城市轨道交通CBTC无线干扰及防护措施
- 格式:doc
- 大小:29.00 KB
- 文档页数:4
CBTC数据通信子系统的无线干扰提纲:1. CBTC数据通信子系统的基本原理和工作流程2. CBTC数据通信子系统的无线干扰与现有无线技术的关系3. CBTC数据通信子系统的无线干扰的成因和特点4. 针对CBTC数据通信子系统的无线干扰的解决方案5. CBTC数据通信子系统的无线干扰案例分析一、CBTC数据通信子系统的基本原理和工作流程CBTC(Communication-Based Train Control)是基于数据通信技术的地铁列车自动驾驶系统,由列车设备、地面设备、通信系统和控制系统组成,其中通信系统是CBTC系统的重要组成部分。
CBTC数据通信子系统采用Wi-Fi、LTE等现有的无线通信技术,实现列车和地面设备之间的信息交换和数据传输。
CBTC数据通信子系统通过与列车设备之间的无线通信,实现列车位置、速度、状态等信息的传输,并提供控制指令。
地面设备接收并处理这些信息,并发送控制指令给列车。
这一过程为列车的自动控制提供了可靠的技术支持。
然而CBTC数据通信子系统在使用Wi-Fi、LTE等通信技术的同时,也面临着无线干扰的等问题,影响着其工作效果与安全性。
二、CBTC数据通信子系统的无线干扰与现有无线技术的关系CBTC数据通信子系统采用的是Wi-Fi、LTE等通信技术。
而这些通信技术本身也存在着一定的无线干扰问题。
因此,CBTC数据通信子系统的无线干扰与现有无线技术是密切相关的。
Wi-Fi技术的无线干扰:Wi-Fi技术采用的是2.4GHz和5GHz频率的无线信号,这些频率段的信号易受到建筑物、障碍物、天气等因素的影响,出现抖动、衰减等问题,从而导致Wi-Fi的数据传输速率降低,数据传输质量下降,该问题称为Wi-Fi的无线干扰。
LTE技术的无线干扰: LTE通信技术采用的是更高频率的无线信号,高频率的无线信号功率较低,穿透能力较差,同时也容易被建筑物、地下隧道等环境干扰,导致LTE信号覆盖范围减小、信号质量不稳定、数据传输速率降低等问题,称为LTE的无线干扰。
关于地铁CBTC系统无线干扰问题的探讨发布时间:2022-09-28T09:49:12.261Z 来源:《科技新时代》2022年9期作者:吴春生[导读] 无线信号干扰问题较为突出,不仅影响了CBTC系统通信质量稳定性,而且给地铁运行造成了安全隐患。
因此,探讨CBTC系统无线干扰问题的解决策略具有非常重要的意义。
(中国铁路通信信号上海工程局集团有限公司,上海200072,工程师专业:轨道交通信号)摘要:无线干扰问题是影响地铁CBTC系统运行的主要因素。
文章简单介绍了地铁CBTC系统无线干扰问题的表现,论述了问题原因,并对问题的解决策略进行了进一步探究,希望为地铁CBTC系统的稳定运行提供一些参考。
关键词:地铁;CBTC系统;无线干扰前言:当前,CBTC系统(Communication Based Train Control System)已成为世界主流地铁控制系统,可以实现车地双向连续无线数据传输,为地铁运行速率的提升提供支持。
但是,在CBTC系统运行过程中,无线信号干扰问题较为突出,不仅影响了CBTC系统通信质量稳定性,而且给地铁运行造成了安全隐患。
因此,探讨CBTC系统无线干扰问题的解决策略具有非常重要的意义。
1 地铁CBTC系统无线干扰问题表现1.1设备间无线干扰在同一信号覆盖区运行多辆地铁时,地铁CBTC系统必须与信号覆盖区域的无线接入点建立通信渠道。
因多地铁通信信道频率一致,极易造成上行链路中全部地铁车辆发送信号信道相互占用,信号之间相互重叠,引发接收端干扰,降低地铁车辆运行安全可靠性[1]。
1.2外部无线干扰无线通信终端接入依据是802.11系列协议,工作频段为2.4GHz~2.4835GHz,每一信道带宽均为22MHz。
若CBTC系统周边运行的无线局域网与系统使用频段重合,则会严重干扰CBTC系统网络,导致CBTC系统工作中断或时断时续。
2 地铁CBTC系统无线干扰问题原因无线电波是在开放空间内传播加载,一次无线通信包括发射机发射特定频率点播、接收机接收特定频率电波两个过程,根据频率差异可以区分有价值信号并接收。
城市轨道交通CBTC干扰处理方法研究报告摘要:随着无线技术的迅猛发展,基于通信的列车控制技术CBTC已成为轨道交通信号系统的关键技术。
但是,由于列车控制信号的传输是基于自由空间无线信道为传输通道的,因此,如何在当前开放的无线环境下,保证无线CBTC 系统安全、有效和可靠地运行,是我们必须要面对和解决的问题。
本文对CBTC 系统的干扰源进行分析,并从频段选择、设备选用及运营维护等几方面分析,重点提出了一些解决CBTC无线干扰的思路和策略,本文是对当今城市轨道交通信号系统无线安全领域的一次探索,具有深刻现实的意义。
关键词:信号系统;CBTC;抗干扰1.CBTC的应用随着计算机技术(computer)、通信技术(communication)和控制技术(control)的飞跃发展,传统的以轨道电路作为信息载体的列车控制系统逐步以利用3C技术为基础的“基于通信的列车控制系统”——CBTC所取代。
CBTC比之于传统的基于轨道电路的列车控制系统,有两个基本特点:连续的、大容量的列车---轨旁双向数据通信技术。
不以轨道电路作为信息传输媒介,以应答器、计轴或其他形式能传送无线信号的装置作为降级的处理。
通信技术与控制技术的结合重新规划了城市轨道交通信号系统的结构与组成,为列车运行控制的未来发展开辟新的空间。
目前国内CBTC的无线通信系统使用的2.4GHz ( 2.4 GHz~ 2.4835 GHz) 工作频段是国家规定的公用频段。
此频段内,在限定发射功率指标下,无需申请批准就能使用,因此造成该频段应用业务和用户大量集中,潜在无线干扰普遍存在。
CBTC系统干扰源分析便携式Wi-Fi在信息高速发展的今天,利用移动终端随时随地实现无线上网(Wi-Fi)已逐渐成为人们生活中的必需品。
通信运营商推出便携Wi-Fi设备(3G便携式段利用便携Wi-Fi实现无线上网)Wi-Fi无线上网亦采用2.4GHz开放频段,一旦引入地铁很可能会对CBTC无线传输系统带来干扰,从而严重影响地铁运营的安全性。
- 93 -CHINA RAILWAY 2016/060 引言无线通信是基于通信的列车控制(CBTC)系统中各功能子系统信息交换的桥梁[1]。
一旦通信频段出现外来有害干扰,并且干扰时间超过车-地双向通信允许的最长时延,列车自动保护(ATP)系统将触发紧急制动,这将严重影响行车效率,甚至可能造成乘客人身伤害。
考虑到城市轨道交通列控无线通信系统(简称无线CBTC系统)的功能和承载的业务特征,在实际部署中除应避免系统内部的自干扰外,还必须预防系统外部的干扰。
系统内部的自干扰一般可通过无线覆盖区设计、网络优化等措施避免[2]。
而系统外部的干扰主要来自与其同频、邻频的其他无线电系统,干扰场景比较复杂,处理相对困难,潜在危害也最大。
城市轨道交通线路通常分为地下、地面和高架3部分。
地下部分由于地层的天然屏蔽,使得地上干扰信号很难进入,电磁环境相对干净。
地面和高架部分通常位于城市楼宇之间或郊区空旷地带,这些区域无线发射设备数量多,存在较大的受干扰风险。
无线CBTC系统的服役年限一般为15~20年,随着社会发展,各种新的无线电应用大量出现,而频谱资源是有限的,为提高频谱利用效率,多个系统共享频谱资源是发展的趋势,客观上也会造成无线CBTC系统所处电磁环境更加复杂。
2012年,深圳地铁蛇口线受便携移动Wi-Fi热点(MiFi)设备干扰之后,大量文献从MiFi干扰机制及应对策略、既有系统的抗干扰能力、未来系统的可用频率等方面进行了讨论。
在此,立足于我国(以下均指内地)无线电频率规划、分配现状,分析无线CBTC系统的同频和邻频频段的使用情况,以及将来可能出现的干扰问题,并给出干扰防护建议。
由于干扰的发生是信号功率、发射时间与传播距离等多条件综合作用的结果,因此认为某系统会产生对CBTC系统的干扰是指产生干扰的条件比较容易满足。
这里既考虑目前在用的无线CBTC系统,也兼顾未来可能在规划频段部署的系统。
由于文中多处引用我国无线电频率规划分配文件,为行文简洁,在不出现歧义的情况下,只标出发文机构的简称和文号。
CBTC系统中WLAN干扰分析与优化研究CBTC系统中WLAN干扰分析与优化研究一、引言随着城市轨道交通的快速发展,CBTC(无线列车控制系统)作为一种先进的列车控制系统得到了广泛的应用。
CBTC系统通过使用无线通信技术,实现了列车与基础设施之间的全时、双向的信息传输,为实现高效、安全的列车运营提供了有力的支持。
然而,在现实应用中,CBTC系统往往会面临WLAN(无线局域网)干扰问题。
WLAN作为一种常见的无线通信技术,其频段也与CBTC系统所使用的通信频段有一定的重叠。
因此,合理分析和优化WLAN干扰对CBTC系统的影响,对于确保CBTC系统的可靠性和稳定性至关重要。
二、WLAN干扰对CBTC系统的影响1. 通信质量下降:WLAN干扰会使CBTC系统的通信质量下降,导致数据传输的可靠性降低。
这可能会导致列车运行信息的延迟或丢失,从而影响列车的运行安全和运行效率。
2. 信号干扰:WLAN干扰会导致CBTC系统中的信号干扰,干扰信号的接收和解码,甚至可能引发误解码,造成误操作或误判断。
3. 系统故障:由于WLAN干扰,CBTC系统可能会遭受系统故障,引发重要数据的丢失或损坏,甚至导致系统崩溃,造成服务中断。
三、CBTC系统中WLAN干扰分析1. 干扰源分析:首先,需要对CBTC系统中存在的WLAN干扰源进行分析。
包括查明WLAN信号源的类型、功率以及传输范围等关键信息。
可以通过频谱分析仪等设备来收集和分析干扰源的参数信息。
2. 干扰特性分析:对干扰源的特性进行深入分析,包括干扰信号的频率、幅度、持续时间等。
通过对干扰特性的分析,可以判断WLAN干扰对CBTC系统的影响程度,并为后续的优化措施提供参考。
3. CBTC系统性能测试:利用专业的测试设备对CBTC系统的性能进行测试,包括数据传输延迟、信号强度、信噪比等指标。
通过测试数据的收集和分析,可以进一步了解WLAN干扰对CBTC系统的影响,并辅助优化研究的进行。
城市轨道交通CBTC无线干扰及防护对策分析作者:石宇翔来源:《中国科技博览》2019年第03期[摘要]城市轨道交通在目前的城市交通体系中占有重要的地位,对于城市交通压力缓解发挥着重要的作用,因此各大城市都在积极的进行城市轨道交通的规划和建设。
就当前的城市轨道交通具体利用来看,其运行对于无线信号传输的依赖性比较强,如果信号传输的稳定性和可靠性出现问题,列车行驶会存在安全风险。
分析当前的轨道交通实践,CBTC系统在其安全运行中发挥了重要的作用,但是此系统也会受到其他因素的干扰,出现稳定性下降的情况。
基于列车运行安全的考虑,对城市轨道交通CBTC无线干扰做具体分析然后讨论防护对策,这对于轨道交通安全运行有重要的帮助。
[关键词]城市轨道交通;CBTC无线干扰;防护对策中图分类号:TN925.93 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)03-0310-01城市轨道交通是当前城市发展重点建设的项目,目的是要对城市交通系统做合理改善,提升城市运行的通达性。
就当前的具体分析来看,城市轨道交通的发展取得了突出的成效,不仅对城市交通问题进行了改善,也使得交通体系更加的完善。
分析现阶段的城市轨道交通具体运营发现其运载量比较大,而且速度相比其他城市交通要快,所以其发生安全问题后影响会更加的显著。
从这个角度考虑,对轨道交通的安全影响因素做分析和控制十分的必要。
CBTC无线通信是城市轨道交通安全运行的重要保障,干扰信号的存在影响了其具体的加害者发挥,因此做好CBTC无线通信的干扰分析和防护对策现实价值显著。
一、城市轨道交通CBTC无线干扰分析城市轨道交通CBTC无线通信在具体利用中最为担心的便是发生干扰问题,因为干扰会造成信息传输的不稳和不准,进而影响列车的具体行进状态和安全状况。
(一)同频干扰从目前的具体分析来看,城市轨道交通CBTC无线通信受到的主要干扰为同频干扰。
所谓同频干扰,即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机造成的干扰。
地铁无线CBTC车地通信抗干扰技术分析研究和对策摘要在地铁CBTC系统运行中,抗干扰是非常重要的一项问题。
在本文中,将就地铁无线CBTC车地通信抗干扰技术和对策进行一定的研究。
关键词:CBTC;车地通信;抗干扰技术;分析;对策1 引言随着我国科学技术的发展,基于车地通信的CBTC技术已经广泛的应用到了我国的地铁建设之中。
而该技术在为我们提供便利的同时,也存在着一定的信号干扰情况,特别是车厢内同类频率的干扰,更是会对车辆运行过程中信号传输的稳定性产生影响。
对此,就需要我们能够通过良好抗干扰技术的研究与应用对该问题进行解决。
2 CTBC抗干扰技术2.1 FHSS体制在该体制中,其将传统的窄带调制信号载波频率放置在一个具有伪随机序列控制之下对离散跳变进行实现,以此对频谱扩展功能进行实现。
在此种环境下,发射机频率在发送之后首先会在预定频率下实现跳变,而其跳变时间所具有的间隔,我们则称之为跳速。
载波频率的每一跳,都由该伪随机码所生成的编码确定,而其跳变所具有的规律,又可以称之为调频图案。
当其出现在信号之中时,则将对干扰以及噪声产生叠加,而对于信息的接收方,为了能够更好的获取信息,就需要能够产生同信号发射端具有同步特征的调频序列。
而在跳频扩频的过程中,其并不具有较为固定的中心频率,这种情况的存在,就会使载波频率在一个相对较宽的频带范围内以高速的方式实现跳变。
同时,由于信息收发的双方在不同频率点上往往都具有着较短的停留时间,即使在某个时刻收发设备同干扰源处于同一频率,也可能出现信号间的同频干扰情况,并对系统产生较短时间干扰。
而对于直序扩频来说,由于其对固定频率方式进行应用,如果CTBC同干扰源处在同一频率上,且干扰信号具有着较高的电平,则可能由于对CTBC信号产生压制而使列车出现停车情况。
2.2 正交频分复用对于该技术来说,其是一种较为特殊的、具有多载波特征的技术。
同传统短波调制解调技术相同,该技术在频域内也将信道分成了较多的数量,并在每一个子信道上,通过独立子载波的应用以分别、独立的方式在对信号进行调制之后向外进行传输,且允许这部分信号频谱的重叠特征,并通过对波形正交情况的保持则能够对不同子信道上的信号干扰情况进行克服。
2020年9月第56卷第9期铁道通信信号RAILWAY SIGNALLING&COMMUNICATIONSeptember2020Vol.56No.9CBTC系统在无线干扰下的平稳运行措施李勇顾晓峻徐中亮摘要:CBTC系统中采用的车地无线通信技术,极易受到无线干扰.影响信息传输,导致列车频繁紧急制动。
本文提出基于卡尔曼滤波的列车位置预估防御方案.以减少列车不必要的制动.保持列车平稳运行。
该方案通过线路仿真,证明有效、可行。
关键词:基于通信的列车运行控制系统;无线干扰攻击;信息安全;卡尔曼滤波Abstract:The CBTC system adopts train-ground wireless communication technology,which is highly susceptible to wireless interference,perhaps affecting the transmission of train data and resulting in frequent emergency braking of the train.This paper puts forward a train position estimation scheme based on Kalman filtering to reduce unnecessary braking of the train and keep the train running stably.The scheme has been proven to be effective and feasible by line simulation.Key words:CBTC(Communication Based Train Control)system;Wireless jamming attack;Cyber security;Kalman filteringDOI:10.13879/j.issnlOOO-745&2020-09.19566基于通信的列车运行控制系统(Communica-结构如图1所示。
蔡昌俊 :广州市地下铁道总公司高级工程师 510310广州收稿日期 :2013-06-09城市轨道交通 CBTC 系统无线同频干扰应对策略蔡昌俊摘要 :目前基于通信的列车控制系统 (CBTC 很多采用 IEEE 802.11标准的无线局域网 (WLAN 技术来实现车 -地信息交互 ; 针对 WLAN 无线局域网通信系统存在的同频干扰问题进行分析研究 ; 结合 CBTC 应用环境 , 提出抗干扰应对策略 , 以提高 CBTC 无线通信系统的健壮性和可用性。
关键词 :城市轨道交通 ; CBTC ; 无线局域网 ; 同频干扰 ; 策略Abstract :Wireless Local Area Network technology following the IEEE 802.11standard is widely applied to fulfill the information interaction between the train and wayside in communication-based train control system (CBTC .Aimed at the prevalent co-channel interference problems of WLAN system , by analy-zing and researching these problem causes , the anti-interference strategy is put forward to improve the ro-bustness and availability of wireless communication of CBTC system.Key words :Urban railway transit ; Communication-based train control ; Wireless local area network ; Co-Channel interference ; Strategy1概述城市轨道交通 CBTC (基于通信的列车控制系统普遍使用 IEEE 802. 11的无线局域网(WLAN 技术 , 实现车 -地无线通信。
城市轨道交通CBTC信号系统无线通信抗干扰技术研究城市轨道交通CBTC信号系统无线通信抗干扰技术研究厦门轨道交通集团有限公司陈浩莹工程师(中级)摘要:目前国内城市轨道交通信号系统大多采用基于通信的列车自动控制系统(CBTC),工程投资少,列车运行间隔短,轨道交通运输能力高,满足了大客流和运能的需求。
实际应用中由于CBTC系统采用2.4GHz公共频段,在城市无线网络覆盖日益广泛的今天,易受外界干扰。
针对当前国内地铁的实际情况,对CBTC系统的抗干扰能力进行分析,指出问题所在,并提出应对策略。
关键词:信号系统;基于通信的列车控制系统;无线通信;抗干扰Abstract: At present most of the signal system of urban rail transit communication based train control system (CBTC), project investment, train interval is short, high rail transport capacity, meet the needs of a large passenger flow and transport capacity. In real-world applications as CBTC system using 2.4GHz public band, in today's urban wireless network coverage increasingly broad, vulnerable to outside interference. For domestic realities of Metro, it’s analyzd the CBTC systemanti-interference ability, problem, and propose strategies.Key words: Signaling system; CBTC; Wireless communication; Anti-interference 目前国内城市轨道交通信号系统大多采用基于通信的列车自动控制系统(CBTC),工程投资少,列车运行间隔短,轨道交通运输能力高,满足了大客流和运能的需求。
地铁CBTC车地无线通信系统中防WiFi干扰的措施作者:石军来源:《科技传播》 2017年第23期摘要近年来CBTC 列车控制系统在地铁运营中发挥着重要作用,但随着移动WiFi 的广泛应用,对CBTC 车地无线通信系统产生了明显干扰。
本文先简要分析WiFi 信号对地铁CBTC 车地无线通信系统产生干扰的原因,并在此基础上提出地铁CBTC 车地无线通信系统中防WiFi 干扰的可行性措施,为地铁的健康运营与管理提供一定理论参考。
关键词地铁;CBTC 车地无线通信系统;WiFi 干扰;预防措施中图分类号 TN91 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2017)200-0124-02随着我国城市化进程的不断发展,地铁因其高速、便捷、经济的优势迅速在城市公共交通领域占据重要位置,并且成为缓解各个城市交通拥挤问题的关键工具。
地铁的顺利运行主要依靠其核心控制系统即信号系统,其中基于通信的移动闭塞系统CBTC 因具有良好的信息传输速度与巨大的信息传输量,并且性价比高等优点,在短时间内成为各个城市地铁建设中广泛使用的无线系统。
地铁CBTC 车地无线通信系统在信息传输过程中使用的是2.4GHz 开放频段,无需审核或付费,在地铁运行过程中的任何时间都能使用。
在当今信息技术时代,在各类移动终端中使用WiFi 已成为日常普遍现象之一,为了方便人们在无WiFi 热点铺设的地点也能上网,运营商开发出各类便携WiFi 设备,因此在人流量巨大的地铁空间中经常有不同的WiFi 信号,此类信号使用的也是2.4GHz 开放频段,对地铁的CBTC 车地无线通信系统带来很大干扰,在上海、深圳等地铁线路中均出现过因信号干扰被近暂停运行的事件,对地铁的安全稳定运营带来很大隐患。
1 WiFi 信号对地铁CBTC 车地无线通信系统产生干扰的原因CBTC 属于十分先进的基于无线通信的列车信号控制技术,在国内各大城市的轨道交通领域发挥着重要作用,而WiFi 也是当前人们日常出行中不可缺少的网络工具,几乎每个人每天都会用到这一工具。
城市轨道交通CBTC系统可用频率分析与无线干扰防护对策摘要:基于通信的列车控制(CBTC)系统作为轨道交通列车运行控制的一种重要方式,目前已在我国多个城市得到了应用。
为保证 CBTC系统通信信道的可用性,必须对 CBTC系统在不同应用场景下的可用频率进行分析。
本文针对城市轨道交通 CBTC系统在不同应用场景下的频率需求,首先分析了无线通信频率使用需求和频率资源分配原则,然后对典型应用场景下不同应用需求和可用频率进行了分析,最后对可用频率提出了建议。
关键词:城市轨道交通;CBTC系统;频率Analysis of available frequency of urban rail transit CBTC system and countermeasures against wireless interferenceTao yeSuzhou Rail Transit Operation Co., Ltd. No.1 Operation Branch Suzhou 215000, JiangsuAbstract: Communication-based train control (CBTC) system, as an important way of train operation control in rail transit, has been applied in many cities in China. In order to ensure the availability of CBTC system communication channel, it is necessary to analyze the available frequency of CBTC system in different application scenarios. Aiming at the frequency requirements of urban rail transit CBTC system in different application scenarios, this paper first analyzes the wireless communication frequency use requirements and frequency resource allocation principles, then analyzes the differentapplication requirements and available frequencies in typicalapplication scenarios, and finally puts forward suggestions on available frequencies.Key words: urban rail transit; CBTC system; frequency引言:城市轨道交通列车运行控制系统(简称 CBTC)是基于无线通信的列车运行控制系统(简称 DCS),是轨道交通列车运行控制的一种重要方式,同时也是轨道交通运营管理中的一项重要技术。
地铁CBTC是基于WLAN(IEEE802.11b/g)的车地无线通信系统,面临环境空间无线干扰问题,干扰可以简单分为两种类型:Wi-Fi干扰和非Wi-Fi干扰,以下分别进行分析,为了简单化,我们仅分析基于IEEE802.11b/g标准的2.4GHz 频段的CBTC设备干扰。
一、Wi-Fi干扰Wi-Fi干扰是指工作于2.4GHz频段内的其它Wi-Fi设备产生的干扰,干扰的影响是占用空口带宽,降低业务流量,增加延时和丢包率,Wi-Fi干扰可以分为同频干扰和邻频干扰。
802.11b/g占用带宽为25MHz,干扰设备的信道间隔小于25MHz可视为同频干扰,若使用1信道,那么1,2,3,4,5信道的干扰都算同频干扰,6信道是邻频干扰。
在地铁CBTC无线环境中应该完全避免同频干扰,同频干扰的影响程度与干扰源的占空比有密切关系,根据理论分析和实际测试结果,如果占空比较高,较弱的同频干扰信号(-95dBm左右)就足以对工作信道造成严重干扰。
邻频干扰可以等效为同频干扰来分析,IEEE802.11g标准的发射频谱模板(OFDM)如下:其中,fc--信道的中心频率;dBr――相对于sinx/x峰值的dB数(即相对于信号最大谱密度的的dB值)。
1信道与6信道之间的信道间隔是25MHz,信道带宽是20MHz,那么邻道(6信道相对1信道即为邻道)的下边带在fc+15MHz 处,如下图:按照国家无委会的AP 的最大发送功率为20dBm (EIRP ),带宽为20MHz 。
即20dBm/20MHz 。
对20MHz 取以2为底的对数有:241020log 62=⨯ 72324=⨯(2倍带宽对应3dB 功率增加)则20dBm-72=-52dBm ,则20dBm/20MHz 可换算为-52dBm/Hz按照上图802.11g 的频谱模板,我们可以知道邻道的中心频率点在,下边带在处。
也即比衰减量在-20dBr 到-28dBr 之间(红点),我们取-24dBr 。
城市轨道交通CBTC无线干扰及防护措施
摘要:随着我国城市经济化的不断发展,人们对交通水平的要求也不断更高,因此在建设城市交通地铁化的建设更高。
地铁的建设是城市发展的重要标志,地铁在工程建设完成后可以缓解整个城市的交通压力,因此很多一线城市把建设地铁作为城市发展的重点项目。
在地铁工程开展时地铁信息技术的建设是不容忽视的,因此想要建设实用的地铁工程,地铁通讯传输系统的建设就不容忽视。
关键词:地铁信号运营维护管理
随着城市交通拥挤状况的日益加剧和科学技术的不断革新,地铁开始在人们的生活和城市交通中扮演着重要角色。
而无线通信系统对地铁的安全运行起着决定性的影响,特别是基于无线通信的列车控制系统(CBTC),直接控制列车的运行和安全。
CBTC系统通过部署在列车上和轨道旁的无线设备,实现了车、地间不中断的双向通信,控制中心可以根据列车实时的速度、位置动态计算和调整列车的最大制动距离,2辆相邻列车能以很小的间隔同时前进,从而提高运营效率。
但是在地铁运行过程中,车地无线通信信号会受到电流、磁场或辐射等的影响,致使信号系统出现故障,这样一来就会影响地铁的运行。
比如2012年深圳地铁因信号系统受干扰发生的暂停故障,就是因为车地无线信号受干扰而引发的。
现就地铁车地无线通信的干扰因素和应对措施进行探析。
1 CTBC无线通信系统信号的干扰因素
目前,地铁CBTC系统的无线通信多采用公共的2.4 GHz频段,而2.4 GHz 频段也是无线局域网、无线接入系统、蓝牙技术设备、点对点或点对多点扩频通信系统等各类无线电台站的共用频段。
因此,对地铁CBTC无线通信系统造成干扰的主要是外部信号,当然,也会存在内部干扰。
1.1 无线局域网(WLAN)干扰
通过对干扰地铁无线通信系统因素的研究,发现干扰源可以分为WLAN干扰和非WLAN干扰。
区分前者与后者的方法是看干扰源发送的信号是否符合802.11标准:符合的就是WLAN干扰,不符合的就属于非WLAN干扰。
WLAN 主要存在于ISM频段,主要是一些WLAN设备发出的。
另外,有一些非WLAN 设备也存在于该频段,包括人们日常生活中用到的蓝牙设备、无绳电话和一些无线游戏控制系统等,这些都会对地铁中正在运行的WLAN系统造成干扰。
当然,有些设备对信号系统的干扰可以忽略不计,比如蓝牙设备,其发射频率较低,只要其与WLAN系统距离超过3 m,干扰就基本可以忽略。
综合来看,对地铁无线通信系统信号造成干扰的主要是WLAN网络自身造成的同频干扰。
乘客在乘坐地铁时喜欢用便携式的3G无线路由器,这种路由器主要为手机和平板电脑提供移动信号,但是这种无线数据传输频段和地铁信号系统所使用的传输频段均采用的是面向公众的免费频段。
随着人们需要使用的无线通信设备的增多,地铁上携带便携式无线路由器的乘客也会增多,当这一数量超过地铁信号的抗干扰界限时,就会影响无线通信系统的信号。
这样一来,在地铁运行的过程中,当进行无线数据交换时,无线通信系统就会受到同频段信号的干扰,造成数据传输不畅,继而造成信号系统故障。
1.2 天线的分布对无线通信系统信号的干扰
地铁隧道对于电波来说,相当于一个理想的波导,或者说具有波导效应。
由于天线基本安装在隧道壁上,直射波传播困难,且隧道内有吸收衰减和多径效应,所以会导致极化紊乱、传播衰减大。
列车行驶在隧道中,车体将阻挡电波传播。
车体阻挡时,场强覆盖将随着距离的增加而快速降低,衰耗值呈曲线上升。
天线的作用就是用来收发信号的,天线布局不合理会影响信号的强弱。
由于隧道内电波传播的特殊性,可能会因为天线的分布不合理、频点设置不科学,造成系统的同频干扰、互调干扰等,从而影响车地信号的传输。
2 提高地铁无线通信系统信号抗干扰能力的措施
2.1 优化地铁的无线通信设备,采用调频技术
为了提高无线通信系统信号的抗干扰能力,可以选择具有较强方向性和旁瓣较少的定向天线,这样就可以降低干扰,提高无线通信系统的信号接收能力,也可以增加无线通信系统的功率,提高信号的覆盖场强。
此外,还可以使用跳频技术。
当然,市面上应用的跳频技术是802.11n技术,它采用的是双频AP。
在正常情况下,其采用信道进行通信,同时还能够对空中接口出现的噪声和地铁通信网络外的WLAN信号实施监控。
当发现干扰源时,它便可以利用跳频技术对其进行调整,将其调整到空闲的信道进行通信,这样就可以降低信号干扰因素的影响。
调频技术虽然能够降低同频干扰对无线通信信号的影响,但是其本身的特点决定了它无法从根本上避免同频干扰问题。
2.2 选择合适的滤波器
滤波器是针对无线通信系统信号干扰设计的一款设备,其作用在于消除干扰。
通过它的过滤作用可以得到纯净的直流电,它能够对特定频率以外的频率进行过滤,这样就能达到消除特定频率之外频率的目的。
随着科学技术的不断进步,各种滤波器开始出现,在地铁无线通信系统中可以考虑采用滤波器。
2.3 合理布局天线位置
合理地布局天线能够改善或增强无线通信系统的信号,降低干扰。
为了确保
信息传输的可靠性,必须要进行详细的上下行链路计算,重点考虑下行链路、上行链路的电缆损耗、接头损耗和传输损耗等,保证各点的无线信号接收强度满足车地信息传输需求,并应考虑一定的冗余覆盖。
同时,在进行链路计算时,不仅要考虑每个(无线)访问接入点(AP)之间移交点的信号(2个AP正中间位置),还应考虑相隔AP之间移交点的信号(下一个AP位置),确保在某个AP出现故障的情况下链路计算仍能满足车地信息传输需求,以确保行车安全。
当然,在进行频点设置时,应先避免系统内的同频干扰、互调干扰等。
2.4 加强电磁干扰控制
加强电磁干扰控制的途径有2个:①可以选择性能较好的电机。
这是因为电机的频率要低于无线通信系统的频率,这样才不会对无线通信系统造成较大的影响。
②要加强电源供电时的干扰控制。
具体操作时,可以在电源部分使用滤波器或薄膜合金技术,当然,也可以对信号源进行处理,这样就可以提高相位噪声,降低对频率的干扰。
2.5 实现频段专网专用化
为了进一步保障地铁CBTC无线通信系统的安全,未来可以逐步采用专用无线通信频段,这是其安全运行的有效保障。
特别是随着各地经济的发展,城市轨道建设将进入一个崭新的发展时期,地铁建设也必将进入一个发展的新时期。
地铁CBTC无线通信系统应该采用专用频段,这样就可以避免其他信号源在该频段对无线通信系统造成干扰,保证地铁车地无线信息的传输安全,从而保证地铁安全运行。
2.6 采用高科技提高无线通信系统数据传输的可靠性
在未来,随着地铁运行效率的不断提高和新技术的应用,地铁的无线通信系统将采用综合调度通信业务,这种业务系统能够保证地铁在高速运行的情况下还可以进行准确的无线数据传输,以满足区间通信数据传输的需要。
当然,随着科学技术的进一步革新,将会出现新的无线通信技术,比如可以采用以OFDM为核心的LTE技术。
这种传输技术具有很多优点,其数据传输效率较高,能够分组进行传送,这样可以在最大程度上保证信号的安全性,提高信号的可靠性。
3 结语
综上所述,地铁在城市交通中的作用日益凸显,地铁的安全问题开始引起人们的广泛重视。
地铁采用无线通信系统运行的性质决定了必须要提高无线通信系统的安全性,尽量避免运行中可能出现的信号干扰。
这就要求相关人员加大对信号干扰源的研究,准确地分析产生干扰的信号源,并采取适当的技术措施进行改善,尽量减少信号干扰,从而为无线通信系统的正常运行创造条件,保证地铁的安全运行,保证人民群众的生命安全和财产安全。
参考文献:
[1] 王旭红,刘学志.细水雾灭火系统在地铁中的应用[J]. 铁路工程造价管理. 2006(05)。