接入网技术在铁路通信中的应用

世纪之交的通信技术是先进的数字技术、计算机技术、微电子技术与光电子技术的有机结合体，它将向着数字化、宽带化、智能化、高速化及个人化的方向发展。未来的通信要彻底克服时间与空间的限制，能够使用户在任何时间、任何地点与任何人进行包括语音、数据和视频等信息的交流。在这种情况下，出行的旅客也需要在列车上享受如同在办公室环境下的信息交流，比如同其它人进行语音、数据、传真、图像等信息交流，还要接入国际互联网。另外，随着铁路列车向高速化与准高速化方向的迈迸，为保证行车安全，实现有效的人机控制和提高运输效率，要求建立一个功能更加完善的，技术构成更加先进的铁路通信网。随着我国电信业垄断格局的打破，拥有仅次于中国电信的庞大铁路通信网络的铁道部，可以利用现有的专用网络设施积极参与竞争，向全社会提供高质量的电信业务。

要想使上述构想成为现实，就必须打破常规的铁路通信网的接入方式，采用先进的、现代化的有线和无线通信的传输和接入方式，实现铁路通信网的升级，适应信息社会的发展，发挥铁路通信网在国民经济中的社会效益和经济效益。

一、铁路接入网技术的现状

由于铁路列车具有高速运动的特点，因而无线（移动通信）接入网在铁路通信网中占有相当大的比重。当然，固定位置的车站（场）、单位以及各种固定设施之间的通信方式，首选方案仍是采用SDH光同步数字传输设备进行组建，同时应考虑采用ATM交换以及网络IP通信等先进技术来构成通信主干网及光纤用户接入网。比如采用“双纤单向环”接入方式，其不仅具有高速、安全、传输质量高、价格合理等光纤通信特有的优点，而且还具有路由迂回、设备备用等特点，从而具备自愈合功能，并使系统的可靠性大大提高。另外，采用远端用户单元（RSU）和数字环路载波（DLC）设备，组网更灵活、方便。组网的过程中要把投资与效益综合统筹来考虑，使系统不仅满足现在乃至几年内铁路通信的需求，而且还能够为出行的旅客及地面用户提供先进的电信业务，并且还需具备便于扩容的功能。

按照通信网被分为主干网，局域网和接入网等三部分的构思来看，铁路通信网也可以通过上述划分方法进行。就铁路的通信网来看，接入网占有相当大的比重，包括有线接入网和无线接入网两大部分。铁路有线接入网的情况与电信的接入通信网相似，铁道部将在未来的1～2年内建成可覆盖全国大中城市的铁路互联网，它是由铁路部门依托于基础铁路电信网，组织建设的可以支持众多信息服务的、具有多媒体通信能力的全国范围的计算机网络，铁道部将有可能成为我国第六个面向大众的计算机信息互联网络单位，为铁路通信走向市场做准备。关于有线接入这里不再叙述，下面主要讨论铁路的无线接入网，为此首先回顾一下移动通信的发展过程。

1．移动通信的发展过程

移动通信技术经历了由模拟到数字，由频分多址到频分+时分多址，再到码分多址（CDMA）的发展过程，并即将向宽带化、智能化和个人化的方向发展。移动通信系统大体可分为二代，第一代是以模拟技术为主，频分多址，工作在400～800MHz频段。由于模拟系统存在频谱利用率低、容量小、设备复杂、抗干扰性能差、保密性不强、价位高、业务面窄等固有缺点，不能满足通信市场急速发展的需要，因此诞生了第二代移动通信系统。第二代移动通信系统采用数字化、时分多址方式等全数字化技术，克服了第一代移动通信的缺点，得到了迅速发展，目前的移动通信数模兼容，以数字系统为主。随着用户对信息接入量的需求呈指数的增长，电信工作者们着手建立最新一代的移动通信 第三代移动通信系统。

第三代移动通信系统具有全球化、智能化、个人化和综合化的特点，工作在2000MHz波段，采用宽带的CDMA技术，涵盖地面系统和卫星系统，包括海陆空三维服务面，集成话音、数据、视像、ISDN和多媒体多种业务。这一系统以多种空中接口和接入方式，可向高速和慢速移动用户提供服务。

2．铁路无线接入网现状

铁路通信网是为旅客和铁路公务、应急抢险、行车维修等人员提供及时可靠的通信，以提高服务等级和运输效率。保证列车的安全，达到高效运营而建立的，它是一种集列车公务通信和区间移动作业通信为一体的列车移动通信系统。但是铁路结构自身的特点，决定了该系统与公用移动通信网和区域性的专业移动通信网的差别，它是一种属于线面结合、以线为主的链状网。

铁路通信的无线接入部分目前仅有的是400MHz的无线列调系统，它完成车站值班员与进入其管辖区段的列车车长以及列车司机之间的通话联系。当列车即将进站或即将出站时，这些通话才进行，否则如果没有特殊的情况，则在列车运行于区间时，通话一般不进行，这主要是从节约频率资源，减少同频干扰的角度出发的。但是，随着铁路现代化改造进程的迅速推进，从前单一的无线列调系统已经远远不能满足铁路无线通信的需要，这样就迫切需要建设一套适合于铁路现代化运营指挥需要的先进的无线通信系统。这一系统应该采用小区制，并完成大三角功能。也就是说，系统必须可以实现调度中心与车站值班员之间、车站值班员与列车司机之间、列车司机与调度中心之间的通话功能，必须可以实现线路管理区间的公务移动通信功能，同时还必须能够实现调度中心与列车司机室之间实时的双向数据通信功能。基于这一想法，构成铁路无线通信接入网的方式可以采用现有的无线通信方式的集群通信方式、GSM（全球移动通信系统）移动通信方式、CDMA移动通信方式。

集群通信系统是一种功能强大的专用移动通信系统，是通信与微处理机技术、程控交换技术、计算机网络技术紧密结合的产物。它集交换、控制、通信于一体，通过无线拨号的方式把一组信道自动最优地动态分配给系统内部用户，最大限度地利用系统资源和频率资源，降低系统内呼损，提高服务质量。由于它具有群呼、组呼、强插、强拆等功能，特别适合于调度指挥以及应急、抢险等场合，并较好地解决了通信频率合理分配的问题，因而倍受专业运营管理部门的青睐，被确定为现行铁路移动通信方式的首选类型。但是这一系统还具有一定的缺点，主要包括采用动态的频率分配，没有考虑与周围公用网的有效融合问题，没有先进的路由合理选择功能，并且在建立通路和自动过网时存在信息丢失现象，保密性不强，容易受干扰等，这些缺点对于话音通信的影响不大，但是会对列车与调度指挥中心之间的实时双向数据通信造成较大的误码，因而对于要求较高数据通信误码率的场合并不适合。

即将动工的秦沈客运专线的移动通信系统主要包括400MHz的无线列调系统和800MHz的集群移动通信系统，考虑到集群移动通信系统在越区切换过程中会存在信息的损伤，因此将数据通信部分交由无线列调系统来完成，集群移动通信系统仅进行区间通信（如大三角功能的话音通信，公务通信以及应急抢险通信等），并留有调度电话进入的余地和接入公用通信网的功能。这一系统也是我国铁路以集群通信的方式为无线接入系统的第一例，是我国铁路通信史上的一个重大变革。
二、铁路无线接入网未来的发展趋势

随着改革的进一步深入和社会信息化的进展，不仅要求铁路通信网具有更强的保障铁路安全运营的通信功能，以适应高速列车通信的需求，而且要以铁道部的全程全网的优势全力发展电信增值服务及经营与中国电信业务范围一样的电信业务，参与同中国电信的竞争，使旅客和网络覆盖区的广大用户方便地享受信息的服务。比如随时随地的提供铁路客货运输资讯信息、订购火车票等服务，在列车就能享受语音、传真、数据、视频、移动通信及Internet等服务。不过，铁路现有的通信网络设施庞大而落后，这是目前该网络发展的最大障碍。

80年代开发应用的集群移动通信系统具有信道利用率高、组网灵活等优点，能够确保旅客通话的高质量和优先等级，可供列车公务人员进行业务通信，也可利用调度功能组成临时的应急通信和收容沿线的移动作业通信，基本上能够满足目前的铁路通信的需要，秦沈客运专线就是采用这一系统来实现铁路移动通信的功能。但从更高的通信目标来说，比如为了实现列车的实时定位、追踪，让列车上和列车下的公务人员都能够随时随地获得整个路况信息，实现列车运行、调度等自动控制，能够为广大旅客提供除语音服务外，还能提供传真、数据、视频、移动通信及Internet等服务，还有向铁路沿线的居民提供电信业务，随着这些业务的出现，原有的通信系统就不能满足要求，应该应用先进的移动通信技术，对铁路通信网进行改造，建立新的、必要的移动通信系统，比如微蜂窝移动通信系统，或者是第三代的移动通信系统。当然，建造铁路通信网，应根据铁路的实际情况，在不同的地区要因地制宜地发展有线和无线接入系统。

考虑到未来铁路发展对通信的需求，认为在通信系统寿命期内，运输会出现明显的增加，作为用户联络手段的通信系统，在规划其指标构成时，必须计算一定的弹性需求。此外还要考虑通信系统的容量扩充性问题，选择便于扩容的通信方式。从系统高可靠性的要求出发，还必须与别的系统（如微波／租用线路等）结合起来构成一个统一的整体，以此提供必要的备份。

在欧洲，经过长期的研究和决策，最初确定的是两种系统，一个是GSM，另一个是TETRA（泛欧集群无线通信）。后来由于GSM的技术日趋成熟，使用范围迅速扩大，造价逐渐下降，并且又由于在用户迅速扩展的情况下，集群移动通信解决方案所存在的问题日趋突出。鉴于此，欧洲的铁路移动通信系统最后定位于GSM的方式，并将铁路移动通信所具有的特色（群呼、组呼、优先级别、强插、强拆等功能）加进去，构成GSMR（用于铁路的全球移动通信系统）的解决方案。

铁路通信网未来的发展趋势应该是向着与公用网相融合的方向，并达到与公用网的统一。从而使得用户无比是在运行中的列车上，还是在铁路网的覆盖区域均能够通过铁路通信网进行如同办公室一样方便的信息交流，如进行电话联络，宽带的数据通信和图像传输，接入Internet等。而要满足这一要求，集群移动通信系统已经远远不够，GSM（R）和现行的CDMA技术也不能达到这一要求。从现在的发展情况看，惟有第三代的CDMA技术才可能担当起这一重任。因此，铁路通信网的无线接入部分今后的发展方向也必须是朝着第三代CDMA的方向。当然，并不是说第三代的CDMA技术就可以直接用来完成未来的铁路无线接入系统的功能，如同GSMR一样，必须将铁路通信所必备的功能（如群呼、组呼、优先级别、强插、强拆等功能）融入这一技术之中，形成具有铁路通信特有要求的公用无线通信接入网。

另外，考虑到铁路已经延伸到很多较为偏僻的地区，这些地区的公用通信网尚未建立起来。利用已经建立好的铁路通信网，并将其经过适当的扩容改造，比如建立单基站无线接入系统，增加移动交换功能，广泛发展固定用户和移动用户，从而取得应有的社会和经济效益。

铁路通信网是保证行车安全、提高运输效率的有力工具。本文讨论了无线接入技术在铁路通信网中的应用现状及其未来的发展趋势，认为铁路通信网应该顺应当今通信技术的发展潮流和市场的需要，在保证铁路通信要求的前提下，发展多种接入方式，特别是无线接入方式，逐步达到同公用网的统一，从而参与同其它电信部门的竞争，为出行的旅客以及网络覆盖区域的用户提供高质量、方便、快捷的电信服务。

作者：延凤平 张春燕
　 摘　要：本文介绍了江苏省经济地理信息互联网发布的解决方案和实现方法。该方案采用MapXtreme平台，利用ASP技术和脚本语言Javascript，Vbscript及HTML技术，响应浏览器端的动态请求，诸如信息查询、显示和图形的缩放、漫游，并根据用户请求完成属性数据的可视化表达。

关键词：经济地理；信息；互联网；发布；江苏

An Internet Release Plan for Economic Geographic Information of Jiangsu Province LI Ming-ju, XU Jian-gang

　　以Internet为基础的Internet GIS技术为地理信息资源的充分利用和社会化共享提供了可能。众多的厂商推出了Internet GIS解决方案，从其运行机制来看，一般可以分成两类：(1) 基于服务器的应用系统，如ESRI公司的Map Objects Internet Map Server (IMS)和ArcView Internet Map Server (IMS)，MapInfo公司的MapXtreme,其早期同类产品为MapInfo ProServer;(2) 基于客户端的应用系统，如AutoDesk公司MapGuide, InterGraph公司的GeoMedia WebMap。
　　1998年12月，江苏省科技信息网对外发布了江苏省经济地理信息(http://www.sti.js.cn)。该应用提供了江苏省行政区域划分，叠加了市、县、乡镇和村级人口、GDP、工农业产值以及第一、二、三产业产值等社会经济数据，以及江苏省4条高速公路(沪宁高速公路、宁连高速公路、宁通高速公路及南京机场路)和最新国省道，展现了江苏省国民经济发展和交通建设的最新成就。系统除了提供地图的缩放、漫游、距离丈量等图形操作功能外，通过数据可视化方法，可采用专题表达手段表达社会经济发展的统计和对比；同时，地理信息的查询可以为各政府网站或相应的互联网网站提供看得见的链接。这里对该应用系统的基本方案及其实施过程中的几个问题作一归纳。

一、构网方法与系统方案

　　系统运行和开发环境采用MicroSoft的Internet解决方案，即服务器主机操作系统平台为Windows NT 4.0, IIS 4.0 Web服务器，SQL-Server数据库，程序开发语言为HTML，ASP，和VBscript,Javascript等。
　　MapXtreme是MapInfo公司的地图网上发布产品，是一个典型的基于服务器端的应用系统，它的核心是MapX控件。安装MapXtreme后可以添加MapX控件。MapXtreme由3大部分组成：(1) 地图服务器管理，完成服务器的配置和地图引擎的设定，它指定了浏览器端所显示的地图表现形式；(2) 基准地图数据管理是一个管理无缝地图图层的工具，指定了基准地图数据所在目录和路径；(3) 地图对象管理，由多个地理对象按选定的投影方式以适当的显示比例构成地理对象集合(Geoset)，并根据不同的地理对象设置相应的缩放显示范围。这种由上至下的设置方式实现了地图对象的逐级分类显示，可以保证图面的清晰和整洁，还允许系统设置标注属性、增减图层或改变图层属性设置。
　　采用ASP环境生成一个基于MapXtreme的地理信息网上发布系统，还需规划一个应用系统的工作目录。在Web-Server上，利用微软管理组(MicroSoft Management Console)等工具创建一个虚拟目录指向该工作目录，并使虚拟目录的“Executable”项选中(Checked)。
　　浏览器端采用帧组(FrameSets)方式划分为两帧，一帧为地图及相应的表单提交控制窗口，用来显示地图对象并提供地图对象的操作按钮及其他相关的表单控制键；另一帧为信息显示窗口。用户通过统一资源定位器URL定位到本应用后，首先获取一个地图引擎(mapengine),在地图显示窗口输出地图，点击查询操作后信息窗口显示相关查询信息。

二、使用动态服务器网页ASP

　　ASP(Active Server Pages)是微软公司的新一代开发动态网页的技术。它是一个Web服务器端的开发环境，利用它可以生成和运行动态的、交互的、高性能的Web服务应用程序。ASP属于Active技术中的Server端技术，与常见的Client端实现动态主页的技术(如Javascript等)不同，ASP中的命令和script(脚本)语句都是由服务器端来解释执行的，执行的结果产生动态生成的Web页面，并送给浏览器，因此不必考虑浏览器是否支持ASP。
　　ASP具有以下特征：(1) 完全和HTML集成；(2) 易于生成，无须手工编译和链接；(3) 面向对象，可扩展Active Server组件；(4) 可使用任何script语言，只要提供相应的脚本驱动(engine)即可。ASP自身提供了VBscript和Javascript的驱动，VBscript为其缺省的script语言。
　　ASP的5个内建对象可提供更高一级的Web功能。
　　(1) Request——从浏览器端获取信息。本对象的一个重要方法是Form(),其作用是用来提取浏览器端的用户请求信息。例如，本应用为用户提供地图显示比例设置，系统使用Form()方法完成对用户设置的请求，参考代码为
　　If Request.Form(FRM-LAST-ZOOM).Count=1 Then
　　　　fZoom=Request.Form(FRM-LAST-ZOOM)
　　　　If IsNumeric(fZoom) Then
　　　　　　bResult=SetMapZoom(fZoom)
　　　　End If
　　End If
　　(2) Response——将信息回馈给浏览器，它的一个重要方法是Write(),用来向浏览器输出一条消息；对应于用户查询请求，系统将查询结果信息组织到进程变量SESN-HTML中去，然后使用Write()方法在信息显示帧显示查询结果：
　　Response. Write Session(SESN-HTML)
　　(3) Server——提供Web-Server工具。
　　(4) Session——存储在一个进程内使用的信息，本进程采用以下代码初始化用户所请求的地图对象:
　　Set Session(SESN-MAPPER)＝
　　Session(SESN-COURIER).GetMapFromNewServer(miMapName)
　　(5) Application——在一个ASP应用内让不同的用户使用这共享信息。

三、请求—响应方式

　　通过JavaApplet生成一个Web页面(HTML)，它首先定义如何装载Applet,ASP代码完成为GIF文件输出，并将GIF文件的URL传递给JavaApplet，JavaApplet显示由ASP代码产生的GIF文件。(JavaApplet在客户端运行，而ASP脚本命令在服务器端运行)。ASP的余下部分定义了表单域的分类，它允许用户完成多种任务如查询，设置显示比例，专题统计图制作等。一旦请求装载完成后，用户就可以与MapApplet交互。
　　交互的方式有2种渠道：
　　(1) 直接的地图操作。如果用户点击工具板按钮(如缩放、漫游、文字注记、信息查询、丈量距离等)，系统由一个Java小程序负责处理这些请求。Java小程序针对具体的请求完成相应的动作，并将处理结果回馈用户。
　　(2) 使用表单域进行非直接的地图交互，如定位查询、图层控制、专题图制作等，点击这部分表单引起应用重置。

四、进程控制

　　系统以进程的方式向用户分发请求响应。用户启动浏览即开始一个进程，系统给每一个进程分配一指定的时间，如果在指定的时间内用户没有“活动”(Activity),则发生用户进程超时。进程超时后，系统自动调用一个子例程来释放本进程，以减少服务器端的开销，更好地满足其他用户的进程请求和速度需求。

　　如果进程超时后，用户再次激活系统应用，这时会再次引起一个新的表单提交，系统再次为响应用户请求而初始化一个新的进程。系统设计了隐式表单(Hidden-form fields),通过调用隐式表单的方法来获取用户上一进程的状态参数。新的进程自动使用这些状态参数来“恢复”为上次进程状态，因此用户不会体会到进程超时的问题。

五、数据的可视化表达

　　江苏省经济地理信息系统的互联网发布方案采用了我省1∶25万地图数据，经适当处理后对外公开发布，内容主要包含县级以上行政区域，村、乡(镇)行政驻地，以及道路、航道、水系等基本框架地理数据。对于村级以上行政区划分别对应叠加了如人口、GDP值、工业总产值、农业总产值、第一产业、第二产业、第三产业等社会经济属性数据，对道路、航道则叠加了对应的描述性数据；这些数据为有关用户提供了各级行政区域的经济信息及基本的道路交通信息，构成了各种专题的可视化表达基础。

　　系统提供了诸如范围取值、直方图、饼图、等级符号、点密度和独立值等多种地图专题类型，用户可以选取多个属性数据，按照系统缺省风格制作地图专题，直观了解江苏不同地区的经济发展状况。同时系统允许高级用户依个人喜好定制专题。系统提供的定制专题选项在信息窗口的下面，通过拖动帧的分界线可以看到，因此不影响整个界面的布置。■

参考文献：

［1］龚健雅，等.当代GIS的若干理论与技术［M］.武汉：武汉测绘科技大学出版社，1999.
［2］鲍　泓，等.WINDOWS NT组网技术［M］.北京：电子工业出版社，1998.

作者：李明巨　徐建刚