地铁车地通信领域中WLAN技术应用探究

地铁车地通信领域中WLAN技术应用探究

钱路之

深圳市地铁集团有限公司广东深圳518000

摘要：目前的地铁行业车地通信技术方案比较主流的有WLAN和LTE-M，LTE-M使用1.8G的专用频段（1785-1805），因传输带宽较小，传输速率较低，但安全等级高，抗干扰能力强，目前主要为信号系统的车地通信使用。WLAN使用公共频段（2.4G/5.8G），传输带宽大，传输速率高，适合地铁车辆车载系统与地面系统的大数据量信息交互。今天我们主要来探究WLAN技术在地铁车地通信领域中的技术应用。

关键词：WLAN技术；地铁；通信；应用

一、WLAN技术

（一）WLAN技术标准

地铁通信WLAN技术随着技术发展有不同的标准，分别为IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n、IEEE802.11ac等，在不同的发展阶段使用了不同的技术标准。当前车地无线通信WLAN中IEEE802.11n应用较多，使用2.4G公用频段，传输速率教高，基本能实现不超过4路车载视频的实时上传。IEEE802.11ac属于近两年刚开发出来的最新技术标准，使用5.8G频段，传输速率高，带宽理论能达到数百兆，特别适合当前地铁车地通信中大数据量信息的上下行传输，应为当前地铁车地通信WLAN首选方案。

（二）地铁车地通信业务分析

目前，地铁行业内车地之间的业务传输主要有以下几类：第一，地铁车辆运行过程中乘客资讯系统将图像或者文字信息从控制中心经通信传输系统和车地无线通信系统传输至乘客资讯系统车载显示屏终端；第二，地铁车辆运行过程中车载视频监控系统将车载摄像头经车地无线通信系统和通信传输系统上传至控制中心供运营人员实时查看；第三，在车辆段内，将车辆的数据信息经车地无线通信系统传输至DCC车辆信息分析终端。当前行业内车辆的主流配置为6节车厢，每节车厢安装4个摄像头，两边司机室各安装3个摄像头，加上弓网摄像头，一列车将近有约30路以上的视频传输需求，加上乘客资讯系统下发的图像文字信息和车辆数据信息的传输需求，即使不考虑车辆段或车站多列车在一个小区网络范围内的情况，至少需要数百兆的网络带宽才能满足基本的传输需求。因此基于IEEE802.11ac的WLAN组网方式是当前必然的首选。

二、地铁车地无线WLAN技术方案

（一）车地无线WLAN的组网方式

车地无线通信WLAN传输平台采用符合IEEE802.11ac协议的无线局域网技术，主要由控制中心无线控制及管理设备（控制器等）、车辆段及沿线区间的无线接入点（AP）和车载无线设备等设备构成。中心无线网络控制器设置于OCC控制中心，按双机互为备份模式工作，在其中一台出现故障时，所有AP的控制管理能自动切换到另一台设备上，实现业务的无缝接管。

全线及车辆段设置车地无线传输网设备和天线，在控制中心设置本线车地无线传输网的网络管理设备，管理和控制本线车地无线传输网的工作，以达到在全线范围内，实时的完成车-地之间的图像和数据传递。

车辆段车地无线传输系统覆盖范围包括出入段线、咽喉区、试车线等区域，提供车辆段内列车与地面的无线传输通道。

无线接入点（AP）与车站汇聚交换机通过单模光纤采用千兆链路相连，区间设备的供电从车站/车辆段通信电源室引出，车辆段运用库设备的供电从运用库通信机房引出。

（二）车载局域网

车载局域网在地铁列车每节车厢分别安装一台小型工业以太网交换机，车载交换机之间采用网线连接，环形组网，构成车内小型局域网，为车载图像监控和车载多媒体显示提供传输通道。车载局域网采用环形保护结构，单点故障情况下网络自愈时间不大于50ms。

当前，地铁车载乘客资讯系统主要由车载多媒体显示部分、车载视频监控部分和车载局域网络三部分组成。车载多媒体显示部分通过车地无线WLAN网络接收控制中心信息，经车载监控主机处理后在车载显示屏上发布。车载视频监控部分将列车内车载摄像头采集的监控视频图像在司机室内监视器上显示，并将其实时通过车地无线WLAN网络上传至控制中心。车载局域网络是通过在每列车厢设置交换机的方式构成车载局域网络，为车载多媒体显示及车载视频监控提供传输通道。

三、地铁车地无线WLAN技术方案与EUHT的对比分析

EUHT技术与WLAN-802.11ac属于同时代的产品，目前在地铁领域各有应用，争议和机会并存着，各地地铁公司也在观望并关注着该项技术。

（一）EUHT技术简介

超高速无线局域网简称EUHT，2014年成为智能交通无线通信基础技术，由国标委发布相关国家标准（标准号：GB/T31024-2014）；2016年住建部发布行业标准，采用EUHT技术作为地铁车地高清实时视频传输无线通信技术（标准号：CJ/T500-2016）。有消息表明，EUHT是全球首个在300km/h高速移动情况（注：目前系统升级已支持500km/h）下，能完成高可靠（切换可靠性大于99.99%）、超低时延（小于5ms）、超高吞吐率（是现有4G增强的至少10倍以上）的车地通信系统。目前，该项技术的产品由广州新岸线计算机系统芯片有限公司进行研究和生产。

（二）EUHT技术的应用情况

广州新岸线公司与广州地铁公司合作，已经完成了广州地铁新建14号一期及知识城支线、21号线EUHT车地通信网络技术方案设计，承载地铁PIDS系统车地信息传输，包括车厢高清实时视频数据。

经由广州地铁集团有限公司确认，EUHT技术是广州市轨道交通十四号线一期及知识城支线、二十一号线乘客信息显示系统的唯一采用车地通信技术。

深圳地铁和上海地铁也在研究该项技术在地铁车地通信领域应用的可行性。

从相关的试验数据来看，EUHT技术比WLAN-802.11ac技术更适用于为高速移动状态下的列车提供高速率传输带宽的场景。

（三）EUHT技术的特点和缺点

该项技术属于私有协议技术，仅有广州新岸线公司一家进行全部产品的研发和生产，厂商单一，产品价格高，据了解EUHT网络造价约为WLAN网络造价的三倍以上。在目前各地地铁建设招标采购流程中，EUTH技术因厂家唯一性易引起投诉；在高铁300km/h的车地无线通信中，EUHT技术有绝对优势，在地铁80km/h的情况下，WLAN已经可以满足当前地铁车地无线通信的业务需求，因此与EUHT技术相比，就目前而言，WLAN技术更适用于地铁车地无线通信的环境。随着地铁运营需求的改变，未来EUHT技术也许会有一战之力。

四、结束语

基于以上的分析和研究，在地铁通信中，WLAN-802.11ac技术为当前地铁车地无线通信大数据传输中最为主流的技术。该技术基于IEEE802.11ac标准实现，在实现过程中，不仅能实现近距离传输，提升接入速度，还具备较大的系统容量，做好网络规划以及冗余覆盖工作，可以实现高速率的传输带宽和信号质量。应用到车地无线通信WLAN技术为乘客资讯系统、车载视频监控系统提供信息传输平台，实现地铁列车信息与地面之间的数据交互，为地铁车辆的安全运行提供强力保障。

参考文献

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