應急通信系統優化改造技術探討

馬銘遠　上海鐵路局上海通信段

上海鐵路局內高速普速鐵路應急通信設備主要分為靜圖系統、動圖系統和定位手機系統。既有靜圖系統是2001年由通號設計院基于運基通信〔2000〕385號文設計的，利用鐵通電話專網進行通訊。靜圖服務器使用ACCESS數據庫和ASP動態網頁技術；由于接入方式比較陳舊，有效傳輸率不到1kbps。動圖應急通信系統是基于TB/T3204-2008，TB/T 3232-2010標準設計的應急中心平臺，通過現場動圖傳送終端，將現場情況以視頻的形式傳送到指揮中心。現有應急通信平臺的現場設備結構復雜、體積龐大、運輸困難、架設速度慢、效率低和運維困難。定位手機系統使用的是公網網絡，安全性較差。如何使動靜圖設備與定位手機設備一體化，并實現應急通信的快捷性，是急需解決的技術問題。

1　應急通信系統運用現狀調查

上海局管內所有通信車間都配備有應急通信設備，按照終端設備類型來分主要分三類。一類是動圖應急通信設備，主要配備在負責維護高鐵線相關通信設備的高鐵通信車間；一類是靜圖應急通信設備，主要配備在負責維護普速鐵路線相關通信設備的普鐵通信車間；還有一類為我局和運營商合作，利用公網通信的定位手機，配備在全局每個通信車間。

1.1　靜圖應急通信系統

靜圖應急通信系統是利用鐵通電話專網進行通訊，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功能的筆記本，配置N95的設備也可借助N95撥號，通過區間通話柱的自動線撥號接入局服務器端。

1.2　動圖應急通信系統

動圖應急通信系統是基于TB/T3204-2008，TB/T3232-2010標準設計的應急平臺，通過專有2M電路，與現場的動圖應急通信終端設備相連接實現數據傳送。目前使用的終端設備含有各種協轉，采集設備，長短距離的連接設備，支架等輔助設備。

1.3　定位手機應急通信系統

定位手機急通信系統是利用公網通道資源，與電信運營商聯合制作的開發的一套系統。使用的實際終端根據鐵路通信對于安全，穩定的需求所制作的，內部裝有可以和調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現場情況的圖像和視頻。

2　現應急通信系統缺陷分析

2.1　技術落后對應急通信的影響

目前上海局使用的靜圖應急通信設備還是2000年初的設計方案，采用的是帶撥號功能的筆記本，通過區間通話柱的自動線撥號接入局服務器端。通道依然沿用通話柱的撥號線，所采用的終端筆記本必須要含有撥號功能，目前市場上此類筆記本已經不多見。采集設備使用的是數碼相機，在移動終端充斥的今天，實現拍照上傳功能已經相當容易，使用數碼相機拍照再由筆記本上傳到指揮中心的方法不僅費時，而且費力。

2.2　設備硬件體態達對急通信的影響

動圖應急通信系統的終端配備在高鐵沿線間隔大約100km的通信工區內，目前平均每月都會進行一次現場演練。每次演練至少出動3個人和一輛貨車。一個司機，兩個現場組裝設備的師傅，貨車用來拉設備。僅野戰光纜一項，就重達上百斤。由于貨車拉載設備，開車時也不能行駛過快以免顛簸有損設備，到達現場后2個熟練的師傅共同組裝也要30min。以上所有的工作所要達成的目標便是將指定現場的情況以視頻的形式發送給指揮中心并與指揮中心通話。

2.3　終端設備種類繁雜對應急通信的影響

上海局目前應急通信系統終端現有三類，這三類除了終端設備不同外，所采用的通道也不同。動圖系統使用2M專線電路，最為穩定，但終端設備繁重。靜圖系統終端稍顯輕便，但通道帶寬過小。定位手機最為輕便，用戶體驗最佳，但通道最不穩定。每種系統各有優缺點，對于集中管理維護與使用來說十分不便。

3　應急通信系統改造分析

3.1　應急通信系統改造目的

將靜圖，動圖及語音業務集中管理，集中采集，使現場指揮人員減少收集整理信息的流程，一旦遇到緊急情況，通過應急通信系統可以準確迅速的得到現場的信息。終端設備單兵化，負重不超過20kg，培訓后一人可操作，并且組裝時間不超過10min。終端功能集成化，可以實現靜圖，動圖，語音的采集與傳送功能。

3.2　應急通信系統改造技術

目前上海局指揮中心的應急平臺已經具備多業務的集成化，問題主要出在終端上。所以，應急通信系統改造技術難點在于要將應急通信終端用戶界面設計得更加人性化，各種通道的接入能夠統一對接。設備硬件進行優化，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，實現靜圖、動圖、語音的采集。

4　應急通信系統具體改造方案

基于原有的應急通信網絡架構，重新優化的新型應急通信系統主要由通用智能終端、通信接入單元和應急中心系統組成。該系統要支持以太網光接口/以太網電接口、E1接口、56KMODEM接口、3G/4G無線多種傳輸接口。實現四種傳輸鏈路間的保護；當多種傳輸鏈路都正常時，設備自動選擇其中一條傳輸鏈路，鏈路選擇優先級從高到低為100/1000Base-LX、E1、56KMODEM、3G/4G（也可切換為手動選擇傳輸鏈路）。實現電話語音業務（以及傳真業務）和數據業務到IP網絡的媒體變換，可以外接圖像設備和提供WIFIAP服務。語音業務支持標準的SIP協議。采用WebServer管理設備運行；支持預定模式：點到點互聯無需網管配置；面板操作，簡單直觀、易用。經優化后的系統示意圖見圖1。

圖1　應急通信系統優化示意圖

4.1　應急通信系統軟件架構

4.1.1通信接入單元

通信接入單元為該系統終端的核心設備，主要實現各個通道接口的接入。通信接入單元的主要功能如下：建立現場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急中心。通過3G/4G、光纖、2M、FE接口和MODEM撥號等多種方式建立與中心的通信鏈路。提供4部SIP電話接入到應急通信中心的語音服務器，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系統中，作為視頻會議的客戶端使用。

4.1.2智能手機終端APP軟件

為了實現靜圖、動圖、語音的采集與傳送功能，智能手機終端是該系統終端的重要組成部分，通過裝載APP應用，可以完成鐵路應急的視頻、語音和數據傳輸等應急業務，主要完成的功能如下：

（1）實時視頻（動圖）采集傳輸功能。使用智能終端拍攝應急現場視頻，通過應急通信接入單元與應急中心建立的通信鏈路，實時傳送該視頻到應急中心服務器。

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

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

（4）信息錄入功能。對現場采集的視頻片段和照片，按照鐵路總公司相應的規范添寫上報人員、事發地點、上傳時間、事件描述等相關附加信息發送到應急中心服務器。

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

4.2　應急通信系統硬件架構

根據優化后的應急通信系統軟件架構，并使上述描述的功能得以實現，現設計通信接入單元硬件面板圖。通信接入單元初步設計的設備面板示意圖見圖2。

圖2　通信接入單元設備面板示意圖

面板上有各種狀態及告警信號指示燈及撥子開關，E1接口、光以太網接口、以太網接口、話音接口及電源接口通過集成電路并由中心處理器實現功能互通。具體功能如下：

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

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

（3）以太網電口：設備提供4個以太網電口，其中第4個以太網口（標識“4/網管”）兼作監控口。以太網端口均為標準RJ45接口，支持自協商、10M半雙工、10M全雙工、100M半雙工、100M全雙工模式。

（4）語音接口：設備提供4個語音接口，作為用戶接口。均采用標準的電話插座RJ11。

（5）3G/4G接口：設備提供3個無線網絡天線接口，是設備的一種傳輸接口。分別對應3個內置3G/4G無線模塊（默認，1—中國移動 3G/4G，2—中國聯通 3G/4G，3—中國電信3G/4G）。

（6）SIM接口：設備提供3個標準SIM卡插槽，根據設備內部所配3G/4G模塊類型選擇使用移動、聯通或電信的3G/4G標準SIM卡。

（7）WiFi天線接口：設備提供2個WIFI天線接口，內置WIFI無線模塊，是設備的一種業務接口。支持WIFI熱點功能，手機上運行APP通過WIFI實現數據接入功能。

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

（9）HDMI接口：設備提供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字視頻信號，和高質量的伴音信號。

5　結束語

優化后的應急通信系統實現了和社會的技術進步同步。使用最流行的混合編程技術開發移動終端APP軟件，實現應急現場的動靜圖采集、信息錄入及傳輸，保證了開發維護的簡便性和易用性，為快速發展的鐵路事業提供安全保障。

[1]《鐵路運輸通信設計規范》（TB10006-2005）.

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