主頁（http://www.130131.com）：車地無線通信系統(tǒng)的制作方法

　　[摘 要]隨著交通運輸行業(yè)的日益發(fā)展，地鐵等軌道交通的信息技術也在不斷發(fā)展。車地無線信息通信系統(tǒng)在地鐵內(nèi)的成功設置，使得車地信息交流和傳送更加便捷，車地無線網(wǎng)采用自由無線的車地通信方式，提供車站和在線列車的信息交換任務。自由無線的車地通信方式在保證可靠通信的基礎上，還具有安裝、維護及調(diào)試更為簡便的優(yōu)點。
　　[關鍵詞]車地無線通訊；系統(tǒng)構成；原理
　　中圖分類號：S288 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）08-0340-01
　　一、車地無線通訊系統(tǒng)功能
　　車地無線通訊使用的是無線電管理委員會指定給工業(yè)、科學和醫(yī)療（ISM）使用的2.4GHz頻段，采用直接序列擴頻技術，單個信道的頻道寬度為4.6MHz，通信帶寬為2.75Mb/s。
　　車地無線通訊系統(tǒng)可以設置在車站、車輛段等地方，將視頻、信息等數(shù)據(jù)傳送到地鐵列車上，為列車提供了上行、下行實時傳送的通道，并且車地無線通訊系統(tǒng)還具有更加強大的穩(wěn)定性、移動性還具有很好的抗干擾能力，便于維護和使用，車地無線通訊的配置更加方便、快捷。
　　二、車地無線通訊構成原理
　　車地無線通訊系統(tǒng)主要由軌旁部分和車載部分構成。軌旁部分主要是由、局域網(wǎng)交換機、TCCU軌旁通信控制器、軌旁無線模塊和軌旁天線組成。
　�。ㄒ唬┸囕d部分。車載部分主要是由車載無線模塊和車載天線構成。車地無線網(wǎng)的構架示意圖如圖1所示：
　　車載的部分分別是由兩套無線模塊和它對應的天線所構成的，并且每個無線模塊都是獨立控制的，通過ATP的三個通道中的兩個進行連接，每個無線模塊和它對應的ATP通道是UDP-IP網(wǎng)絡。
　　兩個無線單元分別被安裝在列車的兩端，并且還包含了以下列部件：（1）以太網(wǎng)交換機，這是用于連接每個無線模塊和它對應的ATP通道（2）全向天線（50歐姆阻抗），它安裝在相應的車頂上，并且盡可能地接近它對應的無線模塊（3）射頻電纜，這用于連接每個無線模塊和它的天線，是一種低損耗電纜（4）以太網(wǎng)電纜，是用于連接每個無線模塊和它對應的ATP通道。車載部分的無線模塊接收到車載相關信息后通過車載天線發(fā)送出去，軌旁無線模塊通過軌旁天線接收到這些信息后，通過以太網(wǎng)接口傳輸?shù)絋CCU，再由TCCU負責與有線網(wǎng)進行通信。
　�。ǘ�）軌旁無線模塊。車載和軌旁采用同樣的無線模塊AR-24027E，它是SIRIUSCBTC系統(tǒng)無線解決方案的基本組成部分。通過配置，該模塊可按照基站方式或者移動站方式工作。該無線模塊是車地無線網(wǎng)絡各項技術功能實現(xiàn)的主要載體。它負責將從以太網(wǎng)來的數(shù)據(jù)通過無線發(fā)送出去以及接收無線數(shù)據(jù)并傳送到以太網(wǎng)上，并負責建立和管理無線通信過程。
　　軌旁無線機箱使用光纜連接到設備集中站的交換機上，并且最終連接到TCCU。此外還需要交流220V電源供應，電源源自其對應的閉塞處理器的設備集中站采用AC220V串聯(lián)供電。在安裝軌旁無線機箱時，應該盡可能的保證和軌旁天線之間的間距小于5M，減少鏈路損耗。
　　（三）軌旁通信控制器。軌旁通信控制器TCCU的主要功能有兩種，一是管理與列車的無線通信，二是與閉塞處理器接口。通信控制器還被設計為冗余配置，假如任何單個模塊失效，它將不會影響到無線模塊和閉塞處理器之間的通信。通信控制器是基于采用標準的雙模冗余配置，它帶有兩套CPU和內(nèi)存。
　　三、車地無線網(wǎng)原理
　�。ㄒ唬┸嚨鼐W(wǎng)絡通信技術。車地無線通信網(wǎng)絡提供在列車和軌旁CBTC子系統(tǒng)之間提供持續(xù)的通信。它運行在自由使用頻段2.4GHz頻段，并且經(jīng)過特別設計和驗證用于軌道交通環(huán)境。無線通信網(wǎng)絡使用一個獨特的擴頻管理來降低其他無線網(wǎng)絡同頻干擾的影響。
　　車地無線通信網(wǎng)絡運行在一個較窄的無線頻率波段，采用直接序列擴頻。這種設計特性提供了更高效的剔除，同時進一步提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性（圖2）。
　　這個無線模塊采用了一個比標準的802.11集成實現(xiàn)更低噪聲的信號放大器和功率放大器。這使得無線模塊具有更高靈敏度的更佳的射頻性能，同時降低了相鄰波段的干擾的影響。同時這個無線網(wǎng)絡建立起一個完整的以太網(wǎng)，這樣列車作為網(wǎng)絡中的節(jié)點高效地運行。這些無線模塊運行在一個特定的網(wǎng)絡簇中，這樣他們被動態(tài)的監(jiān)視，可以確保在工作環(huán)境內(nèi)無線模塊的組合在任何點上及時得到最好的通信。
　　（二）擴頻調(diào)制技術。車地無線網(wǎng)絡采用直接序列擴頻技術。這種調(diào)制技術將波段寬度“擴展”到比信息交換所需要的波段寬度大得多的頻寬。直接序列擴頻調(diào)制技術是一種高效的和普遍采用的信號調(diào)制技術，采用一個偽隨機碼序列來調(diào)制載波。通過這種辦法，傳輸?shù)牟ǘ螌挾缺辉黾佣�功率譜密度降低。在所有情況下，最終的信號的頻譜類似于噪聲甚至低于噪聲。在這種方法上，接收者根據(jù)希望接收的信息，必須區(qū)分出來并且還原信息。由于信號的能量和原來的信號能量是相同的，在接收級別，信息被恢復通過使用碼的重復來提升信息的強度。因此最終的信號是采用一個較窄的波段，而帶有較大的功率，但是使用同樣的能量。
　�。ㄈ�）車載設備漫游過程。如下圖圖3所示車頭的無線模塊保持與地面AP的通信，尾的無線模塊將會啟動與下一個BP控制器的通信。如果車尾的無線模塊建立起與下一個BP控制區(qū)的地面AP的通信，車首段的無線模塊將會自動切斷車地無線通信。車輛將會與下個BP控制區(qū)內(nèi)AP保持無線通信。
　　四、CBTC通信網(wǎng)絡安全性
　　CBTC數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡是一個專用信號系統(tǒng)網(wǎng)絡，即網(wǎng)內(nèi)各種終端、設備均設計為指定用途，與互聯(lián)網(wǎng)不直接相連，信息的內(nèi)容、流向、格式均有嚴格定義和要求，因此可以看作是一個封閉型、高安全級別的網(wǎng)絡。有線交換機端口接入認證，是指軌旁AP在接入以太網(wǎng)交換機的時候，交換機和軌旁AP之間的認證過程。支持2種有線交換機接口認證，分別是，MAC地址的接入認證和802.1x的接入認證。此認證的目的是決定RS20交換機的端口是否打開�D�D沒有合法配置的AP，即使連接到以太網(wǎng)交換機上，其以太�W上聯(lián)端口也是關閉狀態(tài)。引入這個技術，可以有效地保護以太網(wǎng)交換機的端口。
　　結語
　　隨著技術的進一步發(fā)展，車地系統(tǒng)將為車地信息互傳提供更加成熟及豐富的平臺。它的出現(xiàn)，足以在軌道交通行業(yè)帶來一場革命性的升級換代。
　　參考文獻
　　[1] 張文洲.淺談基于無線的車-地通信系統(tǒng)[J].鐵道通信信號，2011，47（12）：52-54.
　　[2] 郝瑞庭.基于無線中轉傳輸方式的車-地雙向通信系統(tǒng)應用[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2015，（02）：1-4.