吳小旺 李軍 楊浩

摘 要：本文在以動(dòng)車(chē)組局域網(wǎng)技術(shù)為核心，分析動(dòng)車(chē)組局域網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成及功能，提出動(dòng)車(chē)組局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備組成，不斷提高動(dòng)車(chē)組無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)水平，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，并為相關(guān)研究人員提供一定的借鑒和幫助。

關(guān)鍵詞;動(dòng)車(chē)組;無(wú)線局域網(wǎng);地面網(wǎng)絡(luò);車(chē)載局域網(wǎng)

1 動(dòng)車(chē)組無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

如圖1所示，為動(dòng)車(chē)組無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架，整個(gè)系統(tǒng)包括運(yùn)營(yíng)管理中心、地面網(wǎng)絡(luò)、車(chē)載局域網(wǎng)等部分，各部分承擔(dān)著相應(yīng)的運(yùn)行任務(wù)。其中，運(yùn)營(yíng)管理中心主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)和管理工作，包括鐵路沿線公網(wǎng)、衛(wèi)星通信、寬帶專(zhuān)網(wǎng)以及客站與車(chē)庫(kù)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)等組件;車(chē)載局域網(wǎng)主要負(fù)責(zé)車(chē)內(nèi)用戶(hù)終端與車(chē)內(nèi)內(nèi)容服務(wù)系統(tǒng)的連接，包括單車(chē)服務(wù)器、中心服務(wù)器、無(wú)線網(wǎng)橋以及接入AP等組件，并在實(shí)際應(yīng)用中具備以下功能：

（1）網(wǎng)絡(luò)接入功能。該系統(tǒng)可以利用運(yùn)營(yíng)商3G/4G網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)或?qū)Ｓ脤拵ЬW(wǎng)絡(luò)接入公眾互聯(lián)網(wǎng)，以安全管理需要為基準(zhǔn)，建立列車(chē)局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)之間的VPN通道，以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)接入。

（2）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與互通功能。一方面，車(chē)載無(wú)線局域網(wǎng)應(yīng)提供車(chē)內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)，局域網(wǎng)內(nèi)用戶(hù)終端可共享車(chē)載無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)的內(nèi)容服務(wù);另一方面，該系統(tǒng)與客站或是車(chē)庫(kù)無(wú)線局域網(wǎng)互通，提供無(wú)線局域網(wǎng)互通接口，使得乘客利用客站、車(chē)庫(kù)內(nèi)無(wú)線局域網(wǎng)與運(yùn)營(yíng)管理中心進(jìn)行信息交互。

（3）認(rèn)證鑒權(quán)功能。在實(shí)際應(yīng)用中，該系統(tǒng)可以對(duì)用戶(hù)身份進(jìn)行認(rèn)證，在用戶(hù)接入車(chē)載局域網(wǎng)時(shí)提供PORTAL服務(wù)，可導(dǎo)航到指定的頁(yè)面，并提供用戶(hù)接入互聯(lián)網(wǎng)的鑒權(quán)功能，對(duì)用戶(hù)的身份、權(quán)限及訪問(wèn)內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)證。

（4）安全防護(hù)功能。在實(shí)際應(yīng)用中，該系統(tǒng)遵循互聯(lián)網(wǎng)安全防衛(wèi)要求進(jìn)行操作執(zhí)行，并在互聯(lián)網(wǎng)通道安裝防火墻，防止病毒入侵、黑客攻擊等惡意破壞行為，對(duì)用戶(hù)行為進(jìn)行記錄與追溯，用戶(hù)信息、用戶(hù)行為和故障報(bào)警等重要數(shù)據(jù)應(yīng)保存60天以上，阻斷和監(jiān)測(cè)非授權(quán)AP，并同時(shí)具備互聯(lián)網(wǎng)出口端口防護(hù)功能和黑白名單設(shè)置功能，安全防護(hù)等級(jí)高。

（5）維護(hù)管理功能。該系統(tǒng)具備管理、維護(hù)旅客列車(chē)局域網(wǎng)設(shè)備的功能，對(duì)車(chē)載中心服務(wù)器、單車(chē)服務(wù)器、AP、網(wǎng)橋等設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備配屬位置進(jìn)行監(jiān)控和管理，對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置;具備對(duì)車(chē)載中心服務(wù)器、單車(chē)服務(wù)器進(jìn)行本地及遠(yuǎn)程內(nèi)容更新、內(nèi)容管控的功能;具備檢測(cè)外部設(shè)備授權(quán)狀態(tài)的功能，能夠拒絕未授權(quán)設(shè)備的接入，防止惡意攻擊、信息篡改，信息被篡改后可自動(dòng)修復(fù);具備車(chē)載局域網(wǎng)位置管理功能，能夠利用北斗/GPS進(jìn)行定位。

2 動(dòng)車(chē)組無(wú)線局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)分析

（1）車(chē)載局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)。在車(chē)載局域網(wǎng)組網(wǎng)中，單個(gè)車(chē)廂內(nèi)選擇無(wú)線AP無(wú)線覆蓋方式，車(chē)內(nèi)Wi-Fi信號(hào)應(yīng)連續(xù)覆蓋，單個(gè)車(chē)廂內(nèi)，座車(chē)AP數(shù)量應(yīng)不多于4個(gè)，臥車(chē)AP數(shù)量應(yīng)不多于10個(gè)，AP與單車(chē)服務(wù)器之間采用有線連接。針對(duì)有線組網(wǎng)而言，通過(guò)同軸電纜、以太網(wǎng)線以及光纖等傳輸介質(zhì)進(jìn)行有線組網(wǎng)，盡量選擇光纖或是以太網(wǎng)進(jìn)行有線組網(wǎng)，以保證傳輸效率。

針對(duì)無(wú)線組網(wǎng)而言，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以無(wú)線網(wǎng)橋?yàn)楹诵?，在最長(zhǎng)20輛編組條件下，中心服務(wù)器至車(chē)頭或車(chē)尾最遠(yuǎn)端單車(chē)服務(wù)器的無(wú)線鏈路最小可用帶寬不小于50Mb/s。

（2）無(wú)線網(wǎng)接入技術(shù)。在動(dòng)車(chē)組無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)計(jì)中，以運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)為主要的無(wú)線網(wǎng)接入方式，互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備必須擁有4G網(wǎng)絡(luò)能力，每列車(chē)中心服務(wù)器上應(yīng)統(tǒng)一配置一套互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備，支持每個(gè)運(yùn)營(yíng)商不少于3張SIM卡的配置能力，具備多信道帶寬匯聚并在車(chē)載局域網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行自適應(yīng)分配的功能;車(chē)載互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備的天饋系統(tǒng)應(yīng)不多于2套，車(chē)頂天線應(yīng)滿(mǎn)足所裝配車(chē)型最高運(yùn)行速度條件下天線風(fēng)荷載的相關(guān)要求;系統(tǒng)應(yīng)配置互聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)，保證互聯(lián)網(wǎng)接入的可靠性和可管理性。

3 車(chē)載設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及選擇

（1）車(chē)載中心服務(wù)器。在車(chē)載中心服務(wù)器設(shè)計(jì)與選擇中，必須支持第三方應(yīng)用，提供Wi-Fi STA，支持IEEE802.11a/b/g/n/ac，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳及緩存功能;支持?jǐn)嚯娮员Ｗo(hù)、防反接、防短路、防過(guò)壓、防欠壓等功能，并具備上電自啟動(dòng)功能。

（2）單車(chē)服務(wù)器。在單車(chē)服務(wù)器設(shè)計(jì)與選擇中，必須支持內(nèi)置應(yīng)用服務(wù)器和本地存儲(chǔ)功能，內(nèi)置的應(yīng)用服務(wù)器支持至少120路本地視頻流服務(wù)，支持加載第三方應(yīng)用程序，提供車(chē)載局域網(wǎng)組網(wǎng)接口，各接口應(yīng)支持QoS及VLAN，最大額定功率應(yīng)不超過(guò)100W，不應(yīng)在設(shè)備之外額外增加其它散熱裝置。

（3）AP系統(tǒng)。在型號(hào)選擇中，按照《無(wú)線電發(fā)射設(shè)備型號(hào)核準(zhǔn)證》中的相關(guān)要求，系統(tǒng)要工作在2.4GHz或5.8GHz頻段，空中接口物理層協(xié)議應(yīng)符合GB 15629.11系列標(biāo)準(zhǔn)和ISO/IEC/IEEE 8802-11標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備應(yīng)能夠在802.11b/g/n和802.11a/n模式下支持20M/40M頻寬自適應(yīng)模式，在802.11ac模式下支持40M/80M頻寬自適應(yīng)模式。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文著重于動(dòng)車(chē)組無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)的研究，在動(dòng)車(chē)組內(nèi)設(shè)計(jì)和建設(shè)無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)，使得車(chē)廂內(nèi)覆蓋WLAN無(wú)線局域網(wǎng)，增加乘客的乘車(chē)體驗(yàn)，有利于動(dòng)車(chē)組綜合服務(wù)質(zhì)量的提升。

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