轨道交通车-地通信无线局域网技术的特性和应用研究

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轨道交通车-地通信无线局域网技术的特性和应

用研究

　摘要：无线局域网技术方案在覆盖、网络、系统接入等方面具有独特优势。本文针对轨道交

通车-地通信无线局域网技术应用的优缺点，以及技术方案设计进行阐述，指出无线局域网技

术还将在轨道交通车-地通信中具有应用价值。

　关键词：轨道交通; 车-地通信; 无线局域网技术; 应用; 无线通信系统;

Application of Wireless Local Area Network Technology for Vehicle-Trackside Communication in

Rail Transit

Xie Hongxia Sun Linxiang

　 Abstract：Wireless LAN technology scheme has unique advantages in coverage,network,system

access,etc.,the advantages and disadvantages of wireless LAN technology for train-ground

communication application are analyzed as well as the design of technical scheme is described.In the

end,we believe that wireless LAN technology will continue to be used in train-ground communication

for rail transit.

轨道交通车-地通信系统采用无线局域网技术（WLAN）已有 10 年，其提供的无线接入方案方

便、成熟，且设备性能持续进步，基本解决了车-地无线网络径路问题。而随着第四代移动技

术（LTE）的出现，其具有的适应高速移动传输的特点，使目前国内轨道交通项目纷纷采用该

技术作为车-地传输通道。那么，无线局域网技术是否还会继续用于车-地无线系统，本文就此

对无线局域网技术的特性和应用进行研究。

　　 1　需求分析

城市轨道交通车-地无线通信系统，主要为列车与地面之间提供各种数据业务，主要承载信号

控制、车载乘客信息系统（PIS）、车载视频监控系统、车辆监控信息等业务，其中有些业务

需要传输大带宽数据与视频。

1）车载乘客信息系统，执行信息预报与安全告知业务，同时推送视频资讯。视频播放有预录

和实时 2种基本方式。以每列车接收一路图像信息计算下发信息，保证 D1(720×576）的图像质

量，采用 MPEG-2 的编码方式，考虑其他定时下载、传输丢包率等，下传数据需要 8 Mb/s 带

宽。如果考虑列车个性化服务，则需要 2路以上视频传输。

2）车载视频监控系统，实现对车内情况的实时监控，并将车厢内的视频监控图像信息上传至

车站和中心。车载监控图像采用 MPEG-4 或H.264 的编码方式。6列编组列车一般会安装 14 只

以上监控摄像，如果每列车向地面上传 2路客室监控图像信息，每路 2 Mb/s，共需 4 Mb/s。新

规范提出监控视频需保存 90 天，如果全部保存在列车上需要大量的防振动车载存储硬盘，并

且视频拷贝时间很长，故应将视频传输到地面存储。而实现车载视频转存，保守估算每列车传

输带宽需 30 Mb/s。

3）车辆监控信息等其他需求。随着智能运维的技术发展，较多的应用需要进行车-地无线传

输。比如，列车诊断、运程下载、弓网关系监视等，带宽需求越来越高。

4）公众无线局域网，每列车传输带宽不宜小于 200 Mb/s。

由于 LTE 带宽比较有限，LTE 网络很难完全满足上述这些应用需求。因此，在建设LTE 网络

的同时，还需要建设一套非安全信息网络，由 LTE 承载安全核心业务，而采用无线局域网

（WLAN）技术承载非安全视频业务、智能维护功能业务等。

　　 2　技术特点

现有无线局域网采用 IEEE 802.11 系列标准，具有开放、进步、融合的技术发展路径，以及诸

如共用开放频谱、方便认证接入、支持移动及宽带接入等性能。新标准融合了很多前沿技术，

支持不断提升的网络带宽。现开放2.4 GHz、5.8 GHz 2 个频段。各标准的基本信息如表1所

示。

表1 IEEE802.11 标准技术对比表

1）发展性。IEEE802.11a/g 的带宽理论上可达 54 Mb/s，系统实际运行一般可达 20

Mb/s。IEEE802.11n 的带宽又有很大提升，系统实际运行测试结果信道带宽平均 100 Mb/s，地

下线路情况较好时，能够满足较大带宽的需求，比较适合视频传输等宽带应用。新推出的

IEEE 802.11ac 是一个更高带宽的标准，理论上能够提供最少 1Gb/s 带宽进行多站式无线局域网

通信，采用并扩展了源自 802.11n 的空中接口概念，具有更宽的 RF（射频）带宽（提升至160

MHz）、更多的 MIMO（多输入多输出天线系统）空间流（增加到8），及更高阶的调制（达

到256QAM（正交振幅调制）），并且还将出现更高性能的兼容标准。

2）融合性。无线局域网和有线局域网均基于 IP 架构，兼容互通性强，方便融合为统一网络，

可实现全网络的扁平化设计。

3）开发性。在无线局域网基础上加入特定协议再开发，可解决快速移动下的切换、干扰和流

量等问题，支持车速 100～600km/h 时基站间的无缝无损切换；可按用户指定的频率进行定

制；专有的空中数据加密，保证数据传输的安全和完整性；支持业务分段切割、分时上传等特

性。

目前无线局域网技术在无线网络接入方面有不可替代的优势，而且该技术还在不断发展，因此

在轨道交通车-地通信方面还会继续发挥重要作用。

　　 3　方案设计

3.1 网络结构

轨道交通车-地通信系统由控制中心管理设备、有线网络、轨旁无线设备、车载无线单元等组

成。无线部分与有线网络融合，与系统车站信息交互共用有线网络。控制中心配置网管中心系

统和无线控制器，完成对整个无线局域网的设备管理、安全管理与业务流量控制。轨旁无线设

备由轨旁设置的无线接入点（AP）、天线和配套设备组成。车载无线单元由车载无线设备和

天线组成。

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摘要：

轨道交通车-地通信无线局域网技术的特性和应用研究　摘要：无线局域网技术方案在覆盖、网络、系统接入等方面具有独特优势。本文针对轨道交通车-地通信无线局域网技术应用的优缺点，以及技术方案设计进行阐述，指出无线局域网技术还将在轨道交通车-地通信中具有应用价值。　关键词：轨道交通;车-地通信;无线局域网技术;应用;无线通信系统;ApplicationofWirelessLocalAreaNetworkTechnologyforVehicle-TracksideCommunicationinRailTransitXieHongxiaSunLinxiang　Abstract：WirelessLANtech...

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