快速、可靠、高效率　新一代鐵路通訊網路應用(上)

從200年前建立的第一套現代化鐵路網路系統開始，網路系統在鐵路技術應用上甚少有技術上的變革。甚至有不少鐵路網路系統仍使用最初的「肉眼觀察」(Mark I eyeball)方式。但對於未來更為快速的鐵路運輸設備，像是磁浮列車等，無線數據技術將有助於提升鐵路網路系統。

當動態影像技術剛開始接觸大眾時，觀眾對於螢幕上會動的列車感到相當訝異，甚至覺得驚恐。在不斷變化的市場預期和技術進步，列車通信技術也經歷了類似的過渡情況。專業人士必須準備好接受這些新的挑戰和風險，避免被新技術影響而措手不及。

簡單地說，就是現代化的鐵路通訊系統必須做得更多。鐵路通訊網路系統的應用在今天必需要有更大的頻寬、更即時的反應、而且還要更可靠。以下將就這幾點來加以說明。

現代旅客期待更高層次且方便的安全和服務。為了滿足這些高期望，車載通訊業者除要提供車上即時監控系統外，還需要提供包括新聞，天氣，遊戲，甚至上網的娛樂系統，來滿足鐵路運營商、客運業者、乘客。當然，所有這些應用都需要足夠的頻寬。因此必須讓足夠的頻寬成為可能，才能讓語音、視頻和列車控制網路上的其他數據資料得以傳輸，也才能簡化操作和維護的程序。

老式鐵路列車控制系統是依照訊息發出，然後再以人工操作的方式，將視覺訊號、軌道電路加以組合傳送出去。這種方法需要比較長的反應時間(尤其是因應需要而將軌道畫分成更長的閉塞區間時)，一方面是因訊號處理速度緩慢，另一方面也是為了安全考量。在引入「Communication-based Train Control」(CBTC)後，運輸和發車的效率提升不少，並且在不需要影響安全的考量下，允許在操作上縮減閉塞區間的長度，提高運輸的效能。但是，若使用的是一套不具有即時反應的CBTC系統時，還是需要較長的系統傳輸和反應時間，且系統在使用上也較為繁瑣，與過去的類比技術相比，並沒有進步多少。因此一個具有即時反應效能的CBTC系統能夠同時兼顧在安全的考量下，提高發車班次和運輸載客的效率，來達到鐵路營運商的要求。

由於越來越多的鐵路營運商使用先進的車載資通訊網路系統，因此新一代的車載通訊網路系統必須具有相當的可靠性，才能應付不同使用環境的需求。特別是車載網路通信系統設備必須有足夠的彈性和強韌，克服機械操作時特殊要求和嚴峻環境，像是過熱、當機、或是環境振動和電磁干擾。像是MOXA AWK-4000和AWK-6000系列的IP68工業無線網路設備，就是專為嚴酷環境下的工業應用而設計，在交通應用中震動和衝擊等環境因素干擾下也能可靠運作。

工業等級無線技術的發展讓鐵路營運商在佈線難題中獲得解放，但對於有移動需求的車載通訊網路系統來說，要如何運用無線技術也是另一個挑戰。目前所有可用的無線技術解決方案，無線區域網路(WLAN)解決方案能在功能和成本上取得最佳平衡。WLAN顯然是一個更好的選擇，可以使車載通訊提供者魚與熊掌兼得。它提供最大的頻寬和最低的總成本。WLAN不僅安裝成本低，而且也沒有必要支付費用給衛星或數據服務提供商。車載通訊網路技術可以取得這最後一塊拼圖，發展優化的漫遊技術使 WLAN可支援移動的列車通訊網路系統，甚至在相對的高速下也可支援。(本文由四零四科技提供，黃愷橙整理)