【摘要】高速铁路运行与一般的铁路相比有着非常突出的优势，其速度是非常快的，基本时速通常情况下在200km/h，在最快的状况下，可以达到486km/h，当在高速公路上行驶的时候，需要进行快速基站信号的转换，在此过程中，会导致多普勒效应的发生。本文对基于WIFI无线通信系统在高速铁路中的应用进行了全面、深入地分析。
【关键词】wifi无线；通信系统；高速铁路；应用
当高铁在对无线数据信息进行相应的交换的时候，其速度就会有一定程度的降低，严重的时候还会出现通话被迫中断的情况。要对这种情况进行有效的解决和处理，需要采取相应的方法和措施，主要包括两种：①对基站的发生密度和频率进行相应的增加；②对系统和制式算法进行相应的优化，在目前的高铁无线通信中，第二种方法得到了充分的应用，是其主要的优化方式。
1无线通信的结构
在2009年的时候，日本就在高速铁路中对无线网络进行了充分的应用，与此同时，所能够达到的速度是比较快的，一般情况下，所能够达到的速度在2Mbps。不过，其中还是存在着很多的问题和漏洞，需要对其进行有效的处理和解决，随着社会经济和科学技术的迅猛发展，人们的生活水平和质量不断提高，对于多方面的需求都在不断增加，同时，人们对越来越多的高科技产品进行了充分的应用，连接网络的设备也在不断增加，使得无线通信的速度变慢。无线网络并没哟实现全范围的覆盖，只是对相应的特殊区域的覆盖。要对这种现象进行有效的完善，必须要对无线通信系统进行改进，将wifi作为无线网络基础的交换系统，数据交换系统在wifi的支持之下，可以将传输的速度进行一定程度的提高，主要将其提高到16Mbps，在此系统中存在四个方面的工作内容，分别是智能天线的部署、部署地面天线和桥接wifi、车载天线和IPv4网络的配置。（1）对智能天线进行相应的阐述和分析，车厢在同一轨道上的时候，并不会出现差异比较大的轨迹，在此情况下，需要提供较好的条件实现地面接应天线和车载天线之间的对接。在天线的阵列对车厢进行了覆盖的时候，一般情况下会发生多普勒频移，在此基础上，可以为无线通信的顺畅提供重要的保障。智能天线是可以将指向依据周边的环境的改变来进行自动的改变的，正是因为如此，可以为无线网络信号在车厢中的均匀覆盖提供重要的保障。（2）对地面天线进行相应的阐释，无线数据能够将11个无线wifi桥接配备在交换系统中，信号从天线中传输出来，每一条信号的方向都是与铁路的轨迹处于平行状态的，同时，可以对天线之间的间距进行合理的保持，在此情况下，能够为信号的强度提供重要的保障。一般情况下，天线之间所保持的距离是500m。车载天线具体的内容是：在机长所处的车厢中，同样需要进行wifi桥接设备和智能天线的安装，要进行此操作的主要的原因是，机长所处的车厢中，当对无线网络进行了有效的屏蔽的时候，无线网络通信必定会受到相应的影响，在此情况下，就会导致通信不顺畅的问题的出现，对于信息的传输是非常不利的。在此基础上，需要在机长所在的车厢中进行智能天线和wifi桥接设备的安装和配备。（3）对IPv4网络配置进行相应的阐述和分析，在通过IPv4地址对网络进行相应的配置的时候，HA是本地代理的代表，FA所指的是外部代理。在一个网络系统中，有着相应的组成部分，分别是一个本地代理和三个外部代理，并且他们是在同一个网段之中的，除此之外，一个外部代理还需要三个或者是四个桥接设备的安装和配备。网络层会进行相应的切换，而且需要对此情况进行相应的检测，在检测的过程中，还需要对外部代理的三个子网络进行充分的应用。当wifi桥接设备和交换机进行交换的过程中，需要对相应的形式进行一定的应用，所使用的形式主要是串联，在此情况下，在高速列车中，进行了wifi桥接设备和移动路由器的安装和配备（见图1）。
2切换链路层
进行网络配置的过程中，无线wifi网桥设备选择，这种设备可以比较好的对快速切换无线链路层进行支持。主要的切换的流程是：首先外部切换进行触发，数据的请求量相比于设定的阈值是比较大的，在有些时候，阈值是大于RSSI的接收值的。当切换的发生是较大的数据请求量引发的时候，无线连接会一直处于激活的状态之中，这种状态的停止是物理连接因为切换而失败造成的，在此情况下，车载天线会再次失去连接的状态下可用的wifi无线设备进行重新的搜索。当链路层的触发是因为较低的RSSI接收量所引起的时候，地面天线和车载天线之间还是保持着连接的状态，不过，在前一个连接断开之前，天线就会对新的可用wifi设备主动进行相应的搜索。在此基础上，链路层会进行相应的切换，并且有着相应的特定流程，具体内容是：①进行可用无线网络的扫描；②检查服务集标示和密码，其中可能存在相应的无效的密码，需要将其进行有效剔除；③对所有的搜索结果进行相应的整合和总结，从中选择出最佳的无线wifi网桥设备，并且进行相应的连接；④数据使用SNAP通过车载BP进行发送出链路层的广播帧；⑤地面的网桥会对特定的广播帧进行相应的接收，对无线wifi网桥设备和L2SWs（第二层交换机）的物理地址（MAC）地址链表进行主动地更新；⑥列车间和地面在自己所在的位置是可以实行交换网络流量的。
3切换网络层
一般情况下，列车所行驶的位置都是在车轨道上，所以，车载的MR可以和外部代理进行比较稳定的无线访问。三个外部代理所来自的子网并不是同一个，在此情况下，在工厂自动化中出现了便捷性更高的通道，同时，可以在对思科交换机进行充分的应用的基础上，对此通道进行有效的应用。在另一个交换机上，端口能够保护其中存在的配置，从而防止广播帧等被相应的外部因素所影响，导致其被打断。在此基础上，使得WIFI网桥设备距离较近的可以实现传输数据的目标。比如说，当列车的行驶方向是从左到右的时候，wifi就会将此作为重要的依据和参照进行相应的连接，首先是BR1-11，然后是BR1-12。相同的一个移动IPv4隧道建立的时候会对外部代理FA1进行充分的应用。车载的MR会把一个注册请求发送给FA2，然后进行第三层切换。在此切换的过程中，需要对相应的问题进行注意，党对路由表进行相应的更新的时候，需要一定的流量，在20ms左右，并且流量是一直处于传输的保持状态的。
4结束语
在本文中，对基于wifi无线通信系统在高速铁路中的应用进行了相应的分析和研究，在此无线系统中，网络层和链路层是能够相互之间进行自由的切换的，很少有其它问题的出现，当人们在乘坐高铁的时候，可以充分应用无线网络，对于旅客来说是非常有利的。
参考文献
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作者：刘伟 单位：广东省通信产业服务有限公司
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