地鐵信息系統(tǒng)無線通信應(yīng)用研究

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摘要：結(jié)合地下鐵路數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)通信的特征對地下鐵路信息系統(tǒng)（PIS）實際應(yīng)用和PIS系統(tǒng)關(guān)于搭載無線網(wǎng)絡(luò)的安全以及結(jié)構(gòu)問題進(jìn)行深入討論，通過應(yīng)用分析得出結(jié)論無線數(shù)據(jù)通信應(yīng)用在PIS系統(tǒng)中不僅應(yīng)用可靠而且可以大幅度降低成本。

關(guān)鍵詞：地鐵；信息系統(tǒng)；無線通信

1乘客信息系統(tǒng)概述

十二五時期，中國的主要城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)得到了很大發(fā)展，尤其是地下鐵路區(qū)間遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信技術(shù)逐漸成熟，乘客信息系統(tǒng)（簡稱PIS）作為地下鐵路數(shù)據(jù)通信的重要組成部分之一，逐漸走入了人們的身邊。PIS簡單來說是憑借電子微處理器數(shù)據(jù)終端網(wǎng)絡(luò)，通過各種數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)以及無線數(shù)據(jù)通信等日漸成熟的技術(shù)，在車站的屏幕以及地下鐵路的車載屏幕上同步將信息數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)送給乘客的復(fù)雜系統(tǒng)。不僅能同步向地下鐵路列車的客戶傳遞到站提醒、換乘提示、導(dǎo)航等各種與提高乘車效率有關(guān)的數(shù)據(jù)信息，甚至還能播放一些人們感興趣的每日新聞、天氣狀況、財經(jīng)娛樂等資訊類消息。假設(shè)當(dāng)發(fā)生無法預(yù)料的突發(fā)事件時，還可通過取消常規(guī)信息播報，改換一些具有特殊時效意義的救災(zāi)、安防信息，以指導(dǎo)乘客緊急躲避危險。

2PIS無線局域網(wǎng)技術(shù)的運用

2.1無線局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

PIS的主要功能是實現(xiàn)車、地站點之間的信息通信互換。同軸漏泄電纜的使用可以解決信號傳輸弱的問題，但是，因為同軸泄露電纜成本高，傳送帶寬受到的限制因素多，數(shù)據(jù)傳輸線纜中的數(shù)字信號特別容易和移動終端信號相互之間產(chǎn)生干擾。因此，目前先進(jìn)的解決信息干擾的方法是采用單點獨立天線的方式，在PIS系統(tǒng)中使用無線局域網(wǎng)解決列車高速運行所造成的信號傳輸弱的困擾[1]。

2.2無線局域網(wǎng)的安全性

1）無線鏈路的安全問題。地下鐵路數(shù)據(jù)通信主要采用的是高速無線傳輸信號波段擴頻的技術(shù)，因為這項技術(shù)可以最大程度降低發(fā)射信號的功率譜密度，普通用戶是很難收到傳輸信號的，這為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全提供了巨大的保障。

2）無線信道安全。地下鐵路數(shù)據(jù)通信現(xiàn)階段已經(jīng)采取最新的保密信道加密算法，這種加密算法既能夠為數(shù)據(jù)通信提供完整性的數(shù)據(jù)服務(wù)，同時還可以為無線信道加密。此外，由于有效保密等效算法的保密效果極佳，不僅可以對硬件進(jìn)行加密，而且在無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中還可通過動態(tài)隨機配置WEP密匙，實現(xiàn)為用戶加密的需求。

3）用戶之間的二層隔離。為了最大程度上克服用戶之間的不信任，實踐中采用的是二層隔離技術(shù)，這項技術(shù)可以實現(xiàn)通過無線方式接入的不同終端用戶之間的安全數(shù)據(jù)通信。

2.3車載組網(wǎng)方式及傳輸應(yīng)用

列車所處的外界環(huán)境極為復(fù)雜，因此在飛速行駛的地下鐵路上，信息傳輸有時會出現(xiàn)丟包問題，也就是控制中心的各種信息無法完整且穩(wěn)定地傳輸?shù)搅熊囇b配的無線接收器上。但基于無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)設(shè)計的車載組網(wǎng)，能夠最大幅度地增強性能，并通過搭載遠(yuǎn)距離視頻所需要的設(shè)備，順利實現(xiàn)控制中心工作人員與列車司機之間的視頻、音頻實時傳輸，從而提升雙方溝通的穩(wěn)定性。

3無線數(shù)據(jù)通信地下鐵路乘客信息系統(tǒng)面對的重點課題

3.1服務(wù)質(zhì)量（QoS）技術(shù)

數(shù)據(jù)承載網(wǎng)的QoS性能與PIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸連貫與否密不可分。PIS系統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)千兆骨干網(wǎng)帶寬完全有能力應(yīng)對PIS數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，這樣QoS最終決定了PIS性能表現(xiàn)的關(guān)鍵。QoS的傳遞原則是在首個報文發(fā)送完畢后，等待DIFS的時間間隔，之后才允許終端使用用戶爭取時間片進(jìn)行發(fā)送。技術(shù)人員最終實現(xiàn)了修改視頻數(shù)據(jù)的報文為SIFS或者PIFS這兩種格式的方法，保障媒體視頻的高質(zhì)量。

3.2網(wǎng)絡(luò)安全

因為在MAC這一層上，無線信息傳輸協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)訪問控制的功能以及加密的核心機制，在訪問控制中，無線和有線網(wǎng)絡(luò)具有了同樣的安全性能。也就是說任何一個接入點都可以根據(jù)自己的實際要求完成依次編號工作。最終密鑰成為每一個收發(fā)數(shù)據(jù)的終端以及接入點實現(xiàn)加密的重要工具[2]。

3.3信號干擾

在地下鐵路無線數(shù)據(jù)應(yīng)用中，工作人員為了做到車載客戶終端的無間隙漫游，所有的AP所覆蓋范圍都要有重疊，但是重疊范圍內(nèi)的無線信號一旦出現(xiàn)頻道也重疊的狀況，就必然會帶來沖突，從而破壞網(wǎng)絡(luò)傳輸速率，因此，相鄰AP一般都是采取不重疊頻道的方式來避免干擾。根據(jù)已有的理論，為了消除干擾，同一頻段情況下需要采用不同的調(diào)制方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。但在實際工作中，對于此項指標(biāo)的要求非常嚴(yán)格，否則就很難避免相互之間的影響。

4結(jié)語

在十三五期間，我國城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將會得到更大的推動，地下鐵路行業(yè)也必然要大步走入快速路。作為重要的輔助配套設(shè)施，地下鐵路PIS對無線數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量要求也在跨越式提升，無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)的應(yīng)用也終將會變得越來越普遍，無線數(shù)據(jù)通信的技術(shù)在應(yīng)用中逐步實現(xiàn)，PIS系統(tǒng)在地下鐵路運輸行業(yè)中廣泛使用,提高了列車與站點之間的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。為了跟上這個重要的發(fā)展窗口期，不錯過這個發(fā)展的機遇，科學(xué)技術(shù)人才必須通過辛勤的努力，不斷提高理論研究水平和裝配技術(shù)能力，為地下鐵路建設(shè)提供強大穩(wěn)定的技術(shù)保證，從而提升人們的生活水平，為中國在新常態(tài)下的經(jīng)濟發(fā)展提供強有力的創(chuàng)新支持。

參考文獻(xiàn)

[1]張穎.乘客信息系統(tǒng)在軌道交通中的應(yīng)用及發(fā)展[J].鐵道勘測與設(shè)計,2010(4):88-90.

[2]闞庭明.城市軌道交通乘客信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢探討[J].鐵路計算機應(yīng)用，2009(1):37-39.

作者：胡星煜 單位：蘇州軌道交通集團有限公司