鐵路應(yīng)急系統(tǒng)中無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用

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【摘要】鐵路應(yīng)急系統(tǒng)對(duì)搶險(xiǎn)救援工作起著重要作用。當(dāng)緊急狀況發(fā)生時(shí)，鐵路應(yīng)急系統(tǒng)應(yīng)具備基本的無(wú)線通話能力，現(xiàn)階段接入設(shè)備采用Wi-Fi和無(wú)線PBX技術(shù)，可滿足應(yīng)急系統(tǒng)最基本的要求。分析Wi-Fi和無(wú)線PBX技術(shù)的特點(diǎn)，比較其優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)其在應(yīng)急系統(tǒng)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】鐵路應(yīng)急系統(tǒng)；無(wú)線通信技術(shù)；應(yīng)用

引言

隨著我國(guó)鐵路建設(shè)規(guī)模的日益擴(kuò)大，列車速度及密度得到了很大的提高，因此對(duì)運(yùn)輸安全及應(yīng)急通信保障能力的要求相應(yīng)也越來(lái)越嚴(yán)格。一旦出現(xiàn)行車事故或者遇到破壞程度大的自然災(zāi)害時(shí)，鐵路應(yīng)急通信系統(tǒng)必須立即做出反應(yīng)，把現(xiàn)場(chǎng)信息發(fā)送到應(yīng)急指揮中心，是上級(jí)部門能夠切實(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況，并采取應(yīng)對(duì)措施，同時(shí)將指令及時(shí)傳達(dá)給現(xiàn)場(chǎng)的搶險(xiǎn)救援人員。

1鐵路應(yīng)急系統(tǒng)的概述

1.1鐵路應(yīng)急中心通信設(shè)備

應(yīng)急中心通信設(shè)備是鐵路應(yīng)急系統(tǒng)中的核心部分，其所具備的功能主要是對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)與應(yīng)急中心進(jìn)行有效連接，以此實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、視頻及數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)交互，以此使應(yīng)急指揮中心采取相應(yīng)的解決措施。主設(shè)備利用外部接口和自動(dòng)電話網(wǎng)、調(diào)度通信網(wǎng)之間進(jìn)行通信，由此一方面完成綜合視頻系統(tǒng)的接入，另一方面完成靜圖系統(tǒng)圖像信息的接入，同時(shí)為圖像顯示系統(tǒng)提供真實(shí)可靠的信息數(shù)據(jù)。

1.2鐵路應(yīng)急通信接入設(shè)備

在鐵路應(yīng)急系統(tǒng)中，應(yīng)急通信接入設(shè)備是其不可或缺的組成部分，通過(guò)各種通信技術(shù)，將事故現(xiàn)場(chǎng)的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)及視頻等信息經(jīng)由傳輸網(wǎng)絡(luò)接入至各級(jí)應(yīng)急救援指揮中心。通常情況下，應(yīng)急通信接入設(shè)備主要包括：現(xiàn)場(chǎng)終端設(shè)備、GSM-R基站應(yīng)急接入設(shè)備以及和事故現(xiàn)場(chǎng)相鄰的車站或區(qū)間的接入點(diǎn)。其中，應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)終端設(shè)備又分為三大類型，即移動(dòng)影音采集設(shè)備、數(shù)據(jù)終端設(shè)備及話音終端。

2鐵路應(yīng)急系統(tǒng)建設(shè)的原則

（1）先進(jìn)性。在應(yīng)急系統(tǒng)建設(shè)中，網(wǎng)絡(luò)通過(guò)無(wú)線、光纖、數(shù)據(jù)網(wǎng)等方式實(shí)現(xiàn)傳輸功能。（2）便捷性。應(yīng)急系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)部署應(yīng)便捷、簡(jiǎn)單，接入方式靈活，保證在短時(shí)間內(nèi)開(kāi)通業(yè)務(wù)。（3）經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。充分利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)網(wǎng)和光纖資源。（4）集成性。通過(guò)光纖、AV、Z等接口搭建光纖與數(shù)據(jù)網(wǎng)的聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)圖像、電話等設(shè)備的接入，系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)兼容。（5）可擴(kuò)展性。通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)，將語(yǔ)音、圖像等業(yè)務(wù)拓展至區(qū)間，與既有自動(dòng)電話、調(diào)度電話網(wǎng)、動(dòng)靜圖互聯(lián)互通。我國(guó)鐵路應(yīng)急系統(tǒng)站點(diǎn)與應(yīng)急中心之間，可利用既有的光纖與數(shù)據(jù)網(wǎng)，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化整合，提高傳輸穩(wěn)定性，解決傳輸帶寬窄的問(wèn)題，而且降低建設(shè)投資。應(yīng)急電話、動(dòng)靜圖等業(yè)務(wù)采用無(wú)線平臺(tái)承載，可接入鐵路區(qū)間通信業(yè)務(wù)，接入形式應(yīng)多樣。

3接入方案

在救災(zāi)搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)，首先要解決無(wú)線話音的接入。一般情況下，應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)配備的專用手機(jī)數(shù)量不得低于4部，現(xiàn)場(chǎng)基站設(shè)備可以輕松挪移，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)搭建要快捷。雖然通用的3G/4G系統(tǒng)及GSM-R手機(jī)可實(shí)現(xiàn)話音接入，但事故區(qū)域的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)可能并未覆蓋，若是地震、洪水等自然災(zāi)害導(dǎo)致的鐵路事故，通用網(wǎng)絡(luò)往往不能發(fā)揮作用，所以有必要引進(jìn)專用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與專用手機(jī)。專用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，若選擇GSM或CDMA，涉及設(shè)備多，組網(wǎng)復(fù)雜。盡管一些廠家已將移動(dòng)交換中心、基站控制器等重要設(shè)備集成于一體，但其重量和體積也難以滿足應(yīng)急通信快捷、便利的需要，而且成本費(fèi)用極高。為了滿足鐵路應(yīng)急事故現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線話音通信需求，目前最佳的技術(shù)方案：①Wi-Fi手機(jī)；②無(wú)線PBX手機(jī)方案。這兩種技術(shù)均具有著良好的優(yōu)越性，不但在體積、重量因素上適應(yīng)鐵路應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)的工作，便于攜帶，并且成本投入較少，實(shí)現(xiàn)起來(lái)不存在難度。

3.1Wi-Fi技術(shù)

在無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)接入的Wi-Fi手機(jī)，采取直接接入和增加中繼的形式，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線話音通信功能。在應(yīng)急系統(tǒng)中，Wi-Fi手機(jī)的注冊(cè)服務(wù)器一般由事故現(xiàn)場(chǎng)或應(yīng)急指揮中心提供，將注冊(cè)服務(wù)器和AP接入點(diǎn)連接，Wi-Fi手機(jī)利用AP注冊(cè)到服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)手機(jī)之間以及手機(jī)和固定電話之間的通話。當(dāng)前，在全球范圍內(nèi)Wi-Fi使用的2.4GHz頻段屬于免費(fèi)頻段，用戶在Wi-Fi覆蓋區(qū)域內(nèi)可隨意撥打或接聽(tīng)電話，不用考慮時(shí)間、地點(diǎn)因素?；赪LAN的寬帶數(shù)據(jù)應(yīng)用完全可以和Wi-Fi一并使用。Wi-Fi傳輸速度高，有效距離達(dá)到300m以上，如果在合適的地點(diǎn)加設(shè)AP裝置，能夠滿足鐵路應(yīng)急系統(tǒng)語(yǔ)音通話功能。Wi-Fi使用的頻率屬于自由頻段，AP模塊能夠?qū)崿F(xiàn)話音、數(shù)據(jù)通信的兼容，而且Wi-Fi手機(jī)是通用產(chǎn)品，投入費(fèi)用較少。然而AP和Wi-Fi手機(jī)功率不高，通常在400MW以內(nèi)，如果要滿足鐵路應(yīng)急系統(tǒng)規(guī)定的500m距離，需在合適地點(diǎn)加設(shè)中繼設(shè)備；另外，Wi-Fi使用頻段的波長(zhǎng)為12.5cm，繞射能力不高，當(dāng)處于隧道、山區(qū)等環(huán)境復(fù)雜境地時(shí)，通話質(zhì)量很難保障。

3.2PBX技術(shù)

無(wú)線PBX設(shè)備的組成部分是主機(jī)，每個(gè)主機(jī)可配備1~90部手機(jī)，采用跳頻技術(shù)，每秒在100個(gè)頻道內(nèi)采用偽隨機(jī)方式跳變100次。此外，無(wú)線PBX技術(shù)的尋址采用碼分多址方式，每一個(gè)手機(jī)與主機(jī)均被授予一個(gè)單獨(dú)的編碼，編碼容量眾多，最多達(dá)6萬(wàn)以上，具有良好的安全性及保密性。整個(gè)無(wú)線PBX系統(tǒng)覆蓋面積比較大，在開(kāi)闊地域能夠超過(guò)1000m。手機(jī)能夠設(shè)置群組，在脫離主機(jī)的情況下，手機(jī)之間仍然能夠通話，同時(shí)具有單呼、組呼及群呼等功能。利用和鐵路應(yīng)急指揮中心通信主設(shè)備之間的有效連接，通過(guò)應(yīng)急指揮臺(tái)，在中心與事故現(xiàn)場(chǎng)之間實(shí)現(xiàn)二級(jí)調(diào)度通信功能及電話會(huì)議功能。無(wú)線PBX技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：①非視距通信覆蓋范圍達(dá)到1000m以上；②無(wú)線PBX模式使用的頻段為900MHz，波長(zhǎng)較長(zhǎng)繞射能力較強(qiáng)；③能夠?qū)崿F(xiàn)全雙工雙向呼叫、半雙工多路通信功能；④能夠?qū)崿F(xiàn)群組呼叫功能；⑤手機(jī)具有良好的防塵及防雨功能。無(wú)線PBX技術(shù)的缺點(diǎn)：①無(wú)線PBX技術(shù)不屬于自由頻段，使用時(shí)需到國(guó)家相關(guān)部門進(jìn)行備案；②主機(jī)與手機(jī)非通用設(shè)備，購(gòu)買途徑具有一定的特殊性，投入成本較高。

4結(jié)束語(yǔ)

在鐵路應(yīng)急通信系統(tǒng)中，應(yīng)用Wi-Fi和無(wú)線PBX技術(shù)，兩者均可以滿足鐵道應(yīng)急系統(tǒng)的需求，然而在具體使用Wi-Fi模式時(shí)，需要加設(shè)中繼設(shè)備。根據(jù)當(dāng)前的鐵路應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)的使用情況的相關(guān)調(diào)查，從專業(yè)性、便利性、無(wú)線覆蓋范圍及繞射能力的角度來(lái)說(shuō)，無(wú)線PBX專用手機(jī)所具備的優(yōu)越性比較顯著，所以其在鐵路應(yīng)急系統(tǒng)中得到了良好的推廣與應(yīng)用。對(duì)于Wi-Fi而言，其主要的優(yōu)越性表現(xiàn)在能夠充分發(fā)揮出IP技術(shù)的作用，緊密結(jié)合基于IP技術(shù)的各種數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務(wù)，無(wú)需占用搶險(xiǎn)救援現(xiàn)場(chǎng)接入設(shè)備的話音通道即可實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信功能。從整體層面來(lái)看，Wi-Fi的實(shí)現(xiàn)較集中緊湊，投入費(fèi)用也不高，當(dāng)事故現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境因素不太復(fù)雜，對(duì)其繞射能力、距離要求不高時(shí)，Wi-Fi技術(shù)具有一定的應(yīng)用價(jià)值。在日后我國(guó)鐵路實(shí)現(xiàn)光通話主方案后，因?yàn)轭A(yù)留IP接口，因此Wi-Fi技術(shù)的應(yīng)用會(huì)更加便捷。反之，因?yàn)楣馔ㄔ捴鶅?nèi)所預(yù)留的模擬用戶有限，不能和無(wú)線PBX設(shè)備進(jìn)行直接對(duì)接，還需利用VoIP模擬網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)接，所以日后在鐵路通信系統(tǒng)中應(yīng)用無(wú)線PBX會(huì)受到一定的制約。

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作者：初曉 單位：鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司