鐵路應急系統(tǒng)中無線通信技術的應用

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【摘要】鐵路應急系統(tǒng)對搶險救援工作起著重要作用。當緊急狀況發(fā)生時，鐵路應急系統(tǒng)應具備基本的無線通話能力，現(xiàn)階段接入設備采用Wi-Fi和無線PBX技術，可滿足應急系統(tǒng)最基本的要求。分析Wi-Fi和無線PBX技術的特點，比較其優(yōu)缺點，總結(jié)其在應急系統(tǒng)中的應用。

【關鍵詞】鐵路應急系統(tǒng)；無線通信技術；應用

引言

隨著我國鐵路建設規(guī)模的日益擴大，列車速度及密度得到了很大的提高，因此對運輸安全及應急通信保障能力的要求相應也越來越嚴格。一旦出現(xiàn)行車事故或者遇到破壞程度大的自然災害時，鐵路應急通信系統(tǒng)必須立即做出反應，把現(xiàn)場信息發(fā)送到應急指揮中心，是上級部門能夠切實了解現(xiàn)場的實際狀況，并采取應對措施，同時將指令及時傳達給現(xiàn)場的搶險救援人員。

1鐵路應急系統(tǒng)的概述

1.1鐵路應急中心通信設備

應急中心通信設備是鐵路應急系統(tǒng)中的核心部分，其所具備的功能主要是對事故現(xiàn)場與應急中心進行有效連接，以此實現(xiàn)語音、視頻及數(shù)據(jù)信息的實時交互，以此使應急指揮中心采取相應的解決措施。主設備利用外部接口和自動電話網(wǎng)、調(diào)度通信網(wǎng)之間進行通信，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，同時為圖像顯示系統(tǒng)提供真實可靠的信息數(shù)據(jù)。

1.2鐵路應急通信接入設備

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

2鐵路應急系統(tǒng)建設的原則

（1）先進性。在應急系統(tǒng)建設中，網(wǎng)絡通過無線、光纖、數(shù)據(jù)網(wǎng)等方式實現(xiàn)傳輸功能。（2）便捷性。應急系統(tǒng)現(xiàn)場部署應便捷、簡單，接入方式靈活，保證在短時間內(nèi)開通業(yè)務。（3）經(jīng)濟實用性。充分利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)網(wǎng)和光纖資源。（4）集成性。通過光纖、AV、Z等接口搭建光纖與數(shù)據(jù)網(wǎng)的聯(lián)通，實現(xiàn)圖像、電話等設備的接入，系統(tǒng)設備應兼容。（5）可擴展性。通過無線通信技術，將語音、圖像等業(yè)務拓展至區(qū)間，與既有自動電話、調(diào)度電話網(wǎng)、動靜圖互聯(lián)互通。我國鐵路應急系統(tǒng)站點與應急中心之間，可利用既有的光纖與數(shù)據(jù)網(wǎng)，對其進行優(yōu)化整合，提高傳輸穩(wěn)定性，解決傳輸帶寬窄的問題，而且降低建設投資。應急電話、動靜圖等業(yè)務采用無線平臺承載，可接入鐵路區(qū)間通信業(yè)務，接入形式應多樣。

3接入方案

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

3.1Wi-Fi技術

在無線局域網(wǎng)絡接入的Wi-Fi手機，采取直接接入和增加中繼的形式，能夠?qū)崿F(xiàn)無線話音通信功能。在應急系統(tǒng)中，Wi-Fi手機的注冊服務器一般由事故現(xiàn)場或應急指揮中心提供，將注冊服務器和AP接入點連接，Wi-Fi手機利用AP注冊到服務器，實現(xiàn)手機之間以及手機和固定電話之間的通話。當前，在全球范圍內(nèi)Wi-Fi使用的2.4GHz頻段屬于免費頻段，用戶在Wi-Fi覆蓋區(qū)域內(nèi)可隨意撥打或接聽電話，不用考慮時間、地點因素。基于WLAN的寬帶數(shù)據(jù)應用完全可以和Wi-Fi一并使用。Wi-Fi傳輸速度高，有效距離達到300m以上，如果在合適的地點加設AP裝置，能夠滿足鐵路應急系統(tǒng)語音通話功能。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手機是通用產(chǎn)品，投入費用較少。然而AP和Wi-Fi手機功率不高，通常在400MW以內(nèi)，如果要滿足鐵路應急系統(tǒng)規(guī)定的500m距離，需在合適地點加設中繼設備；另外，Wi-Fi使用頻段的波長為12.5cm，繞射能力不高，當處于隧道、山區(qū)等環(huán)境復雜境地時，通話質(zhì)量很難保障。

3.2PBX技術

無線PBX設備的組成部分是主機，每個主機可配備1~90部手機，采用跳頻技術，每秒在100個頻道內(nèi)采用偽隨機方式跳變100次。此外，無線PBX技術的尋址采用碼分多址方式，每一個手機與主機均被授予一個單獨的編碼，編碼容量眾多，最多達6萬以上，具有良好的安全性及保密性。整個無線PBX系統(tǒng)覆蓋面積比較大，在開闊地域能夠超過1000m。手機能夠設置群組，在脫離主機的情況下，手機之間仍然能夠通話，同時具有單呼、組呼及群呼等功能。利用和鐵路應急指揮中心通信主設備之間的有效連接，通過應急指揮臺，在中心與事故現(xiàn)場之間實現(xiàn)二級調(diào)度通信功能及電話會議功能。無線PBX技術的優(yōu)點：①非視距通信覆蓋范圍達到1000m以上；②無線PBX模式使用的頻段為900MHz，波長較長繞射能力較強；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手機具有良好的防塵及防雨功能。無線PBX技術的缺點：①無線PBX技術不屬于自由頻段，使用時需到國家相關部門進行備案；②主機與手機非通用設備，購買途徑具有一定的特殊性，投入成本較高。

4結(jié)束語

在鐵路應急通信系統(tǒng)中，應用Wi-Fi和無線PBX技術，兩者均可以滿足鐵道應急系統(tǒng)的需求，然而在具體使用Wi-Fi模式時，需要加設中繼設備。根據(jù)當前的鐵路應急現(xiàn)場的使用情況的相關調(diào)查，從專業(yè)性、便利性、無線覆蓋范圍及繞射能力的角度來說，無線PBX專用手機所具備的優(yōu)越性比較顯著，所以其在鐵路應急系統(tǒng)中得到了良好的推廣與應用。對于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技術的作用，緊密結(jié)合基于IP技術的各種數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務，無需占用搶險救援現(xiàn)場接入設備的話音通道即可實現(xiàn)無線通信功能。從整體層面來看，Wi-Fi的實現(xiàn)較集中緊湊，投入費用也不高，當事故現(xiàn)場的環(huán)境因素不太復雜，對其繞射能力、距離要求不高時，Wi-Fi技術具有一定的應用價值。在日后我國鐵路實現(xiàn)光通話主方案后，因為預留IP接口，因此Wi-Fi技術的應用會更加便捷。反之，因為光通話柱內(nèi)所預留的模擬用戶有限，不能和無線PBX設備進行直接對接，還需利用VoIP模擬網(wǎng)關轉(zhuǎn)接，所以日后在鐵路通信系統(tǒng)中應用無線PBX會受到一定的制約。

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作者：初曉 單位：鐵道第三勘察設計院集團有限公司