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【摘要】

鐵路中應(yīng)急通信系統(tǒng)最基本的要求就是在緊急情況之下所接入的設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)無線通話能力，就目前的技術(shù)情況而言，Wi-Fi和無線PBX是較為常見的形式，本文就這兩種形式的一些基本原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析，另外還將這兩者進(jìn)行了比較，分析了各自的缺點(diǎn)和優(yōu)勢。

【關(guān)鍵詞】

鐵路通信；技術(shù)分析；無線PBX；Wi-Fi

引言

所謂鐵路應(yīng)急通信系統(tǒng)就是指一旦在鐵路或者火車上發(fā)生了交通事故、不可避免的自然災(zāi)害以及不可預(yù)料的公共事件的時(shí)候，為了提高現(xiàn)場指揮救援的有效性和及時(shí)性，在應(yīng)急救援指揮總部和應(yīng)急救援分部之間、應(yīng)急救援總部和事故現(xiàn)場之間以及事故現(xiàn)場各個(gè)環(huán)節(jié)內(nèi)部之間必須搭建起來的確保圖像、數(shù)據(jù)以及語音等通信信息得以及時(shí)有效傳送的通信系統(tǒng)[1]。除了上述的這些通信之外，其實(shí)鐵路應(yīng)急通信系統(tǒng)還涵括了事故指揮應(yīng)用系統(tǒng)和與之有關(guān)的信息系統(tǒng)之間的通訊服務(wù)[2~3]。

1鐵路應(yīng)急通信系統(tǒng)

按照業(yè)內(nèi)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的定義，比如TB/T3232-2010鐵路應(yīng)急指揮中心通訊裝置技術(shù)條件以及TB/T3204-2008鐵路應(yīng)急指揮通訊接入技術(shù)條件等，“鐵路應(yīng)急通信接入裝置”以及“鐵路應(yīng)急中心通信裝置”這兩個(gè)部分構(gòu)成了鐵路應(yīng)急通信系統(tǒng)。

1.1應(yīng)急通信裝置

鐵路應(yīng)急通信裝置的作用在于搭建應(yīng)急中心和事故現(xiàn)場之間、應(yīng)急中心內(nèi)部各個(gè)環(huán)節(jié)之間的橋梁，使得他們之間的圖像、語音以及信息數(shù)據(jù)等能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)共享，并且可以對其進(jìn)行比較系統(tǒng)的管理。利用外部接口主設(shè)備可以和調(diào)度通信網(wǎng)以及自動電話網(wǎng)等實(shí)現(xiàn)通訊連接，從而使得靜圖系統(tǒng)信息圖像以及綜合視頻系統(tǒng)等順利進(jìn)入應(yīng)急中心，同時(shí)可以給圖像顯示系統(tǒng)提供相對應(yīng)的圖像信息。

1.2應(yīng)急通信接入裝置

顧名思義，鐵路應(yīng)急通信接入裝置其主要的功能就是使用各類通信措施，然后通過先進(jìn)的輸送網(wǎng)絡(luò)將事故現(xiàn)場的一些圖像、語音以及數(shù)據(jù)等信息及時(shí)有效的發(fā)送到對應(yīng)的應(yīng)急救援指揮總部。其中，應(yīng)急通信接入裝置又由很多其他的裝置組成，主要有事故現(xiàn)場有關(guān)的應(yīng)急接入裝置、現(xiàn)場終端裝置（包括話音通訊終端、數(shù)據(jù)處理終端以及可移動式的圖像影音采集裝置）、與事故現(xiàn)場臨近的區(qū)間或者站點(diǎn)接入點(diǎn)以及GSM-R基站應(yīng)急接入裝置。

1.3終端裝置

鐵路應(yīng)急現(xiàn)場的一些終端裝置主要涵括了可移動式的圖像影音采集裝置（例如耳機(jī)、相機(jī)、攝像機(jī)、可移動式圖像影音發(fā)送裝置）、話音通訊終端以及數(shù)據(jù)處理終端。這其中，事故應(yīng)急現(xiàn)場各個(gè)環(huán)節(jié)內(nèi)部之間、事故現(xiàn)場和應(yīng)急總部之間、事故現(xiàn)場和各個(gè)應(yīng)急分部之間的話音通訊主要就是依靠話音通訊終端得以實(shí)現(xiàn)。話音通訊終端可以進(jìn)一步細(xì)分為可移動式話音通訊終端（即無線手機(jī)）以及固定式的話音通訊終端（即固定電話），對于處在事故現(xiàn)場的指揮、搶險(xiǎn)工作人員等這樣需要隨時(shí)移動的用戶，他們必須使用無線手機(jī)才能實(shí)現(xiàn)事故現(xiàn)場的內(nèi)部通信以及和指揮總部的通信。對于無線手機(jī)而言，具有一定的要求，比如說通信的距離必須要大于500m，實(shí)現(xiàn)連續(xù)通信時(shí)間大于1h等。

2選擇無線話音接入形式

就當(dāng)前的情況而言，無論是覆蓋了鐵路沿線的GSM-R系統(tǒng)手機(jī)還是比較常見的2G/3G/4G的CDMA、GSM、TD-SCD-MA、WCDMA、CDMA2000系統(tǒng)手機(jī)已經(jīng)完全能夠符合事故現(xiàn)場內(nèi)部之間、事故現(xiàn)場和應(yīng)急指揮總部之間、事故現(xiàn)場和應(yīng)急指揮分部之間的語音通訊服務(wù)，對于通信距離以及通信時(shí)間的要求也完全沒有問題。但是如果遇到一些特殊的情況，比如：任何通信網(wǎng)絡(luò)都沒能覆蓋的地方，由于洪水、暴雨以及地震等無法抗拒的自然災(zāi)害造成的通信網(wǎng)絡(luò)損壞甚至是完全斷掉的狀況等。這時(shí)候移動電話將會癱瘓，不能實(shí)現(xiàn)通信的功能。所以為了確保萬無一失，必須建立專門的無線網(wǎng)絡(luò)以及手機(jī)為鐵路應(yīng)急通信提供服務(wù)，這也是未來的必然選擇。其中為了能夠順利完成任務(wù)，在事故現(xiàn)場至少需要準(zhǔn)備四部專用手機(jī)，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)鐵路應(yīng)急通信裝置快速、方便的要求，必須要快速的完成現(xiàn)場無線網(wǎng)絡(luò)的建立以及確保相應(yīng)的基站設(shè)備輕盈。將公網(wǎng)裝置進(jìn)行專用化是搭建事故現(xiàn)場專用通信終端以及網(wǎng)絡(luò)的措施之一，該種方式的具體操作方法就是在事故現(xiàn)場建立一個(gè)臨時(shí)的CDMA或者GSM應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)。但是如果采用這種措施則會比較復(fù)雜，牽涉到的設(shè)備也很多，比如：基站控制器（BSC）、短信中心（SMC）、移動交換中心（MSC）、位置寄存器（HLR/VLR）、鑒權(quán)中心（AUC）、操作維護(hù)中心（OMC）、IP基站（iBTS）、媒體/信令網(wǎng)關(guān)（S/MGW）等。這就決定了無法符合鐵路應(yīng)急通信裝置快速、方便的要求，另外該種方式的價(jià)格也很高，綜上所述，鐵路應(yīng)急通信中不宜利用該種方式。所以就現(xiàn)階段的技術(shù)條件來看，可以用在鐵路應(yīng)急現(xiàn)場中的無線通信措施主要兩種：①借助WLAN網(wǎng)絡(luò)來搭建無線移動通信網(wǎng)絡(luò)的Wi-Fi手機(jī)措施；②搭建專門的無線PBX基站以及配套手機(jī)的措施。這兩種措施都具備很多的優(yōu)點(diǎn)，比如：質(zhì)量比較輕、體積相對很小、搭建網(wǎng)絡(luò)非常快捷、所需要的成本也在合理范圍之內(nèi)。完全符合鐵路應(yīng)急通信裝置快速、方便的要求。所以在事故現(xiàn)場可以使用這兩種方式來實(shí)現(xiàn)通信功能。

3Wi-Fi和無線PBX技術(shù)分析

3.1無線PBX技術(shù)分析

無線PBX裝置主要包括主機(jī)以及手機(jī)，其中一個(gè)主機(jī)可配備1~90部不等的手機(jī)。無線PBX裝置中采取的而技術(shù)為跳頻（FHSS）技術(shù)，每秒鐘采取偽隨機(jī)方式在100個(gè)頻道內(nèi)實(shí)現(xiàn)100次跳變。另外，該系統(tǒng)所使用的尋址方式為碼分多址的方式，針對每一個(gè)主機(jī)以及手機(jī)而言，系統(tǒng)都會分配其1個(gè)獨(dú)一無二的編碼，其中編碼的容量為六萬多，這就保證了采用這種方式的保密性以及安全性。圍，比如在相對比較空曠的位置可以達(dá)到1000m以上。可以對手機(jī)進(jìn)行群組設(shè)置，另外即便是脫離了主機(jī)之后兩個(gè)手機(jī)之間也能夠?qū)崿F(xiàn)通信功能，除此之外，還可以實(shí)現(xiàn)群呼、組呼以及單呼等功能，以便完成對整個(gè)事故現(xiàn)場的無線調(diào)度。如果將其和應(yīng)急總部有對應(yīng)的通信裝置進(jìn)行連接，那么就可以實(shí)現(xiàn)事故現(xiàn)場和應(yīng)急總部之間的通信服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)急總部對事故現(xiàn)場的直接指揮或者是調(diào)度，實(shí)現(xiàn)方式包括電話會議以及二級調(diào)度通信等，在應(yīng)急通信中使用該種措施可以說是最好的選擇。最近幾年來，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)室針對應(yīng)急通信接入裝置進(jìn)行了相關(guān)的測試并獲得了一些結(jié)果，如果參考這些結(jié)果，采用無線PBX技術(shù)具備很多的好處，比如：使用頻率為900MHz，決定了其擁有很高的繞射能力；非視距通訊范圍超過了1000m；能夠?qū)崿F(xiàn)群組呼叫、半雙工多路通信以及全雙工雙向呼叫等多種功能；手機(jī)擁有很好的防雨以及防塵效果。綜上所述，在應(yīng)急現(xiàn)場采用無線PBX技術(shù)存在非常多的好處，但是同樣存在一些缺點(diǎn)，比如：所使用的頻率范圍是非自由頻率范圍，因此在使用之前首先必須向國家有關(guān)部門進(jìn)行備案；由于主機(jī)以及手機(jī)都是專用的，這就決定了其制造或者購買成本相對來說會非常高。

3.2Wi-Fi技術(shù)分析

Wi-Fi手機(jī)接入的是無線局域網(wǎng)絡(luò)，利用該種措施也可以很好的應(yīng)用于鐵路應(yīng)急現(xiàn)場以實(shí)現(xiàn)無線話音通信功能。所謂Wi-Fi手機(jī)指的就是以無線方式接入的VoIP電話，只要利用中心或者現(xiàn)場的注冊服務(wù)器裝置和接入點(diǎn)取得連接，那么利用接入點(diǎn)Wi-Fi手機(jī)就能夠很快的注冊到服務(wù)器，之后Wi-Fi手機(jī)便可以和任意的固定電話或者無線手機(jī)實(shí)現(xiàn)通信功能。Wi-Fi的全稱為WirelessFidelity，表示的意思就是802.11b空中接口協(xié)議。Wi-Fi所使用的頻段為2.4GHz，該頻率范圍在全世界范圍內(nèi)都是免費(fèi)頻率范圍，也就是說在使用的時(shí)候不需要向任何部門進(jìn)行備案，只要是在Wi-Fi所覆蓋的位置，用戶在任何時(shí)候都可以撥打或者接聽電話，同時(shí)，其他的很多可以使用WLAN的應(yīng)用也可以同步運(yùn)行。Wi-Fi模式最大的優(yōu)勢在于其傳輸速度非常快，最快的時(shí)候可以達(dá)到11Mbps，另外，Wi-Fi模式在使用過程中的距離也完全能夠滿足鐵路應(yīng)急通信的需求。使用Wi-Fi模式在鐵路應(yīng)急現(xiàn)場來實(shí)現(xiàn)話音通信功能雖然具備很多的優(yōu)點(diǎn)，但是和無線PBX技術(shù)類似，其也會存在一些缺點(diǎn)。與PBX技術(shù)相比較而言，其優(yōu)點(diǎn)如下：其所使用的頻率范圍不需要向有關(guān)的部門備案，為自由頻率范圍；其AP（接入點(diǎn)）板塊能夠兼容數(shù)據(jù)通信以及話音功能；Wi-Fi手機(jī)其制造或者購買成本非常低。除了上述的一些優(yōu)勢之外，Wi-Fi模式和PBX技術(shù)相比也會存在較多的劣勢，比如：Wi-Fi手機(jī)以及AP（接入點(diǎn)）其功率非常低，通常情況下低于400mW，導(dǎo)致其所覆蓋的距離過小，有時(shí)候無法滿足有關(guān)的要求，需要增添中繼設(shè)備；Wi-Fi模式所使用的頻段為2.4GHz，這就意味著其波長很短，只有12.5cm，使得其很難進(jìn)行繞射，決定了Wi-Fi模式在障礙物很多的地方通話質(zhì)量不好。

4結(jié)束語

本文對Wi-Fi和無線PBX技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，可以知道兩者基本上都可以滿足有關(guān)的要求，但是就技術(shù)性、方便性、無線覆蓋范圍以及繞射功能等幾個(gè)方面而言，無線PBX技術(shù)比Wi-Fi模式更具優(yōu)勢，所以現(xiàn)在鐵路應(yīng)急通信中使用較多的還是無線PBX技術(shù)。Wi-Fi模式就目前來看雖然存在一些劣勢，但是經(jīng)過慢慢發(fā)展相信以后也會得到推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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作者：何武生 單位：中鐵二十四局集團(tuán)上海電務(wù)電化有限公司