基于IP网络的数字录音联络通信系统的设计与应用

张志斌

目前，电务人员在铁路沿线作业仍使用模拟对讲机进行联络防护，存在联络距离有限、容易产生串扰、抗电磁干扰不强、通话不能录音、不能远程监听对话等不足，无法满足当前铁路的安全生产需要。因此，建设一套基于IP网络的数字录音联络通信系统，以实现信号全线覆盖、各车站通信互联、多级调度指挥、通话录音存储的功能，为电务段现场作业安全和统一调度指挥提供有力保障。

1 结构设计

根据电务段的生产组织机构设计网络结构，包括3级，分别为段指挥中心、车间中心和车站子网。段指挥中心设于段本部，车间中心设于车间本部，车站子网设于沿线各站，如图1所示。

该系统采用有线和无线混合组网方式。

1．有线链路。系统整体网络以有线链路为主，各车站数字基站配备基站控制器 （含有线链路联网模块），通过铁路内部有线IP网络与车间、段中心连接，每个基站、终端、服务器分配固定IP地址。

图1 数字录音联络通信系统网络结构图

2．无线链路。各车站数字基站具备无线自组网链路接口，具备无中心无线数字链路自组网功能，能与固定式无线自组网基站 （长大区间设置）、便携式无线自组网基站 （短隧道区间设置）进行无线互联。

2 系统组成

系统主要由段指挥中心终端、车间服务器、车间终端、车站数字基站、无线自组网基站、数字终端、网络设备等组成，系统结构如图2所示。

1．段指挥中心。负责整个网络的调度指挥及管理，设置一套数字汇接交换机 （一级节点）、3个调度台和2个网管终端，供总指挥中心进行远程调度、录音分析及远程管理。

2．车间中心。为一个能够独立工作的模块，每个车间设置数字汇接交换机 （二级节点）、1台调度录音服务器、1台中心控制服务器，供车间的调度指挥、录音分析、维护管理使用。

3．车站数字基站。经调查线路实际情况，车站站间距离约10km，每个车站设置1个基站可基本满足信号覆盖，每个站点 （有IP网络）均放置一套单数字基站设备，所有车站基站通过IP网络进行联网。

一个车间内的所有基站组建成一个独立子网，所有车间的基站联网可组成多个子网，同一个子网内的基站可以实现同频同播功能。

4．盲区信号覆盖设备，分为3类：①长大区间盲区，对不具备有线链路条件的地点，采用固定式无线自组网基站实现信号覆盖，该基站与相邻的车站基站通过无线连接组网，并通过有线基站的群组划分来实现固定式自组网基站的群组划分；②短隧道通信盲区，采用便携式无线自组网基站，与车站基站通过无线连接组网，多个无线自组网便携式基站可组建片区无线自组网与车站基站连通；③普通区间盲区，采用车载式无线链路机实现信号覆盖，使数字终端能可靠的与车站通信。

5．数字终端。采用高性能的专业数字对讲机，具备噪音抑制、音量优化、通话录音、防护提醒、模拟数字双制式、内置GPS定位模块等功能。

3 功能设计

3．1 基础功能

1．呼叫功能：包括个呼、组呼、全呼、紧急呼叫4种呼叫方式。其中，车间可以呼叫车间管内各工区，段指挥中心可以呼叫段管内各工区。

2．分区域同播：通过网管终端可设置任意区域内的同播，对基站进行分组、分群、组合、互联互通，实现全网或区域的同频同播。

图2 数字录音联络通信系统结构图

3．无线自组网：各基站均配备无线链路收发模块，以单频点无线方式自动识别并握手联网，实现同播，具备级联能力。车站基站平时采用有线网络与所属交换节点联网，当基站有线网络中断时，采用无线单频数字自组网联网，保证同频同播正常使用。

4．制式切换：在管理终端，通过软件配置调整即实现全网模拟同播、数字同播等工作模式的切换，无需硬件更换。

3．2 调度功能

段指挥中心、车间中心调度台具备调度功能，主要包括发起呼叫、监听分析、发短消息等。

1．发起呼叫：调度台对指定的号码发起呼叫，与数字终端或组进行通话。

2．监听分析：某个通话正在进行时，调度台能够随时加入到该通话或监听该通话音频。

3．发送短消息：调度台可向网内的任意数字终端 （须有显示屏）发送短数据消息，内容由发送者编辑，可包括英文字母、阿拉伯数字、标点符号、中文等。

3．3 网管功能

主要包括设备状态管理、信息统计管理、软件和配置管理、安全管理、以及操作日志管理等。

1．系统状态管理：显示和查看全网所有设备的拓扑及运行状态，动态监控全网呼叫的实时情况；系统具有API接口，可通过接口对外提供对数字终端的定位、轨迹查询功能。

2．软件和配置管理：对信道机频率、亚音、功率、电源、数字终端等参数配置管理，对系统软件进行远程升级维护。

3．信息统计管理：对系统类故障告警信息、所有呼叫数据等进行查询和统计，并以不同的形式显示统计结果。

4．安全管理：对用户进行管理，并对不同级别的用户分配不同的权限。

5．操作日志管理：记录、存储和查询系统内各个用户的操作情况。

3．4 录音功能

1．通话录音：录音服务器能够将参与通话的音频录制下来并存储到硬盘上，存储的录音能随时调出播放。

2．录音回放：可根据通话双方的信息或一些其他参数，包括主叫号码、被叫号码、通话时长等，查询调出该通话记录，播放该通话音频。

4 现场应用

目前，数字录音联络通信系统已在广州电务段调度指挥中心、广深线信号车间、京广线广坪段信号车间部署和应用，经3个多月的使用，该系统具有以下优势。

1．采用数字通信有效地解决了频率资源紧张，避免相邻工区、其他部门电台串频干扰等问题。

2．系统网内所有基站通过网络互联，可根据需要任意划分群组，实现电务段、车间、工区的多方通话，不受距离限制，极大提高了生产指挥能力。

3．利用无线基站与车站基站自组网，能够便捷、灵活的实现对大区间、隧道等盲区的信号覆盖，降低了盲区信号覆盖的建设成本。

4．段指挥中心、车间中心可以随时监听作业通话，及时发现和纠正问题，避免作业事故。

5．系统对所有通话进行录音存储，具备录音检索和回放功能，为作业安全分析、问题追责提供可靠的数据支持。

总之，该系统极大地提高了电务段的生产指挥、安全防护、作业分析能力，将安全生产管理提高到新的水平。

［1］ 闻映红，张金宝．数字与模拟对讲系统的对比分析［J］．铁道通信信号，2012，48（2）：67－70．

［2］ 辛然，谢晓明．数字对讲机互联网传输的中心站软件设计［J］．现代电子技术，2010（2）：73－79．

［3］ 郑祖辉，数字集群通信在中国的回顾、现状和发展［J］．移动通信，2008（Z1）：15－19．