通信工程的論文電子版
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通信工程的論文電子版篇1
淺析地鐵信號系統車―地無線通信傳輸抗干擾問題
1 地鐵車-地無線通信傳輸系統概括
地鐵無線傳輸系統錯綜復雜,作為主要地鐵信號傳輸之一的車-地無線通信系統開始隨著國家技術的快速進步,逐漸形成車-地無線通信傳輸的獨立信號傳輸網。車-地形式的無線傳輸信號系統主要由車軌旁的無線AP及地鐵車體所載天線將地面信號進行連接,使整個車-地信號系統合理運作。地鐵無線傳輸系統結構圖如圖1所示:
2 車-地無線通信傳輸應需安全標準
車-地無線傳輸系統作為列車狀態信息和列車移動時授權信息的關鍵,直接決定了地鐵行車效率和安全性,必須保證車-地無線傳輸系統的幾種安全性需求。
2.1 車-地無線傳輸安全可靠可利用性
無線傳輸信號系統作為地鐵安全控制系統,掌控地鐵行駛速度及移動授權,車-地無線傳輸系統受到任何干擾都會使無線傳輸信號出現無法可靠執行的問題,使地鐵無法安全正常行駛,因此嚴格要求信號系統數據安全傳輸標準是保證地鐵安全運行的關鍵。
2.2 地鐵信號數據傳輸必須實時
地鐵屬運行性有線無線聯合傳輸系統,追蹤地鐵運行信息,前后車狀態需進行實時傳遞。如果地鐵運行中系統數據信息傳輸出現時間無法實時傳輸,所出現的時差將整個影響信號系統效率,時差越長效率越受影響,若行駛出現緊急情形時勢必會影響地鐵行駛安全。
2.3 高速移動無線傳輸必須滿足系統信息速率
地鐵運行常處于最高時速80~90km的行駛狀態。地鐵在快速行駛時,將會受到多徑效應等原因影響,降低系統信息實時傳遞效率。車-地無線傳輸必須在這種情況下保證設備正常傳輸,保證無線傳輸系統安全運行。
2.4 地鐵移動中傳輸數據丟包及無線網接入源問題
車-地無線通信傳輸時會因為列車行駛速度在高速情況從而導致數據出現丟包活數據重復發送現象,作為影響系統運行效率原因之一,情況嚴重時會直接導致地鐵因所接收信息不完整被迫停止運行,給運行效率和乘客造成影響。無線傳輸系統屬于開放式傳輸空間,若不法分子使用與地鐵系統設備相同的網絡設備極有可能強制介入,擾亂系統安全運行。地鐵無線局域網安全性及保密性必須加強控制,才能保障車-地無線信號傳輸
安全。
3 地鐵信號傳輸干擾源分析
地鐵運行時采取的無線信息傳輸因其開放式很容易受到干擾,如乘客所帶電子設備干擾、列車信號和乘客信息系統干擾、站臺換乘時信號頻率及高速移動時多普勒效應及多徑效應干擾等。
3.1 信號及乘客信息信號干擾
乘客信息系統由多媒體網絡依靠計算機用顯示車站終端滿足乘客所需位置信息的服務系統。因其與地鐵車-地無線傳輸信號系統的相同性,在列車頂部安裝位置與列車安全系統接收天線較近,極易出現信號干擾現象。
3.2 同站臺換乘頻率干擾問題
地鐵中同臺換乘情況極為普遍,當兩條線路用同樣的傳輸方式傳輸時,本線信號和另線信號覆蓋極易出現矛盾干擾,站臺屬于開放式空間而無線傳輸系統信號電磁波的穿透力和反射力也會對信號產生干擾。
3.3 乘客所帶電子設備干擾
目前無線網已經越來越普遍,人們所攜帶的電子設備越來越多。無線網因其開放式導致無線信號很容易被乘客所帶電子設備搜索到,使地鐵信號系統信息及系統加密信息泄漏。倘若有不法分子用非法技術入侵地鐵無線傳輸信號網,控制行車信息,使地鐵行駛處于極大的危險中。
3.4 無線區域協議或頻段相同電子設備干擾
無線信號傳輸系統屬于開放式,車-地無線傳輸系統線路周圍的電子產品人地鐵周圍家用無線設備、商用無線設備和運營商熱點設備、乘客所帶手機、電子藍牙設備等都會對信號造成物理干擾。
3.5 高速移動多普勒效應及隧道多徑效應
地鐵行駛速度在80~90km/h,這種高速移動會使在接近和遠離信號發送端時出現頻率高低不同的現象。這種現象會造成系統誤碼率提升,系統的帶寬及頻率偏移也是高速移動中的多普勒效應影響,威脅信號系統安全。地鐵形式隧道內,無線信號傳輸時因隧道內多經通道原因使信號傳輸到達接收點時間不同,隧道內通信由于反射過程及幅度變化出現變弱失真,最后出現通信無法穩定現象。
4 車-地無線信號傳輸系統干擾防范方法
4.1 無線信號及乘客信息系統防范方法
乘客信息系統屬于PIS系統,因為位置與無線信號接收安裝較近較易使信號受到干擾。鑒于PIS系統傳輸數據多,信號系統數據傳輸少,可由此點作出將頻點進行隔離,將兩者輸出頻率分離的措施。但此種方法在實用性試驗時難度較大,也會影響帶寬。應盡量以改變不同頻段的信號系統作為出發點,完善無線信號及乘客信息系統干擾問題。
4.2 同站臺換乘頻率干擾防范方法
同站臺換乘頻率干擾主要是因為站臺空間較為開放式,可以采取以下方式進行防范:
4.2.1 可以車-地無線傳輸系統采取將信號系統頻點區分開,將本線和相鄰縣頻點信息采用不同的信號制式設備。可將其中一個頻段提升使用5GHz以上頻段,可以有效增加頻點使用靈活性。 4.2.2 車-地通信方式的改變也可以改善同站臺頻率干擾現象。如無線電臺方式在本線使用,相鄰線采用感應環線等。也可以將本線和相鄰線均采用非無線電臺信息傳輸系統方式,如使用波導管、感應環線、漏纜,可以均勻改善無線覆蓋性,將線路干擾降到不影響系統安全行駛的最小程度,使同站臺換成頻率問題得到解決。
4.2.3 選擇合適方向角安置定向天線,站臺空間開放,環境混亂復雜造成的各種干擾無法準確控制。若根據線路指定相應角度的定向天線,增強軌道的實用信號,削弱干擾方向信號,可以有效保證通信質量及安
全性。
4.3 非法入侵無線干擾解決方法
地鐵屬于公共開放場合,無線通信也處于局域網。應采取相應方法防止各類人群侵入竊聽加密信息,如:
4.3.1 設置禁用標志廣播功能,禁止客戶端接入地鐵AP。設置媒體介入允許用戶,防止非法介入。
4.3.2 使用更高強度交換機,將網絡區段分解小段,減少非法用戶鏈接集線器的可能性,防止信息數據被監測。
4.3.3 將密碼設置更高級動態化。設置防火墻或檢測系統監測無線網絡入侵情況。
4.4 開放空間相同協議干擾和多普勒及多徑效應干擾解決方法
4.4.1 開放空間非主動攻擊可采取二層控制技術控制干擾。多普勒效應因高速影響參數及系統誤碼率,可采取將糾錯碼應用到通信系統中,有效降低誤碼率,增加通信系統的準確性。
4.4.2 由于地鐵隧道的多徑性,車-地無線傳輸信號出現的失真和衰弱現象可采取OFDM技術,增強信號對干擾抵抗力,也可采取正交頻分復方法使多子載波交織傳輸信號數據,即使出現丟失情況也接收端可通過聯合編碼還原數據,更好地解決多徑效應問題。
5 結語
地鐵車-地無線傳輸系統是否完善使提高地鐵運營的重中之重,本文對各類信號問題進行了分析,并提出了眾多安全可用性防范措施。隨著社會科技進步及無線信號發展完善,相信可以更好地將車-地無線傳輸系統做出更完善的防護措施,為地鐵運行及乘客提供更安全的保障。
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