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地铁无WIFI覆盖就别怪它影响运行

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深圳多列地铁疑受乘客便携式WIFI影响停运,再次让地铁的安全性问题成为焦点。然而,此次并非地铁自身系统不安全,而是地铁尚未实现公共Wi-Fi信号全覆盖服务,导致原本在设计时能够避免的信号冲突,如今却在日渐发达的科技产品面前成为矛盾关键点。

无安全WIFI就别怪它影响地铁运行

深圳多列地铁疑受乘客便携式WIFI影响停运,再次让地铁的安全性问题成为焦点。然而,此次并非地铁自身系统不安全,而是目前世界上最先进的信号系统遇上了落后的地铁信号服务,即地铁尚未实现公共Wi-Fi信号全覆盖服务,导致原本在设计时能够避免的信号冲突,如今却在日渐发达的科技产品面前成为矛盾关键点。

Wi-Fi信号与部分家用及商用设备同在2.4 GHz频率下工作

Wi-Fi技术由澳洲政府的研究机构CSIRO在90年代发明并于1996年在美国成功申请了无线网技术专利。同年,美国网络通讯设备大厂朗讯(Lucent)率先发起成立无线以太兼容性联盟(Wireless Ethernet Compatibility Alliance,WECA),着手创立无线网络协议(WLAN)。起初发展不顺,声势远落于蓝牙(Blue-tooth)之后。1999年,WECA更名为Wi-Fi联盟,再度架构一套认证标准,提出通行业界的无线网络技术802.11一系列规格,包括802.11.b、802.11.a、802.11.等。自此,Wi-Fi成为了802.11b的昵称,而CSIRO发明的无线网技术被国际电气电子工程师协会(IEEE)选择并认定为现在Wi-Fi的核心技术标准。

其实,根据菲尔贝朗格的语句,Wi-Fi只是无线保真(Wireless Fidelity)的术语说法,没有任何意义。直到1997年IEEE 802.11第一个版本发表,定义了介质访问接入控制层和物理层,才赋予了它技术层面的意义。而物理层定义了Wi-Fi信号工作在2.4GHz的ISM频段上的两种无线调频方式和一种红外传输方式,总数据传输速率设计为2Mbit/s。两个设备之间的通信可以采用自由直接(ad hoc)的方式进行,也可以在基站(Base Station,BS)或者访问点(Access Point,AP)的协调下进行。

1999年,Wi-Fi技术又加上了两个补充版本,即802.11a定义了一个在5GHz ISM频段上的数据传输速率可达54Mbit/s的物理层,802.11b定义了一个在2.4GHz的ISM频段上但数据传输速率高达11Mbit/s的物理层。即便如此,2.4GHz的ISM(Industry Science Medicine)频段仍然为世界上绝大多数国家所公开通用的无线频段,在其下工作可以获得更大的使用范围和更强的抗干扰能力,目前广泛应用于家用及商用领域,例如汽车防盗系统、微波炉、视频设备、蓝牙技术等。在美国和加拿大,许多无线电话和婴儿监视器使用与Wi-Fi技术相同的2.4 GHz频率,以致在电话交谈时,时有Wi-Fi信号速度显著降低的现象出现,甚至有时会发生阻塞。

地铁采用的无线通信同Wi-Fi信号采用相同的2.4 GHz频率,若无分清信道,极有可能受干扰

深圳此次出事的地铁采用的是无线通信的列车自动控制系统,即CBTC(Communication-based Train Control)也称移动闭塞信号系统,是一种使用集成无线电通信技术和自动化控制技术的列车自动控制系统。它所采用的无线通信媒介可实现列车和地面的双向通信,用以代替轨道电路作为媒介来实现对列车的运行控制。如此可以增大传输信息量,提高传输速度,很容易实现移动自动闭塞系统。简单的说,就是可以大量减少列车运行间隔,灵活组织双向运行和单向连续发车,进而在不增加硬件投资的前提下,提高系统运行能力。而且使用该系统能够减少铁路轨旁信号线缆的铺设,并同时减少线缆的日常维护工作,可降低列车实行自动控制的成本。

然而,如此高科技的系统设备却受到了便携式Wi-Fi信号的干扰。究其原因,在于它所使用的通信系统,也就是用于跟踪设备和列车之间进行双向通信的系统,采用的是同Wi-Fi信号相同的2.4 GHz频率。而一个频率下又可以分出多个信道,就如同一条主路上可以分出多条支路,支路的位置则可以根据实际需要来设置。例如,与Wi-Fi信号处于相同频率的短距离无线通信技术(ZigBee),为了避免来自Wi-Fi信号的干扰,通常将通信网络配置为只使用15、20、25、26的信道,而Wi-Fi信号则配置为使用1、6和11的信道。这也就是说,地铁公司为列车的通信系统设置了一个不会受外界干扰的信道,但是并没有为乘客设置一个在地铁内或者附近使用的公共Wi-Fi信号。如果乘客使用自己的便携式Wi-Fi设备搜索并使用了与该列车通信系统相同的信道,那么,列车的运行极有可能受到来自Wi-Fi信号的干扰。

国外的地铁要么Wi-Fi信号全覆盖,要么采用其他无线通信系统或者扩频通信,让二者不受干扰

尽管,不知此次是否正因如此缘由,但技术上,这样的事情极有可能发生,只是概率极为微小罢了。这也就能说明,为何国内其他城市的其他列车为何没有发生类似事件。而极小的概率让地铁公司认为可以忽略不计,然而,所不知的是,再小的概率,一旦发生了,对于事件本身就是百分百了。

在国外的地铁里,使用CBTC通信系统的地铁基本能够实现Wi-Fi信号全覆盖,而不能实现Wi-Fi信号全覆盖的国家或地区,则采用其他无线通信系统,或者扩频信道。例如,在欧洲采用的是GSM-R双向无线通信系统,在美洲则用扩频通信等其他种类无线通信技术来实现列车的双向无线通信。在日本的东京地铁,则从2011年11月1日开始全线部署公共Wi-Fi信号,而在此之前,由东京都经营的地铁线已经实现公共Wi-Fi信号的全覆盖,乘客既可以在地铁里上网,还可以不必担心所使用的Wi-Fi信号会干扰列车的通信系统。可以说,此次的深圳Wi-Fi事件,错不在乘客使用非订制的Wi-Fi信号,而在于地铁公司落后的技术服务没能为乘客提供公共的Wi-Fi信号源。

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