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      地鐵信號車載無線通信傳輸?shù)目垢蓴_方案研究

      2021-09-10 07:22:44汪容
      交通科技與管理 2021年14期
      關(guān)鍵詞:信號系統(tǒng)信道無線

      汪容

      摘 要:近年來,經(jīng)濟快速發(fā)展,社會不斷進步,帶動各行各業(yè)發(fā)展迅速,結(jié)合現(xiàn)實使用情況來講,特別針對地鐵系統(tǒng)無線通信信號傳輸?shù)目垢蓴_解決方案實行詳細的研究及探索。首先針對現(xiàn)階段地鐵列車在高速行駛過程中無線通信網(wǎng)絡(luò)科技的基礎(chǔ)情況進行解析,其次在研究相關(guān)無線通信技術(shù)真實使用體系數(shù)據(jù)信息的同時,舉例說明了地鐵系統(tǒng)無線通信信號干擾的關(guān)鍵因素,與此同時在有關(guān)傳輸干擾因素研究的條件下,重點分析了地鐵系統(tǒng)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(guān)工作的工程技術(shù)人員提供一些實用參照。

      關(guān)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(jīng)濟的不斷發(fā)展和進步,城市人口數(shù)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(xiàn)直接對這一交通問題產(chǎn)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(wěn)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(wěn)定性而言,無線通信在實際使用中,由于環(huán)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(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和可靠性,所以,筆者針對這一問題和現(xiàn)象展開闡述,從而推動交通運輸行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

      1 地鐵信號系統(tǒng)車-地?zé)o線通信傳輸概述

      車-地?zé)o線通信傳輸系統(tǒng)作為地鐵信號系統(tǒng)中,非常關(guān)鍵的地鐵信號系統(tǒng)的子系統(tǒng),隨著我國信號技術(shù)的不斷發(fā)展,車-地?zé)o線通信傳輸系統(tǒng)逐漸成為了比較獨立的信號組網(wǎng)。車-地?zé)o線通信系統(tǒng)內(nèi)容豐富,包括無線傳輸設(shè)備、車載接收設(shè)備、車載轉(zhuǎn)換設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)換設(shè)備、環(huán)網(wǎng)交換設(shè)備和室內(nèi)無線服務(wù)器等等。地鐵與地面的鏈接實現(xiàn),是利用軌道無線設(shè)備和車載接收設(shè)備來實現(xiàn)的,進而實現(xiàn)整個地鐵具有比較良好的信號集合體。車-地?zé)o線通信傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成包括有線網(wǎng)和無線網(wǎng),其中有線網(wǎng)的技術(shù)比較成熟并且具有較高的安全系數(shù),因此車-地?zé)o線通信系統(tǒng)其主要問題的發(fā)生,主要集中在二者的無線網(wǎng)絡(luò)方面,所以,提高車-地?zé)o線通信傳輸?shù)陌踩禂?shù),就顯出了其重要性。

      2 地鐵信號車載無線通信傳輸?shù)目垢蓴_方案研究

      2.1 2.4 GHz無線技術(shù)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(shù)據(jù)時,一個信道只能在其他用戶對其使用結(jié)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(jiān)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(tài),其使用的優(yōu)先級,每個用戶都是一致平等的。如今,實時的頻譜選頻技術(shù)通過和計算機控制的短波自適應(yīng)算法相結(jié)合已經(jīng)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(yīng)用??垢蓴_技術(shù)的關(guān)鍵在于盡可能抑制跳頻、擴頻以及強磁干擾等因素的發(fā)生。尤其是在地鐵列車這樣的運行方式下,復(fù)雜電磁干擾環(huán)境使得諸如“動態(tài)頻譜”分析技術(shù)以及“頻譜空洞”理論有了實際的應(yīng)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(shù)據(jù)傳輸最優(yōu)化的算法,包括邊緣計算、綠色多單元集群等技術(shù)同樣使得無線通信的抗干擾能力得以加強。在最優(yōu)化算法下,即便臨頻之間電磁波波形發(fā)生疊加干擾,也不會影響最終傳輸數(shù)據(jù)的準確度和實時性,數(shù)據(jù)沖突以及網(wǎng)絡(luò)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(fā)性很強,容易遭到非法攻擊和接入,加強系統(tǒng)消除非法接入的能力對于維護系統(tǒng)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(shè)置網(wǎng)關(guān)參數(shù),對接入無線網(wǎng)絡(luò)的人員進行有效的限制和監(jiān)控,利用媒體接入子層網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)手段,對接入網(wǎng)絡(luò)人員名單進行控制。通過嚴格把控接入人員的權(quán)限來降低非法入侵接入的幾率。③通過細化無線網(wǎng)的區(qū)域結(jié)構(gòu),增加交換機層數(shù),提高網(wǎng)絡(luò)防攻擊能力。這種方式能夠很大程度地提高網(wǎng)絡(luò)安全,防止非法用戶的接入。④密碼系統(tǒng)采用動態(tài)刷新的方式,從而提高密碼安全性,防止密碼被破獲。⑤在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)容設(shè)立檢測和警報系統(tǒng),定期對網(wǎng)絡(luò)潛在的漏洞進行檢測,并及時監(jiān)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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行升級并及時檢測,在發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漏洞時要進行補充。

      2.3 設(shè)備環(huán)境

      一個無線發(fā)射器的自然環(huán)境如果不好,那么后期再多的維護和保養(yǎng),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(shè)備發(fā)生故障的幾率,所以對一個基站來說,使用的環(huán)境一定是最為重要的,首先一定要保持周圍環(huán)境的干凈整潔,其次要避免一些潮濕的地區(qū),尤其是一些酸堿度比較高的地區(qū),這些設(shè)備一定要避免在以上地區(qū)出現(xiàn),同時也一定要保障無線發(fā)射設(shè)備的供電穩(wěn)定性,一定要有備用的電源,一旦發(fā)生斷電的現(xiàn)象,就一定要及時供應(yīng);最后就是要和當?shù)氐木S修站點和物業(yè)處理好關(guān)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(wǎng)絡(luò)鏈接,去除無線攻擊的弊端

      由無線網(wǎng)絡(luò)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(luò)的條件下,外界無線網(wǎng)絡(luò)極易遭到其它數(shù)據(jù)信號的制約,甚至還有可能導(dǎo)致非法外來網(wǎng)絡(luò)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(luò)體系實行保護,規(guī)避產(chǎn)生明顯的網(wǎng)絡(luò)癱瘓狀況。在保護相關(guān)網(wǎng)絡(luò)搭建的進程中,一般會對服務(wù)集標識實施禁用,抵抗外界網(wǎng)絡(luò)的惡意攻擊。為了提高相關(guān)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性,一般還要設(shè)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(luò)系統(tǒng)內(nèi)部運行的運行平穩(wěn)及安全性。

      2.5 排除外部干擾因素的措施

      對于車-地?zé)o線通信傳輸而言,其外部干擾因素的來源是車-地?zé)o線通信傳輸網(wǎng)絡(luò)以外的干擾,所以,我國有關(guān)管理機構(gòu),應(yīng)該在地鐵網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和建設(shè)上,建立更加嚴謹和健全的管理規(guī)定,對于地鐵公共網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的使用,要進行統(tǒng)一的規(guī)劃和設(shè)計,實現(xiàn)綜合利用網(wǎng)絡(luò)資源,平衡多網(wǎng)絡(luò)之間的利益。眾所周知,地鐵通信系統(tǒng)通信信號頻段的選擇,具有更加開放的公開屬性,不經(jīng)過政府和相關(guān)部門的認證和授權(quán),同樣可以使用,所以大部分非商用網(wǎng)絡(luò)和政府用網(wǎng)絡(luò),以及無線產(chǎn)品,對于此頻段信號的發(fā)射和接收選擇的較多,因此出現(xiàn)了地鐵信號的傳輸干擾嚴重的情況。政府應(yīng)該強化乘客的安全意識,對乘車行為進行更加規(guī)范的管理,對于在乘坐地鐵期間,使用手機無線網(wǎng)絡(luò)、其他無線設(shè)備的行為,相關(guān)管理人員應(yīng)該給予及時的警示和提醒,倡導(dǎo)大家互相監(jiān)督,構(gòu)建更加完整的監(jiān)督體系,助推地鐵更加高效、安全的運行。

      3 結(jié)語

      地鐵通信網(wǎng)絡(luò)的安全、穩(wěn)定直接關(guān)系到地鐵車輛的安全運行。在進行地鐵調(diào)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(jié)合不同的干擾源類型進行綜合防護,從系統(tǒng)軟件、硬件兩個層面進行防護工作,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨著網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜化,通過抗干擾技術(shù)升級,提高網(wǎng)絡(luò)抗干擾性能,是維護地鐵安全運行的關(guān)鍵所在。

      參考文獻:

      [1]胡小麗.地鐵信號系統(tǒng)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(tǒng)安全性能分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016(26):29.

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

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