应急通信系统优化改造技术探讨

马铭远　上海铁路局上海通信段

上海铁路局内高速普速铁路应急通信设备主要分为静图系统、动图系统和定位手机系统。既有静图系统是2001年由通号设计院基于运基通信〔2000〕385号文设计的，利用铁通电话专网进行通讯。静图服务器使用ACCESS数据库和ASP动态网页技术；由于接入方式比较陈旧，有效传输率不到1kbps。动图应急通信系统是基于TB/T3204-2008，TB/T 3232-2010标准设计的应急中心平台，通过现场动图传送终端，将现场情况以视频的形式传送到指挥中心。现有应急通信平台的现场设备结构复杂、体积庞大、运输困难、架设速度慢、效率低和运维困难。定位手机系统使用的是公网网络，安全性较差。如何使动静图设备与定位手机设备一体化，并实现应急通信的快捷性，是急需解决的技术问题。

1　应急通信系统运用现状调查

上海局管内所有通信车间都配备有应急通信设备，按照终端设备类型来分主要分三类。一类是动图应急通信设备，主要配备在负责维护高铁线相关通信设备的高铁通信车间；一类是静图应急通信设备，主要配备在负责维护普速铁路线相关通信设备的普铁通信车间；还有一类为我局和运营商合作，利用公网通信的定位手机，配备在全局每个通信车间。

1.1　静图应急通信系统

静图应急通信系统是利用铁通电话专网进行通讯，有效传输率不到1kbps，传送主体为图片，客户端采用的是带拨号功能的笔记本，配置N95的设备也可借助N95拨号，通过区间通话柱的自动线拨号接入局服务器端。

1.2　动图应急通信系统

动图应急通信系统是基于TB/T3204-2008，TB/T3232-2010标准设计的应急平台，通过专有2M电路，与现场的动图应急通信终端设备相连接实现数据传送。目前使用的终端设备含有各种协转，采集设备，长短距离的连接设备，支架等辅助设备。

1.3　定位手机应急通信系统

定位手机急通信系统是利用公网通道资源，与电信运营商联合制作的开发的一套系统。使用的实际终端根据铁路通信对于安全，稳定的需求所制作的，内部装有可以和调度指挥中心匹配的智能APP，通过该APP可更方便快捷地上传反应现场情况的图像和视频。

2　现应急通信系统缺陷分析

2.1　技术落后对应急通信的影响

目前上海局使用的静图应急通信设备还是2000年初的设计方案，采用的是带拨号功能的笔记本，通过区间通话柱的自动线拨号接入局服务器端。通道依然沿用通话柱的拨号线，所采用的终端笔记本必须要含有拨号功能，目前市场上此类笔记本已经不多见。采集设备使用的是数码相机，在移动终端充斥的今天，实现拍照上传功能已经相当容易，使用数码相机拍照再由笔记本上传到指挥中心的方法不仅费时，而且费力。

2.2　设备硬件体态达对急通信的影响

动图应急通信系统的终端配备在高铁沿线间隔大约100km的通信工区内，目前平均每月都会进行一次现场演练。每次演练至少出动3个人和一辆货车。一个司机，两个现场组装设备的师傅，货车用来拉设备。仅野战光缆一项，就重达上百斤。由于货车拉载设备，开车时也不能行驶过快以免颠簸有损设备，到达现场后2个熟练的师傅共同组装也要30min。以上所有的工作所要达成的目标便是将指定现场的情况以视频的形式发送给指挥中心并与指挥中心通话。

2.3　终端设备种类繁杂对应急通信的影响

上海局目前应急通信系统终端现有三类，这三类除了终端设备不同外，所采用的通道也不同。动图系统使用2M专线电路，最为稳定，但终端设备繁重。静图系统终端稍显轻便，但通道带宽过小。定位手机最为轻便，用户体验最佳，但通道最不稳定。每种系统各有优缺点，对于集中管理维护与使用来说十分不便。

3　应急通信系统改造分析

3.1　应急通信系统改造目的

将静图，动图及语音业务集中管理，集中采集，使现场指挥人员减少收集整理信息的流程，一旦遇到紧急情况，通过应急通信系统可以准确迅速的得到现场的信息。终端设备单兵化，负重不超过20kg，培训后一人可操作，并且组装时间不超过10min。终端功能集成化，可以实现静图，动图，语音的采集与传送功能。

3.2　应急通信系统改造技术

目前上海局指挥中心的应急平台已经具备多业务的集成化，问题主要出在终端上。所以，应急通信系统改造技术难点在于要将应急通信终端用户界面设计得更加人性化，各种通道的接入能够统一对接。设备硬件进行优化，采用集成电路，减小硬件重量。信息采集智能化，通过智能手机，实现静图、动图、语音的采集。

4　应急通信系统具体改造方案

基于原有的应急通信网络架构，重新优化的新型应急通信系统主要由通用智能终端、通信接入单元和应急中心系统组成。该系统要支持以太网光接口/以太网电接口、E1接口、56KMODEM接口、3G/4G无线多种传输接口。实现四种传输链路间的保护；当多种传输链路都正常时，设备自动选择其中一条传输链路，链路选择优先级从高到低为100/1000Base-LX、E1、56KMODEM、3G/4G（也可切换为手动选择传输链路）。实现电话语音业务（以及传真业务）和数据业务到IP网络的媒体变换，可以外接图像设备和提供WIFIAP服务。语音业务支持标准的SIP协议。采用WebServer管理设备运行；支持预定模式：点到点互联无需网管配置；面板操作，简单直观、易用。经优化后的系统示意图见图1。

图1　应急通信系统优化示意图

4.1　应急通信系统软件架构

4.1.1通信接入单元

通信接入单元为该系统终端的核心设备，主要实现各个通道接口的接入。通信接入单元的主要功能如下：建立现场WIFI覆盖，供各种类型智能终端使用，通过通信接入单元接入到应急中心。通过3G/4G、光纤、2M、FE接口和MODEM拨号等多种方式建立与中心的通信链路。提供4部SIP电话接入到应急通信中心的语音服务器，完成语音通话功能。提供HDMI接口和摄像头接口，能够加入到铁路MCU系统中，作为视频会议的客户端使用。

4.1.2智能手机终端APP软件

为了实现静图、动图、语音的采集与传送功能，智能手机终端是该系统终端的重要组成部分，通过装载APP应用，可以完成铁路应急的视频、语音和数据传输等应急业务，主要完成的功能如下：

（1）实时视频（动图）采集传输功能。使用智能终端拍摄应急现场视频，通过应急通信接入单元与应急中心建立的通信链路，实时传送该视频到应急中心服务器。

（2）静止图像采集传输功能。使用智能终端拍摄应急现场照片，通过应急通信接入单元与应急中心建立的通信链路，将该照片传送到应急中心服务器，也可以在智能终端手机相册中选取已经拍照好的照片进行传送。

（3）视频片段传输功能。使用智能终端录制应急现场的视频片段（录像文件），通过应急通信接入单元与应急中心建立通信链路，将该录像文件传送到应急中心服务器。

（4）信息录入功能。对现场采集的视频片段和照片，按照铁路总公司相应的规范添写上报人员、事发地点、上传时间、事件描述等相关附加信息发送到应急中心服务器。

（5）文件传送功能。支持与应急中心进行消息和文件的互相传递工作，包括即时的文字、语音文件交互，以及WORD、EXECL、TXT、PDF等常用格式的文件交互。

4.2　应急通信系统硬件架构

根据优化后的应急通信系统软件架构，并使上述描述的功能得以实现，现设计通信接入单元硬件面板图。通信接入单元初步设计的设备面板示意图见图2。

图2　通信接入单元设备面板示意图

面板上有各种状态及告警信号指示灯及拨子开关，E1接口、光以太网接口、以太网接口、话音接口及电源接口通过集成电路并由中心处理器实现功能互通。具体功能如下：

（1）E1端口：设备面板具有2个E1接口，是传输接口。E1接口采用BNC插座，阻抗为75Ω。

（2）以太网光口：设备面板2个自适应100/1000M以太网光接口，采用SFP光模块形式，支持Combo，是设备的一种传输接口。LX接口采用SFP光模块形式。

（3）以太网电口：设备提供4个以太网电口，其中第4个以太网口（标识“4/网管”）兼作监控口。以太网端口均为标准RJ45接口，支持自协商、10M半双工、10M全双工、100M半双工、100M全双工模式。

（4）语音接口：设备提供4个语音接口，作为用户接口。均采用标准的电话插座RJ11。

（5）3G/4G接口：设备提供3个无线网络天线接口，是设备的一种传输接口。分别对应3个内置3G/4G无线模块（默认，1—中国移动 3G/4G，2—中国联通 3G/4G，3—中国电信3G/4G）。

（6）SIM接口：设备提供3个标准SIM卡插槽，根据设备内部所配3G/4G模块类型选择使用移动、联通或电信的3G/4G标准SIM卡。

（7）WiFi天线接口：设备提供2个WIFI天线接口，内置WIFI无线模块，是设备的一种业务接口。支持WIFI热点功能，手机上运行APP通过WIFI实现数据接入功能。

（8）USB接口：设备提供2个USB接口，用于给手机等可通过USB接口连接的终端设备提供电源。同时，USB接口作为图像输入接口（含伴音，只能接1路）。

（9）HDMI接口：设备提供1路高清晰多媒体输出接口—HDMI接口，用户可通过该接口传输高清数字视频信号，和高质量的伴音信号。

5　结束语

优化后的应急通信系统实现了和社会的技术进步同步。使用最流行的混合编程技术开发移动终端APP软件，实现应急现场的动静图采集、信息录入及传输，保证了开发维护的简便性和易用性，为快速发展的铁路事业提供安全保障。

[1]《铁路运输通信设计规范》（TB10006-2005）.

[2]《铁路应急中心通信设备技术条件》（TB/T3232-2010）.[3]《铁路应急通信接入技术条件》（TB/T3204-2008）.