1 概述

随着地铁的发展，地铁运营公司对地铁的调度效率、安全性要求越来越高，这对地铁控制系统（CBTC）的要求越来越高。WLAN作为成熟商业化产品，已经广泛地应用到各种行业，传统的802.11g/a能提供几十兆带宽，最新的802.11n技术甚至能够提供几百兆带宽。WLAN采用的频段是ISM频段，不需要经过管理部门专门的批准。因此，许多新的地铁控制器系统基于数据通信来设计，而地面和列车之间通常采用WLAN来构建无线链路。另一些正在逐步应用于列车的服务也采用了WLAN技术，如信息服务系统（PIS），它主要用于列车运行时的车厢监控、车载电视等服务。

图1 WLAN地铁应用场景

H3C提供的WLAN地铁应用技术方案，采用了无线桥接技术。其中，列车AP为FAT AP，轨旁AP采用统一的FIT AP。整个系统具有高带宽、快速切换、零丢包、安全传输、配置灵活等优势。

2 地铁应用的工作原理

2.1 链路建立

车载AP和轨旁AP之间建立的是无线桥接链路。开始时，车载AP（或MP）和轨旁MP通过被动侦听Beacon或主动发送Probe Request帧而对端响应Probe Response来获得相互的参数信息。如果相关参数信息匹配，就可以将对方作为候选Peer。

图2 无线链路建立过程

MP在选出候选Peer后，通过Peer Link Open /Confirm的交互，完成无线链路的建立。每个MP根据需要可以建立一条或多条无线链路。

无线链路建立后，需要继续进行后续的认证和安全协商，即通过4路握手，协商出临时会话密钥，所有转发数据将利用临时会话密钥进行对称加密。

2.2 链路切换

为了实现车地通讯的可靠性并实现无线链路的快速切换，每个车载MP会和多个轨旁MP分别建立冗余链路。在这些冗余链路中，车载MP会选择较佳的一条链路作为主链路，用于数据转发和接收，其他链路作为备份链路。

随着列车的运行，车载MP会不断地和新的轨旁AP建立新的无线链路，并动态地选择较佳链路切换为主链路。H3C地铁WLAN系统采用的是具有技术的MLSP链路切换算法，保障链路的顺利切换与主链路的正确选择。

另外，为了尽可能减少链路切换造成的丢包，当车载MP将主链路从一个轨旁MP切换到另一个轨旁MP时，车载MP将主动触发有线网络更新车载PC MAC地址，使得有线网络能够很快将车载PC的MAC地址学习到新的端口上，从而使地面PC到车载PC的流量能够沿着新的正确路径转发到车载MP。链路切换代理能够大大减少地面系统到车载系统的数据流丢包率。

图3 车载MP在切换主链路时发送MLSP代理报文

2.3 数据转发

H3C公司轨旁MP和车载MP都支持本地转发。当数据从列车发送给地面系统时，数据通过有线到达车载MP后，车载MP通过主链路将数据发送到轨旁MP，而轨旁MP会根据自身学习到的地面PC的MAC地址所在的端口，直接转发给地面有线网络。反之，从地面到列车的数据流将沿着相同的路径到达车载MP，并最终转发给列车PC。

图4 数据转发路径

2.4 高可靠性

地铁应用要求网络系统具有高可靠性。H3C提供的地铁WLAN系统，实现了以下多层次的冗余：

l 链路冗余

l 轨旁MP覆盖冗余

l 车载MP冗余，或双网络冗余

车载MP冗余是通过增加车载MP的方式来实现，如图5。双网络冗余是通过同时增加轨旁MP和车载MP的方式来实现，即建立两张可同时通讯、相互独立的列车通讯网络，如图6。

图5 多车载MP冗余系统

图6 双网络冗余系统

2.5 组播应用

地铁PIS系统可以采用组播方式进行数据转发。为了避免组播流量在多条链路上同时发送，从而降低系统性能，H3C公司的地铁WLAN系统支持二层组播。当发生链路切换时，车载MP将主动触发地面有线网络的组播树进行更新，将组播流从新的主链路上发送给车载MP。

3 总结

H3C公司提供地铁WLAN系统具有丰富的特性，能够支持多种地铁应用，可实现车地的可靠通讯，为客户提供可靠、安全、健壮的无线网络。