摘要：随着无线局域网技术的推广与使用，无线局域网是便利的数据民用通信传输系统，如何将其有效融入到城市轨道交通中，为车地通信提供优质服务，是值得探讨的问题。文章主要分析了城市轨道交通中无线局域网的应用，希望能为城市轨道交通应用无线局域网提供借鉴。
关键词：城市轨道交通；无线局域网；应用
无线局域网，称为WLAN，是一种以无线通道作为传输载体的计算机局域网络，因其自身具有可移动性、传输快速、兼容性良好、抗干扰性较强和方便操作等优势，能够以无线方式来连接，让计算机之间实现资源实时共享，在城市轨道交通中得到广泛应用，获得认可与好评。
1、无线局域网的应用优势
无线局域网主要通过无线方式来实现，不仅能够实现计算机之间的资源实时共享，还支持各种运营服务功能。具体体现为：（1）由于无线局域网利用无线方式进行通信，因此在双方通信的过程中，可以随意走动，不会受到接线点位置的制约。（2）无线局域网的传输数据的速率较高，达1Mbps。（3）具有较强的抗干扰能力，能够减少误码率的发生。（4）保密性良好，使用者在传输、接收数据时，不至于丢失数据，或者是遭到非法用户的篡改。（5）可靠性较高，在传输数据的过程中，产生丢包的情况极少。（6）具有良好的可移植性。由于无线局域网以IEEE802.3以太网协议为主，因此无线局域网在运行操作时，能够和各种通信网络兼容，只要使用者持有某个网络软件，无需进行任何修改，便可完成无线局域网的网络连接。（8）安装快速、操作简单，不仅不需要施工许可证，也不需要布线、开挖沟槽，便可完成通讯[1]。
2、轨道交通中无线局域网的组成
依据使用的形式，无线局域网主要分为自组织网络（简称Ad-Hoc网络、对等网络）与基础结构网络等2种拓扑结构，而在轨道交通中无线局域网的应用，主要采用基础结构网络。在基础结构网络中，无线网络连接到有线网络上的AP上，但是AP不能少于1个，这种结构单元称为基本服务集BSS，2个以上BSS组成的单独子网属于扩展服务集ESS，多个AP借助有线网络连接到同一个网络平台时，便会形成轨道交通上层应用系统的传输通道。
3、城市轨道交通中无线局域网的应用
3.1车地通信系统架构
车地无线传输设备包括2部分：车载无线单元和区间、站、段的无线AP，车地通信系统的主要作用是上传列车控制信息、编播中心到列车播放列表的信息内容和将车载视频监控录像传输到系统控制中心。因此在应用无线局域网时，为了满足系统功能对宽带的需要，如果列车高速行驶80km/h时，双向平均的宽带不能小于15Mbps，车地无线通信网络的丢包概率在1%内，在列车高速运行的状态下，禁止连接视频画面出现马赛克的情况，并且无线设备的切换时间不能大于50ms。鉴于系统运行的稳定性，在安装AP时，每一个AP所覆盖的区域必须重叠，保证某个AP与其他设备发生故障时，系统仍保持稳定运行[2]。
3.2车载双天线无缝切换
当列车行驶速度缓慢时，切换过程中的每一个步骤中产生的延迟，不会影响到车地通信的状态。但是一旦列车速度超过100km/h时，切换延迟，势必造成地面AP与车载移动终端STA之间的通信中断。为了确保车地通信的连续性与可靠性，沿轨道线路布设的AP满足“线覆盖密度”达100%要求，考虑到城市轨道交通线路的稳定性，在城市轨道交通中应用无线局域网时，需要通过IEEE802.11n的车载双天线无缝越区切换方案，解决列车在切换过程中的数据丢包问题，然后在列车的头部与尾部安装IEEE802.11n设备，让不同的IP地址、MAC层地址和地面AP并联，借助光纤连接到中央控制站CCS中，当列车行驶还未到达切换区域时，车头与车尾无线设备便会接收到发车通信数据，一旦车头执行越区切换，车尾便会执行越区切换，和地面无线AP传送数据，保证车地通信的稳定性。
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3.3隧道覆盖系统
对于地面线路，由于没有辐射具有可以执行的无线局域网系统的泄露电缆，因此为节省成本投入，都会通过沿线敷设AP加天线的方式，利用标准接口的双绞线连接有线网口与光电转换器，将电信号转变为光信号，并传输到车站交换机中，这样在车辆轨道旁中无线接入点AP便会形成一个完整的分布式网络，全面覆盖整个隧道[3]。例如为了实现隧道的全面覆盖，保证通信的稳定性，在某省有关部门已经建成、在建和待建的城市轨道交通线的地下区间隧道中安装泄露同轴电缆，总共3条：公安、消防专用的350M频段窄带泄露同轴电缆、公共无线通信加轨道交通使用的150~2500M频段的宽带泄露同轴电缆和轨道交通TETRA数字集群调度系统800M频段的专用泄露同轴电缆，并预留接入ISM频段的空间，方便接入IEEE802.11g协议的信号，在小于1km区间内，通过IEEE802.11g协议信号的AP在车站公共无线通信系统中，建立可扩展的信号分合路平台POI，借助泄露同轴电缆全面覆盖区间型号，以满足隧道信号全面覆盖的需要。
3.4列车控制系统
基于通信的列车控制系统CBTC，主要由自动保护子系统、自动操作子系统和自动监控子系统等3部分组成，其中自动保护子系统是保证列车行驶的安全间隔；自动操作子系统的作用是通过自动控制程序对列车行驶的情况加以控制；自动监控子系统则是实时监控与调度列车行驶的状态。因此在列车控制系统中有效应用无线局域网，通过无线通信子系统来连接车载ATC单元和轨道旁ATC单元之间的数据传输通道，借助Web的B/S结构和计算机技术深度融合，然后选用Borland Delphi7.0编程作C/S结构的前端管理程序，实现程序设计人员分布式的处理。
3.5乘客信息系统
乘客信息系统作为城市轨道交通系统坚持以人为本运营理念的关键，主要是通过网络、多媒体传输和显示等技术向乘客提供人性化服务，在规定的时间，将需要发送的信息发送给相应的人群，借助监视器收集列车内各个乘客乘车具体情况的视频发送到地面AP中，为乘客营造良好的乘车环境，从而达到地铁安全、稳定运行的目的。但需要注意的是，对于乘客信息系统的设计，需要通过无线通信子系统来连接车载子系统和地面之间实施传输数据通道，保证车载子系统在移动中和系统地面子系统通信的稳定性[4]。例如在城市轨道交通的乘客信息系统中应用无线局域网，以控制中心子系统为中心，基于IEEE802.11n协议动态调整波束，监控与管理整个乘客信息系统网络与设备状态，通过传输通道将接收到的多媒体信息转播出去，并在这一基础上叠加列车运行信息、公告信息和各种乘客服务信息，这样乘客信息系统便会通过自动程序，为乘客提供相应的服务，以提升城市轨道交通对乘客的服务水平。
结束语
综上所述，在城市轨道交通中有效应用无线局域网，对保持列车通讯的稳定性具有重要意义。但是在应用无线局域网时，为了充分发挥在城市轨道交通中的效用，还需将其应用到乘客信息系统、列车控制系统、隧道覆盖系统和车载双天线无缝切换中，建立完善的车地通信系统架构，以实现数据实时共享。
参考文献
[1]甘玉玺，肖健华，金志虎，等.轨道交通车地无线通信技术研讨[J].城市轨道交通研究，2014，17（1）：103-106.
[2]彭耿林.城市轨道交通中无线局域网的应用[J].电子世界，2016（15）：115-116.
[3]屈海洋，杨仓满.无线局域网在城市轨道交通中的应用[J].电力机车与城轨车辆，2015（3）：51-55.
[4]周智勇.无线通信技术在城市轨道交通中的应用[J].通讯世界，2015（1）：5-6.
作者简介
李威（1987.8.6），男，湖南郴州人，西安电子科技大学通信工程专业学士，单位：深圳地铁集团运营总部。
论文作者:李威
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/30
标签：无线局域网论文; 轨道交通论文; 列车论文; 子系统论文; 乘客论文; 城市论文; 通信论文; 《电力设备》2017年第24期论文;