可操作性。但從現(xiàn)實(shí)情況來(lái)看，PIS系統(tǒng)有較多供應(yīng)商，所以無(wú)法得到有效實(shí)施。面對(duì)這樣的狀況，一般會(huì)通過(guò)調(diào)整頻段的形式來(lái)解決信號(hào)上的沖突問題，消除外部的信號(hào)干擾，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的信號(hào)沖突。

4.2降低站臺(tái)換乘過(guò)程中的頻率干擾因素

從站臺(tái)的空間布局來(lái)看，地鐵隧道內(nèi)部的開放性較為明顯。特別是在站臺(tái)換乘時(shí)，換乘信號(hào)會(huì)對(duì)其它的無(wú)線通訊子系統(tǒng)產(chǎn)生不同的信號(hào)干擾。在這樣的情況下，通常會(huì)采取積極有效的措施來(lái)規(guī)避信號(hào)干擾的風(fēng)險(xiǎn)：

1.在對(duì)信號(hào)頻點(diǎn)的區(qū)分過(guò)程中，通常會(huì)使用不同的信號(hào)制備設(shè)備對(duì)無(wú)線系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?nèi)容進(jìn)行處理，只有這樣才能夠減少信號(hào)干擾現(xiàn)象的發(fā)生;同時(shí)在實(shí)踐過(guò)程中，除了采用信號(hào)頻點(diǎn)區(qū)分的方法，還可以采用信號(hào)對(duì)接的方式進(jìn)行處理，這種方式主要是將信號(hào)語(yǔ)言劃分在不同區(qū)域，單頻道單信號(hào)的輸出能夠減少干擾的存在。

2.倘若兩者之間的頻段保持基本一致，一般會(huì)通過(guò)選擇不同天線進(jìn)行處理。除此之外，也可以選用不同的車輛進(jìn)行地面通訊。為了獲得更佳的通訊效果，及時(shí)調(diào)整車載天線的具體角度。

4.3打擊非法接入，消除無(wú)線攻擊的影響

從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)來(lái)看，因?yàn)檎w的開放程度較高，所以存在著一些不可控的因素。在開放網(wǎng)絡(luò)的作用下，外部無(wú)線網(wǎng)絡(luò)很容易受到其它信號(hào)的干擾，甚至還會(huì)引發(fā)非法接入的現(xiàn)象。所以需要通過(guò)嚴(yán)格的加密措施對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行防護(hù)，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)癱瘓問題。在防護(hù)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建過(guò)程中，通常會(huì)禁止使用SSID，抵御外部的非法攻擊。為了提升系統(tǒng)安全性，通常還會(huì)設(shè)置MAC，以指定的用戶名單來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的使用安全。

4.4防范多徑效應(yīng)

隨著多徑效應(yīng)的不斷擴(kuò)散，會(huì)使車輛和地面進(jìn)行信息交互時(shí)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的無(wú)線信號(hào)失真情況，不利于無(wú)線通信內(nèi)部的穩(wěn)定性。所以，需要事先做好安全防護(hù)工作，按照不同頻段的內(nèi)容進(jìn)行多子載波測(cè)驗(yàn)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。除此之外，還要關(guān)注周邊的信號(hào)干擾因素，避免出現(xiàn)信號(hào)竊取的風(fēng)險(xiǎn)。如果出現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中遺失現(xiàn)象，一般會(huì)通過(guò)接收端的聯(lián)合編碼進(jìn)行恢復(fù)，只有這樣才能夠提升多徑效應(yīng)的綜合效果。

5 結(jié)語(yǔ)

綜合以上分析，為了能夠保證地鐵在安全運(yùn)行過(guò)程中提升整體的行車效率，一般會(huì)借助BTC無(wú)線通訊子系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行技術(shù)處理。在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸環(huán)節(jié)，經(jīng)常會(huì)受到外在不明信號(hào)干擾，會(huì)引發(fā)系列的數(shù)據(jù)安全問題。從全國(guó)范圍內(nèi)的地鐵線路來(lái)看，不同城市間的地鐵網(wǎng)絡(luò)具有較大差異。為了能夠提升整個(gè)無(wú)線通訊系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，還需要以統(tǒng)一化的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)技術(shù)進(jìn)行規(guī)范。做好無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的信息研究工作，使其能夠在穩(wěn)定運(yùn)行的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的價(jià)值。

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