1网络结构与应用需求分析
在现有地铁线路的旅客信息系统中，WLAN技术由于具备高带宽容量、良好的抗干扰能力、安全稳定、适合隧道环境等优点应用最为广泛。IEEE组织规定的802.11a/b/g3种是目前常见的WLAN技术标准：（1）802.11a：5GHz传输速率理论最大为54Mbps；（2）802.11b：2.4GHz传输速率理论最大为11Mbps；（3）802.11g：2.4GHz传输速率理论最大为54Mbps。在地铁系统中，PIS车地无线网络中的应用一般有以下3类：（1）运营控制中心（OCC）下发标清视频信息；（2）向OCC上传车辆监控信息；（3）轨道交通控制中心（TCC）下发文本信息。802.11b最大带宽只有11Mbps，不能满足地铁应用需求。而802.11a/g技术标准可以满足，以下分别进行讨论。
1.1802.11a
802.11a标准在旅客信息系统中应用较少，北京地铁中，4号线、大兴线应用802.11a标准产品。优点：802.11a应用的5GHz频段属于付费使用频段，民用干扰源很少，而且可用不重叠信道多达12条，确保了系统容错率。安全性良好，静态实际带宽可达30M以上，80km/h的运行速度下，有效带宽不低于20Mbps。缺点：（1）由于802.11a使用频段更高，其传输距离、覆盖范围相对较小，反射衰减更大。在应用中所需要布置的无线接入点（AP）数量更多。（2）802.11a技术的频段使用时，需要向国家无线电管理委员会进行申请，同时可能需要交纳一定的频段占用费。
1.2802.11g
802.11g标准在旅客信息系统中应用最为广泛，目前北京地铁已开通线路中，10号线、5号线、亦庄线、昌平线、15号线、9号线等多条线路均采用802.11g产品。优点：传输距离长，安全性良好，静态实际带宽可达25M以上，80km/h时速动态带宽实测可达到20M。缺点：（1）只有3条不重叠信道，而且在地铁系统中，往往被信号专业占用其中2条，只余下1条可用信道分配给旅客信息系统，降低了系统容错率。（2）由于2.4GHz属于开放频段，在地铁开放区域（高架桥、地面线路）容易受到其他民用无线接入点干扰。根据实测，列车在平直高架线路运行情况下，对比周边环境空旷的区间与存在居民区或厂房仓库等强干扰源区间，平均带宽差可达4～5M，而且丢包率明显增加。
2轨旁AP设置方案
2.1布置原则
轨旁AP布置的首要原则是保证无线覆盖范围，确保车载无线设备在当前接入AP信号减弱的情况下平滑切换到另一个信号强度合适的AP；同时尽量减少AP切换次数，以避免由于切换造成的丢包和网络波动，保证视频质量。AP布置需基于动静态测试结果、现场勘测结果，实际布置位置以区间土建完成后现场勘测结果为准。AP布置优先保证曲线区段覆盖。（1）AP布置间距（802.11g产品）遵循以下原则：700m以下曲线半径每150m布置一个AP。1500m以下曲线半径每200m布置一个AP。1500m以上及支线区段每250m布置一个AP。最大布置间距不超过300m。同样曲线半径下，高速区段布置应较低速区段间距大，尽量保证AP间切换时间间隔在15~20s。根据经验，在线路曲线弧顶及高架部分线路坡顶安装AP可减少无线盲区。（2）AP安装范围遵循以下原则：AP安装时可在预定位置左右各5m范围内移位。当AP附近有人防门时，应向远离人防门方向移位。当AP与其他专业设备位置冲突时，应向远离其他专业设备方向移位。当AP附近有电缆桥架时，应向远离电缆桥架方向移位。如同时出现多种情况时，应按人防门最高、其他专业设备次之、电缆桥架最低优先级进行远离移位。隧道天线安装时应注意，天线辐射面前方15m应尽量保证没有其他设备遮挡，如实在无法保证，单体调试时再进行天线角度调整。天线应选用定向天线（板状天线、八木天线），八木天线的使用效果更好，但布置八木天线时应注意安装位置并配备专用固定件，避免侵入车辆限界。
2.2AP参数设置
802.11a/g产品均支持多重传输速率。如果AP设定在支持多重传输速率（比如工作在802.11g模式下的AP设置了允许54、36、24、6Mbps等多个传输速率）下，则组播和广播是在最低传输速率下发送的，从而确保全部的客户端可以接收到。这种“设定在支持多重传输速率”的模式降低了整体无线网络的吞吐率，因此，在最终实施阶段，可以根据实际情况，将AP传输速率设定在固定的数值范围上，避免多重速率设置。另外，为防止民用设备（手机、笔记本电脑）连接无线网络，可将AP设置中的SSID广播关闭。
3干扰分析及对策
3.1同频干扰
同频干扰，指无用信号的载频与有用信号的载频相同，并对接收同频有用信号的接收器造成的干扰。（1）AP之间的同频干扰当两个相邻AP布置距离偏近，导致无线覆盖区域过度重叠时，当车辆行驶到重叠区域时会出现同频干扰现象。AP布置偏近还会产生车载无线单元在两个无线场强接近的AP之间来回切换的问题。根据实验测试，802.11gAP同频干扰情况下带宽由正常的19.3M降低至14.6M，视频质量明显降低。为降低同频干扰的影响，需要在AP布点时控制布点间距，在后期通车调试过程中，对采集到的数据进行仔细分析，适当降低干扰AP的发射功率。（2）地上区间民用无线设备产生的同频干扰由于802.11g无线产品的广泛应用，地铁周边的民用无线设备对车地无线系统产生的影响逐渐增大，在条件最差的区间，曾采集到多达50个以上的干扰源，有的场强可达到-30dB以上。为降低干扰，使用定向天线、适当增加发射功率的方法是有效的。选用802.11a方案则可以从根本上解决民用干扰问题。（3）地铁其他专业产生的同频干扰除信号专业以外，有时屏蔽门专业使用的控制单元也会采用802.11g产品，而且可能与旅客信息系统使用信道重叠。当列车停靠站台，司机控制屏蔽门开关时，车内直播视频会出现马赛克、定格、中断。可采用车尾接收方式，或者选取与屏蔽门专业不同信道来解决问题。
3.2会车干扰
列车在单洞双轨隧道线路或地上区间行驶会车时，可能出现两列车同时连接同一个AP的现象，此时两列车上的无线单元将平分所连接AP的带宽，造成带宽不足，使直播视频出现卡屏、马赛克；同时在会车瞬间，由于被来车遮挡，同连AP对侧的车辆会出现短时间的网络连接中断。这种现象称为会车干扰。为解决会车干扰问题，如图2所示，我们设置上下行AP为不同的SSID，如上行设置为SSIDA，下行为SSIDB。（SSID意为服务集标识，用来区分不同的网络，只有设置为名称相同SSID的值的无线单元和AP才能互相通信）。由于地铁列车的上下行车头是固定不变的，我们按车头编号将上行方向的车头接收无线单元设置为SSIDA，下行车头无线单元设为SSIDB，就可以保证无线单元只会连接邻侧AP，以避免会车干扰。
4结语
车地无线网络是整个旅客信息系统的核心，是实现系统功能的关键组成部分，其质量好坏会直接影响乘客的乘坐感受。在工程应用中，除进行理论分析以外，更重要的是结合实际情况，根据现场数据采取相应的处理措施，以达到良好的效果。
作者：武岳 单位：北京京投亿雅捷交通科技有限公司
