以通信為基礎的列車控制系統(tǒng)(CBTC)，多應用IEEE802.11標準的全球性免費開放的ISM2.4 GHz頻段，此頻段具有用戶量大的特點。下面是由學習啦小編為大家整理的無線局域網(wǎng)技術在地鐵軌道交通建設中的應用，希望大家喜歡!

　　無線局域網(wǎng)技術在地鐵軌道交通建設中的應用

　　1 2.4 GHz無線傳輸技術概述

　　1.1 2.4 GHz無線技術傳輸機制

　　無線技術傳輸系統(tǒng)，若是選取IEEE802.11標準下的ISM2.4 GHz頻段，意味著其所采取的是“先聽后說”的、即為載波監(jiān)聽/沖突避免的訪問機制，在信道的使用上，每時每刻每個信道只有1個用戶能使用，當用戶傳輸數(shù)據(jù)之前，首先需判定信道的實際狀況，在信道使用的“機會、時間”上，每個用戶皆平等。

　　若有終端使用WLAN的通信方式時，首先便要監(jiān)聽信道，此時有2種結果：

　　其一，信道被人占用，要進行監(jiān)聽，直至信道空出。

　　其二，信道空閑，即可占用信道。WLAN是采取“終端競爭到完全占用信道，用完再接著競爭”。若2個終端應用同一信道，競爭會導致接收端的吞吐性能減弱。此外，與臨頻互相干擾而形成波形疊加，讓接收端不能精準的還原，無法識別信號，導致數(shù)據(jù)發(fā)生重復傳輸?shù)膯栴}，降低了無線網(wǎng)傳遞水平。

　　1.2 調(diào)制模式及抗干擾措施

　　ISM2.4 GHz頻段，為世界通用及開放的頻段，存有諸多干擾信號，ISM2.4 GHz頻段下的IEEE802.11 b/g系統(tǒng)，因諸多干擾源而導致物理層性能減弱。2.4 GHz無線通信技術為了強化設備抗干擾水平及提升無線網(wǎng)可用性，多會采取干擾抑制及躲避的手段，一般情況下，多采取“直接序列擴頻(DSSS)、正交頻分復用(OFDM)及跳頻擴頻(FHSS)”技術。

　　工作原理：1)DSSS技術：意指將原“功率高、帶寬窄”的原始功率頻譜，分別散布于極寬帶寬上，如此，能夠在發(fā)射信號時，僅使用少許能量便可輸送出去。其采取的擴頻碼序列為“高碼率”，發(fā)送端實施信號頻譜拓展，接收端采取同樣的擴頻碼序列實施解擴，將拓寬之后的擴頻信號，還原為原始信息[3];

　　2)FHSS技術:即系以擴頻碼序列，采取“移頻鍵控(FSK)”的調(diào)制措施，導致“載波頻率”跳變。需要進行數(shù)據(jù)傳送時，接收者與發(fā)送者雙方事先商定好，于某頻道上傳輸相應時間后，便同步跳至另外的某頻道上，再繼續(xù)進行數(shù)據(jù)傳送。接收數(shù)據(jù)一方的端口處所實施的解擴方式采取和發(fā)送一方的端口處一致的本地發(fā)生器所形成的“擴頻碼”，對數(shù)據(jù)實施解調(diào)后，可對信息給予精準恢復;

　　3)OFDM技術：其系無線高速傳遞信息技術的一種。于頻域里，OFDM可將所指定的信道，分為多個正交的子信道，每個子信道上皆采取1個子載波實施調(diào)制，而子載波之間可并行傳輸，因于OFDM系統(tǒng)內(nèi)子信道上，當載波彼此呈現(xiàn)正交時，頻譜亦會重疊，如此，極大地降低了子載波彼此干擾水平，又讓頻譜的利用率得以加強。

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　　2 闡述CBTC系統(tǒng)無線傳輸技術的應用

　　CBTC系統(tǒng)，均采取符合或是以IEEE802.11為標準的、頻段為ISM2.4 GHz的無線通信技術，于軌旁布設AP，以及“天線”、“波導”及“漏纜”等傳輸媒介，創(chuàng)設車地冗余無線(WLAN)的傳輸網(wǎng)絡，達成“軌旁、車載”設備的實時信息交流，實現(xiàn)連續(xù)管控列車的目的，如圖1所示。

　　CBTC系統(tǒng)無線傳輸技術，常規(guī)下多采取2種傳輸模式：

　　1)無線通信的協(xié)議，標準需符合IEEE802.11 b/g，頻段為ISM2.4 GHz，以IP地址為前提的空間傳輸信息，它的無線調(diào)制方式，一般采取“DSSS，OFDM及FHSS”3種，以提升系統(tǒng)抗干擾水平，其他抗干擾手段包含“無線冗余覆蓋、實時處理、多址、編碼、信號檢測、分級傳輸/接收、無線鏈路預算”等技術;

　　2)私有協(xié)議的標準為IEEE802.11 b/g、頻段為ISM2.4 GHz，非IP地址為基礎的空間傳輸信息，改進系統(tǒng)設備其“物理層與MAC層”，且對無線信道實施特殊劃分，與IEEE802.11標準不同。無線調(diào)制模式常規(guī)下多采取FHSS、DSSS，經(jīng)加大“傳輸時間、容錯水平、實時處理能力、無線冗余覆蓋面積以及無線鏈路預算”等技術，以推動系統(tǒng)抗干擾性能的提升。

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　　CBTC系統(tǒng)無線傳輸技術存在的問題

　　1 研究背景

　　我國頻頻發(fā)生乘客隨身WiFi干擾“車-地”地鐵信號系統(tǒng)的狀況，因指令異常造成列車急停，引發(fā)國內(nèi)民眾的廣泛關注。而對此類事件進行調(diào)查后，得出的結論是：乘客的WiFi路由器打開時，導致車-地信號系統(tǒng)指令出現(xiàn)異常;反之關閉，則信號系統(tǒng)正常。經(jīng)故障剖析判認WiFi路由器，對信號系統(tǒng)造成干擾。

　　2. GHz無線傳輸技術的干擾

　　1)干擾類型。由干擾機理角度實施分類，無線干擾，是通信信號最強的干擾要素之一，比如，若接收機接收到干擾信號，將對判決的正確性帶來一定的負作用。干擾類型，依其生成的機理分為“乘性、加性”2類。乘性干擾，其為多徑效應的干擾類型，為發(fā)自系統(tǒng)內(nèi)部的“散、反、衍”射等信號現(xiàn)象;加性干擾，其為類噪聲源，包含其他的“類似系統(tǒng)”、“系統(tǒng)內(nèi)部”或是“元件非線性”所發(fā)出的噪聲，主要的類型有：“同頻、鄰頻、互調(diào)”干擾以及“遠近效應”等類型。

　　2)依干擾源實施分類：a.系統(tǒng)之外的干擾：源自外面系統(tǒng)的干擾。例如，諸多的設備共存于ISM頻段內(nèi)，系統(tǒng)之間出現(xiàn)彼此干擾;b.源自系統(tǒng)內(nèi)部自身的干擾：其所生成的主因為同一個無線通信系統(tǒng)里，因多個用戶要求下、在同一時間里通信，卻無法將相互信號所造成的干擾徹底隔離。

　　無線局域網(wǎng)技術在地鐵軌道交通建設中的應用

　　 抗干擾的主要措施

　　采取IEEE802.11標準的、頻段為ISM2.4 GHz的“CBTC無線傳輸系統(tǒng)”，若和其他采用ISM頻段的設備，置于同一“區(qū)域及時間”展開工作時，則將會遭到同頻設備其所帶來的無線干擾。故此，給出下列2種無線“抗干擾”措施。

　　方案1：采取“專網(wǎng)技術+專用無線頻譜”的手段。其為軌道交通CBTC系統(tǒng)專用的抗干擾措施，確保列車安全運行。

　　方案2：采取IEEE802.11標準下的私有協(xié)議。IEEE802.11協(xié)議，由“MAC層及物理層”構成。物理層，可采取抗干擾性能強的“DSSS與FHSS”等解調(diào)技術;MAC層，對媒體訪問協(xié)議模式實施修改，強化信道應用優(yōu)先級力度等手段，優(yōu)化2.4 GHz數(shù)據(jù)輸送，能經(jīng)強化編解碼的模式，以獲取處理后的額外增益。亦能選取綜合手段提升抗干擾水平，包含采取“特殊的分頻、提升系統(tǒng)容錯水平、實時傳輸水平”等，力求降低及管控同頻里、其他設備無線產(chǎn)生的干擾問題。

　　無線局域網(wǎng)技術在地鐵軌道交通建設中的應用5 CBTC系統(tǒng)無線傳輸技術的應用前景

　　5.1 無線傳輸技術特有的局限性　　采取ISM2.4 GHz公用頻段的CBTC系統(tǒng)，盡管能夠經(jīng)采取以標準為IEEE802.11前提下的私有協(xié)議，實現(xiàn)降低ISM2.4 GHz頻段中CBTC系統(tǒng)出現(xiàn)干擾的機率，可是，只是相應的制約了干擾，尚無法完全杜絕無線的干擾，故此，無法從根上來解除實際存有的干擾，需控制地鐵環(huán)境范圍內(nèi)的、其他ISM頻段設備使用數(shù)量，以確保CBTC系統(tǒng)良性運轉(zhuǎn)?！　?.2 無線傳輸技術的應用前景

　　來自移動互聯(lián)網(wǎng)的“3G+Wi-Fi”，已成為CBTC系統(tǒng)干擾源之首，導致CBTC系統(tǒng)安全性因地鐵電磁環(huán)境限值的遠遠超出而受到威脅，地鐵同頻干擾，造成CBTC系統(tǒng)在傳輸信號過程中，出現(xiàn)誤碼及丟包，致使“車-地”信號交互斷裂，導致“非預期性停車”事故的發(fā)生。隨著社會的發(fā)展，會有大量的WiFi產(chǎn)品涌現(xiàn)，加大CBTC系統(tǒng)遭遇干擾的機率，致使其運行受限

　　CBTC系統(tǒng)在今后的研發(fā)上，將向“大密度、高速化及低成本”方向邁進，要求“車-地”無線傳輸系統(tǒng)具有容量高、吞吐力強、移動切換快的承載效應，來實現(xiàn)車-地無線通信的高功用性。無線傳輸技術，采取2.4 GHz頻段為基礎，因受自身性能的制約，無法順應城市軌道交通“CBTC系統(tǒng)”的未來發(fā)展，與“車-地”通信業(yè)務需求。故此，讓CBTC系統(tǒng)在良性運轉(zhuǎn)的同時，又能規(guī)避其免受干擾，CBTC系統(tǒng)的前景技術將會采取專用專網(wǎng)“頻段授權模式及技術”，為其未來發(fā)展趨勢。

　　無線局域網(wǎng)技術在地鐵軌道交通建設中的應用

　　結論

　　基于ISM頻段的無線產(chǎn)品會愈來愈多，應用領域?qū)⒉粩鄶U大，提升了無線干擾強度，對ISM2.4 GHz頻段內(nèi)的CBTC車-地通信系統(tǒng)造成極大的安全隱患。故此，城市地鐵交通中，列車控制系統(tǒng)的通信功能里，需要實施“無線抗干擾”手段，力求實現(xiàn)抗干擾水平的增加;此外，需采取新的無線“頻譜及傳輸技術”，消除無線干擾，充分發(fā)揮地鐵通信作用的“CBTC系統(tǒng)”優(yōu)勢，進而實現(xiàn)運營效率的提升。