試論地鐵通信領域中WLAN技術的應用

陳劍飛

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試論地鐵通信領域中WLAN技術的應用

陳劍飛

南京地鐵運營有限責任公司，江蘇 南京 210012

分析了WLAN技術的有關含義，同時闡述了地鐵通信領域之中WLAN技術的組網方式，最后再結合多年工作實際，圍繞地鐵通信領域中WLAN技術具體應用情況進行了分析，旨在深入了解WLAN技術，將其科學且有效地應用在地鐵通信領域中。

地鐵通信領域；WLAN技術；組網方式；具體應用

1 WLAN技術的內涵

WLAN技術是Wireless Local Area Networks的縮寫，具體指局部區(qū)域網絡環(huán)境下，以無線網絡媒體與介質展開通信的一種無線網絡形式。由于其采用的是無線電微波空間傳輸形式，因此受線纜限制較小甚至不受限制。此外，遵循IP協(xié)議，在一定范圍內能夠向用戶提供高速數(shù)據(jù)連接渠道，往往傳輸?shù)木嚯x幾十米到幾百米不等，速率最高時還能傳輸至幾公里。按照國際出臺的有關法律規(guī)范，若是服務于醫(yī)療、工業(yè)及科學等領域，工作頻率使用范圍約為2?480?MHz，且無需申請ISM頻段。現(xiàn)階段我國同國際接軌，所使用的頻點和歐洲一樣，均開放了1～13信道[1]。

據(jù)了解，現(xiàn)階段國內各城市地鐵大多采用的是WLAN技術支撐下的PIS系統(tǒng)及CBTC系統(tǒng)，特別是北上廣等發(fā)達城市均采用WLAN技術等對上述兩系統(tǒng)進行設計與調試，究其原因主要是基于產品鏈以及技術本身的成熟度而定。WLAN技術本身有著系統(tǒng)容量大、近距離傳輸以及接入速度快等優(yōu)勢，因此其會隨著技術的不斷發(fā)展而被更廣泛地應用在地鐵通信領域中。

2 WLAN技術在地鐵中的組網方式

將WLAN技術應用在地鐵通信系統(tǒng)中，在具體組網時應使用車載AP及軌旁AP等系統(tǒng)。需要注意的是，無線網絡系統(tǒng)實際上是由交換機、軌旁AP、車載控制服務器、車載AP以及天線等設備構成的，且車站接入層的以太網交換機和天線接入點AP是在單模光纜光纖收發(fā)器的利用下連接到一起的，而控制中心涉及的無線控制器則是在控制中心以太網和GE鏈路的工作作用下連接到一起的。有線網絡信息系統(tǒng)之后出現(xiàn)了無線網絡系統(tǒng)，后者能在IEEE 802.11a/g/n/ac這一標準的5.5?GHz或者2.4?GHz頻段的無線通信技術幫助下實現(xiàn)地鐵車輛與地面通信，并確保車地之間實時無縫的信息傳輸。

分析天線與AP特性，再結合現(xiàn)場實際情況來選擇與確立AP數(shù)量和位置。只有這樣才能確保WLAN技術提供的無線信號，實現(xiàn)全范圍無縫隙覆蓋，并不斷實施調整與優(yōu)化，以滿足車地之間的實時通信需求（見圖1）。但需注意的是，要想實現(xiàn)實時通信，則要求無線網絡所提供的雙向式傳輸有效寬帶的速率務必在15?MB/s以上，且地鐵車輛的行駛速度為80?km/h。

圖1 軌旁無線天線覆蓋示意圖

3 WLAN技術在地鐵通信網絡領域中的具體應用情況

3.1 選擇與安裝

針對軌旁AP天線的安裝應選擇抱桿安裝法，而后再在天線安裝夾（自帶）的利用下把天線直接固定在軌旁立柱之上。車載無線單元與AP天線涉及的天線高度十分相近，因此不需要單獨做機械傾斜。

車載無線單元涉及的天線被直接安裝在駕駛操作室內的上部，但從隧道環(huán)節(jié)以及安裝需求等方面進行考慮，便需要為每一個AP配備與IP?65級要求相符的設備箱，同時針對高架段和地面段的AP還應加裝必要的防雷漏電設施（見圖2）。

圖2 防雷漏電設備安裝示意圖

3.2 地址規(guī)劃

眾所周知，地鐵車輛需要在不同車站間來回移動。對此，應把車載網絡的VLAN三層終結至車站中心交換機中，而這需要在中心交換機和車站交換機的中點位置配備IEEE 802.IQTrunk，這樣不同的車站VLAN和車載信息才能傳遞到中心交換機中。值得一提的是，IP地址規(guī)劃應遵循連續(xù)性、可擴充性等原則。

3.3 QoS規(guī)劃

基于車地無線形式的WLAN網絡，其中的QoS十分關鍵。這是因為其是保障視頻。語音等通信質量的重要技術指標，其最明顯的作用便在于實時傳遞視頻和語音。

3.4 確保WLAN技術安全

據(jù)了解，WLAN技術均采用的是5.5?GHz或者2.4?GHz的公共電磁波。無論是在地鐵車廂內，還是在地鐵站內，每位乘客均有干擾物理條件的可能。因此人們在應用WLAN技術時，會從技術安全等方面進行考慮，目的在于避免或防范網絡攻擊，防止出現(xiàn)地鐵安全事故[2]。

具體來講，確保WLAN技術運行安全，首先要做的便是設置相對復雜的SSID系統(tǒng)，并禁止、隱藏WLAN設備向傳播SSID；其次應綁定認證MAC，禁止一切沒有經過綁定的MAC地址入侵或者訪問地鐵網絡；然后認證WPA-PSK，并設置相對復雜的WPA-PSK密匙，通常密碼長度為8～63位；最后還應當堅持使用WPA-TKIP無線傳輸數(shù)據(jù)，并進行加密處理。

4 總結

綜上所述，本文通過分析WLAN技術內涵，闡述了其在地鐵通信領域中的具體應用情況。為確保該技術被全面應用，在建設初期便需要開展合理完善的頻點規(guī)劃，并針對WLAN技術應用實況給出一些有效的調整與優(yōu)化方案，使其更符合地鐵運營要求。

[1]田偉.WLAN技術在地鐵通信領域中的應用研究[J].科技信息，2014（10）：155，156.

[2]張仲康，張大釗.WLAN技術在地鐵通信領域中的應用[J].中國新通信，2016（17）：127.

Application of WLAN Technology in the Field of Subway Communication

Chen Jianfei

Nanjing Metro Operation Co., Ltd., Jiangsu Nanjing 210012

The paper analyzes the meaning of WLAN technology, and expounds the networking mode of Metro communication field of WLAN technology, and finally combined with years of practical work in the field of communication technology.The WLAN subway application were analyzed, aiming at understanding the WLAN technology and applying it in the field of subway communication scientifically and effectively.

subway communication field; WLAN technology; networking mode; specific application

TN925.93

A

1009-6434（2017）11-0024-02