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地鐵CBTC系統(tǒng)——無(wú)線通信技術(shù)淺析 1．前言 隨著全國(guó)各大城市大力建設(shè)公共交通系統(tǒng)，具有大容量、高速率和高效率特點(diǎn)的地鐵系統(tǒng)的建設(shè)也如火如荼的進(jìn)行。在整個(gè)地鐵系統(tǒng)中，列車的自動(dòng)控制系統(tǒng)無(wú)疑是其大腦和核心，目前地鐵系統(tǒng)采用的是列車自動(dòng)控制（ATC）設(shè)備，ATC通過(guò)車載設(shè)備、軌旁設(shè)備、車站和控制中心組成的控制系統(tǒng)完成對(duì)列車運(yùn)行的控制；通過(guò)調(diào)節(jié)列車運(yùn)行間隔和運(yùn)行時(shí)分，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行的安全、高效和指揮管理有序。ATC信號(hào)系統(tǒng)由ATP（列車自動(dòng)防護(hù)）子系統(tǒng)、ATO（列車自動(dòng)駕駛）子系統(tǒng)和ATS（列車自動(dòng)監(jiān)督）等三個(gè)子系統(tǒng)組成，主要分為固定閉塞制式、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞制式和移動(dòng)閉塞制式三種，其中固定閉塞制式已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)代地鐵發(fā)展的需要,移動(dòng)閉塞制式的應(yīng)用規(guī)模越來(lái)越大。移動(dòng)閉塞制式信號(hào)系統(tǒng)主要是基于無(wú)線通信技術(shù)的列車控制系統(tǒng)（CBTC），CBTC系統(tǒng)集無(wú)線電通信技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)于一體，利用高精度的列車定位（不依賴于軌道電路），雙向連續(xù)、大容量的車-地?cái)?shù)據(jù)通信和車載、地面安全功能處理器等實(shí)現(xiàn)的一種連續(xù)自動(dòng)列車控制系統(tǒng)，利用軌間電纜、漏泄電纜和空間無(wú)線技術(shù)或者他們之間的結(jié)合組網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 CBTC相比傳統(tǒng)的鐵路信號(hào)系統(tǒng)有著諸多優(yōu)越性： 1)以無(wú)線通信系統(tǒng)代替有線通信系統(tǒng)，減少電纜鋪設(shè)、軌旁設(shè)備，降低維護(hù)成本。 2)可以實(shí)現(xiàn)車輛與控制中心的雙向通信，大幅度提高了列車區(qū)間通過(guò)能力。 3)信息傳輸流量大、效率高、速度快，容易實(shí)現(xiàn)移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)。 4)容易適應(yīng)各種車型、不同車速、不同運(yùn)量、不同牽引方式的列車，兼容性強(qiáng)。 5)可以將信息分類傳輸，集中發(fā)送和集中處理，提高調(diào)度中心工作效率。 6)便于既有線改造升級(jí)。 當(dāng)前全球各城市軌道交通現(xiàn)狀從單一線路建設(shè)逐步走向多線路并行建設(shè)，并初步形成線網(wǎng)軌道交通格局，具備了線網(wǎng)間聯(lián)通聯(lián)運(yùn)的基礎(chǔ)條件，同時(shí)國(guó)內(nèi)的地鐵系統(tǒng)對(duì)列車的發(fā)車間隔要求越來(lái)越短，對(duì)列車的精密調(diào)度和控制提出了很高的要求，加上通信、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和列控技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，使得基于無(wú)線通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC）現(xiàn)得到迅速發(fā)展和普遍應(yīng)用。目前CBTC已經(jīng)有多家地鐵控制系統(tǒng)設(shè)備商支持，且有很多建設(shè)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用技術(shù)十分成熟，目前全球新建地鐵，尤其是國(guó)內(nèi)基本都是采用此系統(tǒng)。 2．地鐵CBTC系統(tǒng)介紹和發(fā)展現(xiàn)狀 2.1 地鐵CBTC系統(tǒng)組成 地鐵無(wú)線CBTC系統(tǒng)主要包括3個(gè)部分：無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)、列車控制系統(tǒng)和列車定位子系統(tǒng)。列車控制系統(tǒng)又包括中央控制室、無(wú)線閉塞中心和車載子系統(tǒng)。其中，高可靠的無(wú)線一同通信系統(tǒng)是RBC、車載子系統(tǒng)和列車定位子系統(tǒng)的基礎(chǔ)。無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是進(jìn)行車地通信，在移動(dòng)的列車和地面控制設(shè)備之間實(shí)時(shí)雙向傳輸行車星系，由無(wú)線車地通信技術(shù)提供保障，列車通過(guò)相應(yīng)的地面設(shè)備，如信標(biāo)燈、應(yīng)答器，可以獲知自身的位置及速度等信息，通過(guò)可靠的無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，列車將位置、車次、列車長(zhǎng)度、實(shí)際速度、制動(dòng)潛能、欲行狀況等信息以無(wú)線的方式發(fā)給RBC，RBC則開始追蹤列車并發(fā)送移動(dòng)權(quán)限、允許速度、限速、緊急停車等命令。因?yàn)椋瑹o(wú)線CBTC系統(tǒng)中，無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)取代了對(duì)到電路的信息傳輸?shù)匚弧?/p> 2.2 CBTC系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和城市化進(jìn)程的逐漸提高，城市軌道交通在安全性、可靠性、運(yùn)輸效率和整體服務(wù)質(zhì)量方面提出了更為嚴(yán)格的要求，以滿足現(xiàn)代運(yùn)輸業(yè)的各種挑戰(zhàn)。同時(shí)，世界各地的軌道交通運(yùn)營(yíng)商都希望以最佳的投資獲得更高的性能�；谕ㄐ诺牧熊嚳刂葡到y(tǒng)CBTC就在這種背景氛圍下應(yīng)運(yùn)而生。 1999年9月，IEEE將CBTC定義為：“利用高精度的列車定位（不依賴于軌道電路）、雙向連續(xù)和大容量的車-地?cái)?shù)據(jù)通信以及車載和地面的安全功能處理器實(shí)現(xiàn)的一種連續(xù)自動(dòng)列車控制系統(tǒng)”。國(guó)外著手研究CBTC的時(shí)間較早，技術(shù)發(fā)展比較成熟，國(guó)外新建的地鐵項(xiàng)目已經(jīng)大量的采用CBTC系統(tǒng)。目前我國(guó)新建地鐵雖已經(jīng)基本都采用了先進(jìn)的CBTC系統(tǒng)，但設(shè)備主要都是由國(guó)外系統(tǒng)設(shè)備商提供，國(guó)產(chǎn)化的CBTC應(yīng)用很少，只在北京地鐵亦莊有過(guò)嘗試運(yùn)行。 CBTC全球共有三大體系，分別是美國(guó)的 AATC,日本的ATACS和歐洲的ETCS，主要的設(shè)備供應(yīng)商有西門子、GE、阿爾卡特、阿爾斯通和龐巴迪。 3．地鐵CBTC無(wú)線通信技術(shù)分析 地鐵CBTC系統(tǒng)要求不依靠軌道電路向列控車載設(shè)備傳遞信息，利用通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)“車地通信”并實(shí)時(shí)地傳遞“列車定位”信息。通過(guò)車載設(shè)備、軌旁通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)列車與車站或控制中心之間的信息交換，完成速度控制。系統(tǒng)通過(guò)建立車地之間連續(xù)、雙向、高速的通信，使列車命令和狀態(tài)可以在車輛和地面之間進(jìn)行實(shí)時(shí)可靠的交換，并確定列車的準(zhǔn)確位置及列車間的相對(duì)距離，保證列車的安全間隔。所以CBTC對(duì)無(wú)線傳輸?shù)南到y(tǒng)容量、穩(wěn)定性、抗干擾能力以及高速移動(dòng)下的切換等都有較高的要求，目前從寬帶技術(shù)的角度出發(fā)，GSM-R、WLAN、漏泄同軸電纜、裂縫波導(dǎo)管、WiMax等技術(shù)都可以提供CBTC系統(tǒng)中相應(yīng)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，但這些技術(shù)本身的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)成熟度、系統(tǒng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展以及部署成本等決定了它們能否最終應(yīng)用廣泛引用到地鐵CBTC系統(tǒng)中。具體每種技術(shù)方案分析如下： 3.1 基于GSM-R技術(shù) GSM-R是在公網(wǎng)GSM技術(shù)基礎(chǔ)上融合了調(diào)度通信功能的專門用于鐵路無(wú)線通信的數(shù)字集通信系統(tǒng)，是專為鐵路系統(tǒng)開發(fā)的數(shù)字式的無(wú)線通信系統(tǒng)。其主要提供無(wú)線列調(diào)、編組調(diào)車通信、區(qū)段養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)通信、應(yīng)急通信、隧道通信等語(yǔ)音通信功能，可為列車自動(dòng)控制與檢測(cè)信息提供數(shù)據(jù)傳輸通道，并可提供列車自動(dòng)尋址和旅客服務(wù)。GSM-R目前在全世界的鐵路系統(tǒng)中都有非常廣泛的成熟的應(yīng)用，在我國(guó)已經(jīng)作為鐵路系統(tǒng)的首選，包括300KM以上的高鐵。我國(guó)使用的頻段為上行885-889MHz，下行930-934MHz，為鐵道系統(tǒng)和中國(guó)移動(dòng)公用，但在鐵路2-6公里范圍內(nèi)為鐵路系統(tǒng)專屬頻段。 基于GSM-R目前的技術(shù)，最大理論速率是115kbps，可以支持大于500km/h的漫游切換，且安全性高，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈也很成熟。但如果應(yīng)用于地鐵系統(tǒng)，它僅能提供CBTC現(xiàn)在的功能需求，無(wú)法滿足統(tǒng)一車地?zé)o線通信的業(yè)務(wù)需求，即使不考慮以后的擴(kuò)展性，也要基于現(xiàn)在的CDMA1X及GPRS二種技術(shù)進(jìn)行功能改造，以支持多信道捆綁以達(dá)到帶寬要求，另外在我國(guó)頻段的申請(qǐng)問(wèn)題也是其沒(méi)能在城市軌道交通中使用的主要原因。深圳地鐵二號(hào)線在設(shè)計(jì)初期曾考慮采用此技術(shù)，但因?yàn)镚SM-R應(yīng)用于行車間隔短，車流密度大的城市軌道交通的實(shí)例和經(jīng)驗(yàn)較少，需要做大量的實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證工作，考慮到工期等因素，最終放棄此技術(shù)。 3.2 基于無(wú)線電臺(tái)的WLAN技術(shù) 采用無(wú)線電臺(tái)實(shí)現(xiàn)WLAN技術(shù)，體積較小, 安裝比較靈活, 受其他因素影響小，使用開放的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，廣泛采用2.4G的ISM頻段�？筛鶕�(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和無(wú)線場(chǎng)強(qiáng)覆蓋需要進(jìn)行設(shè)計(jì)和安裝, 且安裝和維護(hù)容易，但無(wú)線電臺(tái)在隧道內(nèi)傳輸受彎道和坡道影響較大，同時(shí)隧道內(nèi)的反射比較嚴(yán)重，需要考慮多徑干擾等問(wèn)題。無(wú)線電臺(tái)的傳輸距離小, 為了保證在一個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)( AP, AccessPoint ) 故障時(shí), 通信不中斷，提供通信的可靠性, 以及考慮到高速下的無(wú)縫切換，往往需要在同一個(gè)地點(diǎn)設(shè)置雙網(wǎng)覆蓋,這要求進(jìn)一步縮短AP 布置間距。大量的高密度的AP點(diǎn)的部署，導(dǎo)致了列車在各個(gè)AP 之間的漫游和切換特別頻繁, 大大降低了無(wú)線傳輸?shù)倪B續(xù)性和可靠性. 同時(shí)相應(yīng)的電纜使用量很大。 3.3 基于漏泄同軸電纜技術(shù) 泄漏同軸電纜LCX( Leaky Coaxial Cable) 是在同軸電纜外導(dǎo)體上開有一定形狀和間距的糟，使電磁場(chǎng)的能量集中在同軸電纜的內(nèi)外導(dǎo)線之間，部分能量可以從同軸電纜中的槽孔泄漏到空間中, 并和附近的移動(dòng)電臺(tái)天線耦合構(gòu)成無(wú)線通道。同軸電纜外導(dǎo)體上開的槽可以有許多形狀，各種形狀在傳輸損耗和耦合損耗方面各不相同。使用泄漏同軸電纜的通信方式是比較簡(jiǎn)明的，兩條LCX 交叉環(huán)線分別負(fù)責(zé)上行及下行的車輛通信，車上天線和LCX 之間的距離很近，LCX 還連接著基地臺(tái)，通過(guò)泄漏同軸，各種安全調(diào)度信息和語(yǔ)音信息可以在地面和車輛之間雙向傳遞。由于電磁波在同軸電纜交叉環(huán)線內(nèi)傳播，場(chǎng)分布穩(wěn)定, 輻射性能可以由槽的形狀位置控制、傳輸速率高、節(jié)省頻率資源、受環(huán)境影響很小，因而對(duì)地形的適應(yīng)性強(qiáng)，在數(shù)字化、大容量的移動(dòng)車輛通信方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 泄漏同軸電纜上的開槽有著嚴(yán)格的尺寸要求,而且它的收發(fā)、中繼設(shè)備比較復(fù)雜，用它來(lái)組成通信無(wú)線傳輸媒介采用的是基于2. 4 GHz 的ISM頻帶漏泄同軸電纜，漏纜的傳輸特性和衰減性能較好，傳輸距離較遠(yuǎn)，最大傳輸距離達(dá)到600 m，且沿線無(wú)線場(chǎng)強(qiáng)覆蓋均勻，呈現(xiàn)良好的方向性分布，抗干擾能力較強(qiáng)，適合于狹長(zhǎng)的地下隧道內(nèi)使用，減少列車在各個(gè)AP 之間的漫游和切換，提高了無(wú)線傳輸?shù)倪B續(xù)性和可靠性。另外，漏泄同軸電纜的安裝要求不是很高，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件安裝隧道側(cè)墻( 僅適用于全地下線路)，或隧道頂部（僅適用于全地下線路，且三軌供電）。漏泄信道，初期投入很高，這是它的不足之處。同軸電纜對(duì)于地面和高架線路安裝比較困難，且美觀效果較差。因漏泄同軸電纜的安裝位置較高，不會(huì)影響一般軌旁維護(hù)工作，其自身安裝調(diào)試完成后維護(hù)工作量很小。并且漏纜分布系統(tǒng)對(duì)解決GSM-R 系統(tǒng)在隧道等弱場(chǎng)強(qiáng)區(qū)段的覆蓋是一種非常重要的手段。 3.4 基于裂縫波導(dǎo)管技術(shù) 裂縫波導(dǎo)管采用的是一種長(zhǎng)方形鋁合金材料,在其表面每隔一段距離( 約6 cm) 刻有一條2 mm寬3 cm 長(zhǎng)裂縫，能夠讓無(wú)線電波從此裂縫中漏泄出來(lái)，因其波導(dǎo)管物理特性和衰減性能很好，傳輸距離較遠(yuǎn)，理論最大傳輸距離可達(dá)到1600 m, 且沿線無(wú)線場(chǎng)強(qiáng)覆蓋均勻，呈現(xiàn)良好的方向性分布，抗干擾能力較強(qiáng)。其具有漏泄同軸電纜的優(yōu)點(diǎn)，適合于狹長(zhǎng)的地下隧道內(nèi)使用，且傳輸距離要優(yōu)于漏泄同軸電纜，減少列車在各個(gè)AP 之間的漫游和切換，大大提高了無(wú)線傳輸?shù)倪B續(xù)性和可靠性。目前采用裂縫波導(dǎo)管進(jìn)行無(wú)線傳輸?shù)男盘?hào)系統(tǒng)供貨商只有法國(guó)阿爾斯通公司, 其已經(jīng)在2002 年開通的新加坡東北線中得到成功應(yīng)用。 裂縫波導(dǎo)管的安裝要求較高，安裝位置受到現(xiàn)場(chǎng)制約，其與列車車載天線的安裝位置要求對(duì)應(yīng)，故其安裝精度要求也比較高，裂縫波導(dǎo)管可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件安裝在隧道底部鋼軌旁（適用于地下、地面、高架或混合線路均可），或隧道側(cè)墻（僅適用于全地下線路），或隧道頂部（僅適用于全地下線路，且三軌供電）。另外，對(duì)于波導(dǎo)管內(nèi)部和表面的維護(hù)量較大，要防止沙塵侵入和污物覆蓋等。 3.5 基于TETRA的多基站+直放站+中繼器制+漏泄光纜技術(shù) TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)除了包括一些控制中心設(shè)備、調(diào)度臺(tái)設(shè)備外，本身還有一整套無(wú)線覆蓋設(shè)備，包括集群基站、光纖直放站、終端設(shè)備、電纜及其附件和天線等，可以完成CBTC系統(tǒng)所需要的無(wú)線數(shù)據(jù)通信，其無(wú)線通信系統(tǒng)的組成決定了其本質(zhì)是WLAN和漏泄光纜的結(jié)合式組網(wǎng)，目前這種結(jié)合式組網(wǎng)在在基于TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)中有廣泛的，成熟的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外大部分地鐵采用此種方案。TETRA無(wú)線覆蓋系統(tǒng)分為多基站小區(qū)制、多基站中區(qū)制（光纖直放站）和多基站（射頻直放站）三種，多基站中區(qū)制由于其容量、可靠性、可維護(hù)性及傳輸時(shí)延上的缺陷已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代地鐵的發(fā)展需求，所以目前新建的地鐵系統(tǒng)主要采用多基站小區(qū)制覆蓋方案，該無(wú)線覆蓋方案通過(guò)在控制中心設(shè)置集群交換機(jī)和調(diào)度臺(tái)，在地鐵沿線各基站、車輛段設(shè)置集群基站，在車輛段設(shè)車輛段調(diào)度臺(tái)。交換控制設(shè)備與基站之間通過(guò)有線傳輸通道連接，地鐵沿線架設(shè)中繼器和漏泄同軸電纜實(shí)現(xiàn)車站站臺(tái)及隧道內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)覆蓋；各地下站站廳用小天線覆蓋。各基站均采用2載頻基站共8個(gè)信道。 3.6 基于WiMax技術(shù) WiMax的全名是微波存取全球互操作，是建立在IEEE802.16無(wú)線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上的無(wú)線數(shù)字通信技術(shù)，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，全球使用的頻段集中在2.5G和3.5G，部分設(shè)備上也支持免申請(qǐng)的頻段。理論上能提供70Mkbps的速率，目前主要使用的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.16e，WiMax架構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，且目前存在很多問(wèn)題。
WiMax作為一種從固網(wǎng)發(fā)展起來(lái)的無(wú)線寬帶技術(shù)，從一開始就未能得到全球主流運(yùn)營(yíng)商的關(guān)注，包括頻譜一直沒(méi)有統(tǒng)一。而且主流芯片廠商和全球的各大運(yùn)營(yíng)商支持力度也不夠，再加上與LTE主要關(guān)鍵技術(shù)重合（全球大的運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備商主要關(guān)注LTE），這些都導(dǎo)致WiMax沒(méi)有大規(guī)模商用，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈也始終不成熟。再結(jié)合本身協(xié)議和技術(shù)上的缺陷，使得選擇WiMax技術(shù)進(jìn)行類車信號(hào)控制信存在很大風(fēng)險(xiǎn)。因此WiMax最好應(yīng)用在提供寬帶的上網(wǎng)或者視頻業(yè)務(wù)（可以使用在列車上的PIS系統(tǒng)中），不適合應(yīng)用在地鐵控制系統(tǒng)中。 4．地鐵CBTC無(wú)線通信技術(shù)比較和總結(jié) 地鐵CBTC系統(tǒng)對(duì)無(wú)線通信的要求非常高，除了技術(shù)本身的因素外，還要考慮全球的應(yīng)用成熟度和發(fā)展趨勢(shì)，以及部署的成本等。因此選用何種技術(shù)進(jìn)行列車控制系統(tǒng)中的無(wú)線通信要綜合考慮。以下對(duì)每種技術(shù)的優(yōu)劣進(jìn)行比較： 4.1 GSM-R、WLAN、WiMax和的對(duì)比 GSM-R、WLAN、WiMax和TETRA技術(shù)指標(biāo)對(duì)比
表 1GSM-R、WLAN、WiMax和TETRA技術(shù)指標(biāo)對(duì)比 從以上技術(shù)指標(biāo)和工程方面的對(duì)比中我們可以發(fā)現(xiàn)，綜合考慮各種因素，WLAN和TETRA（本質(zhì)上TETRA無(wú)線覆蓋主體也是WLAN）更加適合應(yīng)用到現(xiàn)代地鐵的無(wú)線控制系統(tǒng)中；而GSM-R在系統(tǒng)容量和隧道內(nèi)的復(fù)雜勘測(cè)上有所欠缺，它的高速移動(dòng)性更適合于在鐵路上使用；而WiMax雖說(shuō)在系統(tǒng)容量上有優(yōu)勢(shì)，但在技術(shù)協(xié)議、高速下的切換和產(chǎn)品鏈成熟度上多存在很多缺陷，且工程方面需要嚴(yán)格復(fù)雜的勘測(cè)和計(jì)算，這都限制了它在地鐵列車控制系統(tǒng)這方面的應(yīng)用。 4.2 裂縫波導(dǎo)、漏泄光纜和WLAN的對(duì)比
表2 裂縫波導(dǎo)、漏泄電纜和無(wú)線電臺(tái)的比較 以上三種技術(shù)在目前的地鐵系統(tǒng)都有應(yīng)用，各有優(yōu)劣，單獨(dú)建網(wǎng)時(shí)都會(huì)存在某些方面的不足，比如使用WLAN建網(wǎng)，目前大多數(shù)地鐵系統(tǒng)使用的都是2.4G的免費(fèi)頻段，公眾的某些發(fā)射機(jī)如果采用同樣的頻段有可能影響到地鐵系統(tǒng)中車地的無(wú)線傳輸，進(jìn)而影響到類車的調(diào)度；而選用泄漏電纜和裂縫波導(dǎo)管除了安裝復(fù)雜外，成本也是不得不考慮的因素。因此在實(shí)際建網(wǎng)當(dāng)中除了考慮頻段外，可以考慮選擇其中的2種或者3種技術(shù)結(jié)合使用。這樣不僅可以建立更加完善的覆蓋，而且成本也能得到更好的控制，這也是目前很多地鐵系統(tǒng)采用的方案，包括與TETRA中設(shè)備的結(jié)合。 4.3 總結(jié) 地鐵是與民生密切相關(guān)的重大工程，我們?cè)谧非鬅o(wú)線通信帶寬性能的同時(shí)更應(yīng)該注重的是穩(wěn)定，成熟和安全性。目前地鐵系統(tǒng)所采用的整體數(shù)字集群方案基本都是TETRA系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)更是如此。所以國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)城市地鐵基本上是采用WLAN技術(shù)或者LAN與漏泄光纜的結(jié)合（或者TETRA多基站與中繼器和漏泄光纜的結(jié)合）承載CBTC和PIS系統(tǒng)，主要的出發(fā)點(diǎn)是基于技術(shù)和產(chǎn)品鏈的成熟度。目前采用的頻段也以2.4G頻段為主，個(gè)別采用5.8G頻段（5.8G供貨廠商比較少、布置密度大，且頻率高導(dǎo)致衰減也大，而且根據(jù)無(wú)委會(huì)規(guī)定還需要收費(fèi)）。盡管基于WLAN的應(yīng)用已經(jīng)很成熟，應(yīng)用也很廣泛，但其采用的頻段還是存在一些問(wèn)題和潛在的風(fēng)險(xiǎn)，主要有： Ø開放信道，無(wú)法阻止被竊聽修改并轉(zhuǎn)發(fā)，甚至偽造、干擾信息。 Ø用戶不必與內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，攻擊者容易隱藏和偽裝。 Ø無(wú)線信號(hào)的衰減和丟失。 近期深圳地鐵出現(xiàn)的列車被手持WIFI逼停的事件已經(jīng)發(fā)生兩次，經(jīng)分析極有可能就是采用的2.4公共頻段受到手持WIFI的干擾導(dǎo)致的。據(jù)報(bào)道，深圳目前除了龍華線采用有5.8G外，其他都是2.4G。而據(jù)深圳地鐵人員介紹，目前全國(guó)地鐵系統(tǒng)基本都是2.4G頻段，但僅深圳出現(xiàn)這種情況，主要原因可能是深圳地鐵中引入了3G信號(hào)，3G信號(hào)的引入使得乘客有條件使用特定設(shè)備將3G信號(hào)轉(zhuǎn)為WIFI作為并網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)，進(jìn)而干擾到列車的調(diào)度信號(hào)，而北京、上海等城市目前未引入3G信號(hào)，廣州地鐵一直在做測(cè)試中，但也沒(méi)有引入。 雖然目前主流地鐵設(shè)備商大都提供基于2.4G頻段的設(shè)備，且2.4G頻段在地鐵中的應(yīng)用全球都很普遍，但隨著信息技術(shù)的發(fā)展，WIFI作為無(wú)線覆蓋會(huì)越來(lái)越普遍，乘客攜帶能發(fā)射WIFI信號(hào)的設(shè)備也會(huì)逐漸增加，因此采用公共頻段的地鐵調(diào)度未來(lái)系統(tǒng)受到的威脅越來(lái)越大。目前可以考慮采用擴(kuò)頻技術(shù)（深圳龍崗線使用的是龐巴迪公司提供的信號(hào)系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)使用的頻段進(jìn)行擴(kuò)頻，使其有別于常規(guī)公共頻段，且設(shè)備信號(hào)比較強(qiáng)，經(jīng)過(guò)多次對(duì)地面上的線路測(cè)試，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)被WIFI干擾），或者申請(qǐng)專屬頻段（目前中國(guó)鐵路系統(tǒng)使用的就是專屬的800/900M頻段，上下行各4M，此頻段是鐵路系統(tǒng)和中國(guó)移動(dòng)公用，但在鐵路沿線2-6公里屬于鐵路系統(tǒng)專屬頻段），目前法國(guó)地鐵系統(tǒng)采用的就是專屬頻段。 同時(shí)，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)在對(duì)這些存在問(wèn)題做研究來(lái)降低或者解決這些風(fēng)險(xiǎn)，例如： Ø通過(guò)建模計(jì)算AP的最佳密度，減少信號(hào)覆蓋范圍的同時(shí)留有相對(duì)冗余，防止數(shù)據(jù)丟失。 Ø使用信息序列號(hào)（Message Sequence Number）、時(shí)間戳（Time Stamp）。 Ø信息過(guò)時(shí)處理（Time-out）、源地址和目的地址鑒別（Source and Destination Indentifiers）、反饋信息（FeedbackMessage）、安全編碼（Safety Code）。 Ø使用動(dòng)態(tài)密鑰、隨機(jī)密鑰、數(shù)據(jù)加密算法等。 相信隨著研究的深入和技術(shù)的發(fā)展，這些問(wèn)題會(huì)逐步得到解決，而新的應(yīng)用技術(shù)也會(huì)出現(xiàn) (中國(guó)集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陳曉亮) |
