地鐵信號車載無線通信傳輸的抗干擾方案研究

汪容

摘 要：近年來，經濟快速發展，社會不斷進步，帶動各行各業發展迅速，結合現實使用情況來講，特別針對地鐵系統無線通信信號傳輸的抗干擾解決方案實行詳細的研究及探索。首先針對現階段地鐵列車在高速行駛過程中無線通信網絡科技的基礎情況進行解析，其次在研究相關無線通信技術真實使用體系數據信息的同時，舉例說明了地鐵系統無線通信信號干擾的關鍵因素，與此同時在有關傳輸干擾因素研究的條件下，重點分析了地鐵系統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工作的工程技術人員提供一些實用參照。

關鍵詞：地鐵信號;車載無線;通信傳輸;抗干擾

0 引言

隨著社會經濟的不斷發展和進步，城市人口數量不斷激增，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直接對這一交通問題產生了根本性的改變，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定性而言，無線通信在實際使用中，由于環境特殊性的影響，這些信號往往得不到較好的保障，在一定程度上影響了數據傳輸的準確性和可靠性，所以，筆者針對這一問題和現象展開闡述，從而推動交通運輸行業的持續發展。

1 地鐵信號系統車-地無線通信傳輸概述

車-地無線通信傳輸系統作為地鐵信號系統中，非常關鍵的地鐵信號系統的子系統，隨著我國信號技術的不斷發展，車-地無線通信傳輸系統逐漸成為了比較獨立的信號組網。車-地無線通信系統內容豐富，包括無線傳輸設備、車載接收設備、車載轉換設備、互聯網轉換設備、環網交換設備和室內無線服務器等等。地鐵與地面的鏈接實現，是利用軌道無線設備和車載接收設備來實現的，進而實現整個地鐵具有比較良好的信號集合體。車-地無線通信傳輸系統的構成包括有線網和無線網，其中有線網的技術比較成熟并且具有較高的安全系數，因此車-地無線通信系統其主要問題的發生，主要集中在二者的無線網絡方面，所以，提高車-地無線通信傳輸的安全系數，就顯出了其重要性。

2 地鐵信號車載無線通信傳輸的抗干擾方案研究

2.1 2.4 GHz無線技術傳輸機制

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據時，一個信道只能在其他用戶對其使用結束后才可以被使用，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，其使用的優先級，每個用戶都是一致平等的。如今，實時的頻譜選頻技術通過和計算機控制的短波自適應算法相結合已經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用。抗干擾技術的關鍵在于盡可能抑制跳頻、擴頻以及強磁干擾等因素的發生。尤其是在地鐵列車這樣的運行方式下，復雜電磁干擾環境使得諸如“動態頻譜”分析技術以及“頻譜空洞”理論有了實際的應用以及驗證場景。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，尋找數據傳輸最優化的算法，包括邊緣計算、綠色多單元集群等技術同樣使得無線通信的抗干擾能力得以加強。在最優化算法下，即便臨頻之間電磁波波形發生疊加干擾，也不會影響最終傳輸數據的準確度和實時性，數據沖突以及網絡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

無線通信的開發性很強，容易遭到非法攻擊和接入，加強系統消除非法接入的能力對于維護系統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設置網關參數，對接入無線網絡的人員進行有效的限制和監控，利用媒體接入子層網絡的技術手段，對接入網絡人員名單進行控制。通過嚴格把控接入人員的權限來降低非法入侵接入的幾率。③通過細化無線網的區域結構，增加交換機層數，提高網絡防攻擊能力。這種方式能夠很大程度地提高網絡安全，防止非法用戶的接入。④密碼系統采用動態刷新的方式，從而提高密碼安全性，防止密碼被破獲。⑤在網絡系統內容設立檢測和警報系統，定期對網絡潛在的漏洞進行檢測，并及時監督，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定時對網絡系統進行升級并及時檢測，在發現系統漏洞時要進行補充。

2.3 設備環境

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

2.4 抗擊非法外來網絡鏈接，去除無線攻擊的弊端

由無線網絡的特性來講，由于整個的開放度比較高，因此該狀況會產生某些無法控制的要素。在開放網絡的條件下，外界無線網絡極易遭到其它數據信號的制約，甚至還有可能導致非法外來網絡鏈接的狀況產生。因此要求借助嚴密的加密解決方案針對相關網絡體系實行保護，規避產生明顯的網絡癱瘓狀況。在保護相關網絡搭建的進程中，一般會對服務集標識實施禁用，抵抗外界網絡的惡意攻擊。為了提高相關網絡系統的安全穩定性，一般還要設置介質訪問控制，以確定的電腦使用客戶名單來保障網絡系統內部運行的運行平穩及安全性。

2.5 排除外部干擾因素的措施

對于車-地無線通信傳輸而言，其外部干擾因素的來源是車-地無線通信傳輸網絡以外的干擾，所以，我國有關管理機構，應該在地鐵網絡的設計和建設上，建立更加嚴謹和健全的管理規定，對于地鐵公共網絡系統的使用，要進行統一的規劃和設計，實現綜合利用網絡資源，平衡多網絡之間的利益。眾所周知，地鐵通信系統通信信號頻段的選擇，具有更加開放的公開屬性，不經過政府和相關部門的認證和授權，同樣可以使用，所以大部分非商用網絡和政府用網絡，以及無線產品，對于此頻段信號的發射和接收選擇的較多，因此出現了地鐵信號的傳輸干擾嚴重的情況。政府應該強化乘客的安全意識，對乘車行為進行更加規范的管理，對于在乘坐地鐵期間，使用手機無線網絡、其他無線設備的行為，相關管理人員應該給予及時的警示和提醒，倡導大家互相監督，構建更加完整的監督體系，助推地鐵更加高效、安全的運行。

3 結語

地鐵通信網絡的安全、穩定直接關系到地鐵車輛的安全運行。在進行地鐵調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。結合不同的干擾源類型進行綜合防護，從系統軟件、硬件兩個層面進行防護工作，保證系統的穩定性。隨著網絡的復雜化，通過抗干擾技術升級，提高網絡抗干擾性能，是維護地鐵安全運行的關鍵所在。

參考文獻：

[1]胡小麗.地鐵信號系統安全問題的具體研究[J].通訊世界，2016（7）：72-73.

[2]楊夢云.地鐵信號系統安全性能分析[J].科技創新與應用，2016（26）：29.

[3]李春.城市軌道交通基于通信的列車控制系統車地無線通信優化方案[J].城市軌道交通研究，2015（6）：251-252.