城市軌道交通的信息化，從傳統的CBTC、AFC/ACC、PIS、綜合監控等各項基礎業務，延伸到為旅客提供順暢的上網娛樂體驗等全新商業模式。相應的，對承載網絡在高速移動場景下的連接可靠性、易用性、大帶寬、抗干擾、融合架構和開放運營平臺等提出了更高要求，需要網絡能更敏捷地應對業務變化。

◆Wi-Fi創新技術保證核心業務安全運行

CBTC (Communication Based Train Control System) 是基于網絡通信的的列車自動控制系統，是整個地鐵運營最關鍵的基礎業務之一。按照CBTC系統的基本要求，承載該業務的網絡必須能夠滿足極高的可靠性要求，出現端口、鏈路、設備等任何故障的情況下，均需要滿足50ms以內的業務倒換。

鑒于這個嚴格的業務保護倒換要求，大多數的CBTC在車站之間均直接承載于傳送網絡之上，利用光纖鏈路的快速保護保障這一業務。現在，隨著IP網絡可靠性技術的不斷發展和提升，保護倒換的時延已經實現了50ms以內的快速切換，達到與傳送網絡相當的高品質業務保障要求。在荷蘭阿姆斯特丹地鐵的CBTC系統中，使用的ERPS(以太網多環保護技術，ITU-TG.8032)就已經通過嚴格的測試并實現了以太環網的保護的部署，穩定的實現了CBTC、CCTV、PIS等綜合業務的承載。相信這種方式也會是CBTC系統的承載一個發展方向。

除了在站站之間的通信高可靠之外，對于CBTC的車地通信也是一個不可或缺的部分。現有的CBTC車地承載大多數采用GSM-R或LTE方式，主要的原因是相應的頻段屬于民用通信的特殊頻段，干擾較少，而且經過了對高速移動場景下的適配，經歷了較長時間的發展，相對穩定，但其由于其占用的頻段能夠提供的帶寬較小，建設成本也過高，很多地鐵設計和建設者都在嘗試尋找一種均衡的解決方案。現在，少量新建地鐵中開始有使用支持大帶寬的WIFI對CBTC等業務進行承載的嘗試。不過由于WIFI使用的是完全免費的兩個頻段(2.4G和5.8G)，因此市面上有較多的射頻發送裝置(包括了方便隨身攜帶的3G/4G無線路由器)，并且越來越多的家庭內開始安裝無線AP設備接入家庭終端，且距離地鐵高架沿線很近(不超過30米)，這兩個主要因素給地鐵的車地WIFI通信帶來了不小的影響，深圳的地鐵就曾經因為WIFI的頻段被影響導致列車停止的情況。

但這并非說WIFI技術就因此失去CBTC。基于WIFI的車地承載技術還不斷的在改進，合理的WIFI頻段檢測和規避技術將有助于改善這一點。車地AP間優先選用5.8G頻段，并嘗試進行對干擾源進行定位并進行針對性的壓制，必要時還能夠主動避讓頻段。當然，最根本的低成本方式，就是能夠使用獨立的頻段(如5.9G)進行CBTC等生產業務的承載，避免與民用頻段的沖突和影響，目前，中國地鐵通信的研究者正在進行相關頻段的申請工作。

◆有線無線一體化部署助力PIS承載網

PIS (Passenger Information System) 乘客信息系統，是地鐵中以播放終端為媒介向乘客提供各類資訊信息的服務系統，是乘客與地鐵運行之間的紐帶，一般分為車站和車載兩種方式。車站的PIS系統業務承載網絡相對簡單，主要以有線網絡的連接為主，輔以WIFI方式覆蓋無法布線的角落，采用有線無線一體化的部署模式進行建設即可。但車載的PIS系統就有著截然不同的承載要求了。

現有的車載PIS系統中車地通信的承載方式主要使用 WIFI，3G/LTE，UHF三種方式。

目前業界城市軌道交通的PIS系統的較少采用3G/LTE模式和UHF模式

當3G/LTE承載PIS的時候，雖然可以很好的避免無線信號的干擾，但提供的的帶寬偏小(理論值100Mbps)。現有的PIS系統承載的業務大多數以視頻和廣播播放為主，但PIS在逐漸整合綜合監控等新業務，帶寬需求越來越大，3G/LTE的承載帶寬相比之下捉襟見肘，特別是近幾年來隨著各種反恐的安全形勢的要求，實時的多路高清視頻監控回傳(單路高清帶寬需求約10Mbps)成為了越來越多地鐵客戶的需求，進一步加深了這一瓶頸的影響。當然，CBTC系統建設中較多的使用了3G/LTE制式，為了確保生產調度的安全，也應盡量避免使用該模式。

對于極少使用的UHF(例如上海使用的722MHz廣播電視頻段)方式，需要和廣播電視運營商進行深入的合作，重點需要考慮將無線的廣播電視信號引入地下，在車載媒體服務器進行信息重組后顯示，而對于PIS無線傳輸中的干擾等基本可以忽略。不過PIS推送的內容和服務信息都掌握在廣播電視公司，這是制約這種方式發展的一個主要原因。同時，由于使用UHF方式承載的PIS網絡是廣播推送的模式，也將無法滿足視頻監控等回傳業務的需求。

作為最普遍的車載PIS業務承載方式，WIFI有著自己的良好優勢，例如足夠的帶寬、易部署、易擴展，較低成本等，由于其出現偶爾的終端或者影響，不會導致列車的調度和指揮事故，其網絡承載的需求一般以視頻業務為***要求參考，即200ms的保護倒換時延，一般的以太環網技術基本上已經滿足了這樣的需求。但是由于WIFI需要車以及隨軌旁部署AP，因此相應的工業級要求是最為重要的。

地鐵的建設無論是隧道還是高架方式，軌旁和車載的設備對于溫度、濕度、震動、雷擊的影響都是無法完全避免的。根據復雜的環境要求，我們發現車載/軌旁的設備都必須滿足IP67標準的要求。在這個防護安全級別的要求下，不僅塵埃無法進入設備內部，甚至短時浸泡在1米深的水里也不會造成有害影響。

同時，地鐵部署AP還有一個不可忽略的影響就是風阻。經過實際運行環境數據分析，因為列車的快速移動，隧道旁的瞬時風速***可達15米/秒(合7~8級)，列車頻繁的駛過，安裝在軌旁的AP及天線承受著時大時小的陣風，不僅需要有強大的固定支架，更需要能夠在不降低天線輻射面的同時，有效降低天線對于風阻的有效橫截面積。在民用2G/3G/4G/LTE等領域廣泛使用的八木天線就是這樣的一種專利技術，適用于山口、空曠、隧道等特殊大風阻情況，引入到地鐵的隧道中作為軌旁AP的專用天線，可以有效延長天線使用壽命，減少維護成本。

在選擇了WIFI作為車地互聯技術的情況下，車地AP之間連接的快速切換是保證業務連續性的另一個關鍵指標。按照正常施工部署，在軌旁隧道或者豎桿上每100米~150米安裝一臺AP，當地鐵在80km/h的行駛狀態下，每列車將在7秒左右的時間內進行一次車地通信的切換。在固定或低速移動的WIFI覆蓋的方案中，如出現如此頻度的切換，大多數業務都會面臨不可用的狀態。創新的快速切換車地連接技術應運而生，采用列車頭尾的雙上行雙頻段連接，當車尾處AP連接的信號衰減到一定程度后，會判定另一側車頭的信號強度是否已經就緒并且信號穩定，然后將數據流整體切換到車頭AP的連接上進行數據傳輸，成為快速移動情況下WIFI的最可靠連接。