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【摘要】 随着无线技术的快速发展，无线电话系统将被越来越多的厂矿、企业所采用。基于WIFI的无线电话系统不仅能够提供清晰的语音通话功能，同时还可以用于数据传输、用于无线定位、用于活动轨迹跟踪，是生产调度和安全生产的重要工具。三门核电有限公司将基于WIFI技术的无线电话系统作为电站的主要通信手段，这既是设计的创新，更是对传统通信手段的挑战。
【关键字】 无线电话系统 MCU 无线定位
引言
目前各核电企业虽然有多种通信手段，但都以有线为主，有线通信手段由于其安装位置固定，且分布数量有限，远远不能适应作业人员及其管理上的需要。无线电话系统可以实现生产管理人员、一线工作人员及调度人员之间的实时联系，并可以对厂房内人员进行实时跟踪监测和定位，随时清楚掌握每个人员在厂房内的位置及活动轨迹。如果发生灾变，还可立即从监控计算机上查询事故现场的人员位置分布情况、被困人员数量、遇险人员撤退线路等信息，为事故抢险提供科学依据。
同时，也可利用系统的日常安全管理功能，对电站人员进行安全管理。
作为国有现代化的大型核电企业，三门核电对生产安全及生产调度一直是非常的重视，投入了大量人力物力开发建设。实现厂房内作业人员与主控室的实时通讯，使主控室及时掌握厂房内人员的动态分布及作业情况，开发建设核电厂房内无线电话系统已成为三门核电实现安全生产调度和保障生产人员安全的迫切需要。
一、需求分析
现在许多核电仍使用着有线调度通信系统，调度电话在厂房内安装位置固定，且分布数量有限，而核电站工作分布区域广，整个电站又分为多个工作区，加上生产环节多、每个生产环节在地理位置上又是分散的，为了确保厂房内人员的人身安全，让主控室调度指挥人员能够实时了解到厂房内的工作情况，并根据工作实际进行合理调度，无线电话系统是实现上述目标的最佳通信手段。
核电生产主要在核岛和常规岛厂房作业，不安全因素多，人员、设备流动性大，生产作业流程在厂房内还具有多工种联合流水作业的特点。这种作业对运输、安装、调试之间的配合要求很高，信息传输必须及时、准确。核电厂房内是一个特殊的工作环境，有易燃、易爆和放射性气体，无线电波传输衰耗大（例如，在地面通信距离可达数几千米的手机，在厂房内通信距离仅有几十米）等特点。
二、技术选型
由于核电厂房的特殊性，制约了厂房内无线电话系统的发展，但随着近年来无线技术的快速发展以及科技水平的不断提高，新型的无线技术越来越多地服务于特殊环境中，国外不少核电厂已经采用了无线通信手段。
WiFi，全称Wireless Fidelity，人们习惯用WiFi来称呼802.11b协议。IEEE802.11规定的发射功率不可超过100毫瓦，实际发射功率约60～70毫瓦，使这类设备可以设计成符合核电安全要求的本质安全型设备。同时WiFi工作在免授权的2.4GHz频段。
WiFi技术先进、又工作在免授权频段，以及其协议本身能限制其设备的功率，使得WiFi设备可以设计成符合核电安全要求的安全型设备。
三、无线电话系统的具体应用
3.1系统模型
为确保电站主要通信手段——无线电话系统的语音质量，设计者们为无线电话系统设计了一套WiFi专用的工业以太网络，并根据无线电话系统的需求与目标，提出了基于WiFi技术的无线电话系统的模型，如图1所示。
WiFi无线电话系统实际上就是用软交换技术实现IP电话的控制系统即MCU（Main Control Unit）；然后通过WiFi无线技术将承载话音的IP包传输到各区域，实现全厂的WiFi无线通信；并通过软件编程实现对IP电话的调度功能。
从图1可以看出，WiFi无线电话系统的模型分为三层结构：
3.1.1数据源层
数据源层包括WiFi手机、IP电话以及其它生产调度指挥的多媒体终端；这里的数据源主要指可将话音等信息数字化并压缩打包为可在IP网络传输的设备。以WiFi手机为例，主要由VoIP处理器（对信号进行编码、分组打包等处理）、模数转换器（对信号进行模数、数模转换），以及电源控制集成电路（系统的电源控制）等。
3.1.2承载传输层
承载传输层包括厂房内外的WiFi无线网络、厂房内外的WiFi专用工业以太网以及各种数据协议接口；工业以太网是WiFi应用的基础，是数据IP化的前提条件；承载传输层负责将承载了话音的IP包通过传输网送到目的地；而WiFi无线网络是无线电话系统的核心，是实现WiFi无线电话系统的网络基础。承载传输层还应包括IP与传统电话网的各种接口，如：E1、ISDN等。
3.1.3应用处理层
应用处理层包括MCU、调度台、IP调度通信服务器、语音服务器、录音服务器等。本层负责对呼叫进行接续等控制，并实现群呼、强插强拆、录音等电话调度功能。MCU是以高性能服务器为硬件载体、采用软件技术、使用标准的协议（SIP等）开发的，可以分为硬件层、软件模块层、维护管理层和控制接口层4部分。软件模块层又分为语音信号处理、PSTN呼叫控制、IP呼叫管理、IP呼叫控制、IP数据传输等。
通过对模型的分析可以得出，基于WiFi技术的无线电话系统的设计主要内容是承载传输层的WiFi无线网络系统以及应用处理层的IP电话调度系统。
3.2设备组成
3.2.1 数据源层设备
（1） 无线手持终端
无线WiFi终端采用SpectraLink 8030 WiFi手机，主要是提供移动电话服务，它具有拨号呼叫、可编程直通键、呼叫转移、免提全双工通话扬声器、和手机麦克风静音。
（2） 触摸屏调度台 调度台是整个无线电话系统的指挥中心，它是话务员（调度员）操作调度业务服务器的界面，同时，系统的所有指挥、调度功能也是通过调度台与IP调度通信服务器的通信来实现的，因此调度台应承担如下两项功能：即话务台功能和指挥调度功能。话务员要通过调度台向IP调度通信服务器发送各种命令，控制其完成调度业务过程中需完成的各种操作。同时，还需要配合调度功能，随时提供各成员分机的状态、显示及各功能键的工作状态。
触摸屏调度台使用图形化界面，能够显示实时系统内的IP终端系统状态，通过不同的图标、颜色来显示用户的不同状态（离线、在线、空闲、呼叫、会议等）：使管理员直接、方便地管理调度。
3.2.2 承载传输层设备
（1） 无线基站
无线电话系统的基础设施是一个专用网络，只有WiFi电话被允许访问无线网络，而通过修改规则以及无线网络管理能力组件可以禁止其他无线终端设备连入。在设备选型上，采用Aruba公司多业务移动控制器Aruba-6000-400-FI作为基站控制器，双无线电接入基站AP-70-FI无盲点完全覆盖核电厂室内区域，室外采用高功率的无线基站AP-85对核电厂控制区域的室外部分进行覆盖。基于IEEE 802.11无线局域网的瘦AP和移动控制器，使整个无线网络基础设施更加灵活和健壮。基站是电磁干扰最主要的发射源，Aruba公司的AP发射功率可以根据实际情况进行动态调整，从而确保重要仪控设备的正常工作。
3.2.3 应用处理层设备
（1） IP调度通信服务器
IP调度通信服务器是整个无线电话系统的核心节点，硬件设备采用IBM Xseries 3850服务器，软件安装Trinno Link 的Lucid的智能调度通信系统。
IP调度通信服务器主要功能包括普通电话交换机的点对点呼叫、呼叫转移和代接等，同时具有强大的调度功能，可以支持在组内配置6级调度员，主要调度功能包括：强插、强拆、组呼、全呼、会议、录音等。
（2） 无线定位服务器
无线定位服务器是基于分析手机之间和手机连接的AP的射频信号，通过数据分析处理，能够实时快速地找到电厂内无线手机位置。无线定位服务器的硬件也是采用IBM Xseries 3850服务器，软件安装华枫信通的无线定位系统。
通过无线定位服务器，可以显示某个选定区域内的所有手机、可以在地图上实时显示某个选定手持终端的当前位置、并且能够回放选定时间段内的手持终端位置轨迹。
（3） 录音服务器
录音服务器与IP调度通信服务器、触摸屏调度台和调度终端协同工作，共同为用户提供自动录音服务。可根据需要将录音服务器与IP调度通信服务器集成管理或分散管理，管理员经由WEB 界面进行远端设置、监控、录音资料的听取、下载、管理等各项操作。
（4） 无线语音质量服务器
无线语音质量服务器是主要控制单元（MCU）的重要组成部分。无线电话系统的语音传输都是基于无线网络和IP数据网络，由于无线网络以及IP网络都具有延时、抖动的特性，无线语音质量服务器与SpectraLink 8030 WiFi手机配合，通过一种被称为SpectraLink语音优先级（SVP）的机制保证语音数据优先通过企业的WiFi网络。通过这个标准的兼容协议简单的实施减少了语音数据包排队的延误，确保在无线网络上传输的语音质量不会受损。
（5） 语音网关
语音网关主要是提供无线电话系统与其他第三方通信系统的接口，实现VoIP到TDM的转换，支持E1的数字中继或FXO模拟中继等。在语音网关的选型上，采用Mediant 1000设备作为语音网关。
3.3网络架构
工业以太网是WiFi无线电话系统应用的基础，是数据IP化的前提条件。工业以太网，是指技术上与商用以太网（即IEEE802.3标准）兼容，但在产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性等方面能满足工业现场的需要。简言之，工业以太网是将以太网应用于工业控制和管理的局域网技术。由于工业以太网技术的提高，困扰以太网进入控制领域的实时性、确定性、传输速度等问题均得到了完善的解决，各大PLC产品（Programmable Logic Controller可编程逻辑控制器）已提供工业以太网接口，工业以太网已在自动化系统中得到了广泛的应用。
核电选用先进的工业以太网技术作为电站生产骨干网络的技术方向，通过分析比较当前的工业以太网产品和组网特点，最终选定阿尔卡特朗讯的工业以太网技术建设基于千兆光纤工业以太网的生产骨干网络。在网络交换机的选型上，采用阿尔卡特朗讯的OmniSwitch系列产品，网络按三层的网络结构设计，分别为核心交换机、汇聚交换机、接入交换机。核心交换机采用Alcatel-Lucent OS9700-CB-A交换机，主要功能是接入MCU核心设备，同时作为网络的核心交换节点，所有的数据交换都由核心交换机完成。汇聚交换机采用Alcatel-Lucent OS6850-U24X交换机，作用是将某个区域或厂房的多个接入交换机的数据链路进行汇聚，然后再上传核心交换机，以减少核岛内的线缆的数量。接入交换机采用Alcatel-Lucent OS6400-P24H和Alcatel-Lucent OS-LS-6212P交换机，主要用于连接无线基站，同时给基站提供电源等功能。网络拓扑如图2所示：
该网络的成功建设，不仅满足了语音通信的需要，同时为电站将来的综合应用创造了条件，电站各安全、生产子系统监测监控的数据、工业电视视频图像、调度数据等信息直接在该网络进行传输。
3.4具体应用
无线电话系统以WiFi无线网络和TCP/IP协议为基本架构，以WiFi专用的工业以太网为整个系统的主干传输平台，形成有线主干与无线接入、无线终端相结合的方式，覆盖电站部分或全部厂房及地面相关区域，最终实现电站宽带无线通讯。 系统由IP调度通信服务器、无线定位服务器、触摸屏调度台、录音服务器、无线语音质量服务器、语音网关和无线基站、WiFi终端等组成。WiFi无线电话系统结构图如图3所示。
服务器在硬件上选用IBM Xseries 3850服务器，该服务器是IBM有史以来提供的最安全的服务器产品之一，它能够提供内部扩展能力与机架密度的最佳组合，能够在为企业提供最佳服务器性能的同时，降低空间与能源需求。
采用Aruba公司多业务移动控制器Aruba-6000-400-FI作为基站控制器，室内采用AP-70-FI基站，实现无盲点完全覆盖核电厂室内区域，室外采用高功率的无线基站AP-85对核电厂控制区域的室外部分进行覆盖。手持终端采用SpectraLink 8030 WiFi手机。
系统工作原理简单来说就是主控单元通过交换机为进入到无线信号覆盖区域的每一台手持终端分配一个IP地址，并自动为其在管理软件中注册，将数据存入数据库。注册后的手持终端即可正常通话。呼叫时节点收到手持终端调制打包后发出的无线信号、通过网络交换机送到主控单元，经软件处理后又经网络交换机送到覆盖被呼叫手持终端所在区域的节点，呼叫目标手持终端接收信号后经过振铃提示并调制成语音给与持机者，完成一次通话。
系统与电站PABX和EPABX系统无缝连接；当使用者接听时，便携式电话会选择最好质量的信道；当便携式电话在电站范围内移动时，它能连续地搜索最强信号的基站/频道，频道之间的转移是不易察觉到的、不影响正常通话。
手持终端是标准制造的数字蜂窝话机，有键盘和字母数字显示屏，它有PABX电话系统的典型功能和额外的无线电话系统的标准功能。手持终端支持自动定位、声音加振动的报警寻呼、可编程的快速自动拨号、号码储存、通话加密、单键激活会议等多项功能。
无线手持终端和无线基站的最大射频输出功率不高于100mw；系统提供呼叫通话、电话会议、强插强拆、监听录音、手机漫游、终端定位等使用功能；同时也能提供智能的RF（Radio Frequency 射频）管理功能和集中的网络管理功能。
四、无线电话系统的应用展望
在核电站内构建基于WiFi的无线网络实质上是建立了覆盖核电站的高速无线通信平台，在该平台上，除了实现上面详细阐述的无线电话寻呼应用以外，还可以在其基础上来扩展许多其他方式的应用，包括：数据采集应用、无线视频应用和应急通信应用。
4.1数据采集应用
核电站在生产和维护作业中需要对各种设备、仪器、工作人员和环境状况进行监控。采用无线设备，可以为这些与核电作业紧密结合的数据采集工作带来巨大的便利。下面就是未来可能的核电无线数据采集应用的实例。
4.1.1 无线条码扫描系统
借助核电站内的WiFi无线基础设施，可以为物料管理人员配置便携式无线条码扫描，通过无线接入仓库物料管理系统，从而使物料管理人员远程地管理物料，改善仓库运营和效率。
4.1.2 剂量检测系统
为了保持人员辐射剂量最优化（按实际情况、尽可能低）。可以让进入有辐射区域内的人员佩戴无线剂量检测器，它本身具备无线通信能力，可以实时地将区域内每个工作人员的辐射照射量通过无线网络传送到剂量检测系统的服务器上，从而得到个人在辐射污染区域内或附近的工作人员的累积辐射剂量的精确探测，精确度可达1μSv，同时剂量检测器可以配有身份认证能力，进一步确保剂量监测的准确性。
除了对人员的累积辐射剂量进行监测外，这种无线剂量检测器还可以对移动和固定仪器受到的辐射进行实时剂量。由于具备双向通信能力，无线剂量检测器的报警阈值等工作参数还可以远程设定，提高应用的灵活性和易用性。
4.1.3 应用无线传感器加强智能监控
核电未来在监控领域的趋势是在仪控设备（I&C）上增加智能感应器，包括智能压力感应器、智能温度感应器和智能流量感应器等。这里的智能意味着每个感应器都有一个嵌入式微处理器、能够把感应变量（如报警状态、门限开关量等）处理后通过无线网络，将信息传送到远程操作台，从而实现对重要仪控设备的监控。
4.2 无线视频应用
由于基于WiFi的高速无线网络可以支持视频传输，这就使得可以在核电站内非常灵活地部署视频监控摄像机，而不再受传统视频应用中需要的以太网电缆或视频电缆的限制。同时，电站员工还可以通过掌上电脑（PDA）或智能手机来摄取视频。这种灵活性对于那些需要在电站各处巡检的员工是非常重要的。
有了在核电站内各个场所摄取图像/图片的能力，就为进一步的视频应用提供了可能。核电站各场所的图像可以保存在一个图像数据库中，经过处理与分析可以生成各场所的特征标签（包含了关于如颜色、质地、形状等可视属性的信息）。一旦实际生产监控过程中发现某地点的图像与其特征标签的不符，就可以发起报警。
4.3 应急通信应用
核电站的应急处理能力直接关系到核电站的安全，其中核电站的应急通信平台是确保快速、高效的应急处理的关键性要素之一。由于某些突发性的意外事件可能会破坏核电站内既有的基础设施，包括既有的核电站内部的供电和通信网络，所以核电站的应急通信平台除了能够接入既有的核电站通信系统以外，还具有独立的通信设备，即不是核电站内正常运行时使用的、已经安装部署好的通信设施和设备，并且这些独立的应急通信设备能够在不依赖于核电站内既有的基础设施的条件下独立工作，即不需要使用核电站内正常运行时使用的、已经安装部署好的各类供电电源和通信线路和信道。
为了应对核电站的既有基础设施遭到严重破坏，核电站的应急通信平台应该具有很强的灵活性和接入能力，可以快速部署到核电站内任何一处或几处具体的应急业务处理现场，提供在这些具体地点的一定范围内的通信能力。而且，构成核电站的应急通信系统的架构和设备要具备冗余能力，即在应急通信系统的某一个或少数几个设备出现故障或遭到破坏时、系统所支持的通信业务可以不受影响。 基于WiFi基础开发而成的无线应急无线通信系统充分满足了应急通信快速、可高的基本要求，系统部署灵活、使用方便，完全独立于既有的通信设施（供电、信道），无线网状网节点通过自带的蓄电池进行供电。
上图即为典型布置方案，从图中可以发现，系统主要由多媒体应急通信平台、无线网状网节点、便携卫星设备、移动视频会议终端组成。其中多媒体应急通信平台是整个系统的中枢所在，通过网线与无线网状网主节点连接，主节点通过5.8GHz频段与相邻无线网状网节点通信，同时主节点还配有卫星接口，与便携卫星设备对接后，无线终端即可通过卫星信号与外界（核电应急办等）取得联系。当然，每个节点还能覆盖300米范围的2.4GHz无线信号。最主要的是应急无线系统可以与无线电话系统无缝对接，提供统一、透明、灵活、高速的无线数据通道。即任何的无线手持终端都可以用于应急无线通信系统中，自然也都可以通过卫星信号与外界通话。更值得一提的是，只要你的无线终端有拍照或摄像功能，都可以通过无线网络将图像传递到指定区域，为领导的决策提供更多的参考数据。
五、结论
本文针对目前核电有线通信系统布置局限性的实际情况，在分析了核电企业对无线电话系统迫切需求的基础上，选择WiFi为核电的安全无线电话系统。
该系统基于局域网技术，组网方便，易于维护，使用的频段无须在无委会备案，不用缴纳费用，便于地面无线网络的覆盖使用，能避免将来出现不必要的麻烦；技术先进，符合发展趋势，通话信道较小，系统功率可根据环境自动调整，更能保证通话质量；系统建成后带宽可满足将来数据采集、无线视频、应急通信等厂房内其它应用需要，扩展能力较强。
该无线电话系统不但可以实现生产管理人员、一线工作人员及调度人员之间的实时联系，还可以对厂房内人员进行实时跟踪监测和定位，随时清楚掌握每个人员在厂房内的位置及活动轨迹。如果发生灾变，还可立即从监控计算机上查询事故现场的人员位置分布情况、被困人员数量、遇险人员撤退线路等信息，为事故抢险提供科学依据。
我们相信，WIFI无线电话系统一定能在三门核电有限公司核电安全生产过程中发挥出其他通信系统无法替代的重要作用。而且这一选择必将对未来中国核电项目通信系统的建设产生深远影响。
参考文献：
[1]韦惠民，李白萍.蜂窝移动通信技术，西安电子科技大学出版社2002
[2]姚善化.煤矿井下移动通信系统简介[J].现代通信，2003（2）：37-38
[3]李浩琳，沈世锦，张正风.AP技术发展与组网应用的研究。电信科学，2008/24/5：26-32
作者信息：
第一作者：翁黎明（1976年），男，浙江衢州，高级工程师 ，硕士学位，通信工程。
第二作者：虞舟凯（1980年），男，浙江舟山，工程师 ，硕士学位，通信工程。
天津市和平区沙市道福林里12-202，史辉收，18902031051
【关键字】 无线电话系统 MCU 无线定位
引言
目前各核电企业虽然有多种通信手段，但都以有线为主，有线通信手段由于其安装位置固定，且分布数量有限，远远不能适应作业人员及其管理上的需要。无线电话系统可以实现生产管理人员、一线工作人员及调度人员之间的实时联系，并可以对厂房内人员进行实时跟踪监测和定位，随时清楚掌握每个人员在厂房内的位置及活动轨迹。如果发生灾变，还可立即从监控计算机上查询事故现场的人员位置分布情况、被困人员数量、遇险人员撤退线路等信息，为事故抢险提供科学依据。
同时，也可利用系统的日常安全管理功能，对电站人员进行安全管理。
作为国有现代化的大型核电企业，三门核电对生产安全及生产调度一直是非常的重视，投入了大量人力物力开发建设。实现厂房内作业人员与主控室的实时通讯，使主控室及时掌握厂房内人员的动态分布及作业情况，开发建设核电厂房内无线电话系统已成为三门核电实现安全生产调度和保障生产人员安全的迫切需要。
一、需求分析
现在许多核电仍使用着有线调度通信系统，调度电话在厂房内安装位置固定，且分布数量有限，而核电站工作分布区域广，整个电站又分为多个工作区，加上生产环节多、每个生产环节在地理位置上又是分散的，为了确保厂房内人员的人身安全，让主控室调度指挥人员能够实时了解到厂房内的工作情况，并根据工作实际进行合理调度，无线电话系统是实现上述目标的最佳通信手段。
核电生产主要在核岛和常规岛厂房作业，不安全因素多，人员、设备流动性大，生产作业流程在厂房内还具有多工种联合流水作业的特点。这种作业对运输、安装、调试之间的配合要求很高，信息传输必须及时、准确。核电厂房内是一个特殊的工作环境，有易燃、易爆和放射性气体，无线电波传输衰耗大（例如，在地面通信距离可达数几千米的手机，在厂房内通信距离仅有几十米）等特点。
二、技术选型
由于核电厂房的特殊性，制约了厂房内无线电话系统的发展，但随着近年来无线技术的快速发展以及科技水平的不断提高，新型的无线技术越来越多地服务于特殊环境中，国外不少核电厂已经采用了无线通信手段。
WiFi，全称Wireless Fidelity，人们习惯用WiFi来称呼802.11b协议。IEEE802.11规定的发射功率不可超过100毫瓦，实际发射功率约60～70毫瓦，使这类设备可以设计成符合核电安全要求的本质安全型设备。同时WiFi工作在免授权的2.4GHz频段。
WiFi技术先进、又工作在免授权频段，以及其协议本身能限制其设备的功率，使得WiFi设备可以设计成符合核电安全要求的安全型设备。
三、无线电话系统的具体应用
3.1系统模型
为确保电站主要通信手段——无线电话系统的语音质量，设计者们为无线电话系统设计了一套WiFi专用的工业以太网络，并根据无线电话系统的需求与目标，提出了基于WiFi技术的无线电话系统的模型，如图1所示。
WiFi无线电话系统实际上就是用软交换技术实现IP电话的控制系统即MCU（Main Control Unit）；然后通过WiFi无线技术将承载话音的IP包传输到各区域，实现全厂的WiFi无线通信；并通过软件编程实现对IP电话的调度功能。
从图1可以看出，WiFi无线电话系统的模型分为三层结构：
3.1.1数据源层
数据源层包括WiFi手机、IP电话以及其它生产调度指挥的多媒体终端；这里的数据源主要指可将话音等信息数字化并压缩打包为可在IP网络传输的设备。以WiFi手机为例，主要由VoIP处理器（对信号进行编码、分组打包等处理）、模数转换器（对信号进行模数、数模转换），以及电源控制集成电路（系统的电源控制）等。
3.1.2承载传输层
承载传输层包括厂房内外的WiFi无线网络、厂房内外的WiFi专用工业以太网以及各种数据协议接口；工业以太网是WiFi应用的基础，是数据IP化的前提条件；承载传输层负责将承载了话音的IP包通过传输网送到目的地；而WiFi无线网络是无线电话系统的核心，是实现WiFi无线电话系统的网络基础。承载传输层还应包括IP与传统电话网的各种接口，如：E1、ISDN等。
3.1.3应用处理层
应用处理层包括MCU、调度台、IP调度通信服务器、语音服务器、录音服务器等。本层负责对呼叫进行接续等控制，并实现群呼、强插强拆、录音等电话调度功能。MCU是以高性能服务器为硬件载体、采用软件技术、使用标准的协议（SIP等）开发的，可以分为硬件层、软件模块层、维护管理层和控制接口层4部分。软件模块层又分为语音信号处理、PSTN呼叫控制、IP呼叫管理、IP呼叫控制、IP数据传输等。
通过对模型的分析可以得出，基于WiFi技术的无线电话系统的设计主要内容是承载传输层的WiFi无线网络系统以及应用处理层的IP电话调度系统。
3.2设备组成
3.2.1 数据源层设备
（1） 无线手持终端
无线WiFi终端采用SpectraLink 8030 WiFi手机，主要是提供移动电话服务，它具有拨号呼叫、可编程直通键、呼叫转移、免提全双工通话扬声器、和手机麦克风静音。
（2） 触摸屏调度台 调度台是整个无线电话系统的指挥中心，它是话务员（调度员）操作调度业务服务器的界面，同时，系统的所有指挥、调度功能也是通过调度台与IP调度通信服务器的通信来实现的，因此调度台应承担如下两项功能：即话务台功能和指挥调度功能。话务员要通过调度台向IP调度通信服务器发送各种命令，控制其完成调度业务过程中需完成的各种操作。同时，还需要配合调度功能，随时提供各成员分机的状态、显示及各功能键的工作状态。
触摸屏调度台使用图形化界面，能够显示实时系统内的IP终端系统状态，通过不同的图标、颜色来显示用户的不同状态（离线、在线、空闲、呼叫、会议等）：使管理员直接、方便地管理调度。
3.2.2 承载传输层设备
（1） 无线基站
无线电话系统的基础设施是一个专用网络，只有WiFi电话被允许访问无线网络，而通过修改规则以及无线网络管理能力组件可以禁止其他无线终端设备连入。在设备选型上，采用Aruba公司多业务移动控制器Aruba-6000-400-FI作为基站控制器，双无线电接入基站AP-70-FI无盲点完全覆盖核电厂室内区域，室外采用高功率的无线基站AP-85对核电厂控制区域的室外部分进行覆盖。基于IEEE 802.11无线局域网的瘦AP和移动控制器，使整个无线网络基础设施更加灵活和健壮。基站是电磁干扰最主要的发射源，Aruba公司的AP发射功率可以根据实际情况进行动态调整，从而确保重要仪控设备的正常工作。
3.2.3 应用处理层设备
（1） IP调度通信服务器
IP调度通信服务器是整个无线电话系统的核心节点，硬件设备采用IBM Xseries 3850服务器，软件安装Trinno Link 的Lucid的智能调度通信系统。
IP调度通信服务器主要功能包括普通电话交换机的点对点呼叫、呼叫转移和代接等，同时具有强大的调度功能，可以支持在组内配置6级调度员，主要调度功能包括：强插、强拆、组呼、全呼、会议、录音等。
（2） 无线定位服务器
无线定位服务器是基于分析手机之间和手机连接的AP的射频信号，通过数据分析处理，能够实时快速地找到电厂内无线手机位置。无线定位服务器的硬件也是采用IBM Xseries 3850服务器，软件安装华枫信通的无线定位系统。
通过无线定位服务器，可以显示某个选定区域内的所有手机、可以在地图上实时显示某个选定手持终端的当前位置、并且能够回放选定时间段内的手持终端位置轨迹。
（3） 录音服务器
录音服务器与IP调度通信服务器、触摸屏调度台和调度终端协同工作，共同为用户提供自动录音服务。可根据需要将录音服务器与IP调度通信服务器集成管理或分散管理，管理员经由WEB 界面进行远端设置、监控、录音资料的听取、下载、管理等各项操作。
（4） 无线语音质量服务器
无线语音质量服务器是主要控制单元（MCU）的重要组成部分。无线电话系统的语音传输都是基于无线网络和IP数据网络，由于无线网络以及IP网络都具有延时、抖动的特性，无线语音质量服务器与SpectraLink 8030 WiFi手机配合，通过一种被称为SpectraLink语音优先级（SVP）的机制保证语音数据优先通过企业的WiFi网络。通过这个标准的兼容协议简单的实施减少了语音数据包排队的延误，确保在无线网络上传输的语音质量不会受损。
（5） 语音网关
语音网关主要是提供无线电话系统与其他第三方通信系统的接口，实现VoIP到TDM的转换，支持E1的数字中继或FXO模拟中继等。在语音网关的选型上，采用Mediant 1000设备作为语音网关。
3.3网络架构
工业以太网是WiFi无线电话系统应用的基础，是数据IP化的前提条件。工业以太网，是指技术上与商用以太网（即IEEE802.3标准）兼容，但在产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性等方面能满足工业现场的需要。简言之，工业以太网是将以太网应用于工业控制和管理的局域网技术。由于工业以太网技术的提高，困扰以太网进入控制领域的实时性、确定性、传输速度等问题均得到了完善的解决，各大PLC产品（Programmable Logic Controller可编程逻辑控制器）已提供工业以太网接口，工业以太网已在自动化系统中得到了广泛的应用。
核电选用先进的工业以太网技术作为电站生产骨干网络的技术方向，通过分析比较当前的工业以太网产品和组网特点，最终选定阿尔卡特朗讯的工业以太网技术建设基于千兆光纤工业以太网的生产骨干网络。在网络交换机的选型上，采用阿尔卡特朗讯的OmniSwitch系列产品，网络按三层的网络结构设计，分别为核心交换机、汇聚交换机、接入交换机。核心交换机采用Alcatel-Lucent OS9700-CB-A交换机，主要功能是接入MCU核心设备，同时作为网络的核心交换节点，所有的数据交换都由核心交换机完成。汇聚交换机采用Alcatel-Lucent OS6850-U24X交换机，作用是将某个区域或厂房的多个接入交换机的数据链路进行汇聚，然后再上传核心交换机，以减少核岛内的线缆的数量。接入交换机采用Alcatel-Lucent OS6400-P24H和Alcatel-Lucent OS-LS-6212P交换机，主要用于连接无线基站，同时给基站提供电源等功能。网络拓扑如图2所示：
该网络的成功建设，不仅满足了语音通信的需要，同时为电站将来的综合应用创造了条件，电站各安全、生产子系统监测监控的数据、工业电视视频图像、调度数据等信息直接在该网络进行传输。
3.4具体应用
无线电话系统以WiFi无线网络和TCP/IP协议为基本架构，以WiFi专用的工业以太网为整个系统的主干传输平台，形成有线主干与无线接入、无线终端相结合的方式，覆盖电站部分或全部厂房及地面相关区域，最终实现电站宽带无线通讯。 系统由IP调度通信服务器、无线定位服务器、触摸屏调度台、录音服务器、无线语音质量服务器、语音网关和无线基站、WiFi终端等组成。WiFi无线电话系统结构图如图3所示。
服务器在硬件上选用IBM Xseries 3850服务器，该服务器是IBM有史以来提供的最安全的服务器产品之一，它能够提供内部扩展能力与机架密度的最佳组合，能够在为企业提供最佳服务器性能的同时，降低空间与能源需求。
采用Aruba公司多业务移动控制器Aruba-6000-400-FI作为基站控制器，室内采用AP-70-FI基站，实现无盲点完全覆盖核电厂室内区域，室外采用高功率的无线基站AP-85对核电厂控制区域的室外部分进行覆盖。手持终端采用SpectraLink 8030 WiFi手机。
系统工作原理简单来说就是主控单元通过交换机为进入到无线信号覆盖区域的每一台手持终端分配一个IP地址，并自动为其在管理软件中注册，将数据存入数据库。注册后的手持终端即可正常通话。呼叫时节点收到手持终端调制打包后发出的无线信号、通过网络交换机送到主控单元，经软件处理后又经网络交换机送到覆盖被呼叫手持终端所在区域的节点，呼叫目标手持终端接收信号后经过振铃提示并调制成语音给与持机者，完成一次通话。
系统与电站PABX和EPABX系统无缝连接；当使用者接听时，便携式电话会选择最好质量的信道；当便携式电话在电站范围内移动时，它能连续地搜索最强信号的基站/频道，频道之间的转移是不易察觉到的、不影响正常通话。
手持终端是标准制造的数字蜂窝话机，有键盘和字母数字显示屏，它有PABX电话系统的典型功能和额外的无线电话系统的标准功能。手持终端支持自动定位、声音加振动的报警寻呼、可编程的快速自动拨号、号码储存、通话加密、单键激活会议等多项功能。
无线手持终端和无线基站的最大射频输出功率不高于100mw；系统提供呼叫通话、电话会议、强插强拆、监听录音、手机漫游、终端定位等使用功能；同时也能提供智能的RF（Radio Frequency 射频）管理功能和集中的网络管理功能。
四、无线电话系统的应用展望
在核电站内构建基于WiFi的无线网络实质上是建立了覆盖核电站的高速无线通信平台，在该平台上，除了实现上面详细阐述的无线电话寻呼应用以外，还可以在其基础上来扩展许多其他方式的应用，包括：数据采集应用、无线视频应用和应急通信应用。
4.1数据采集应用
核电站在生产和维护作业中需要对各种设备、仪器、工作人员和环境状况进行监控。采用无线设备，可以为这些与核电作业紧密结合的数据采集工作带来巨大的便利。下面就是未来可能的核电无线数据采集应用的实例。
4.1.1 无线条码扫描系统
借助核电站内的WiFi无线基础设施，可以为物料管理人员配置便携式无线条码扫描，通过无线接入仓库物料管理系统，从而使物料管理人员远程地管理物料，改善仓库运营和效率。
4.1.2 剂量检测系统
为了保持人员辐射剂量最优化（按实际情况、尽可能低）。可以让进入有辐射区域内的人员佩戴无线剂量检测器，它本身具备无线通信能力，可以实时地将区域内每个工作人员的辐射照射量通过无线网络传送到剂量检测系统的服务器上，从而得到个人在辐射污染区域内或附近的工作人员的累积辐射剂量的精确探测，精确度可达1μSv，同时剂量检测器可以配有身份认证能力，进一步确保剂量监测的准确性。
除了对人员的累积辐射剂量进行监测外，这种无线剂量检测器还可以对移动和固定仪器受到的辐射进行实时剂量。由于具备双向通信能力，无线剂量检测器的报警阈值等工作参数还可以远程设定，提高应用的灵活性和易用性。
4.1.3 应用无线传感器加强智能监控
核电未来在监控领域的趋势是在仪控设备（I&C）上增加智能感应器，包括智能压力感应器、智能温度感应器和智能流量感应器等。这里的智能意味着每个感应器都有一个嵌入式微处理器、能够把感应变量（如报警状态、门限开关量等）处理后通过无线网络，将信息传送到远程操作台，从而实现对重要仪控设备的监控。
4.2 无线视频应用
由于基于WiFi的高速无线网络可以支持视频传输，这就使得可以在核电站内非常灵活地部署视频监控摄像机，而不再受传统视频应用中需要的以太网电缆或视频电缆的限制。同时，电站员工还可以通过掌上电脑（PDA）或智能手机来摄取视频。这种灵活性对于那些需要在电站各处巡检的员工是非常重要的。
有了在核电站内各个场所摄取图像/图片的能力，就为进一步的视频应用提供了可能。核电站各场所的图像可以保存在一个图像数据库中，经过处理与分析可以生成各场所的特征标签（包含了关于如颜色、质地、形状等可视属性的信息）。一旦实际生产监控过程中发现某地点的图像与其特征标签的不符，就可以发起报警。
4.3 应急通信应用
核电站的应急处理能力直接关系到核电站的安全，其中核电站的应急通信平台是确保快速、高效的应急处理的关键性要素之一。由于某些突发性的意外事件可能会破坏核电站内既有的基础设施，包括既有的核电站内部的供电和通信网络，所以核电站的应急通信平台除了能够接入既有的核电站通信系统以外，还具有独立的通信设备，即不是核电站内正常运行时使用的、已经安装部署好的通信设施和设备，并且这些独立的应急通信设备能够在不依赖于核电站内既有的基础设施的条件下独立工作，即不需要使用核电站内正常运行时使用的、已经安装部署好的各类供电电源和通信线路和信道。
为了应对核电站的既有基础设施遭到严重破坏，核电站的应急通信平台应该具有很强的灵活性和接入能力，可以快速部署到核电站内任何一处或几处具体的应急业务处理现场，提供在这些具体地点的一定范围内的通信能力。而且，构成核电站的应急通信系统的架构和设备要具备冗余能力，即在应急通信系统的某一个或少数几个设备出现故障或遭到破坏时、系统所支持的通信业务可以不受影响。 基于WiFi基础开发而成的无线应急无线通信系统充分满足了应急通信快速、可高的基本要求，系统部署灵活、使用方便，完全独立于既有的通信设施（供电、信道），无线网状网节点通过自带的蓄电池进行供电。
上图即为典型布置方案，从图中可以发现，系统主要由多媒体应急通信平台、无线网状网节点、便携卫星设备、移动视频会议终端组成。其中多媒体应急通信平台是整个系统的中枢所在，通过网线与无线网状网主节点连接，主节点通过5.8GHz频段与相邻无线网状网节点通信，同时主节点还配有卫星接口，与便携卫星设备对接后，无线终端即可通过卫星信号与外界（核电应急办等）取得联系。当然，每个节点还能覆盖300米范围的2.4GHz无线信号。最主要的是应急无线系统可以与无线电话系统无缝对接，提供统一、透明、灵活、高速的无线数据通道。即任何的无线手持终端都可以用于应急无线通信系统中，自然也都可以通过卫星信号与外界通话。更值得一提的是，只要你的无线终端有拍照或摄像功能，都可以通过无线网络将图像传递到指定区域，为领导的决策提供更多的参考数据。
五、结论
本文针对目前核电有线通信系统布置局限性的实际情况，在分析了核电企业对无线电话系统迫切需求的基础上，选择WiFi为核电的安全无线电话系统。
该系统基于局域网技术，组网方便，易于维护，使用的频段无须在无委会备案，不用缴纳费用，便于地面无线网络的覆盖使用，能避免将来出现不必要的麻烦；技术先进，符合发展趋势，通话信道较小，系统功率可根据环境自动调整，更能保证通话质量；系统建成后带宽可满足将来数据采集、无线视频、应急通信等厂房内其它应用需要，扩展能力较强。
该无线电话系统不但可以实现生产管理人员、一线工作人员及调度人员之间的实时联系，还可以对厂房内人员进行实时跟踪监测和定位，随时清楚掌握每个人员在厂房内的位置及活动轨迹。如果发生灾变，还可立即从监控计算机上查询事故现场的人员位置分布情况、被困人员数量、遇险人员撤退线路等信息，为事故抢险提供科学依据。
我们相信，WIFI无线电话系统一定能在三门核电有限公司核电安全生产过程中发挥出其他通信系统无法替代的重要作用。而且这一选择必将对未来中国核电项目通信系统的建设产生深远影响。
参考文献：
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[2]姚善化.煤矿井下移动通信系统简介[J].现代通信，2003（2）：37-38
[3]李浩琳，沈世锦，张正风.AP技术发展与组网应用的研究。电信科学，2008/24/5：26-32
作者信息：
第一作者：翁黎明（1976年），男，浙江衢州，高级工程师 ，硕士学位，通信工程。
第二作者：虞舟凯（1980年），男，浙江舟山，工程师 ，硕士学位，通信工程。
天津市和平区沙市道福林里12-202，史辉收，18902031051