铁路应急通信论文范文

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1现场无线话音接入方式的选用

目前，通用的2G/3G的GSM、CDMA、TD-SCDMA、CDMA2000、WCDMA系统的手机以及客运专线沿线都基本覆盖的GSM-R系统手机都能满足满足应急抢险现场内部、现场与应急中心或应急分中心之间的话音通信需要，以及连续工作时间和通信距离半径的要求。但考虑到应急救援工作可能发生在各种移动通信网络无法覆盖的区域，且事故区域通常都存在因地震、暴雨或洪水等自然灾害导致移动通信网络故障甚或中断的情况，此时通用移动电话可能无法正常使用。因此，在铁路应急通信中采用专用无线网络和专用手机是一种必然的选择。铁路应急通信系统要求应急现场需配备4部以上的专用手机，并且现场支持的基站设备要轻便、现场无线网络搭建要迅速，从而满足铁路应急通信便利、快捷的需求。实现应急现场专用网络、专用终端的一种思路是公网设备的专用化，即在抢险现场临时搭建一套专用于应急通信的GSM或CDMA网络。但这种实现方式通常涉及的设备组网方式较为复杂，设备数量较多，一般由移动交换中心（MSC）、基站控制器（BSC）、位置寄存器（HLR/VLR）、短信中心（SMC）、鉴权中心（AUC）、信令/媒体网关（S/MGW）、IP基站（iBTS）和操作维护中心（OMC）等组成。虽然目前也有部分移动通信网络设备制造商开始研制生产一些小型的移动基站设备，能将传统的MSC，BSC，HLR/VLR，SMC和AUC等部分的功能集成于一体，但在体积和重量上依然无法满足现场应急通信便利、快捷的需求，并且设备也较为昂贵，不适合在铁路应急通信中使用。因此，目前来看能够满足铁路应急现场无线话音通信需求的无线通信实现方式有2种，一种是专用的无线PBX基站和专用手机方案，另一种是借用WLAN网络来实现无线移动通信的Wi-Fi手机方案。这2种实现方式都有着体积小、重量轻、成本合理和网络实现简单的特点，适合便携使用，现场网络搭建也很方便，都可用于实现铁路应急通信现场的无线话音功能。

2无线PBX和Wi-Fi实现方式

2.1无线PBX实现方式无线PBX设备包含主机和手机，每个主机可带1-90部手机。无线PBX设备采用跳频(FHSS)技术，每秒在100个频道内采用伪随机方式跳变100次。另外，系统采用码分多址的寻址方式，每个手机和主机都会被赋予1个单独的编码，编码容量可达6万多个，具有很高的安全性和保密性。PBX跳频实现原理如图2所示。整个无线PBX系统覆盖范围广，空旷地带可达1km以上。手机可设置群组，手机间可以脱离主机通话，并具有单呼、组呼和群呼等现场无线调度功能，通过与应急中心的通信主设备连接，还可以由应急指挥台发起从中心到现场的二级调度通信和电话会议，非常适合在应急通信中使用。参考实验室近年来对应急通信接入设备测试的结果，无线PBX技术实现方式具有以下优势：非视距通信范围可达1km以上；使用900MHz频率，具备一定的绕射能力；全双工双向通话、半双工多路呼叫；群组呼叫功能；手机具备一定的防尘、防雨能力。虽然无线PBX技术在使用中有诸多优势，但也有先天不足：频段非自由频段，使用需到国家无线电管理委员会备案；主机和手机因购买渠道特殊，成本比较高。

2.2Wi-Fi实现方式采用无线局域网络接入的Wi-Fi手机通过直接接入与增加中继相结合也能满足铁路应急现场的无线话音通信要求。Wi-Fi手机即无线方式的VoIP电话，只要通过现场或中心提供的注册服务器设备与AP（接入点）相连，Wi-Fi手机就可以通过AP注册到服务器，实现手机之间以及手机与固定电话的通话功能。铁路应急通信系统中话音通信的Wi-Fi实现方式，如图3所示。Wi-Fi全称为WirelessFidelity，即802.11b空中接口协议。Wi-Fi使用的2.4GHz频段在世界范围内是无需任何电信运营执照的免费频段，用户可以在Wi-Fi覆盖区域内随时随地接听拨打电话。而且其他基于WLAN的宽带数据应用，也能与Wi-Fi方式同时使用。其最大优点就是传输速度较高，最高可达11Mbps，且有效距离也接近使用要求，室外开阔地带可以达到300m以上，虽然不能达到铁道行业标准规定的500m距离，但在适当位置增加AP设备进行中继，同样能实现良好的语音通话。与无线PBX技术一样，利用Wi-Fi实现方式来实现铁路应急现场的话音通信同样既有优势也有不足。其优势在于使用频率属于自由频段，AP模块可以兼容话音、数据通信，且Wi-Fi手机属于通用产品，成本较低。但相较无线PBX技术在应用场景上也有明显劣势。首先，AP与Wi-Fi手机的功率比较低，一般不超过400mW，覆盖距离不足，若要达到500m距离，需要增加中继装置，使现场实现复杂度增加；其次，其使用的2.4GHz频段的波长较短，约为12.5cm，绕射能力较差，在隧道、山区和站场等多障碍物的复杂环境中，其通话质量难以保证。

3结语

通过以上对Wi-Fi和无线PBX方式的分析，可以看出，两者都能达到铁道行业的业务需求，但Wi-Fi方式需要使用中继。从铁路应急通信现场实际使用情况看，在便利性、专业性和现场无线覆盖的距离及绕射性来看，无线PBX专用手机的方式都有明显的优势，因此无线PBX设备在铁路应急通信中得以较快地推广。而Wi-Fi实现方式的优势在于其可基于IP技术实现，能够与同样基于IP的数据、视频业务比较紧密地结合，不需占用现场接入设备的话音通道，整体实现比较紧凑，成本上也较低，在某些距离、绕射要求不高的情况下也值得利用。在将来铁路实现光通话柱覆盖后，由于预留IP接口，所以Wi-Fi实现方式的应用方式将会更为方便。相反，由于光通话柱内预留的模拟用户口不多，无法直接对接无线PBX设备，仍然需要通过VoIP模拟网关转接，无线PBX实现方式的使用将会受到限制。

作者：董成文单位：中国铁道科学研究院标准计量研究所