地鐵系統(tǒng)無線通信信號傳輸?shù)目垢蓴_方案研究

楊烽坤

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司通號院，陜西 西安 710000）

引言

鑒于無線通信手段的各方面優(yōu)勢來著手分析研究，因為針對物理通信通路的依賴程度較低，大體上不能占用和耗費多少預算金額，故此獲得了多數(shù)行業(yè)應用領(lǐng)域的廣泛接納。以地鐵系統(tǒng)的無線通信相關(guān)裝備來講，因為列車運行過程中屬于時常進行即時位移的狀況，受周圍相關(guān)環(huán)境的制約比較明顯。加上各類設備阻擋效應及電流產(chǎn)生的電磁波干擾效應，地鐵系統(tǒng)無線通信發(fā)生信號中斷的狀況比較常見。因此在此類情況頻繁發(fā)生的前提下，針對相關(guān)網(wǎng)點的架設施工過程及天線的挑選等層面的領(lǐng)域內(nèi)提出了更嚴格的相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標準。

1 無線通信解決方案的概述

配合該通信系統(tǒng)的許用范圍的區(qū)間大小，通常能依照使用者的差異劃分為公用網(wǎng)絡無線通信解決方案及專用網(wǎng)絡無線通信解決方案兩類。當中地鐵系統(tǒng)中一般應用的為專用網(wǎng)絡無線通信解決方案，使用該類方案能夠第一時間了解地鐵運營過程的基本情況，獲得車廂內(nèi)部發(fā)出的調(diào)度信號，且可以達成實時監(jiān)控相關(guān)狀態(tài)的效果。地鐵系統(tǒng)無線通信系統(tǒng)不但具備較大的信息存儲量，還需要具備捕捉物體移動信息的強大功能。

2 2.4G 赫茲無線通信解決方案的現(xiàn)實傳送機理

為了實現(xiàn)確保相關(guān)部門在地鐵列車（見圖1）運營的整個進程中具備良好的抗干擾能力的目標，必須針對無線通信傳送機理實施深入的了解和充分的認識，研究其背后深層次的核心機理。從國內(nèi)地鐵列車系統(tǒng)的無線通信領(lǐng)域來講，該系統(tǒng)的內(nèi)在信道訪問原理直接針對傳送的信息數(shù)據(jù)形式帶來顯著的制約效應。鑒于信息通路具有特定的針對性，因此只是處于某個用戶使用該通路結(jié)束以后才可以與之達到真正意義上的脫離狀態(tài)。2.4G 赫茲無線通信解決方案能夠改善目前的信息通道訪問機理，配合特定的規(guī)范減輕載波監(jiān)聽時的沖突現(xiàn)象。無論信息通道的工況怎樣，均可用優(yōu)先級篩選來確保用戶有平等使用系統(tǒng)的權(quán)限。由現(xiàn)階段狀態(tài)來講，經(jīng)過使用電腦網(wǎng)絡針對短波信號進行實時把控作業(yè)，能夠確保頻譜篩選解決方案可以在整體的地鐵系統(tǒng)網(wǎng)絡中表現(xiàn)出更有效的抗干擾效果，適合在地鐵列車的整個系統(tǒng)搭建過程中推廣。由抗干擾相關(guān)方案的工作機理來講，可以有效地控制跳頻及擴頻情況的發(fā)生，規(guī)避強電磁干擾現(xiàn)象的出現(xiàn)。尤其是在地鐵列車運行過程中，能夠依靠動態(tài)頻譜的方案補充頻譜空間的空間。

圖1 地鐵列車

除此以外，還需要更深層次的探索頻譜原理及信道造訪體系的各種內(nèi)容，借助多維的運算措施來改進現(xiàn)階段的算法。詳細來講包含邊緣計算技術(shù)及綠色多單元集群技術(shù)等層面的數(shù)據(jù)信息，這種操作能夠提高整個系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)信號的抗干擾能力[1]。在相關(guān)地鐵系統(tǒng)無線通信信號傳輸?shù)目垢蓴_方案體系化的解決方案下，即使產(chǎn)生了非常顯著的疊加形式電磁波制約現(xiàn)象，也無法制約相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳送的精準程度，規(guī)避導致嚴重的相關(guān)地鐵系統(tǒng)無線通信信號通信網(wǎng)絡癱瘓的狀況產(chǎn)生。

3 干擾地鐵列車無線通信網(wǎng)絡體系的制約因素

作為提高列車無線通信網(wǎng)絡體系無線通信品質(zhì)的重要因素，需要在第一時間監(jiān)督及把控干擾源的情況。在地鐵列車行駛的時程中，一直在快速行駛的進程中出現(xiàn)位移的狀況。因此，為了規(guī)避產(chǎn)生非常明顯的干擾影響狀況，一定要要把全方位多角度的途徑相關(guān)數(shù)據(jù)信息實行調(diào)整及處理。

3.1 電磁場制約因素

在地鐵列車高速行駛的過程中，因為地鐵列車的牽引系統(tǒng)及地鐵列車車廂內(nèi)部廣播裝置的互相作用，通常會導致電磁場相互干擾的狀況。詳細來講，包含地鐵列車牽引系統(tǒng)工作電流數(shù)值的變化制約、回流及諧波現(xiàn)象（見圖2）制約地鐵列車行駛用的鋼材質(zhì)軌道等。電磁場制約因素在某種程度上對于地鐵列車無線網(wǎng)絡通信的數(shù)據(jù)信號系統(tǒng)無線傳輸品質(zhì)帶來比較嚴重的影響。

3.2 多徑制約因素

多徑干擾是指地鐵列車在隧道內(nèi)運行的過程中能夠出現(xiàn)無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信號的偏離反射現(xiàn)象，進而導致出現(xiàn)多徑制約的狀況，導致地鐵列車的無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信號出現(xiàn)不穩(wěn)定得現(xiàn)象。

3.3 相同頻率制約因素

圖2 諧波現(xiàn)象

外界其他無線通信裝置能夠為地鐵無線通信網(wǎng)絡體系造成相同頻率制約的風險，包含相關(guān)功率較大的Wi-Fi 裝置及bluetooth 技術(shù)裝置。上述的三類干擾因素屬于地鐵無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)中的諧波干擾因素，需要把該系統(tǒng)當作重點研究對象實行分析及探索。為了可以提高綜合抗干擾能力，還要求針對相關(guān)無線通信網(wǎng)絡裝置實行全方位調(diào)整，排除外界干擾因素。一般來講，挑選直接系列擴大頻率技術(shù)及跳頻擴大頻率等模式能夠行之有效地防止外界的不可預知干擾要素。由擴大頻率技術(shù)的方面來講，它能夠把少量的資源借助相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳送的模式實行擴散。關(guān)于跳頻技術(shù)擴大頻率代碼系列，通常會借助其它的調(diào)制解決方案實行調(diào)整。因為各個頻道之間互相產(chǎn)生排斥的特性，因此在數(shù)據(jù)信號傳送的進程中，在遭到此類要素制約的過程中，全部傳送的數(shù)據(jù)信息就將出現(xiàn)失真的狀況，無法獲取真正有效的通信數(shù)據(jù)信息[2]。

4 達成基于通信的列車自動控制系統(tǒng)保護的解決措施

為了可以確切地完成處理無線網(wǎng)絡相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸抗干擾的弊端，在真實使用作業(yè)的進程中要求把地鐵信號無線網(wǎng)絡傳輸體系的抗干擾關(guān)鍵因素找出來，進而使用行之有效的保護措施實施處置，針對一般抗干擾解決方案實行探析及研究。

4.1 降低乘客信息系統(tǒng)的制約因素

針對乘客信息系統(tǒng)產(chǎn)生的制約影響，通常狀況下會借助頻點阻隔及補空兩類模式達成相關(guān)功能。由頻點阻隔模式來講，一般情況下會借助把乘客信息系統(tǒng)及基于通信的列車自動控制系統(tǒng)分離的模式提升輸出頻率，進而規(guī)避某些外來數(shù)據(jù)信號擾動因素制約整個數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)墓ぷ餍剩魂P(guān)于補空的模式，一般是由乘客信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息出發(fā)搞好處置。配合真實使用狀況，經(jīng)相關(guān)工程技術(shù)人員研究得出補空模式具備比較大的實際運作性。但是從實際狀況來講，乘客信息系統(tǒng)具有比較多供應商，因此未能獲得行之有效的落實。針對這種情況，通常狀況下將借助調(diào)節(jié)頻率時段的模式來處理數(shù)據(jù)信號之間的沖突狀況，去除外界的相關(guān)數(shù)據(jù)信號擾動，規(guī)避造成非常嚴重的信號沖突狀況發(fā)生。

4.2 減少基站轉(zhuǎn)換乘進程中的頻率制約要素

由基站的區(qū)域排布來講，地鐵行駛隧道（見圖3）里面的開放性比較顯著。尤其是在基站轉(zhuǎn)換的時候，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)信號將針對其它的無線通信附屬系統(tǒng)發(fā)出不一致的數(shù)據(jù)信號制約。在這種的狀況下，一般會使用主動且行之有效的解決方案來避免數(shù)據(jù)信號制約的狀況。

圖3 地鐵行駛隧道

4.2.1 針對信號頻率的辨別進程中的狀況

一般情況下會應用不一致類型的信號裝置設備針對無線網(wǎng)絡系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)信息實行處置，唯有這種操作方式才可以降低相關(guān)數(shù)據(jù)信號制約狀況的產(chǎn)生；與此同時在實際作業(yè)進程中，除了使用相關(guān)數(shù)據(jù)信號頻率辨別的措施，還能夠使用相關(guān)數(shù)據(jù)信號對接的模式實施處置，該模式一般是把數(shù)據(jù)信號不同種類語言排布在各個區(qū)域，單項頻率單信號的輸送可以顯著降低信號擾動的現(xiàn)象。

4.2.2 假如二者之間的頻率基本保持相同的狀況

通常會借助挑選不一致類型的天線實行處置。此外，也能夠挑選不一致類型的列車實行地表通信措施。為了達到獲取更優(yōu)異通信效果的目的，第一時間調(diào)節(jié)車載天線的合適角度。

4.3 抗擊非法外來網(wǎng)絡鏈接，去除無線攻擊的弊端

由無線網(wǎng)絡的特性來講，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)絡的條件下，外界無線網(wǎng)絡極易遭到其它數(shù)據(jù)信號的制約，甚至還有可能導致非法外來網(wǎng)絡鏈接的狀況產(chǎn)生。因此要求借助嚴密的加密解決方案針對相關(guān)網(wǎng)絡體系實行保護，規(guī)避產(chǎn)生明顯的網(wǎng)絡癱瘓狀況[3]。在保護相關(guān)網(wǎng)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(wǎng)絡的惡意攻擊。為了提高相關(guān)網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，一般還要設置介質(zhì)訪問控制，以確定的電腦使用客戶名單來保障網(wǎng)絡系統(tǒng)內(nèi)部運行的運行平穩(wěn)及安全性。

4.4 防控多徑措施

伴隨著多徑措施的持續(xù)推廣，將導致列車與地表實行數(shù)據(jù)交換的過程中會產(chǎn)生非常明顯的無線網(wǎng)絡信號失真狀況，導致無線網(wǎng)絡通信網(wǎng)絡內(nèi)部運行的平穩(wěn)性非常不利。因此，一定要預先搞好相關(guān)網(wǎng)絡安全的防控工作，依照每種頻率的參數(shù)信息實行多子載波試驗，保障參數(shù)信息傳送的平穩(wěn)性。此外，還應該注意周圍的數(shù)據(jù)信息制約要素，規(guī)避產(chǎn)生數(shù)據(jù)信息盜取的危險狀況。假如發(fā)生了參數(shù)信息傳輸進程中出現(xiàn)了遺失狀況，通常會借助數(shù)據(jù)信息接收基站的結(jié)合編碼實施數(shù)據(jù)恢復工作，唯只有這種情況才可以提高多徑措施的整體實際使用效率。

5 結(jié)束語

綜上所述，為了可以保障地鐵在安全平穩(wěn)行駛中提高綜合的行駛效率，通常會通過基于通信的列車自動控制系統(tǒng)，對該系統(tǒng)實行技術(shù)化研究。在無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳送部分時常會遭到外界未知信號的制約及對抗，會導致相關(guān)參數(shù)信息的安全隱患。從國內(nèi)區(qū)域內(nèi)的地鐵線路來講，不同的城市之間的地鐵線路系統(tǒng)都存在比較明顯的差異。為了促使整體無線通信網(wǎng)路的平穩(wěn)性及安全性得到相應的提高，還要求以標準化的解決方案來針對相關(guān)措施實行規(guī)范化管理。搞好地鐵系統(tǒng)無線通信信號傳輸網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)參數(shù)開發(fā)工作，使該系統(tǒng)可以在平穩(wěn)行駛的條件下達到實際使用的目的。