适合CBTC系统无线信道加密算法
CBTC数据通信子系统的无线干扰

CBTC数据通信子系统的无线干扰提纲:1. CBTC数据通信子系统的基本原理和工作流程2. CBTC数据通信子系统的无线干扰与现有无线技术的关系3. CBTC数据通信子系统的无线干扰的成因和特点4. 针对CBTC数据通信子系统的无线干扰的解决方案5. CBTC数据通信子系统的无线干扰案例分析一、CBTC数据通信子系统的基本原理和工作流程CBTC(Communication-Based Train Control)是基于数据通信技术的地铁列车自动驾驶系统,由列车设备、地面设备、通信系统和控制系统组成,其中通信系统是CBTC系统的重要组成部分。
CBTC数据通信子系统采用Wi-Fi、LTE等现有的无线通信技术,实现列车和地面设备之间的信息交换和数据传输。
CBTC数据通信子系统通过与列车设备之间的无线通信,实现列车位置、速度、状态等信息的传输,并提供控制指令。
地面设备接收并处理这些信息,并发送控制指令给列车。
这一过程为列车的自动控制提供了可靠的技术支持。
然而CBTC数据通信子系统在使用Wi-Fi、LTE等通信技术的同时,也面临着无线干扰的等问题,影响着其工作效果与安全性。
二、CBTC数据通信子系统的无线干扰与现有无线技术的关系CBTC数据通信子系统采用的是Wi-Fi、LTE等通信技术。
而这些通信技术本身也存在着一定的无线干扰问题。
因此,CBTC数据通信子系统的无线干扰与现有无线技术是密切相关的。
Wi-Fi技术的无线干扰:Wi-Fi技术采用的是2.4GHz和5GHz频率的无线信号,这些频率段的信号易受到建筑物、障碍物、天气等因素的影响,出现抖动、衰减等问题,从而导致Wi-Fi的数据传输速率降低,数据传输质量下降,该问题称为Wi-Fi的无线干扰。
LTE技术的无线干扰: LTE通信技术采用的是更高频率的无线信号,高频率的无线信号功率较低,穿透能力较差,同时也容易被建筑物、地下隧道等环境干扰,导致LTE信号覆盖范围减小、信号质量不稳定、数据传输速率降低等问题,称为LTE的无线干扰。
基于无线通信的轨道交通CBTC技术分析

基于无线通信的轨道交通CBTC技术分析首先,CBTC技术采用了双向无线通信,使列车与控制中心之间可以进行实时通信。
控制中心通过无线通信将指令送达到列车上,列车通过无线信号将自身的信息传回到控制中心。
这种通信方式可以实时监控列车的位置、速度和状态,确保列车运行在安全的距离和速度范围内。
与传统的信号设备相比,CBTC技术消除了列车与轨道之间的物理连接,减少了设备的维护和故障率,提高了系统的可靠性。
其次,CBTC技术使用了高精度的定位系统,可以实时跟踪列车的位置和运动状态。
通过全球定位系统(GPS)和地面信标的组合,CBTC系统可以确定列车的位置和速度,并将这些信息传回到控制中心。
这种精确的定位系统可以有效地避免列车之间的碰撞和冲突,提高了列车运行的安全性和效率。
此外,CBTC技术还具有自动列车控制和调度功能。
控制中心可以根据列车的位置和速度信息,自动调度列车的运行路线和速度。
控制中心可以根据实际情况对列车进行灵活的调度,从而最大限度地提高列车运行的效率和容量。
此外,CBTC系统还可以根据列车的运行情况自动调整列车的速度和间距,保证列车的安全性和稳定性。
最后,CBTC技术还具备对列车状态的实时监测和故障诊断功能。
通过无线通信和传感器,CBTC系统可以实时监测列车的各种传感器和设备的状态。
一旦出现故障或异常情况,控制中心将立即发出警报,并采取适当的措施进行处理。
这样可以保证列车的运行安全性和信号设备的可靠性。
综上所述,基于无线通信的轨道交通CBTC技术具有很多优势。
它可以实现列车与控制中心之间的实时通信和数据传输,提高列车的运行安全性、准确性和效率。
它还具备自动列车控制和调度功能,可以根据实际情况进行灵活的调度和安排。
此外,CBTC系统还可以实时监测列车的状态和故障诊断,保证列车的运行安全性和设备的可靠性。
基于无线通信的CBTC技术已经被广泛应用于全球的城市轨道交通系统中,成为未来轨道交通发展的重要趋势。
城市轨道交通CBTC信号系统无线通信抗干扰技术研究_

,其他通信设备需等待 中同时仅允许 1 个 “通话” 信道空闲时才能通信, 而信号车地通信是允许有 数百毫秒的 “及时 ” 通信, 即允许干扰造成有限 度的时延。 按此机制, 可在车地数据通信的系统 设计上进行以下改良。 3. 1. 1 采用 DSSS 直序扩频技术 1. 车地无线通信采用双网、 双频冗余设计, 在一个网络受到影响时,另外一个网络仍能正常工 作。特别在抗干扰和频点利用上,采用互不干扰的 双频道,2 种 频 率 同 时 受 WiFi 干 扰 的 几 率 可 以 降低。 2. 采用窄带技术。将原频道占用的频宽收窄, 可获得更高的功率谱密度,抬高物理层判断通道占 用的强度门限, 使对使用 20 MHz 频宽的 WiFi 及 其他商用 802. 11 无线设备具有更高的抗干扰能力 。 同时,CBTC 可以选用更多的物理独立通道, 降低 窄带频道被占用的可能,增大设计方案的灵活性和 适应能力。 3. 采用无线电台车地通信的子系统, 增强车 头、车尾的屏蔽功能,如加强车头驾驶室与车厢之 间隔板的屏蔽措施 ( 如金属网格等) 。 在上述改良基础上,CBTC 还可改用低端 “13 + 14 ” 双频段,因 13 频道目前相对较为空闲,14 频道我国尚没有应用定义 ( 国内目前未使用) 。 3. 1. 2 采用 FHSS 跳频扩频技术 FHSS 跳频技术具有带宽窄、 功率谱密度高的 特点,具有较强的抗干扰能力。 不同于 802. 11b / g / n 的固定频率传输技术, FHSS 跳频扩频技术将 数据承载在一系列动态、高速跳变的无线载波频率 上,可以很好的抵御外界同频干扰。 另外,今后地铁开放 WiFi 网络设备后, 跳频 技术应利用 带 宽 窄 、 单位能量密度高这一技术优 ( 下转第 69 页) — 65 —
城市轨道交通CBTC信号系统无线通信抗干扰技术的思考

城市轨道交通CBTC信号系统无线通信抗干扰技术的思考城市轨道列车急刹车事件的频繁发生,引起了人们对轨道交通CBTC信号系统无线通信受干扰问题的重视。
基于这种情况,本文在分析城市轨道交通CBTC信号系统无线通信及其干扰问题的基础上,对DSSS技术、FHSS技术、CSS技术这三种无线通信抗干扰技术展开了分析。
标签:城市轨道交通CBTC信号系统;DSSS技术;FHSS技术;CSS技术引言:城市轨道交通CBTC信号系统拥有较好的兼容性,所以在城市轨道交通建设中得到了广泛应用。
但就目前来看,随着无线通信技术的发展,CBTC 系统容易受乘客携带电子设备、相同频段非WiFi设备等多种因素的干扰。
能否增强CBTC信号系统的通信抗干扰能力,直接关系到系统能否取得平稳运转,进而将对城市轨道列车的运营产生影响。
因此,还应加强城市轨道交通CBTC 信号系统无线通信抗干扰技术的研究,从而为列车运行提供保障。
1 城市軌道交通CBTC信号系统的无线通信及其干扰分析目前,城市轨道交通CBTC信号系统为能够实现车-地通信的列车自动控制系统,其采用的无线通信技术主要为2.4GHz频段的WLAN技术,即利用无线局域网的公共频段实现无线传输。
而WLAN网络的2.4GHz为免费开放频段,具有较强的扩展性和可移动性,能够为用户随时随地接入宽带网络提供便利,因此得到了各个行业的应用。
目前,该频段带宽为83.5MHz,共拥有14个频点。
国内城市轨道交通CBTC信号系统多采用1#和11#(6#)为主备信道,系统视频传输主要利用6#信道[1]。
为实现车-地无线通信,除了进行车载无线终端的布置,还要沿着轨道旁完成AP布置。
而车载终端和轨道旁的AP均采用IEEE802.11x 协议,因此CBTC系统的无线通信网络为典型无线局域网。
随着互联网的发展,WiFi无线已经得到了广泛覆盖,并被引入到了地铁上。
而WiFi无线采用的通信协议为IEEE802.11x,容易给CBTC信号系统的无线通信带来干扰。
CBTC算法

CBTC 算法本文有针对性地介绍了两种拓扑控制算法以及他们的实现和性能分析,分别是CBTC 和CLTC 。
CBTC (Cone-Based Distributed Topology Control )算法,提出的前提条件是通信节点没有GPS (全球定位系统)的帮助,拓扑控制只要方向信息。
严格意义上说就是,节点u 以最小功率α,u p 发射信号,这个功率必须确保u 周围的任一个α扇形区域内,有一个可以和其通信的节点存在。
CBTC 算法提出,α= 5π/6是确保网络连通的必须和充分的条件。
若α> 5π/6则不能保证网络连通性。
1.介绍:多跳无线网络,例如分组无线网络,ad hoc 网络,和传感器网络,都具有这种特点:两节点间的通信可能会跨越多条连续的无线链路。
不像有线网络,其典型的特征是,有一个固定的网络拓扑(除了故障发生),而无线网络中的节点会通过调整自己的发射功率以控制自己的邻接点个数,从而潜在的会改变网络拓扑。
拓扑控制的目的是设计功率高效算法,既保持网络连通性有优化性能指标,如生存时间和吞吐率。
正如Chandrakasan et al.所指出的,最小化能量消耗的网络协议对于成功利用传感器网络是至关重要的。
为了在出现故障和移动时,简化配置和再配置,分布式的拓扑控制算法只需要本地的拓扑信息并且容许异步运行,这两点很有吸引力。
拓扑控制算法可以描述如下:给定节点集合V ,有可能是平面上的移动节点。
对于每个节点u ∈V ,用它任一个给定的时间的坐标(x (u ), y (u ))来表示。
每个节点有功率函数p ,这里p (d )给出了,为了和离u 有d 距离远的节点v 建立通信链路所需的最小功率。
这里假定,每个节点的最大发射功率max p 都是相同的,并且任两个节点直接通信的距离为R ,例如p (R ) = max p 。
如果每个节点均以最大功率max p 发射,就可以得到一个图R G = (V, E ), E = {(u, v)|d (u, v ) ≤ R }(d (u, v )是u 和v 之间的欧几里德距离)。
CBTC系统无线通信采用UHF低频段的可靠性分析

CBTC系统无线通信采用UHF低频段的可靠性分析陆璠;朱翔;纪文莉;郑国莘【摘要】针对城市轨道交通基于通信的列车控制(CBTC)系统的无线通信受到WiFi(无线局域网)干扰,造成地铁列车停运的事件,上海申通地铁集团有限公司在张江实训线试验了406.5~409.5 MHz的无线通信用于CBTC系统的可行性.介绍了该系统的关键技术及传输方式.在实训线上对其信号覆盖、故障弱化及切换、抗干扰等进行试验测试,并结合这种新型模式的试验,对无线通信的可靠性进行建模并分析.测试及分析表明,采用UHF(Ultra High Frequency)低频段和基于漏缆传输的专频专网技术具有更高的可靠性和可用性.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2016(019)004【总页数】6页(P15-20)【关键词】城市轨道交通;基于通信的列车控制;数据通信系统;UHF低频段;可靠性分析【作者】陆璠;朱翔;纪文莉;郑国莘【作者单位】上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室,200072,上海;上海申通地铁集团有限公司技术中心,201103,上海;上海申通地铁集团有限公司技术中心,201103,上海;上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室,200072,上海【正文语种】中文【中图分类】U231.7First-author′s address Key Laboratory of Specialty Fiber Optics and Optical Access Networks,Shanghai University,200072,Shanghai,China城市轨道交通基于通信的列车控制(CBTC)系统利用无线通信作为数据通信系统(DCS)车地双向信息通道,首先要考虑无线传输的可靠性。
国外应用CBTC的有北美的ATCS、日本的CARAT和欧洲的ETCS。
国内开展了许多对CBTC通信性能的研究,文献[1-2]建立了铁路环境信道模型,分析高速铁路环境下无线传输误码率;文献[3]对DCS的结构和可靠性进行具体分析,提出冗余性策略和故障-安全策略;文献[4]综合了随机信道恶化、越区切换、无线接入设备故障等无线信道失效因素,提出了CBTC数据通信子系统非冗余结构和冗余结构的可靠性模型。
基于无线局域网的CBTC数据通信系统设计

基于无线局域网的CBTC数据通信系统设计随着城市轨道交通的发展,CBTC(基于通信的列车控制系统)已成为主流的列车控制系统。
CBTC系统可以实现列车与控制中心之间的实时通信,从而保证列车的安全、高效运行。
无线局域网技术作为一种成熟的通信技术,已经被广泛应用于CBTC系统的设计中。
一、无线局域网技术无线局域网(WLAN)是一种通过无线方式连接计算机和其他设备的数据通信网络。
与传统的有线网络相比,无线局域网不需要布线,可以灵活地移动设备和增加站点。
在CBTC系统中,无线局域网可以提供高可靠性、高速度和高灵活性的数据通信服务。
二、基于无线局域网的CBTC系统设计1、网络架构基于无线局域网的CBTC系统采用星型网络架构,由一个控制中心和多个车载设备组成。
控制中心负责监控和管理整个系统,包括列车的位置、速度、信号状态等信息。
车载设备安装在列车上,负责采集列车的状态信息,并接收控制中心的指令。
2、数据通信协议在CBTC系统中,控制中心和车载设备之间需要实时传输大量的数据。
为了保证数据传输的可靠性和实时性,需要设计高效的数据通信协议。
基于无线局域网的CBTC系统采用TCP/IP协议作为数据通信协议,可以保证数据传输的稳定性和可靠性。
3、移动性管理在无线局域网中,移动性管理是非常重要的。
为了保证CBTC系统中列车的正常运行,需要设计完善的移动性管理方案。
该方案包括切换控制、位置更新、路由优化等功能,可以保证列车在移动过程中不中断通信。
4、安全性措施CBTC系统的安全性是非常重要的,需要采取一系列措施来保证系统的安全性。
基于无线局域网的CBTC系统采用以下安全性措施:(1)加密措施:为了保证数据的保密性,采用对称加密算法对数据进行加密,并使用密钥管理方案对密钥进行管理。
(2)访问控制:为了防止未经授权的设备接入系统,采用访问控制列表等机制对设备进行管理。
(3)认证机制:为了防止非法设备冒充合法设备进行通信,采用双向认证机制对设备进行认证。
基于无线局域网的CBTC数据通信系统设计

基于无线局域网的CBTC数据通信系统设计一、引言二、CBTC 系统概述CBTC 系统是一种利用连续、双向的车地通信来实现列车控制的先进信号系统。
它通过实时获取列车的位置、速度、加速度等信息,并将列车控制命令准确无误地传达给列车,从而实现对列车的精确控制,确保列车运行的安全和高效。
CBTC 系统主要由列车自动监控(ATS)子系统、列车自动防护(ATP)子系统、列车自动驾驶(ATO)子系统和数据通信子系统(DCS)等组成。
其中,DCS 子系统负责在各个子系统之间传输数据,是整个 CBTC 系统的“神经中枢”。
三、无线局域网技术在 CBTC 中的应用优势(一)高带宽WLAN 技术能够提供较高的传输带宽,可以满足 CBTC 系统中大量数据的实时传输需求,如列车的运行状态信息、控制指令等。
(二)灵活性无线局域网的部署相对灵活,不需要铺设大量的线缆,能够适应轨道交通线路复杂多变的环境。
(三)易于扩展当需要增加新的设备或扩展系统功能时,基于 WLAN 的 CBTC 数据通信系统可以方便地进行扩展和升级。
四、基于无线局域网的 CBTC 数据通信系统设计要点(一)网络拓扑结构通常采用星型或网状拓扑结构。
星型拓扑结构简单,易于管理和维护,但单点故障可能会影响整个系统的运行;网状拓扑结构则具有更高的可靠性和容错性,但网络复杂度较高。
(二)频段选择为避免与其他无线设备的干扰,需要选择合适的频段。
常见的频段有 24GHz 和 5GHz。
24GHz 频段应用广泛,但干扰较多;5GHz 频段干扰相对较少,但传输距离较短。
(三)接入点(AP)布局根据轨道线路的特点和列车的运行速度,合理规划 AP 的布局,确保列车在运行过程中能够始终保持稳定的无线连接。
(四)切换机制当列车从一个 AP 的覆盖范围移动到另一个 AP 的覆盖范围时,需要实现无缝切换,以保证数据传输的连续性。
(五)安全机制采用加密、认证等安全措施,保障数据通信的安全性和保密性,防止非法入侵和数据篡改。
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关键词:Mo to r;椭 圆曲线密码 ;R 4 ng me y C ;时 间攻击;能量攻击 中图分类号:T 1 N9 8 文献标 识码 :A 文章编 号:10 —3X(0 1 20 4 -5 0 04 6 2 1) —0 80 0
Cr p o r p y a g rt m o r ls h n l fCBTC y t m y t g a h l o ih f rwi ee sc a ne o s se
值数 ,具有更高的安全性 。该算法 与传 统椭 圆曲线密码相 比,具有更快 的计算速度并能有效地抵御时间攻击和 能
量 攻 击 , 从 而证 明 了利 用 E C 密 码 体 制 来 代 替 R 4密 码 体 制 的可 行 性 。算 法 对 提 高 椭 圆 曲线密 码 的在 C T C C B C等 无 线 通 信 系 统 的 实现 效 率 有 一 定 意 义 。
摘
要: 分析了现有地铁 C T B C无线信道安全问题, 针对其加密算法 R 4的缺 陷, 出了一种新的基于 Moto r C 提 ng me y
型 曲线 E C 快 速 加 密 算 法 。与 一般 形 式 的传 统 的 Mo to r 椭 圆 曲线 密 码 相 比 ,该 算 法可 部分 恢 复 Y坐 标 的 C ng mey型
h sf s rc mp t g s e d a d c ne e t ey rss tet n t c n n ry atc . en ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ o to r ・om a a t o ui p e n a f c v l e it h i gat k a d e eg t k Th e M ng me fr e n i mi a a y
ECC l o tm a c l r td re tECC n od n p e a d wo d ma r ati pr e e tt h m plm e ai n a g r h h sac e e ae cur n i e c i g s e d n ul ke g e m ov m n o t e i e ntto o fECC nCBTC n o e r l s o m un c to i a d t rwiee sc m h i ai n
第3 2卷第 2期 2 1 年 2月 01
通
信
学
报
、12 , . No. 03 2
F bu r 0 1 e r a y2 1
J u n l nCo ln n c t n o r a n l u i ai s o o
适 合 C T 系 统 无 线信 道 加 密算 法 B C
2 S h o f mp t r g n e i ga d S i n e S a h i . c o lo Co ue En i e rn n ce c , h ng a ie s y Sh g a 0 0 2 Ch n ; Un v ri , a h 2 0 7 , i a t n i 3 Ke b r tr f r s a eI f r t n S u i dT u t dCo . yLa o a o yo Ae o p c n o mai e rt a r s mp t g M iit fE u ai n W u a 0 7 , in ; o c yn e u n n syo d ct , i r o h n43 0 2 Ch a
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