轨道交通车地通信方式分析与设计(2)
3.3.1 无线电波的传播规律16
3.3.2 适用于车地无线通信的802.11频段分析.18
3.3.3 针对吞吐量稳定的分析19
3.3.4 针对系统冗余的分析20
3.3.5 针对无缝切换的分析21
4 基于 WLAN的车地无线通信系统设计.23
4.1 基于系统吞吐量的需求分析.23
4.2 基于802.11n 的车头车尾双网冗余的车地无线通信系统的设计24
4.3 系统的硬件设计.27
4.3.1 车载系统的硬件27
4.3.2 轨旁系统的硬件31
4.4 系统的软件设计.34
4.4.1 系统的软件设计框架34
4.4.2 车载系统的软件设计37
4.4.3 轨旁系统软件的设计40
4.4.4 应用程序的编译与交叉编译44
5 基于 WLAN的车地无线通信系统联调与测试.47
5.1 测试系统搭建.47
5.2 系统吞吐量的测试.47
5.3 视频传输，系统切换及抗故障的测试.49总结与展望. 51
致谢52
参考文献. 53
1 绪论
课题的目的是研究轨道通信信号系统中车地之间的信号传输方法，课题要求对铁路
信号系统中车地通信传输方法进行比较与分析研究，设计一种适用于高速铁路的通信信
号传输方案。
在现有的车地无线通信系统中，列车与地面的通信主要采用传统的窄带无线通信技
术，缺乏一种车地之间的宽带无线传输手段，使得很多可以应用在地面上的基于宽带无
线技术的业务无法在车地间实现，无法有效地提高轨道交通运营安全与提升运营质量。
因此，设计并开发一套适合轨道环境的车地无线通信系统变得尤为重要。
轨道交通已经渐渐成为交通运输系统的骨干，有着运量大、安全便捷、环保等特点。
列车在行车过程中与地面控制中心的信息传输方式一直都是轨道交通通信方式的热点研
究问题。轨道交通使用的无线通信系统相对于普通的通信系统除了需要良好的准确性以
及传输效率，还要满足列车在行进过程中不间断信息传输的移动性要求。
随着通信技术飞速发展，以无线通信技术为基础的信号系统成为当今信号界研究发
展的主流。当今国内轨道交通的信号系统都使用无线通信技术来实现列车与地面的双向
通信，使得我国轨道交通的通信技术已经步入了连续的自动化时代。目前广泛应用于轨
道交通信号系统车地无线通信的技术有：GSM-R(GSM for Railways)、无线局域网
( WirelessLocal Area Networks，WLAN) 技术。2000年底，铁道部确定将GSM-R列为我
国轨道交通通信方式的发展方向。我国的GSM-R采用900MHz工作频段，上行频率为885
－889MHz(移动台发，基站收)，下行频率为930－934MHz(基站发，移动台收)。该频段
所处的电磁环境非常复杂，可能会受到GSM和CDMA的干扰，同时GSM-R 技术存在频
点申报问题。基于以上原因，我国城市轨道交通未采用此项技术，基本采用了基于
IEEE802.11系列标准的WLAN 技术作为车—地信息传输的媒介。
在众多的车地通信方式里，基于 WLAN 的无线车地通信方式相对于其它系统，具有
良好的标准性及传输效率。在 CBTC(Communication Based Train Control)通信系统中， 及
时准确的通信可以保证列车的运行安全，为了使通信可以变得更加精确、安全、可靠，
车地通信在可靠性、 安全性和兼容性有更高的要求； 在 PIS(Passenger Information System)
系统中，车地通信信号要求信息可以不间断地进行传输，传输的频带带宽要能够满足各
种业务需求。
本文对常用的车地通信技术进行理论研究分析， 并着重分析了WLAN 技术在车地无
线通信中的应用，在此基础上创新性地设计出一套基于 802.11n 标准的车头车尾双网冗