汪容
摘 要:近年來,經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,社會(huì)不斷進(jìn)步,帶動(dòng)各行各業(yè)發(fā)展迅速,結(jié)合現(xiàn)實(shí)使用情況來講,特別針對(duì)地鐵系統(tǒng)無線通信信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_解決方案實(shí)行詳細(xì)的研究及探索。首先針對(duì)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(jìn)行解析,其次在研究相關(guān)無線通信技術(shù)真實(shí)使用體系數(shù)據(jù)信息的同時(shí),舉例說明了地鐵系統(tǒng)無線通信信號(hào)干擾的關(guān)鍵因素,與此同時(shí)在有關(guān)傳輸干擾因素研究的條件下,重點(diǎn)分析了地鐵系統(tǒng)無線通信信號(hào)傳輸抗干擾的解決方案,期望表述以后能夠?yàn)閺氖孪嚓P(guān)工作的工程技術(shù)人員提供一些實(shí)用參照。
關(guān)鍵詞:地鐵信號(hào);車載無線;通信傳輸;抗干擾
0 引言
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和進(jìn)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(duì)這一交通問題產(chǎn)生了根本性的改變,對(duì)當(dāng)前的地面交通壓力起到了非常大的緩解作用。在地鐵的實(shí)際使用中,無線通訊信號(hào)是否穩(wěn)定將直接影響到整個(gè)地鐵的安全運(yùn)行。對(duì)于地鐵的安全性和穩(wěn)定性而言,無線通信在實(shí)際使用中,由于環(huán)境特殊性的影響,這些信號(hào)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?zhǔn)確性和可靠性,所以,筆者針對(duì)這一問題和現(xiàn)象展開闡述,從而推動(dòng)交通運(yùn)輸行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
1 地鐵信號(hào)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(hào)系統(tǒng)中,非常關(guān)鍵的地鐵信號(hào)系統(tǒng)的子系統(tǒng),隨著我國信號(hào)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(dú)立的信號(hào)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(shí)現(xiàn),是利用軌道無線設(shè)備和車載接收設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)地鐵具有比較良好的信號(hào)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(hào)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(jī)制
提高地鐵無線通信的抗干擾能力,必須要對(duì)其無線傳輸機(jī)制有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)。我國地鐵列車無線通信的信道訪問機(jī)制決定了,當(dāng)某個(gè)時(shí)間點(diǎn)用戶需要傳輸數(shù)據(jù)時(shí),一個(gè)信道只能在其他用戶對(duì)其使用結(jié)束后才可以被使用,ISM802.11標(biāo)準(zhǔn)的2.4 GHz的頻段在信道訪問機(jī)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(jí),每個(gè)用戶都是一致平等的。如今,實(shí)時(shí)的頻譜選頻技術(shù)通過和計(jì)算機(jī)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(qiáng)的通信方式,相信在地鐵列車上會(huì)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(kuò)頻以及強(qiáng)磁干擾等因素的發(fā)生。尤其是在地鐵列車這樣的運(yùn)行方式下,復(fù)雜電磁干擾環(huán)境使得諸如“動(dòng)態(tài)頻譜”分析技術(shù)以及“頻譜空洞”理論有了實(shí)際的應(yīng)用以及驗(yàn)證場景。除了對(duì)信道訪問機(jī)制以及頻譜理論進(jìn)行研究擴(kuò)展,利用高維(多目標(biāo))運(yùn)算,尋找數(shù)據(jù)傳輸最優(yōu)化的算法,包括邊緣計(jì)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(qiáng)。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(huì)影響最終傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和實(shí)時(shí)性,數(shù)據(jù)沖突以及網(wǎng)絡(luò)癱瘓的故障將會(huì)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(qiáng),容易遭到非法攻擊和接入,加強(qiáng)系統(tǒng)消除非法接入的能力對(duì)于維護(hù)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(duì)接入無線網(wǎng)絡(luò)的人員進(jìn)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(duì)接入網(wǎng)絡(luò)人員名單進(jìn)行控制。通過嚴(yán)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(xì)化無線網(wǎng)的區(qū)域結(jié)構(gòu),增加交換機(jī)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(dòng)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(bào)系統(tǒng),定期對(duì)網(wǎng)絡(luò)潛在的漏洞進(jìn)行檢測,并及時(shí)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(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)并及時(shí)檢測,在發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漏洞時(shí)要進(jìn)行補(bǔ)充。
2.3 設(shè)備環(huán)境
一個(gè)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(hù)和保養(yǎng),也無法大幅度的提高一個(gè)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(duì)一個(gè)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(shí)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(shí)供應(yīng);最后就是要和當(dāng)?shù)氐木S修站點(diǎn)和物業(yè)處理好關(guān)系,只有這樣,后期人們才會(huì)第一時(shí)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(gè)的開放度比較高,因此該狀況會(huì)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(hào)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(yán)密的加密解決方案針對(duì)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)體系實(shí)行保護(hù),規(guī)避產(chǎn)生明顯的網(wǎng)絡(luò)癱瘓狀況。在保護(hù)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)搭建的進(jìn)程中,一般會(huì)對(duì)服務(wù)集標(biāo)識(shí)實(shí)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(yùn)行的運(yùn)行平穩(wěn)及安全性。
2.5 排除外部干擾因素的措施
對(duì)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(jī)構(gòu),應(yīng)該在地鐵網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和建設(shè)上,建立更加嚴(yán)謹(jǐn)和健全的管理規(guī)定,對(duì)于地鐵公共網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的使用,要進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃和設(shè)計(jì),實(shí)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(hào)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(rèn)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(duì)于此頻段信號(hào)的發(fā)射和接收選擇的較多,因此出現(xiàn)了地鐵信號(hào)的傳輸干擾嚴(yán)重的情況。政府應(yīng)該強(qiáng)化乘客的安全意識(shí),對(duì)乘車行為進(jìn)行更加規(guī)范的管理,對(duì)于在乘坐地鐵期間,使用手機(jī)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(shí)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(yùn)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(yùn)行。在進(jìn)行地鐵調(diào)度和運(yùn)行信號(hào)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(shí)時(shí)性和快速性。結(jié)合不同的干擾源類型進(jìn)行綜合防護(hù),從系統(tǒng)軟件、硬件兩個(gè)層面進(jìn)行防護(hù)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(jí),提高網(wǎng)絡(luò)抗干擾性能,是維護(hù)地鐵安全運(yùn)行的關(guān)鍵所在。
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