谈无线通信在地铁乘客信息系统中的应用

张永宏

（华铁工程咨询有限责任公司 北京 100071）

谈无线通信在地铁乘客信息系统中的应用

张永宏

（华铁工程咨询有限责任公司 北京 100071）

随着地铁无线通信系统的运用及发展，地铁的乘客信息系统得到了充分的使用。本文在问题探究的基础上，将无线通信的特点进行了结合，对地铁乘客信息进行了系统性的阐述，旨在实现无线通信在地铁乘客信息处理中的安全及稳定，并为地铁行业的综合性发展奠定良好基础。

无线通信；地铁乘客信息；应用

随着城市交通的需求不断的上涨，地铁逐渐成为人们生活之中最基本的交通工具。在地铁建设过程中就应投入更快捷、方便、高效率的基本设施，以满足人们的基本需求。乘客信息系统就是实现车站以及列车在运行中为广大客车提供大量图文信息的最好方式，随着通信技术迅速发展，尤其是利用无线局域网络资源向移动中的列车提供实时、不间断的图文信息得到大量的应用，也为PIS的技术发展奠定了良好基础。

1 PIS系统组成分析

PIS系统透过通信网络可以向车站、列车提供大量的图文实时信息，如：在车站可以显示列车到站信息、紧急信息等内容，在列车上可以实现图文信息的不间断播放等。整个PIS系统主要由控制中心、车站设备、车载设备以及通信网络组成，以下对相关内容进行了系统性的分析：

1.1 控制中心

控制中心主要作用是图文信息编播、信息源处理和下发、设备在线监测等。主要设备由编播设备、中心服务器、数据交换机、高（标）清播放器、监控管理设备等组成。

编播设备是对需要播发的报文进行画面编辑，如：版面设计、播放顺序等；中心服务器用来储存、编解码各种信息；数据交换设备用来进行车站、中心数据交换；监控设备用来在线实时监控各设备的运行情况，如：交换机运行状态、区间AP是否在线、车站设备运行及故障情况等。控制中心是PIS运行的“大脑”，可以有效提升系统运行的可靠性，为乘客信息的运用提供有效依据。

1.2 车站设备

地铁车站是人员聚集的场所，也是PIS系统最直接面对公众的区域。其系统的组成主要包括车站级工作站、服务器、交换机、视频分配器、高清播控器以及显示屏等组成。

车站级工作站是车站工作人员查看某区域实时播放的内容，一般情况下车站级工作站没有操作权限，只有在紧急情况下车站工作人员通过车站级工作站下发紧急通知，如火灾、故障等内容；车站服务器用来编解码数据包；交换机和视频分配器是将中心下发的报文区分出车站信息、列车信息，分别传送到相应的设备；高清播放器、显示设备共同向车站各区域传送和显示高清图像。通过整个车站系统的运行，可以接收下载控制中心的各类信息以及相关参数，本站显示器会自动对内容进行播放，如果系统在运行的过程中，中心设备或传输网络出现故障，车站设备会根据服务区预存的信息，进行节目顺序的播放，不需要在人工干预。

1.3 车载设备

车载子系统（设备）是完全依赖无线通信技术来实现的，设备组成主要包括：车载交换机、视频服务器、接收设备及显示装置，其具体的系统可以通过图1展示。通过该系统的运用，可以有效接收并下载控制中心下发的各种信息，然后在通过列车上的显示器将内容进行播放。车载系统的另外一个功能就是将各车厢的实施监控画面，通过无线网络及时上传到控制中心，以便于工作人员了解各列车车厢人员的状态。

图1 PIS系统解决方案图

1.4 网络子系统

PIS系统的网络可以在PIS系统内自行建设，也可利用通信专业的传输网络，一般情况下控制中心至各车站利用通信系统的光纤网络，车载部分由PIS系统自行在区间布置AP点，实现局域网的无线覆盖，主要由交换机、区间无线设备、光纤等基础性的设备组成。该系统有以下几点功能：①控制中心将图文信息通过光纤网络传送至各车站，这一部分网络不易受干扰，可传送高（标）清图像。②通过区间无线网络，将控制中心的标清图像实时显示在运行中的列车上。③将运行中列车的监控图像实时传送至控制中心。区间采用无线通信技术时，为了避免在列车运行时出现画质降低，应合理选择无线传输频点以及区间AP布置。

2 无线通信在地铁乘客信息系统中的应用

通过对PIS系统组成分析来看，无线系统的在PIS中的运用主要集中在车载图文信息的传送，列车在高速运行过程中，传送大量的视频信息，对无线宽带的需求量很大，另外地铁区间无线信号比较复杂且干扰大，如：民用通信在900MHz～4GHz范围内均有无线覆盖，专用通信与公安通信无线系统工作在400～800MHz频段，信号系统工作在2GHz范围，在如此密集的无线覆盖下，保证PIS系统的无线覆盖，是PIS无线通信的关键。

2.1 服务质量的技术分析

区间无线覆盖情况下，PIS车载设备收到的图像需要连贯、不打顿、不出现马赛克等，与数据的承载能力有着非常重要的关联性。PIS系统在运行的过程中，通过有线网络千兆骨干宽带将车载图文信息传送到各车站，通过车站的交换设备、区间的AP进行PIS系统数据流的传播。所以，无线网络系统运行的过程中，传送质量决定了PIS的基本性能以及表现能力。PIS无线传播主要是基于IEEE802.11系列国际标准族上的无线局域网络（WLAN）的应用，根据地铁无线环境，选用802.11n标准，传输速率108Mbps以上，最高速率可达300Mbps甚至600Mbps，工作频段支持2.4GHz和5.8GHz两个频段，可以满足PIS无线带宽的要求。

2.2 带宽的应用

在系统运行的过程中，通常情况下，列车与地面之间的数据传输需要经过Probe-Request等多个系统的多次协商，这种状况下会出现大量的数据交换。因此，在现阶段技术应用的过程中，应该通过技术的改造进行带宽的安全性运用。通过技术的改进，其内容包含了多种传输报文的发送以及长报文的发送，这一现象有效减少了短报传递过程中所出现的报文数量控制，综合性的提升了WLAN环境下，带宽技术的有效运用。通过对1列车和1个车站的实时信息带宽分析（见表1），所需带宽总和为171.4Mb/s。

表1 控制中心到车站的实时信息带宽分析表

其次是信息在无线信道中的传播方式，目前方式有单播、组播、广播方式，需要对众多的信息进行分类，避免单一方式存在。

2.3 网络安全的问题分析

随着网络应用的不断深入和广泛，安全问题成为越来需要重视的问题。802.11n提供了MAC中的访问权限及相关的加密处理机制，通过无线网络以及有线网络的安全控制，可以提高系统访问控制的基本权限，并在系统运行的基础上，通过对数据内容的编写进行编号的处理，其中的编号内容需要进行无线客户端设备的有效设置。与此同时，在访问系统接入的过程中，可以对访问的数据进行用户接入点的控制，只有在访问控制列表中拥有MAC地址的客户端，才可以进行系统的访问。在数据加密处理的过程中，其基本的加密方式采用了公钥算法，从而实现网络系统运行的安全性。

2.4 信号干扰的分析

在地铁运行的过程中，为了可以实现车载客户端区域内呈现出无漫游的运行状态，在工作的过程中其相邻的AP覆盖率都应该进行有效性的重叠，但是，如果重叠区域中的无线信号出现了频道重叠的现象，一定会对信号造成干扰，例如：WMM协议通过对802.11协议的增强，改变了整个网络完全公平的竞争方式，将BSS（Basic Service Set，基本服务集）内的数据报文分为4个AC，高优先级的AC占用信道的机会大于低优先级的AC，从而使不同的AC能获得不同级别的服务，其服务的先后顺序可以通过图2所示。在通信的过程中不会出现干扰的现象，但是，在实际工作的过程中，其载波对干扰幅度的影响是相互的，当一方受到干扰时，另一方会受到一定的阻塞，从而使信号的传输出现了一些限制因素。

3 结束语

总而言之，在现阶段地铁行业运行及发展的过程中，其无线通信技术在PIS系统的运用逐渐成为信息优化处理的基本内容，随着无线技术的发展和应用，PIS系统发也得到了综合性的发展，PIS的无线网络技术也促进了无线通信技术的发展。因此，在现阶段地铁通信技术应用的过程中，为了实现乘客信息系统的有效构建，就应该构建科学化的信息管理理念，通过新技术的引用，促进地铁通信技术的综合性发展。

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TN92

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1004-7344（2016）07-0156-02

2016-2-10

张永宏（1975-），男，工程师，大学本科，主要从事工程监理工作。