轨道交通车地通信方式分析与设计(3)
余车地无线通信子系统。论文项目实践中使用嵌入式平台及商用 AP 等设备，设计搭建了车地无线通信系统硬件平台，并采用嵌入式编程技术，设计实现了系统核心设备的冗
余封装转发与解封装程序，采用实验室测试的办法最大程度上验证了该系统可行性。
轨道交通中，系统的可靠性至关重要。为了提高轨道交通数据通信系统的可靠性，
通常采用在不同的子系统添加冗余的方法。而车地无线网络的冗余性则包括轨旁 AP 的
冗余和车载无线终端的冗余。
AP 冗余主要目的是为了确保轨道沿线的任一个地点都能至少被两个(或多个)AP 所
覆盖，这样车载单元就可以在线路的任意一个点上和至少两个以上 AP 进行通信。虽然
在 802.11系列协议族网络中，无线客户端只能和同时一个AP 进行关联并通信，但仍然
需要在轨旁对AP 进行冗余架设， 这样当一个 AP失效时可以立刻切换至另一个 AP 进行
通信。实际布置时，不论是在隧道内还是空旷的室外，都应该根据铁路沿线实际测到的
无线信号覆盖范围来布置AP，确保轨旁无线信号的冗余和覆盖区域的重叠。
车载单元的冗余即车上无线收发系统的冗余。两套或更多车载单元可以确保当其中
一套车载单元与 AP 断开连接时仍有其它单元保持连接。如果车载单元与 AP 的连接只
有在通信设备故障时才会断开，那么车载单元只需要摆放多个做到热备份即可。然而，
WLAN 网络中，无线客户端在不同AP 间存在切换时链路间断的问题。在日常办公中，
漫游切换造成的瞬时间断并不会给应用造成较大影响，然而在轨道交通的车地无线通信
中，链路的间断是必须避免的。如果该链路是用于控制信令的传输，间断有可能造成灾
难性的后果；如果该链路用来传输视频信号，则间断会造成马赛克、卡顿和延时。针对
该问题，需要结合车地无线通信系统的切换做分析设计。
车头车尾双网冗余，指车载端的车头车尾无线客户端工作在不同的无线网络。为了
达到这一目的而互不干扰，可在每个隧道基站点上安置两个 AP，并且配置为互不干扰
的两个信道，如车头网路 A 置于信道 149(5.745GHz)，车尾网络 B 置于信道 161
（5.805GHz） ，x 和 y 在频谱上完全隔离。除了频谱上的分离，为了防止客户端在失去连
接时进行全信道搜索和接入与目标不一致的网络， 可以利用SSID 做逻辑区分。 在 WLAN
中，SSID（Service Set Identifier）是 AP 唯一的 ID 码，用来区分不同的网络，最多可以
有 32 个字符，无线终端和AP 的 SSID 必须相同方可通信。SSID 通常由 AP 进行广播。
简单说，SSID 就是一个局域网的名子，只有拥有相同SSID 的值的设备才能互相通信。
这样，无线客户端如果设置了不同的 SSID 就可以进入不同网络。可以将车头网络 SSID
命名为 NET-H， 分配 IP 为 192.168.0.x； 将车尾网络命名为NET-T， 分配 IP 为 192.168.1.x；
为了对抗轨旁AP的单点故障， 在车头车尾的无线客户端中配置除了目标网络profile
之外的备份网络profile。
这样，当轨旁一个 AP 损坏时，将会有对应客户端采用第二个 profile来接入，正常
文持通信。例如，当某基站的 NET-T AP 故障时，原本与之关联的车尾客户端将查找不到响应的第一 profile 网络信号，此时该车尾客户端将继续查看第二 profile，主动接入
NET-H网络，文持通信。
采用 socket 编程实现车载视频封装转发模块，将视频编码器的数据包以相同的备份
发往车头车尾不同的子网，即可实现数据的冗余传输。