應(yīng)急通信系統(tǒng)優(yōu)化改造技術(shù)探討

馬銘遠(yuǎn)　上海鐵路局上海通信段

上海鐵路局內(nèi)高速普速鐵路應(yīng)急通信設(shè)備主要分為靜圖系統(tǒng)、動(dòng)圖系統(tǒng)和定位手機(jī)系統(tǒng)。既有靜圖系統(tǒng)是2001年由通號(hào)設(shè)計(jì)院基于運(yùn)基通信〔2000〕385號(hào)文設(shè)計(jì)的，利用鐵通電話專網(wǎng)進(jìn)行通訊。靜圖服務(wù)器使用ACCESS數(shù)據(jù)庫和ASP動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)；由于接入方式比較陳舊，有效傳輸率不到1kbps。動(dòng)圖應(yīng)急通信系統(tǒng)是基于TB/T3204-2008，TB/T 3232-2010標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的應(yīng)急中心平臺(tái)，通過現(xiàn)場動(dòng)圖傳送終端，將現(xiàn)場情況以視頻的形式傳送到指揮中心?，F(xiàn)有應(yīng)急通信平臺(tái)的現(xiàn)場設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、運(yùn)輸困難、架設(shè)速度慢、效率低和運(yùn)維困難。定位手機(jī)系統(tǒng)使用的是公網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，安全性較差。如何使動(dòng)靜圖設(shè)備與定位手機(jī)設(shè)備一體化，并實(shí)現(xiàn)應(yīng)急通信的快捷性，是急需解決的技術(shù)問題。

1　應(yīng)急通信系統(tǒng)運(yùn)用現(xiàn)狀調(diào)查

上海局管內(nèi)所有通信車間都配備有應(yīng)急通信設(shè)備，按照終端設(shè)備類型來分主要分三類。一類是動(dòng)圖應(yīng)急通信設(shè)備，主要配備在負(fù)責(zé)維護(hù)高鐵線相關(guān)通信設(shè)備的高鐵通信車間；一類是靜圖應(yīng)急通信設(shè)備，主要配備在負(fù)責(zé)維護(hù)普速鐵路線相關(guān)通信設(shè)備的普鐵通信車間；還有一類為我局和運(yùn)營商合作，利用公網(wǎng)通信的定位手機(jī)，配備在全局每個(gè)通信車間。

1.1　靜圖應(yīng)急通信系統(tǒng)

靜圖應(yīng)急通信系統(tǒng)是利用鐵通電話專網(wǎng)進(jìn)行通訊，有效傳輸率不到1kbps，傳送主體為圖片，客戶端采用的是帶撥號(hào)功能的筆記本，配置N95的設(shè)備也可借助N95撥號(hào)，通過區(qū)間通話柱的自動(dòng)線撥號(hào)接入局服務(wù)器端。

1.2　動(dòng)圖應(yīng)急通信系統(tǒng)

動(dòng)圖應(yīng)急通信系統(tǒng)是基于TB/T3204-2008，TB/T3232-2010標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的應(yīng)急平臺(tái)，通過專有2M電路，與現(xiàn)場的動(dòng)圖應(yīng)急通信終端設(shè)備相連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。目前使用的終端設(shè)備含有各種協(xié)轉(zhuǎn)，采集設(shè)備，長短距離的連接設(shè)備，支架等輔助設(shè)備。

1.3　定位手機(jī)應(yīng)急通信系統(tǒng)

定位手機(jī)急通信系統(tǒng)是利用公網(wǎng)通道資源，與電信運(yùn)營商聯(lián)合制作的開發(fā)的一套系統(tǒng)。使用的實(shí)際終端根據(jù)鐵路通信對于安全，穩(wěn)定的需求所制作的，內(nèi)部裝有可以和調(diào)度指揮中心匹配的智能APP，通過該APP可更方便快捷地上傳反應(yīng)現(xiàn)場情況的圖像和視頻。

2　現(xiàn)應(yīng)急通信系統(tǒng)缺陷分析

2.1　技術(shù)落后對應(yīng)急通信的影響

目前上海局使用的靜圖應(yīng)急通信設(shè)備還是2000年初的設(shè)計(jì)方案，采用的是帶撥號(hào)功能的筆記本，通過區(qū)間通話柱的自動(dòng)線撥號(hào)接入局服務(wù)器端。通道依然沿用通話柱的撥號(hào)線，所采用的終端筆記本必須要含有撥號(hào)功能，目前市場上此類筆記本已經(jīng)不多見。采集設(shè)備使用的是數(shù)碼相機(jī)，在移動(dòng)終端充斥的今天，實(shí)現(xiàn)拍照上傳功能已經(jīng)相當(dāng)容易，使用數(shù)碼相機(jī)拍照再由筆記本上傳到指揮中心的方法不僅費(fèi)時(shí)，而且費(fèi)力。

2.2　設(shè)備硬件體態(tài)達(dá)對急通信的影響

動(dòng)圖應(yīng)急通信系統(tǒng)的終端配備在高鐵沿線間隔大約100km的通信工區(qū)內(nèi)，目前平均每月都會(huì)進(jìn)行一次現(xiàn)場演練。每次演練至少出動(dòng)3個(gè)人和一輛貨車。一個(gè)司機(jī)，兩個(gè)現(xiàn)場組裝設(shè)備的師傅，貨車用來拉設(shè)備。僅野戰(zhàn)光纜一項(xiàng)，就重達(dá)上百斤。由于貨車?yán)d設(shè)備，開車時(shí)也不能行駛過快以免顛簸有損設(shè)備，到達(dá)現(xiàn)場后2個(gè)熟練的師傅共同組裝也要30min。以上所有的工作所要達(dá)成的目標(biāo)便是將指定現(xiàn)場的情況以視頻的形式發(fā)送給指揮中心并與指揮中心通話。

2.3　終端設(shè)備種類繁雜對應(yīng)急通信的影響

上海局目前應(yīng)急通信系統(tǒng)終端現(xiàn)有三類，這三類除了終端設(shè)備不同外，所采用的通道也不同。動(dòng)圖系統(tǒng)使用2M專線電路，最為穩(wěn)定，但終端設(shè)備繁重。靜圖系統(tǒng)終端稍顯輕便，但通道帶寬過小。定位手機(jī)最為輕便，用戶體驗(yàn)最佳，但通道最不穩(wěn)定。每種系統(tǒng)各有優(yōu)缺點(diǎn)，對于集中管理維護(hù)與使用來說十分不便。

3　應(yīng)急通信系統(tǒng)改造分析

3.1　應(yīng)急通信系統(tǒng)改造目的

將靜圖，動(dòng)圖及語音業(yè)務(wù)集中管理，集中采集，使現(xiàn)場指揮人員減少收集整理信息的流程，一旦遇到緊急情況，通過應(yīng)急通信系統(tǒng)可以準(zhǔn)確迅速的得到現(xiàn)場的信息。終端設(shè)備單兵化，負(fù)重不超過20kg，培訓(xùn)后一人可操作，并且組裝時(shí)間不超過10min。終端功能集成化，可以實(shí)現(xiàn)靜圖，動(dòng)圖，語音的采集與傳送功能。

3.2　應(yīng)急通信系統(tǒng)改造技術(shù)

目前上海局指揮中心的應(yīng)急平臺(tái)已經(jīng)具備多業(yè)務(wù)的集成化，問題主要出在終端上。所以，應(yīng)急通信系統(tǒng)改造技術(shù)難點(diǎn)在于要將應(yīng)急通信終端用戶界面設(shè)計(jì)得更加人性化，各種通道的接入能夠統(tǒng)一對接。設(shè)備硬件進(jìn)行優(yōu)化，采用集成電路，減小硬件重量。信息采集智能化，通過智能手機(jī)，實(shí)現(xiàn)靜圖、動(dòng)圖、語音的采集。

4　應(yīng)急通信系統(tǒng)具體改造方案

基于原有的應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，重新優(yōu)化的新型應(yīng)急通信系統(tǒng)主要由通用智能終端、通信接入單元和應(yīng)急中心系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)要支持以太網(wǎng)光接口/以太網(wǎng)電接口、E1接口、56KMODEM接口、3G/4G無線多種傳輸接口。實(shí)現(xiàn)四種傳輸鏈路間的保護(hù)；當(dāng)多種傳輸鏈路都正常時(shí)，設(shè)備自動(dòng)選擇其中一條傳輸鏈路，鏈路選擇優(yōu)先級(jí)從高到低為100/1000Base-LX、E1、56KMODEM、3G/4G（也可切換為手動(dòng)選擇傳輸鏈路）。實(shí)現(xiàn)電話語音業(yè)務(wù)（以及傳真業(yè)務(wù)）和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)到IP網(wǎng)絡(luò)的媒體變換，可以外接圖像設(shè)備和提供WIFIAP服務(wù)。語音業(yè)務(wù)支持標(biāo)準(zhǔn)的SIP協(xié)議。采用WebServer管理設(shè)備運(yùn)行；支持預(yù)定模式：點(diǎn)到點(diǎn)互聯(lián)無需網(wǎng)管配置；面板操作，簡單直觀、易用。經(jīng)優(yōu)化后的系統(tǒng)示意圖見圖1。

圖1　應(yīng)急通信系統(tǒng)優(yōu)化示意圖

4.1　應(yīng)急通信系統(tǒng)軟件架構(gòu)

4.1.1通信接入單元

通信接入單元為該系統(tǒng)終端的核心設(shè)備，主要實(shí)現(xiàn)各個(gè)通道接口的接入。通信接入單元的主要功能如下：建立現(xiàn)場WIFI覆蓋，供各種類型智能終端使用，通過通信接入單元接入到應(yīng)急中心。通過3G/4G、光纖、2M、FE接口和MODEM撥號(hào)等多種方式建立與中心的通信鏈路。提供4部SIP電話接入到應(yīng)急通信中心的語音服務(wù)器，完成語音通話功能。提供HDMI接口和攝像頭接口，能夠加入到鐵路MCU系統(tǒng)中，作為視頻會(huì)議的客戶端使用。

4.1.2智能手機(jī)終端APP軟件

為了實(shí)現(xiàn)靜圖、動(dòng)圖、語音的采集與傳送功能，智能手機(jī)終端是該系統(tǒng)終端的重要組成部分，通過裝載APP應(yīng)用，可以完成鐵路應(yīng)急的視頻、語音和數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)急業(yè)務(wù)，主要完成的功能如下：

（1）實(shí)時(shí)視頻（動(dòng)圖）采集傳輸功能。使用智能終端拍攝應(yīng)急現(xiàn)場視頻，通過應(yīng)急通信接入單元與應(yīng)急中心建立的通信鏈路，實(shí)時(shí)傳送該視頻到應(yīng)急中心服務(wù)器。

（2）靜止圖像采集傳輸功能。使用智能終端拍攝應(yīng)急現(xiàn)場照片，通過應(yīng)急通信接入單元與應(yīng)急中心建立的通信鏈路，將該照片傳送到應(yīng)急中心服務(wù)器，也可以在智能終端手機(jī)相冊中選取已經(jīng)拍照好的照片進(jìn)行傳送。

（3）視頻片段傳輸功能。使用智能終端錄制應(yīng)急現(xiàn)場的視頻片段（錄像文件），通過應(yīng)急通信接入單元與應(yīng)急中心建立通信鏈路，將該錄像文件傳送到應(yīng)急中心服務(wù)器。

（4）信息錄入功能。對現(xiàn)場采集的視頻片段和照片，按照鐵路總公司相應(yīng)的規(guī)范添寫上報(bào)人員、事發(fā)地點(diǎn)、上傳時(shí)間、事件描述等相關(guān)附加信息發(fā)送到應(yīng)急中心服務(wù)器。

（5）文件傳送功能。支持與應(yīng)急中心進(jìn)行消息和文件的互相傳遞工作，包括即時(shí)的文字、語音文件交互，以及WORD、EXECL、TXT、PDF等常用格式的文件交互。

4.2　應(yīng)急通信系統(tǒng)硬件架構(gòu)

根據(jù)優(yōu)化后的應(yīng)急通信系統(tǒng)軟件架構(gòu)，并使上述描述的功能得以實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)設(shè)計(jì)通信接入單元硬件面板圖。通信接入單元初步設(shè)計(jì)的設(shè)備面板示意圖見圖2。

圖2　通信接入單元設(shè)備面板示意圖

面板上有各種狀態(tài)及告警信號(hào)指示燈及撥子開關(guān)，E1接口、光以太網(wǎng)接口、以太網(wǎng)接口、話音接口及電源接口通過集成電路并由中心處理器實(shí)現(xiàn)功能互通。具體功能如下：

（1）E1端口：設(shè)備面板具有2個(gè)E1接口，是傳輸接口。E1接口采用BNC插座，阻抗為75Ω。

（2）以太網(wǎng)光口：設(shè)備面板2個(gè)自適應(yīng)100/1000M以太網(wǎng)光接口，采用SFP光模塊形式，支持Combo，是設(shè)備的一種傳輸接口。LX接口采用SFP光模塊形式。

（3）以太網(wǎng)電口：設(shè)備提供4個(gè)以太網(wǎng)電口，其中第4個(gè)以太網(wǎng)口（標(biāo)識(shí)“4/網(wǎng)管”）兼作監(jiān)控口。以太網(wǎng)端口均為標(biāo)準(zhǔn)RJ45接口，支持自協(xié)商、10M半雙工、10M全雙工、100M半雙工、100M全雙工模式。

（4）語音接口：設(shè)備提供4個(gè)語音接口，作為用戶接口。均采用標(biāo)準(zhǔn)的電話插座RJ11。

（5）3G/4G接口：設(shè)備提供3個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)天線接口，是設(shè)備的一種傳輸接口。分別對應(yīng)3個(gè)內(nèi)置3G/4G無線模塊（默認(rèn)，1—中國移動(dòng) 3G/4G，2—中國聯(lián)通 3G/4G，3—中國電信3G/4G）。

（6）SIM接口：設(shè)備提供3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)SIM卡插槽，根據(jù)設(shè)備內(nèi)部所配3G/4G模塊類型選擇使用移動(dòng)、聯(lián)通或電信的3G/4G標(biāo)準(zhǔn)SIM卡。

（7）WiFi天線接口：設(shè)備提供2個(gè)WIFI天線接口，內(nèi)置WIFI無線模塊，是設(shè)備的一種業(yè)務(wù)接口。支持WIFI熱點(diǎn)功能，手機(jī)上運(yùn)行APP通過WIFI實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接入功能。

（8）USB接口：設(shè)備提供2個(gè)USB接口，用于給手機(jī)等可通過USB接口連接的終端設(shè)備提供電源。同時(shí)，USB接口作為圖像輸入接口（含伴音，只能接1路）。

（9）HDMI接口：設(shè)備提供1路高清晰多媒體輸出接口—HDMI接口，用戶可通過該接口傳輸高清數(shù)字視頻信號(hào)，和高質(zhì)量的伴音信號(hào)。

5　結(jié)束語

優(yōu)化后的應(yīng)急通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了和社會(huì)的技術(shù)進(jìn)步同步。使用最流行的混合編程技術(shù)開發(fā)移動(dòng)終端APP軟件，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急現(xiàn)場的動(dòng)靜圖采集、信息錄入及傳輸，保證了開發(fā)維護(hù)的簡便性和易用性，為快速發(fā)展的鐵路事業(yè)提供安全保障。

[1]《鐵路運(yùn)輸通信設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10006-2005）.

[2]《鐵路應(yīng)急中心通信設(shè)備技術(shù)條件》（TB/T3232-2010）.[3]《鐵路應(yīng)急通信接入技術(shù)條件》（TB/T3204-2008）.