地鐵信號車載無線通信傳輸?shù)目垢蓴_方案研究

汪容

摘 要：近年來，經(jīng)濟快速發(fā)展，社會不斷進步，帶動各行各業(yè)發(fā)展迅速，結(jié)合現(xiàn)實使用情況來講，特別針對地鐵系統(tǒng)無線通信信號傳輸?shù)目垢蓴_解決方案實行詳細的研究及探索。首先針對現(xiàn)階段地鐵列車在高速行駛過程中無線通信網(wǎng)絡(luò)科技的基礎(chǔ)情況進行解析，其次在研究相關(guān)無線通信技術(shù)真實使用體系數(shù)據(jù)信息的同時，舉例說明了地鐵系統(tǒng)無線通信信號干擾的關(guān)鍵因素，與此同時在有關(guān)傳輸干擾因素研究的條件下，重點分析了地鐵系統(tǒng)無線通信信號傳輸抗干擾的解決方案，期望表述以后能夠為從事相關(guān)工作的工程技術(shù)人員提供一些實用參照。

關(guān)鍵詞：地鐵信號;車載無線;通信傳輸;抗干擾

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和進步，城市人口數(shù)量不斷激增，這給我們的城市的地面交通帶來了巨大的壓力，也給人們的生活帶來了很大的煩惱。城市軌道交通的出現(xiàn)直接對這一交通問題產(chǎn)生了根本性的改變，對當前的地面交通壓力起到了非常大的緩解作用。在地鐵的實際使用中，無線通訊信號是否穩(wěn)定將直接影響到整個地鐵的安全運行。對于地鐵的安全性和穩(wěn)定性而言，無線通信在實際使用中，由于環(huán)境特殊性的影響，這些信號往往得不到較好的保障，在一定程度上影響了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和可靠性，所以，筆者針對這一問題和現(xiàn)象展開闡述，從而推動交通運輸行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

1 地鐵信號系統(tǒng)車-地?zé)o線通信傳輸概述

車-地?zé)o線通信傳輸系統(tǒng)作為地鐵信號系統(tǒng)中，非常關(guān)鍵的地鐵信號系統(tǒng)的子系統(tǒng)，隨著我國信號技術(shù)的不斷發(fā)展，車-地?zé)o線通信傳輸系統(tǒng)逐漸成為了比較獨立的信號組網(wǎng)。車-地?zé)o線通信系統(tǒng)內(nèi)容豐富，包括無線傳輸設(shè)備、車載接收設(shè)備、車載轉(zhuǎn)換設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)換設(shè)備、環(huán)網(wǎng)交換設(shè)備和室內(nèi)無線服務(wù)器等等。地鐵與地面的鏈接實現(xiàn)，是利用軌道無線設(shè)備和車載接收設(shè)備來實現(xiàn)的，進而實現(xiàn)整個地鐵具有比較良好的信號集合體。車-地?zé)o線通信傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成包括有線網(wǎng)和無線網(wǎng)，其中有線網(wǎng)的技術(shù)比較成熟并且具有較高的安全系數(shù)，因此車-地?zé)o線通信系統(tǒng)其主要問題的發(fā)生，主要集中在二者的無線網(wǎng)絡(luò)方面，所以，提高車-地?zé)o線通信傳輸?shù)陌踩禂?shù)，就顯出了其重要性。

2 地鐵信號車載無線通信傳輸?shù)目垢蓴_方案研究

2.1 2.4 GHz無線技術(shù)傳輸機制

提高地鐵無線通信的抗干擾能力，必須要對其無線傳輸機制有一個正確的認識。我國地鐵列車無線通信的信道訪問機制決定了，當某個時間點用戶需要傳輸數(shù)據(jù)時，一個信道只能在其他用戶對其使用結(jié)束后才可以被使用，ISM802.11標準的2.4 GHz的頻段在信道訪問機制上盡可能避免了載波監(jiān)聽和使用過程的沖突。無論是信道被占用還是信道處于空閑狀態(tài)，其使用的優(yōu)先級，每個用戶都是一致平等的。如今，實時的頻譜選頻技術(shù)通過和計算機控制的短波自適應(yīng)算法相結(jié)合已經(jīng)誕生出通信抗干擾能力更強的通信方式，相信在地鐵列車上會逐步得到推廣應(yīng)用?？垢蓴_技術(shù)的關(guān)鍵在于盡可能抑制跳頻、擴頻以及強磁干擾等因素的發(fā)生。尤其是在地鐵列車這樣的運行方式下，復(fù)雜電磁干擾環(huán)境使得諸如“動態(tài)頻譜”分析技術(shù)以及“頻譜空洞”理論有了實際的應(yīng)用以及驗證場景。除了對信道訪問機制以及頻譜理論進行研究擴展，利用高維（多目標）運算，尋找數(shù)據(jù)傳輸最優(yōu)化的算法，包括邊緣計算、綠色多單元集群等技術(shù)同樣使得無線通信的抗干擾能力得以加強。在最優(yōu)化算法下，即便臨頻之間電磁波波形發(fā)生疊加干擾，也不會影響最終傳輸數(shù)據(jù)的準確度和實時性，數(shù)據(jù)沖突以及網(wǎng)絡(luò)癱瘓的故障將會減少。

2.2 無線攻擊和非法接入的防范措施

無線通信的開發(fā)性很強，容易遭到非法攻擊和接入，加強系統(tǒng)消除非法接入的能力對于維護系統(tǒng)安全性具有非常重要的意義。①可以采用SSID廣播功能，從而降低惡意入侵的可能性。②設(shè)置網(wǎng)關(guān)參數(shù)，對接入無線網(wǎng)絡(luò)的人員進行有效的限制和監(jiān)控，利用媒體接入子層網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)手段，對接入網(wǎng)絡(luò)人員名單進行控制。通過嚴格把控接入人員的權(quán)限來降低非法入侵接入的幾率。③通過細化無線網(wǎng)的區(qū)域結(jié)構(gòu)，增加交換機層數(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)防攻擊能力。這種方式能夠很大程度地提高網(wǎng)絡(luò)安全，防止非法用戶的接入。④密碼系統(tǒng)采用動態(tài)刷新的方式，從而提高密碼安全性，防止密碼被破獲。⑤在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)容設(shè)立檢測和警報系統(tǒng)，定期對網(wǎng)絡(luò)潛在的漏洞進行檢測，并及時監(jiān)督，檢查是否有非法入侵的痕跡等。⑥提高防火墻性能，減少防火墻漏洞，從而阻止非法用戶的侵入。⑦定時對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行升級并及時檢測，在發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漏洞時要進行補充。

2.3 設(shè)備環(huán)境

一個無線發(fā)射器的自然環(huán)境如果不好，那么后期再多的維護和保養(yǎng)，也無法大幅度的提高一個基站的使用壽命，更加不用說減少設(shè)備發(fā)生故障的幾率，所以對一個基站來說，使用的環(huán)境一定是最為重要的，首先一定要保持周圍環(huán)境的干凈整潔，其次要避免一些潮濕的地區(qū)，尤其是一些酸堿度比較高的地區(qū)，這些設(shè)備一定要避免在以上地區(qū)出現(xiàn)，同時也一定要保障無線發(fā)射設(shè)備的供電穩(wěn)定性，一定要有備用的電源，一旦發(fā)生斷電的現(xiàn)象，就一定要及時供應(yīng);最后就是要和當?shù)氐木S修站點和物業(yè)處理好關(guān)系，只有這樣，后期人們才會第一時間的幫助搶修。

2.4 抗擊非法外來網(wǎng)絡(luò)鏈接，去除無線攻擊的弊端

由無線網(wǎng)絡(luò)的特性來講，由于整個的開放度比較高，因此該狀況會產(chǎn)生某些無法控制的要素。在開放網(wǎng)絡(luò)的條件下，外界無線網(wǎng)絡(luò)極易遭到其它數(shù)據(jù)信號的制約，甚至還有可能導(dǎo)致非法外來網(wǎng)絡(luò)鏈接的狀況產(chǎn)生。因此要求借助嚴密的加密解決方案針對相關(guān)網(wǎng)絡(luò)體系實行保護，規(guī)避產(chǎn)生明顯的網(wǎng)絡(luò)癱瘓狀況。在保護相關(guān)網(wǎng)絡(luò)搭建的進程中，一般會對服務(wù)集標識實施禁用，抵抗外界網(wǎng)絡(luò)的惡意攻擊。為了提高相關(guān)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，一般還要設(shè)置介質(zhì)訪問控制，以確定的電腦使用客戶名單來保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部運行的運行平穩(wěn)及安全性。

2.5 排除外部干擾因素的措施

對于車-地?zé)o線通信傳輸而言，其外部干擾因素的來源是車-地?zé)o線通信傳輸網(wǎng)絡(luò)以外的干擾，所以，我國有關(guān)管理機構(gòu)，應(yīng)該在地鐵網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和建設(shè)上，建立更加嚴謹和健全的管理規(guī)定，對于地鐵公共網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的使用，要進行統(tǒng)一的規(guī)劃和設(shè)計，實現(xiàn)綜合利用網(wǎng)絡(luò)資源，平衡多網(wǎng)絡(luò)之間的利益。眾所周知，地鐵通信系統(tǒng)通信信號頻段的選擇，具有更加開放的公開屬性，不經(jīng)過政府和相關(guān)部門的認證和授權(quán)，同樣可以使用，所以大部分非商用網(wǎng)絡(luò)和政府用網(wǎng)絡(luò)，以及無線產(chǎn)品，對于此頻段信號的發(fā)射和接收選擇的較多，因此出現(xiàn)了地鐵信號的傳輸干擾嚴重的情況。政府應(yīng)該強化乘客的安全意識，對乘車行為進行更加規(guī)范的管理，對于在乘坐地鐵期間，使用手機無線網(wǎng)絡(luò)、其他無線設(shè)備的行為，相關(guān)管理人員應(yīng)該給予及時的警示和提醒，倡導(dǎo)大家互相監(jiān)督，構(gòu)建更加完整的監(jiān)督體系，助推地鐵更加高效、安全的運行。

3 結(jié)語

地鐵通信網(wǎng)絡(luò)的安全、穩(wěn)定直接關(guān)系到地鐵車輛的安全運行。在進行地鐵調(diào)度和運行信號的傳輸過程中，必須保證信息的完整性和有效性，而且還要確保傳輸實時性和快速性。結(jié)合不同的干擾源類型進行綜合防護，從系統(tǒng)軟件、硬件兩個層面進行防護工作，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨著網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜化，通過抗干擾技術(shù)升級，提高網(wǎng)絡(luò)抗干擾性能，是維護地鐵安全運行的關(guān)鍵所在。

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