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1現(xiàn)場無線話音接入方式的選用

目前，通用的2G/3G的GSM、CDMA、TD-SCDMA、CDMA2000、WCDMA系統(tǒng)的手機以及客運專線沿線都基本覆蓋的GSM-R系統(tǒng)手機都能滿足滿足應急搶險現(xiàn)場內(nèi)部、現(xiàn)場與應急中心或應急分中心之間的話音通信需要，以及連續(xù)工作時間和通信距離半徑的要求。但考慮到應急救援工作可能發(fā)生在各種移動通信網(wǎng)絡無法覆蓋的區(qū)域，且事故區(qū)域通常都存在因地震、暴雨或洪水等自然災害導致移動通信網(wǎng)絡故障甚或中斷的情況，此時通用移動電話可能無法正常使用。因此，在鐵路應急通信中采用專用無線網(wǎng)絡和專用手機是一種必然的選擇。鐵路應急通信系統(tǒng)要求應急現(xiàn)場需配備4部以上的專用手機，并且現(xiàn)場支持的基站設備要輕便、現(xiàn)場無線網(wǎng)絡搭建要迅速，從而滿足鐵路應急通信便利、快捷的需求。實現(xiàn)應急現(xiàn)場專用網(wǎng)絡、專用終端的一種思路是公網(wǎng)設備的專用化，即在搶險現(xiàn)場臨時搭建一套專用于應急通信的GSM或CDMA網(wǎng)絡。但這種實現(xiàn)方式通常涉及的設備組網(wǎng)方式較為復雜，設備數(shù)量較多，一般由移動交換中心（MSC）、基站控制器（BSC）、位置寄存器（HLR/VLR）、短信中心（SMC）、鑒權(quán)中心（AUC）、信令/媒體網(wǎng)關(guān)（S/MGW）、IP基站（iBTS）和操作維護中心（OMC）等組成。雖然目前也有部分移動通信網(wǎng)絡設備制造商開始研制生產(chǎn)一些小型的移動基站設備，能將傳統(tǒng)的MSC，BSC，HLR/VLR，SMC和AUC等部分的功能集成于一體，但在體積和重量上依然無法滿足現(xiàn)場應急通信便利、快捷的需求，并且設備也較為昂貴，不適合在鐵路應急通信中使用。因此，目前來看能夠滿足鐵路應急現(xiàn)場無線話音通信需求的無線通信實現(xiàn)方式有2種，一種是專用的無線PBX基站和專用手機方案，另一種是借用WLAN網(wǎng)絡來實現(xiàn)無線移動通信的Wi-Fi手機方案。這2種實現(xiàn)方式都有著體積小、重量輕、成本合理和網(wǎng)絡實現(xiàn)簡單的特點，適合便攜使用，現(xiàn)場網(wǎng)絡搭建也很方便，都可用于實現(xiàn)鐵路應急通信現(xiàn)場的無線話音功能。

2無線PBX和Wi-Fi實現(xiàn)方式

2.1無線PBX實現(xiàn)方式無線PBX設備包含主機和手機，每個主機可帶1-90部手機。無線PBX設備采用跳頻(FHSS)技術(shù)，每秒在100個頻道內(nèi)采用偽隨機方式跳變100次。另外，系統(tǒng)采用碼分多址的尋址方式，每個手機和主機都會被賦予1個單獨的編碼，編碼容量可達6萬多個，具有很高的安全性和保密性。PBX跳頻實現(xiàn)原理如圖2所示。整個無線PBX系統(tǒng)覆蓋范圍廣，空曠地帶可達1km以上。手機可設置群組，手機間可以脫離主機通話，并具有單呼、組呼和群呼等現(xiàn)場無線調(diào)度功能，通過與應急中心的通信主設備連接，還可以由應急指揮臺發(fā)起從中心到現(xiàn)場的二級調(diào)度通信和電話會議，非常適合在應急通信中使用。參考實驗室近年來對應急通信接入設備測試的結(jié)果，無線PBX技術(shù)實現(xiàn)方式具有以下優(yōu)勢：非視距通信范圍可達1km以上；使用900MHz頻率，具備一定的繞射能力；全雙工雙向通話、半雙工多路呼叫；群組呼叫功能；手機具備一定的防塵、防雨能力。雖然無線PBX技術(shù)在使用中有諸多優(yōu)勢，但也有先天不足：頻段非自由頻段，使用需到國家無線電管理委員會備案；主機和手機因購買渠道特殊，成本比較高。

2.2Wi-Fi實現(xiàn)方式采用無線局域網(wǎng)絡接入的Wi-Fi手機通過直接接入與增加中繼相結(jié)合也能滿足鐵路應急現(xiàn)場的無線話音通信要求。Wi-Fi手機即無線方式的VoIP電話，只要通過現(xiàn)場或中心提供的注冊服務器設備與AP（接入點）相連，Wi-Fi手機就可以通過AP注冊到服務器，實現(xiàn)手機之間以及手機與固定電話的通話功能。鐵路應急通信系統(tǒng)中話音通信的Wi-Fi實現(xiàn)方式，如圖3所示。Wi-Fi全稱為WirelessFidelity，即802.11b空中接口協(xié)議。Wi-Fi使用的2.4GHz頻段在世界范圍內(nèi)是無需任何電信運營執(zhí)照的免費頻段，用戶可以在Wi-Fi覆蓋區(qū)域內(nèi)隨時隨地接聽撥打電話。而且其他基于WLAN的寬帶數(shù)據(jù)應用，也能與Wi-Fi方式同時使用。其最大優(yōu)點就是傳輸速度較高，最高可達11Mbps，且有效距離也接近使用要求，室外開闊地帶可以達到300m以上，雖然不能達到鐵道行業(yè)標準規(guī)定的500m距離，但在適當位置增加AP設備進行中繼，同樣能實現(xiàn)良好的語音通話。與無線PBX技術(shù)一樣，利用Wi-Fi實現(xiàn)方式來實現(xiàn)鐵路應急現(xiàn)場的話音通信同樣既有優(yōu)勢也有不足。其優(yōu)勢在于使用頻率屬于自由頻段，AP模塊可以兼容話音、數(shù)據(jù)通信，且Wi-Fi手機屬于通用產(chǎn)品，成本較低。但相較無線PBX技術(shù)在應用場景上也有明顯劣勢。首先，AP與Wi-Fi手機的功率比較低，一般不超過400mW，覆蓋距離不足，若要達到500m距離，需要增加中繼裝置，使現(xiàn)場實現(xiàn)復雜度增加；其次，其使用的2.4GHz頻段的波長較短，約為12.5cm，繞射能力較差，在隧道、山區(qū)和站場等多障礙物的復雜環(huán)境中，其通話質(zhì)量難以保證。

3結(jié)語

通過以上對Wi-Fi和無線PBX方式的分析，可以看出，兩者都能達到鐵道行業(yè)的業(yè)務需求，但Wi-Fi方式需要使用中繼。從鐵路應急通信現(xiàn)場實際使用情況看，在便利性、專業(yè)性和現(xiàn)場無線覆蓋的距離及繞射性來看，無線PBX專用手機的方式都有明顯的優(yōu)勢，因此無線PBX設備在鐵路應急通信中得以較快地推廣。而Wi-Fi實現(xiàn)方式的優(yōu)勢在于其可基于IP技術(shù)實現(xiàn)，能夠與同樣基于IP的數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務比較緊密地結(jié)合，不需占用現(xiàn)場接入設備的話音通道，整體實現(xiàn)比較緊湊，成本上也較低，在某些距離、繞射要求不高的情況下也值得利用。在將來鐵路實現(xiàn)光通話柱覆蓋后，由于預留IP接口，所以Wi-Fi實現(xiàn)方式的應用方式將會更為方便。相反，由于光通話柱內(nèi)預留的模擬用戶口不多，無法直接對接無線PBX設備，仍然需要通過VoIP模擬網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)接，無線PBX實現(xiàn)方式的使用將會受到限制。

作者：董成文單位：中國鐵道科學研究院標準計量研究所