在無(wú)線通訊世界里，面對(duì)數(shù)據(jù)通訊市場(chǎng)的龐大發(fā)展?jié)摿Γ瑑煞N類(lèi)型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正在展開(kāi)激烈的競(jìng)爭(zhēng)。盡管兩種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之間的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式完全不同，但是，其競(jìng)爭(zhēng)的領(lǐng)域卻完全一致，從小容量數(shù)據(jù)的處理，到大容量文件數(shù)據(jù)、聲音數(shù)據(jù)乃至流文件影像數(shù)據(jù)的傳輸?shù)取Ｈ绾胃玫卣莆丈鲜鼍W(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運(yùn)作特點(diǎn)，進(jìn)而確定究竟哪一類(lèi)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更加適合“基于通訊的列車(chē)控制（CBTC, communication-based train control）”數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)，可以說(shuō)是非常關(guān)鍵。

1 兩種無(wú)線通訊技術(shù)

第一種網(wǎng)絡(luò)通訊類(lèi)型主要是基于全球移動(dòng)通訊標(biāo)準(zhǔn)（GSM）的蜂窩式無(wú)線移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)通訊全球標(biāo)準(zhǔn)從最初的模擬移動(dòng)電話系統(tǒng)發(fā)展到第一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，再發(fā)展到全數(shù)字式的第二代和第三代通訊技術(shù)系統(tǒng)，期間性能明顯優(yōu)化，容量大幅度增加。

另外一種網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)是一種基于數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的系統(tǒng)。其發(fā)展來(lái)源于當(dāng)今十分普遍的已經(jīng)沿用了幾十年的局域網(wǎng)（LAN），即在兩臺(tái)辦公電腦之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在以太網(wǎng)（Ethernet）的支撐之下，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的打包傳輸。

蜂窩式無(wú)線移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)門(mén)用于傳輸那些相對(duì)連續(xù)的流數(shù)據(jù)。如果兩個(gè)用戶之間已經(jīng)建立了電路聯(lián)系，那么，聲音、音頻和影像數(shù)據(jù)就會(huì)連續(xù)不斷地在兩者之間傳輸。即使雙方之間沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸，也會(huì)占用通訊資源，十分浪費(fèi)。于是，技術(shù)提供商開(kāi)始考慮充分利用空余的安靜時(shí)間和閑置通道時(shí)間來(lái)留做它用。這種做法適應(yīng)了目前數(shù)據(jù)傳輸市場(chǎng)日益龐大的實(shí)際需要。當(dāng)前，數(shù)據(jù)傳輸行業(yè)的一個(gè)通行做法是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，即將連續(xù)的數(shù)據(jù)流分割成一系列不連續(xù)的數(shù)據(jù)包。簡(jiǎn)而言之，蜂窩式網(wǎng)絡(luò)必須學(xué)會(huì)如何傳輸IP數(shù)據(jù)包。

盡管基于LAN的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（WLANs）本身就是專(zhuān)門(mén)為處理IP數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的，但是并不能保證數(shù)據(jù)包能夠按照正確的順序及時(shí)傳輸給對(duì)方。

兩種網(wǎng)絡(luò)通訊類(lèi)型之間還有一個(gè)不同點(diǎn)。蜂窩式無(wú)線移動(dòng)通訊技術(shù)主要基于陸地電話網(wǎng)絡(luò)，依據(jù)各個(gè)回路對(duì)容量進(jìn)行分配。每個(gè)電話使用者通過(guò)銅線連接到本地交換機(jī)，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)利用電話號(hào)碼來(lái)建立回路。不過(guò)，在兩個(gè)電話局之間進(jìn)行通話時(shí)，需要共享有限的長(zhǎng)途電路。當(dāng)然只要用戶愿意付錢(qián)，愿意打多長(zhǎng)時(shí)間就打多長(zhǎng)時(shí)間的電話。然而，由于回路數(shù)量有限，這種通訊技術(shù)一般用于列車(chē)與基站之間，或者從基站到列車(chē)控制中心的通訊聯(lián)系，如圖1所示。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（WLANs）不存在類(lèi)似問(wèn)題，如圖2。一般來(lái)說(shuō)，以太網(wǎng)比蜂窩式通訊回路有更高的容量，但是許多用戶在使用同一回路時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)線路“爭(zhēng)用”現(xiàn)象。線路爭(zhēng)用主要發(fā)生在數(shù)據(jù)包傳輸過(guò)程中。如果數(shù)據(jù)包之間發(fā)生沖突，那么，在經(jīng)過(guò)一段短暫停頓之后，通話雙方就會(huì)向?qū)Ψ皆侔l(fā)送一遍數(shù)據(jù)包。這樣，每位通話者就會(huì)得到自己的數(shù)據(jù)，只不過(guò)時(shí)間相對(duì)滯后一些。事實(shí)上，這種滯后，即所謂的等待時(shí)間，相當(dāng)短暫，只有幾毫秒（ms），幾乎覺(jué)察不到。

總之，兩種通訊方式各有千秋。一種有回路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，不會(huì)出現(xiàn)等待時(shí)間，但服務(wù)不一定跟得上；另一種服務(wù)跟得上，但可能會(huì)有一定的等待時(shí)間。

移動(dòng)的用戶適合使用無(wú)線通訊技術(shù)。在回路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，需要針對(duì)服務(wù)對(duì)象數(shù)量的多少和服務(wù)范圍的大小設(shè)置基站。只要通話者的活動(dòng)范圍沒(méi)有超越基站的服務(wù)范圍，就可以不必切換回路。反之，如果進(jìn)入到另一個(gè)基站的覆蓋范圍，那么通話回路就會(huì)通過(guò)新的基站進(jìn)行。所有這一切都會(huì)在計(jì)算機(jī)控制下進(jìn)行，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)通話信號(hào)的強(qiáng)弱確定回路的移交與否，在回路轉(zhuǎn)換過(guò)程中，通話質(zhì)量也不會(huì)受到明顯的影響。

是否決定將通話回路移交給另外一個(gè)基站的原理非常復(fù)雜。例如，移動(dòng)電話使用者若只是處于短暫的無(wú)效通話狀態(tài)（即聽(tīng)不到對(duì)方講話），但并不意味著走出所在基站的服務(wù)范圍。因此，系統(tǒng)在決定之前必須等待。如果等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，通話就會(huì)斷線，數(shù)據(jù)服務(wù)的質(zhì)量就會(huì)受到影響。

在WLAN系統(tǒng)中，需要建立相應(yīng)的聯(lián)絡(luò)點(diǎn)（access points，即無(wú)線電接收裝置），來(lái)服務(wù)于覆蓋范圍內(nèi)的通話者，不過(guò)與基站相比，聯(lián)絡(luò)點(diǎn)的覆蓋范圍要小許多。如果相鄰的服務(wù)區(qū)有另外一個(gè)聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，通話就會(huì)移交至新的WLAN無(wú)線電接收裝置，而不需要對(duì)回路進(jìn)行切換。網(wǎng)絡(luò)中的通話回路將會(huì)自動(dòng)更新IP地址，并且向新地址發(fā)送數(shù)據(jù)包。這樣，由于不需要網(wǎng)絡(luò)控制，回路移交的速度非常快。

那么，究竟哪一種網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)適合“基于通訊的列車(chē)控制（CBTC, communication-based train control）”呢？阿爾卡特公司CBTC數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)（DCS）是基于開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)和兼容性基礎(chǔ)之上的。其中，DCS非移動(dòng)模塊的選擇是基于IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)。移動(dòng)模塊則有幾個(gè)選擇，例如，對(duì)于蜂窩式系統(tǒng)或者回路轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，可以選擇GSM、Tetra和UMTS。另外，IEEE802.16e標(biāo)準(zhǔn)也是基于回路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，適合移動(dòng)狀態(tài)下使用。而IEEE 802.20標(biāo)準(zhǔn)則專(zhuān)門(mén)為高速移動(dòng)狀態(tài)設(shè)計(jì)。此外，WLAN網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)還有IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)，具體包括之前的 802.11標(biāo)準(zhǔn)、802.11a標(biāo)準(zhǔn)、802.11 b和g標(biāo)準(zhǔn)（俗稱(chēng)WiFi）。

2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

為了確保機(jī)車(chē)可以在任何地點(diǎn)進(jìn)行通訊，數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)必須沿著線路鋪設(shè)，在隧道也不例外。諸如GSM-R這樣的蜂窩通訊網(wǎng)絡(luò)，需要設(shè)置基站或者聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，來(lái)為覆蓋范圍內(nèi)若干平方公里內(nèi)成千上萬(wàn)的電話使用者提供通訊服務(wù)。因此，需要一個(gè)強(qiáng)大的中樞站點(diǎn)來(lái)為信號(hào)較弱的移動(dòng)用戶服務(wù)。

在機(jī)車(chē)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)中，需要沿線路設(shè)置若干聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，特別是在隧道內(nèi)部，因?yàn)橹挥羞@樣才能保證獲得足夠的信號(hào)覆蓋范圍。一條地鐵線路可能會(huì)設(shè)置100多個(gè)聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，但可服務(wù)的列車(chē)卻屈指可數(shù)。

不過(guò)，蜂窩式通訊技術(shù)在設(shè)計(jì)上并不是專(zhuān)門(mén)考慮沿著線路布局。并且，所需要的配件不是標(biāo)準(zhǔn)的，回路的移交非常困難，速度也慢，這與數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)相悖，如圖3。

與之相比， WLAN系統(tǒng)更加適合為線性分布的設(shè)施提供通訊服務(wù)。在聯(lián)絡(luò)點(diǎn)和移動(dòng)發(fā)射臺(tái)的配合下，可以很容易實(shí)現(xiàn)回路的快速、頻繁轉(zhuǎn)換，如圖4。

目前，由GSM-R系統(tǒng)控制的列車(chē)數(shù)量還十分有限，主要受制于系統(tǒng)的回路數(shù)量。一旦交通流量超過(guò)回路數(shù)量，就難以處理。而使用WLAN系統(tǒng)，面臨過(guò)多的交通流量，等待時(shí)間困難會(huì)稍微長(zhǎng)一些，但是總比沒(méi)有通訊服務(wù)要強(qiáng)許多！