2.4GHz頻段地鐵干擾案例分析 2013稿

1、2.4G頻段的頻段地鐵干擾案例分析希玉久 中國(guó)無(wú)線電協(xié)會(huì)理事 教授級(jí)高工2013.2.261. 引言人類(lèi)正經(jīng)歷著有史以來(lái)最為迅速的以信息和通信技術(shù)（ICT）為代表的科技革命。近十幾年來(lái)，無(wú)線電正處于令人眩目的大變革時(shí)代，無(wú)線電業(yè)務(wù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，新技術(shù)、新制式曾出不窮，無(wú)線設(shè)備制造向智能化、移動(dòng)化、寬帶化、功能服務(wù)多樣化發(fā)展演進(jìn)，無(wú)線電在“物聯(lián)網(wǎng)”“泛在網(wǎng)絡(luò)社會(huì)”（UNS）中扮演著重要角色。與此同時(shí)，無(wú)線電頻譜這種寶貴且有限的自然資源異常擁擠。連過(guò)去不怎么受“待敬”的工科醫(yī)（ISM）頻段（如2.4GHz）由于不收頻占費(fèi)、免發(fā)執(zhí)照都成了“寶貝”頻段在爭(zhēng)相使用。城市軌道交通是引領(lǐng)中國(guó)走新型城市化道

2、路滿(mǎn)足城鎮(zhèn)發(fā)展需求、改善民生的重要交通工具，近些年來(lái)中國(guó)各地正在大規(guī)模規(guī)劃建設(shè)地鐵、輕軌等基礎(chǔ)設(shè)施，預(yù)計(jì)2020年前我國(guó)城軌交通新增營(yíng)業(yè)里程將達(dá)到6560公里，將投入3萬(wàn)多億元。在很多城市軌道交通建設(shè)中，與城市軌道交通配套的基于通信的列車(chē)控制系統(tǒng)CBTC（Communication Based Train Control System）也選用了與ISM“共用”的不受無(wú)線電管理“干擾保護(hù)”的2.4GHz頻段，最近多次發(fā)生無(wú)線電“干擾”甚至“逼?！钡罔F運(yùn)營(yíng)。本文將就2.4GHz頻段的頻譜利用、管理及“逼停”地鐵事件作為案例進(jìn)行干擾分析，供研究參考。2. 國(guó)際國(guó)內(nèi)2.4GHz頻段的頻率劃分規(guī)定2.1

3、 電磁頻譜是寶貴的自然資源無(wú)線電磁頻譜的定義 電磁頻譜是指按照電磁波頻率或者波長(zhǎng)排列起來(lái)所形成的譜系。實(shí)際上頻譜(Spectrum)的物理概念最初只限于從紅色到紫色各種不同顏色的光組成的可見(jiàn)光，在空中以每秒鐘30萬(wàn)公里的速度傳播。電磁頻譜可以從可見(jiàn)光向兩個(gè)方向擴(kuò)展，更高頻率的光包括紫外線、X射線以及宇宙射線，較低頻率的光就是紅外光，而3000GHz以下稱(chēng)為無(wú)線電（radio）頻譜，但3000GHz以上頻率的“無(wú)線” (Wireless)通信包括紅外線(波長(zhǎng)0.7 mm-1mm)、自由空間光無(wú)線通信等現(xiàn)也已用于從電信鏈路到衛(wèi)星遙感等多種業(yè)務(wù),國(guó)際電聯(lián)ITU已將3000GHz以上頻段及此頻段上的固

4、定業(yè)務(wù)應(yīng)用納入國(guó)際無(wú)線電規(guī)則及相關(guān)建議。無(wú)線電磁頻譜是有限的、寶貴的自然資源 二十一世紀(jì)將是信息社會(huì)時(shí)代，誰(shuí)掌握了信息誰(shuí)就有了競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)。信息時(shí)代正在改變著人們的工作方式和生活方式，而且將徹底改變世界利益的格局和競(jìng)爭(zhēng)的態(tài)勢(shì)。無(wú)線電通信是傳遞信息的重要手段，為全社會(huì)提供著各類(lèi)信息傳遞服務(wù)，在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展，國(guó)防建設(shè)和人民生活中發(fā)揮著重要的作用。電磁頻譜雖然很寬，但由于受到無(wú)線電波的固有傳播特性和現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展等因素所限，盡管采用時(shí)域、頻域、空域、正交等多種技術(shù)，可用的無(wú)線電頻譜資源仍然是有限的、寶貴的，必須充分有效地予以利用、保護(hù)和科學(xué)管理。2.2 頻率規(guī)劃與劃分、分配、指配無(wú)線電業(yè)務(wù) 根據(jù)ITU

5、無(wú)線電規(guī)則和中華人民共和國(guó)無(wú)線電頻率劃分規(guī)定，使用無(wú)線電頻率的無(wú)線電業(yè)務(wù)基本上分為兩大類(lèi)，即無(wú)線電通信業(yè)務(wù)和射電天文業(yè)務(wù)。無(wú)線電通信業(yè)務(wù)又可分為地面業(yè)務(wù)及空間業(yè)務(wù)，其中包括固定業(yè)務(wù)、移動(dòng)業(yè)務(wù)、廣播業(yè)務(wù)、業(yè)余業(yè)務(wù)、安全業(yè)務(wù)等總共定義了43種業(yè)務(wù)。近些年來(lái)，不管是空間業(yè)務(wù)還是地面業(yè)務(wù)都取得了迅速發(fā)展，應(yīng)用非常廣泛。無(wú)線電頻率劃分 無(wú)線電頻率劃分即為規(guī)定某一無(wú)線電頻段供一種或多種地面或空間無(wú)線電通信業(yè)務(wù)，或射電天文業(yè)務(wù)在規(guī)定的條件下使用，是無(wú)線電頻率操作、使用、管理的基礎(chǔ)和依據(jù)，不能違反。國(guó)際頻率劃分表將全球分為三個(gè)區(qū)域，第一區(qū)包括歐洲、非洲和部分亞洲國(guó)家；第二區(qū)包括南、北美洲；第三區(qū)包括大部分亞洲

6、國(guó)家和大洋洲，我國(guó)屬于第三區(qū)。國(guó)際和國(guó)內(nèi)的頻率劃分通常在一段時(shí)間內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定不變，通常根據(jù)無(wú)線電技術(shù)和無(wú)線電業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，集中進(jìn)行調(diào)整和修訂。我國(guó)最新修訂的中華人民共和國(guó)無(wú)線電頻率劃分規(guī)定于2010年12月1日起公布實(shí)施。ITU關(guān)于2.4-2.5 GHz頻段三個(gè)無(wú)線電區(qū)的頻率劃分規(guī)定（見(jiàn)下表1），中國(guó)關(guān)于2.4-2.5 GHz頻段的頻率劃分規(guī)定（見(jiàn)下表2）。無(wú)線電頻率分配 頻率分配是指批準(zhǔn)頻率（或頻道）給某一個(gè)或多個(gè)國(guó)家、地區(qū)、部門(mén)在規(guī)定的條件下使用。我國(guó)主要通過(guò)下達(dá)頻率分配文件的形式，為頻率需求部門(mén)分配專(zhuān)用頻率。根據(jù)我國(guó)無(wú)線電管理?xiàng)l例的規(guī)定，頻率分配由國(guó)家無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)統(tǒng)一進(jìn)行。無(wú)線電頻率指

7、配 無(wú)線電頻率指配是國(guó)家或地方無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)根據(jù)設(shè)臺(tái)（站）審批權(quán)限，批準(zhǔn)某單位或個(gè)人的某一無(wú)線電臺(tái)（站）在規(guī)定的條件下使用某一無(wú)線電頻率。通信范圍或服務(wù)區(qū)域涉及兩個(gè)以上的省或涉及境外的無(wú)線電臺(tái)（站），由國(guó)家無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)指配頻率。在省、自治區(qū)、直轄市范圍內(nèi)通信或服務(wù)的無(wú)線電臺(tái)（站），由省、自治區(qū)、直轄市無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)指配頻率。表1 ITU關(guān)于2.4-2.5 GHz頻段三個(gè)無(wú)線電區(qū)的頻率劃分規(guī)定國(guó)際電聯(lián)無(wú)線電頻率業(yè)務(wù)劃分第1區(qū)第2區(qū)第3區(qū)23002450 固定 移動(dòng) 5.384A 無(wú)線電定位 業(yè)余 5.150 5.282 5.39523002450 固定 移動(dòng) 5.384A 無(wú)線電定位 業(yè)余 5

8、.150 5.282 5.393 5.394 5.39624502483.5 固定 移動(dòng) 無(wú)線電定位5.150 5.39724502483.5 固定 移動(dòng) 無(wú)線電定位5.1502483.52500 固定 移動(dòng) 衛(wèi)星移動(dòng)（空對(duì)地） 5.351A 無(wú)線電定位 5.150 5.371 5.397 5.398 5.399 5.400 5.4022483.52500 固定 移動(dòng) 衛(wèi)星移動(dòng)（空對(duì)地） 5.351A 無(wú)線電定位 衛(wèi)星無(wú)線電測(cè)定（空對(duì)地） 5.398 5.150 5.4022483.52500 固定 移動(dòng) 衛(wèi)星移動(dòng)（空對(duì)地） 5.351A 無(wú)線電定位 衛(wèi)星無(wú)線電測(cè)定（空對(duì)地） 5.398 5.

9、150 5.400 5.402表2 中國(guó)關(guān)于2.4-2.5 GHz頻段的頻率劃分規(guī)定中華人民共和國(guó)無(wú)線電頻率劃分國(guó)際電聯(lián)第三區(qū)無(wú)線電頻率劃分中 國(guó) 內(nèi) 地中 國(guó) 香 港23002450 固定 移動(dòng) 5.384A 無(wú)線電定位 業(yè)余 5.150 5.282 CHN2823002400 固定 移動(dòng)23002450 固定 移動(dòng) 5.384A 無(wú)線電定位 業(yè)余 5.150 5.282 5.393 5.394 5.39624002483.5工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療（ISM）24502483.5 固定 移動(dòng) 無(wú)線電定位55 固定 移動(dòng) 無(wú)線電定位5.1502483.52500 固定 移動(dòng)

10、衛(wèi)星移動(dòng)（空對(duì)地） 5.351A 無(wú)線電定位 衛(wèi)星無(wú)線電測(cè)定（空對(duì)地） 5.398 5.150 5.400 5.4022483.52500 衛(wèi)星移動(dòng)（空對(duì)地）2483.52500 固定 移動(dòng) 衛(wèi)星移動(dòng)（空對(duì)地） 5.351A 無(wú)線電定位 衛(wèi)星無(wú)線電測(cè)定（空對(duì)地） 5.398 5.150 5.400 5.4022.3 使用2.4GHz頻段的相關(guān)規(guī)定1）頻率劃分規(guī)定 由以上兩表的無(wú)線電頻率業(yè)務(wù)劃分可知，該頻段內(nèi)有多種無(wú)線電業(yè)務(wù)與工科醫(yī)設(shè)備共用，并用腳注方式做了規(guī)定：表1中的腳注5.150注明：下列頻帶：2400-2500MHz（中心頻率為2450MHz）也指定給工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療（ISM）使用。在這

11、些頻帶內(nèi)工作的無(wú)線電通信業(yè)務(wù)必須承受由于這些應(yīng)用可能產(chǎn)生的有害干擾。在這些頻帶內(nèi)操作的ISM設(shè)備應(yīng)遵守15.13款的規(guī)定（詳見(jiàn)國(guó)家無(wú)線電規(guī)則）。表2中的中國(guó)劃分表中的腳注CHN28注明：該頻段引入的有關(guān)IMT應(yīng)用的國(guó)際注腳，不改變移動(dòng)業(yè)務(wù)在劃分表中現(xiàn)有業(yè)務(wù)主次地位。同時(shí)，應(yīng)盡快研究該頻段已劃分業(yè)務(wù)的應(yīng)用模式、頻率使用規(guī)劃、業(yè)務(wù)間的兼容共存條件及協(xié)調(diào)程序。在此之前，IMT應(yīng)用不投入實(shí)際部署使用，但在2300-2400MHz頻段，IMT可在室內(nèi)使用 (2010年) 。2）對(duì)該頻段的無(wú)線電設(shè)備管理（型號(hào)認(rèn)證）規(guī)定根據(jù)中華人民共和國(guó)無(wú)線電管理?xiàng)l例規(guī)定，無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)對(duì)無(wú)線電設(shè)備的研制、進(jìn)口、生產(chǎn)和銷(xiāo)售

12、的管理是其主要職責(zé)之一。無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)對(duì)無(wú)線電設(shè)備管理主要包括無(wú)線電發(fā)射“設(shè)備型號(hào)核準(zhǔn)”和設(shè)備檢測(cè)等，目的是從源頭上減少和消除干擾源。重點(diǎn)審核無(wú)線電發(fā)射設(shè)備的發(fā)射技術(shù)參數(shù)。不符合無(wú)線電管理規(guī)定或相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是擾亂無(wú)線電波秩序的主要原因之一。用戶(hù)購(gòu)置設(shè)備須知：（1）設(shè)置使用的這類(lèi)SRD無(wú)線電設(shè)備，應(yīng)當(dāng)是通過(guò)設(shè)備檢測(cè)經(jīng)國(guó)家認(rèn)可的 “型號(hào)核準(zhǔn)”的設(shè)備，用戶(hù)采購(gòu)設(shè)備時(shí)應(yīng)確認(rèn)銷(xiāo)售單位是否持有無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)核發(fā)的無(wú)線電發(fā)射設(shè)備型號(hào)核準(zhǔn)證；（2）購(gòu)置設(shè)備的型號(hào)、性能、制式、組網(wǎng)形式等是否符合組網(wǎng)的要求；（3）應(yīng)考察設(shè)備的真?zhèn)巍⒐┴浧谙?、設(shè)備來(lái)源渠道、設(shè)備質(zhì)量、價(jià)格以及設(shè)備的技術(shù)參數(shù)等；（4）考察銷(xiāo)售單位的

13、實(shí)力信譽(yù)、技術(shù)力量、維修能力及售后服務(wù)等情況，銷(xiāo)售單位應(yīng)為用戶(hù)提供可靠的質(zhì)量保證和售后服務(wù)。3）對(duì)2.4 GHz頻段的操作使用等相關(guān)規(guī)定為規(guī)范微功率、短距離設(shè)備（SRD）包括2.4GHz頻段的無(wú)線電設(shè)備和業(yè)務(wù)管理，國(guó)家于1998年、2001年、2002年多次發(fā)布相關(guān)管理規(guī)定，2.4GHz頻段作為無(wú)線局域網(wǎng)、無(wú)線接入系統(tǒng)、數(shù)字無(wú)繩電話、藍(lán)牙技術(shù)設(shè)備、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)等各類(lèi)無(wú)線電臺(tái)站的共用頻段，符合技術(shù)要求的各類(lèi)無(wú)線電通信設(shè)備在2.4 - 2.4835 GHz頻段內(nèi)與無(wú)線電定位業(yè)務(wù)及工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療等非無(wú)線通信設(shè)備共用頻率，均為主要業(yè)務(wù)。2002年(信部無(wú)2002353號(hào))文關(guān)于調(diào)整2

14、.4GHz頻段發(fā)射功率限值及有關(guān)問(wèn)題的通知對(duì)2.4 - 2.4835 GHz頻段無(wú)線電發(fā)射設(shè)備的主要技術(shù)指標(biāo)如等效全向輻射功率(EIRP)、天線增益、最大功率譜密度做了明確規(guī)定。2005年（信部無(wú)2005423號(hào)）文發(fā)布的“微功率（短距離）無(wú)線電設(shè)備的技術(shù)要求”中又專(zhuān)門(mén)把2.4GHz數(shù)字無(wú)繩電話調(diào)整作為該頻段業(yè)務(wù)，平均等效全向發(fā)射功率限值為25mW，必須采用跳頻工作方式，且跳頻信道至少為75個(gè)。另外對(duì)其它短距離無(wú)線電設(shè)備的發(fā)射功率限值為10mW(e.i.r.p)。同時(shí)要求該頻段內(nèi)的無(wú)線電發(fā)射設(shè)備的射頻部分與其天線必須按照一體化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)；在該頻段內(nèi)的無(wú)線電臺(tái)站之間產(chǎn)生干擾，原則上不受保護(hù)。另外

15、還規(guī)定在大中城市城近郊區(qū)等人口密集地區(qū)，不得設(shè)置使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)擴(kuò)頻通信臺(tái)站。3. 關(guān)于2.4GHz頻段的無(wú)線電業(yè)務(wù)及頻率使用現(xiàn)狀3.1在2.4-2.4835 GHz 頻段操作使用的無(wú)線電業(yè)務(wù)和設(shè)備l 多種ISM設(shè)備（微波爐等大量操作使用,中心頻率為245GHz）l 醫(yī)用微波治療儀（一定規(guī)模）l WLAN（大量操作使用）l 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)（短距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)10-20km）（發(fā)執(zhí)照限制使用）l 2.4GHz數(shù)字無(wú)繩電話（一定規(guī)模）l 藍(lán)牙、RFID等微功率設(shè)備（大量使用）l 其它微功率設(shè)備等。上述設(shè)備制式一般發(fā)射功率(ISM設(shè)備除外)均符合國(guó)家規(guī)定，天線的制式、結(jié)構(gòu)及增益指標(biāo)差異很大，頻率配置、調(diào)

16、制方式、信道間隔、保護(hù)帶不統(tǒng)一。3.2 關(guān)于2.4GHz頻段的無(wú)線電干擾狀況由于該頻段屬工科醫(yī)設(shè)備與無(wú)線電業(yè)務(wù)共用頻段，無(wú)需交頻占費(fèi)的免發(fā)電臺(tái)執(zhí)照的頻段，設(shè)備的品種繁多，電磁環(huán)境異常復(fù)雜。在2.4GHz頻段內(nèi)經(jīng)常有發(fā)生干擾的申訴。盡管有法制、有處罰，但仍存在有同頻段電臺(tái)超標(biāo)或非法操作和受工科醫(yī)設(shè)備干擾等問(wèn)題。4. 關(guān)于2.4GHz頻段無(wú)線電干擾及典型干擾案例分析4.1 無(wú)線電干擾無(wú)線電通信的最大優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備操作使用靈活、方便，而其最大的缺點(diǎn)就是容易受到干擾，直接影響通信信號(hào)質(zhì)量甚至?xí)斐筛鼮閲?yán)重的后果，甚至?xí)o人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)威脅或損失。如我國(guó)曾發(fā)生多次民航機(jī)場(chǎng)的通信導(dǎo)航系統(tǒng)受到干擾的投訴，

17、迫使有的飛機(jī)導(dǎo)航受干擾只能飛到其它機(jī)場(chǎng)降落，有的機(jī)場(chǎng)不得不暫時(shí)關(guān)閉幾個(gè)小時(shí)經(jīng)過(guò)緊急處理干擾之后才使飛機(jī)正常起落，直接造成經(jīng)濟(jì)損失并影響到人們的正常生活和工作。結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中有不少干擾是來(lái)自一些電臺(tái)選址不當(dāng)、發(fā)射頻率或設(shè)備不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)射功率過(guò)大以及天線之間距離過(guò)近形成互調(diào)干擾等多種原因所造成的。（1）無(wú)線電系統(tǒng)及系統(tǒng)之間的干擾 是指發(fā)生在無(wú)線電頻譜內(nèi)的干擾。當(dāng)接收機(jī)收到無(wú)用信號(hào)時(shí)會(huì)導(dǎo)致有用信號(hào)的接收質(zhì)量下降，出現(xiàn)信息差錯(cuò)或丟失，甚至?xí)钄嗤ㄐ?，這就是通常所說(shuō)的無(wú)線電干擾。無(wú)線電通信系統(tǒng)和設(shè)備的干擾通常有如下幾類(lèi)，即：同信道干擾 與有用信號(hào)載頻相同的無(wú)用信號(hào)對(duì)有用信號(hào)接收機(jī)造成的干擾均稱(chēng)為同信

18、道干擾；鄰道干擾 由相鄰信道的信號(hào)發(fā)射功率落入相鄰信道的接收機(jī)通帶內(nèi)所造成的干擾稱(chēng)為鄰道干擾；帶外干擾 由發(fā)射機(jī)的諧波或雜散輻射落到有用信號(hào)接收機(jī)通帶內(nèi)所造成的干擾稱(chēng)為帶外干擾；互調(diào)干擾 包括發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾和接收機(jī)互調(diào)干擾。當(dāng)多部發(fā)射機(jī)載頻信號(hào)落入另一部發(fā)射機(jī)時(shí)，由于在非線性作用下相互調(diào)制，產(chǎn)生不需要的組合頻率產(chǎn)物，從而對(duì)與這些組合頻率相同的接收機(jī)造成的干擾，稱(chēng)為互調(diào)干擾。當(dāng)多個(gè)強(qiáng)信號(hào)同時(shí)進(jìn)入一部接收機(jī)時(shí)，在接收機(jī)非線性作用下產(chǎn)生組合頻率產(chǎn)物，落入接收機(jī)通帶內(nèi)造成的干擾，稱(chēng)為接收機(jī)互調(diào)干擾。阻塞干擾 當(dāng)接收機(jī)收到一個(gè)強(qiáng)干擾信號(hào)時(shí)，會(huì)使其靈敏度降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成通信中斷，稱(chēng)為阻塞干擾。（2）來(lái)自

19、工、科、醫(yī)等非無(wú)線電設(shè)備的干擾 一些非無(wú)線電設(shè)備如微波爐、熱合機(jī)、醫(yī)用微波治療儀等在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的無(wú)線電波輻射，對(duì)無(wú)線電臺(tái)（站）會(huì)產(chǎn)生有害干擾，稱(chēng)為非無(wú)線電設(shè)備輻射干擾。（3）無(wú)線電干擾查處的原則從無(wú)線電管理和頻率指配協(xié)調(diào)的目的出發(fā)，根據(jù)干擾的程度，一般把無(wú)線電干擾分為如下幾個(gè)幾個(gè)等級(jí)，即允許干擾 在給定條件下，產(chǎn)生的干擾使接受質(zhì)量下降，但不明顯，在國(guó)際、國(guó)內(nèi)相關(guān)規(guī)定的范圍之內(nèi)的干擾，稱(chēng)為允許的干擾?？山邮芨蓴_ 在給定的條件下，產(chǎn)生的干擾使接收質(zhì)量有中等程度的降低，由主管部門(mén)認(rèn)定是可以接受的干擾，稱(chēng)為可接受干擾。有害干擾 危及無(wú)線電導(dǎo)航或其他安全業(yè)務(wù)的運(yùn)行，或嚴(yán)重?fù)p害、阻礙或反復(fù)阻斷正在正常運(yùn)行

20、的無(wú)線電業(yè)務(wù)的干擾，稱(chēng)為有害干擾。當(dāng)遇到干擾時(shí)，主要是根據(jù)中華人民共和國(guó)無(wú)線電管理?xiàng)l例和ITU（國(guó)際電聯(lián)）的無(wú)線電規(guī)則相關(guān)規(guī)定。當(dāng)處理無(wú)線電干擾時(shí)，應(yīng)遵循帶外讓帶內(nèi)、次要無(wú)線電業(yè)務(wù)讓主要無(wú)線電業(yè)務(wù)、后建電臺(tái)讓先建電臺(tái)和無(wú)規(guī)劃讓有規(guī)劃的原則。但工作在ISM的2.4GHz頻段內(nèi)的系統(tǒng)之間、無(wú)線電臺(tái)站之間產(chǎn)生干擾，原則上不受保護(hù)。4.2 使用2.4GHz頻段的地鐵干擾案例分析(1)地鐵通信和信號(hào)系統(tǒng)受干擾“逼停”地鐵運(yùn)營(yíng)2012年11月初短短一個(gè)星期內(nèi)，深圳地鐵2號(hào)線、5號(hào)線多趟列車(chē)多次發(fā)生故障，緊急停運(yùn)。據(jù)了解以前也發(fā)生過(guò)類(lèi)似事件，只是11月故障過(guò)于頻繁，引起了人們極大關(guān)注。后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證表明，當(dāng)列

21、車(chē)上帶WiFi無(wú)線路由器3G手機(jī)、便攜機(jī)等使用達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，就會(huì)對(duì)使用2.4GHz共用頻段的CBTC地鐵信號(hào)系統(tǒng)造成干擾。另?yè)?jù)稱(chēng)采用CBTC系統(tǒng)的南京地鐵2號(hào)線也多次因信號(hào)干擾造成列車(chē)晚點(diǎn)；廣州地鐵3號(hào)和4號(hào)線采用的CBTC信號(hào)系統(tǒng)也常發(fā)生一些不明原因的緊急停車(chē)?？磥?lái)只要是基于2.4GHz頻段的CBTC系統(tǒng)，都回避不了信號(hào)干擾問(wèn)題。我國(guó)各地2010年后新建的40多個(gè)地鐵項(xiàng)目大都采用CBTC系統(tǒng)，一旦無(wú)線信號(hào)受到干擾，都可能會(huì)造成地鐵晚點(diǎn)或緊急制動(dòng)。(2)地鐵通信和信號(hào)系統(tǒng)為保證現(xiàn)代化大客運(yùn)量城市軌道交通系統(tǒng)列車(chē)運(yùn)行的安全、可靠、準(zhǔn)點(diǎn)、高密度和高效率，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸?shù)募薪y(tǒng)一指揮，行車(chē)調(diào)度自動(dòng)化和列

22、車(chē)運(yùn)行自動(dòng)化，城市軌道交通系統(tǒng)必須配備專(zhuān)用的、完整的和獨(dú)立的通信系統(tǒng)，以保證軌道交通系統(tǒng)的正常運(yùn)行。包括地鐵、輕軌在內(nèi)的軌道交通通信系統(tǒng)是指揮列車(chē)運(yùn)行，組織運(yùn)輸，提高效率，保證安全，傳輸各種信息及公務(wù)聯(lián)絡(luò)的重要設(shè)施。軌道交通的信號(hào)系統(tǒng)設(shè)施主要用于指揮和控制列車(chē)的運(yùn)行。盡管其投資在整個(gè)地鐵工程中所占的比例不大（通常在3以下），但它對(duì)提高列車(chē)通過(guò)能力、提高運(yùn)能、保證行車(chē)安全有著至關(guān)重要的作用。軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是通信技術(shù)與信號(hào)系統(tǒng)相結(jié)合，通信信號(hào)一體化?；谕ㄐ诺牧熊?chē)控制系統(tǒng)CBTC就是我國(guó)最近幾年的城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的主流制式。CBTC 系統(tǒng)采用獨(dú)立于軌道的車(chē)-地雙向通信設(shè)備，與列車(chē)的

23、精確定位技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞的功能。穩(wěn)定、可靠的車(chē)-地雙向通信是CBTC信號(hào)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。CBTC 信號(hào)系統(tǒng)車(chē)-地雙向通信有感應(yīng)環(huán)線、無(wú)線WiFi、裂縫波導(dǎo)管等多種傳輸方式。其中無(wú)線方式從通信功能、造價(jià)和操作維護(hù)等方面均具有突出優(yōu)勢(shì)，但易受干擾，深圳等城市地鐵就是采用的就是具有WiFi通信方式的CBTC系統(tǒng)。(3)干擾分析表明信道資源不足和頻段選擇不佳是地鐵干擾的主要問(wèn)題工作在2.4GHz頻段的WiFi設(shè)備電磁環(huán)境測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果WiFi是IEEE(美國(guó)電氣與電子工程師協(xié)會(huì))定義的一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(IEEE802.11)系列，是無(wú)線局域網(wǎng)的別稱(chēng)。隨著技術(shù)的發(fā)展，以及IEEE 802

24、.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g及IEEE 802.11n等標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，現(xiàn)在IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)已被通稱(chēng)作WiFi。2.4GHz頻段的短距離無(wú)線技術(shù)WiFi的傳輸速率可達(dá)到11Mbit/s、22Mbit/s和54Mbit/s或更高。只要在機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、咖啡店、圖書(shū)館以及家庭、辦公室等人員較密集的地方設(shè)置WiFi網(wǎng)絡(luò)并接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶(hù)即可使用支持Wi-Fi的筆記本電腦、手機(jī)或PDA設(shè)備高速接入互聯(lián)網(wǎng)。WiFi采用了下列協(xié)議（見(jiàn)下表3），其中IEEE 802.11b/a是上世紀(jì)發(fā)布的，IEEE 802.11a使用的是5GHz頻段，目前大量使用的是IEEE 802.1

25、1g，IEEE 802.11n是近兩年剛發(fā)布的數(shù)據(jù)速率更高的新標(biāo)準(zhǔn)。表3 802.11協(xié)議(摘錄)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)IEEE 802.11bIEEE 802.11aIEEE 802.11gIEEE 802.11n標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時(shí)間1999年9月1999年9月2003年6月2009年9月工作頻率范圍2.42.4835GHz5.1505.350GHz5.4755.725GHz5.7255.850GHz2.42.4835GHz2.42.4835GHz5.1505.850GHz非重疊信道數(shù)324315物理速率（Mbps）115454600實(shí)際吞吐量（Mbps）62424100以上頻寬20MHz20MHz20MHz20M

26、Hz/40MHz調(diào)制方式CCK/DSSSOFDMCCK/DSSS/OFDMMIMO-OFDM/DSSS/CCK兼容性802.11b802.11a802.11b/g802.11a/b/g/n由于2.4GHz頻段是多種無(wú)線電業(yè)務(wù)與ISM設(shè)備共用的頻段，電磁環(huán)境異常復(fù)雜，因此國(guó)際各國(guó)對(duì)該頻段的電磁兼容性研究非常重視，國(guó)際電聯(lián)、歐盟和IEEE等國(guó)際組織還專(zhuān)門(mén)為此組織研究并制定了相關(guān)建議。例如在ITU-T K .79建議中描述了工作在2.4GHz頻段設(shè)備的電磁兼容測(cè)試結(jié)果。在某機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓20x30米大廳，布置3臺(tái)筆記本機(jī)，2個(gè)帶WiFi功能的手機(jī)，一臺(tái)AP接入點(diǎn)，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)圖1 所示（詳見(jiàn)ITU-T K

27、 .79建議）。類(lèi)似情況在6x10米典型咖啡廳的測(cè)試結(jié)果輻射功率達(dá)-27.04dBm。 圖1 候機(jī)大廳距AP點(diǎn)6米的測(cè)量結(jié)果工作在2.4GHz頻段的微波爐電磁環(huán)境測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果下圖2為5個(gè)WiFi設(shè)備工作在信道6，微波爐中心頻率工作在2459MHz時(shí)的測(cè)量結(jié)果，輻射電平最高達(dá)-25.96dBm。 圖2 IEEE802.11 AP信道與微波爐為不同頻率時(shí)的結(jié)果下圖3為5個(gè)WiFi設(shè)備工作在信道10，微波爐中心頻率工作在2459MHz時(shí)的測(cè)量結(jié)果，輻射電平最高達(dá)-25.96dBm。 圖3 IEEE802.11 AP信道與微波爐為頻率重疊時(shí)的結(jié)果發(fā)生干擾原因由上述實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果可知，采用WiFi技術(shù)多個(gè)

28、設(shè)備同時(shí)工作在同一地域空間時(shí)會(huì)受到干擾，隨著用戶(hù)數(shù)增加會(huì)降低靈敏度、降低數(shù)據(jù)速率；遇到有微波爐、微波治療儀等ISM設(shè)備會(huì)受到干擾甚至不能正常工作。地鐵信號(hào)系統(tǒng)主要受主要來(lái)自工作在2.4GHz同頻段、同制式的WiFi系統(tǒng)的（相互）干擾。當(dāng)?shù)仉娦?、?lián)通兩大運(yùn)營(yíng)商的帶WiFi功能的3G目前正在大規(guī)模建網(wǎng)運(yùn)營(yíng)，該制式可提供的信道資源最多為3個(gè)，通常建設(shè)一個(gè)AP點(diǎn)同時(shí)能承載二三十個(gè)用戶(hù)。由于幾大運(yùn)營(yíng)商加上地鐵系統(tǒng)在同一個(gè)地域空間（如地鐵站大廳）、同時(shí)共同“搶用”這3個(gè)信道，極易發(fā)生“同信道干擾”或“鄰信道干擾”，用戶(hù)達(dá)到一定數(shù)量后很難做到不互相“干擾”，輕者造成誤碼率增大、數(shù)據(jù)包延遲、數(shù)據(jù)速率大大降低及

29、通信性能變差，重者造成信道“阻塞”，會(huì)直接導(dǎo)致地鐵信號(hào)系統(tǒng)“誤動(dòng)作”致使機(jī)車(chē)緊急制動(dòng)。根據(jù)WiFi的標(biāo)準(zhǔn)，在2.42.4835 GHz頻段內(nèi)共配置了十四個(gè)信道（后兩個(gè)信道在中國(guó)不能用，2.4835 GHz向上已劃分給其它業(yè)務(wù)），采用直序擴(kuò)頻技術(shù)DSSS,由上表1可見(jiàn)每個(gè)信道帶寬為20 MHz，實(shí)際發(fā)射的“必要帶寬”為22 MHz，發(fā)射頻譜掩模見(jiàn)圖4、圖5、圖6。圖4 802.11b的發(fā)射頻譜掩模圖5 802.11a、11g的發(fā)射頻譜掩模圖6 20 MHz 802.11n傳輸?shù)陌l(fā)射頻譜掩模由此可見(jiàn)，802.11標(biāo)準(zhǔn)中14信道安排的實(shí)際信道間隔為5MHz，當(dāng)采用20 MHz間隔的802.11b、802.11g，80211n標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，這些信道會(huì)互相重疊，見(jiàn)下圖7。這時(shí)在同一個(gè)地理空間最多只能使用三個(gè)信道如第1、6、11，若選用其他編號(hào)的信道，最多只能有2個(gè)互不干擾的信道。2.412G2.4GHz2.4172.4222.4272.4322.4372.4422.4472.4522.4572.4622.4672.4722.4835GHz1611234125789101322MHz圖7 802.11b/g 互不重疊信道的選擇因此，當(dāng)大數(shù)量電信運(yùn)營(yíng)商公眾用戶(hù)在地鐵車(chē)廂或地鐵站臺(tái)內(nèi)通過(guò)WiFi上網(wǎng)時(shí)，必然與地鐵的DBSC系統(tǒng)同時(shí)搶用上述有限的兩三個(gè)WiFi信道，此時(shí)