動車組無線局域網技術研究

吳小旺 李軍 楊浩

摘 要：本文在以動車組局域網技術為核心，分析動車組局域網系統構成及功能，提出動車組局域網技術標準，優化無線局域網設備組成，不斷提高動車組無線局域網技術水平，提高網絡服務質量，并為相關研究人員提供一定的借鑒和幫助。

關鍵詞;動車組;無線局域網;地面網絡;車載局域網

1 動車組無線局域網系統設計

如圖1所示，為動車組無線局域網系統結構框架，整個系統包括運營管理中心、地面網絡、車載局域網等部分，各部分承擔著相應的運行任務。其中，運營管理中心主要負責系統運行、維護和管理工作，包括鐵路沿線公網、衛星通信、寬帶專網以及客站與車庫Wi-Fi網絡等組件;車載局域網主要負責車內用戶終端與車內內容服務系統的連接，包括單車服務器、中心服務器、無線網橋以及接入AP等組件，并在實際應用中具備以下功能：

（1）網絡接入功能。該系統可以利用運營商3G/4G網絡、衛星網絡或專用寬帶網絡接入公眾互聯網，以安全管理需要為基準，建立列車局域網與互聯網之間的VPN通道，以實現互聯網的實時接入。

（2）網絡服務與互通功能。一方面，車載無線局域網應提供車內通信網絡，局域網內用戶終端可共享車載無線局域網系統的內容服務;另一方面，該系統與客站或是車庫無線局域網互通，提供無線局域網互通接口，使得乘客利用客站、車庫內無線局域網與運營管理中心進行信息交互。

（3）認證鑒權功能。在實際應用中，該系統可以對用戶身份進行認證，在用戶接入車載局域網時提供PORTAL服務，可導航到指定的頁面，并提供用戶接入互聯網的鑒權功能，對用戶的身份、權限及訪問內容進行認證。

（4）安全防護功能。在實際應用中，該系統遵循互聯網安全防衛要求進行操作執行，并在互聯網通道安裝防火墻，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據應保存60天以上，阻斷和監測非授權AP，并同時具備互聯網出口端口防護功能和黑白名單設置功能，安全防護等級高。

（5）維護管理功能。該系統具備管理、維護旅客列車局域網設備的功能，對車載中心服務器、單車服務器、AP、網橋等設備狀態、設備配屬位置進行監控和管理，對設備參數進行遠程設置;具備對車載中心服務器、單車服務器進行本地及遠程內容更新、內容管控的功能;具備檢測外部設備授權狀態的功能，能夠拒絕未授權設備的接入，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 動車組無線局域網組網技術分析

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

針對無線組網而言，其結構設計以無線網橋為核心，在最長20輛編組條件下，中心服務器至車頭或車尾最遠端單車服務器的無線鏈路最小可用帶寬不小于50Mb/s。

（2）無線網接入技術。在動車組無線局域網設計中，以運營商網絡為主要的無線網接入方式，互聯網接入設備必須擁有4G網絡能力，每列車中心服務器上應統一配置一套互聯網接入設備，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內進行自適應分配的功能;車載互聯網接入設備的天饋系統應不多于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要求;系統應配置互聯網接入網關，保證互聯網接入的可靠性和可管理性。

3 車載設備的技術標準及選擇

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

（3）AP系統。在型號選擇中，按照《無線電發射設備型號核準證》中的相關要求，系統要工作在2.4GHz或5.8GHz頻段，空中接口物理層協議應符合GB 15629.11系列標準和ISO/IEC/IEEE 8802-11標準。設備應能夠在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 結束語

綜上所述，本文著重于動車組無線局域網技術的研究，在動車組內設計和建設無線局域網系統，使得車廂內覆蓋WLAN無線局域網，增加乘客的乘車體驗，有利于動車組綜合服務質量的提升。

參考文獻：

[1]宮興琦，姜會增，周用貴.旅客列車無線局域網帶寬分配系統的研究與實現[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絡構架與安全性研究[J].中國高新技術企業，2015（30）：100-101.