淺談公安350兆集群通信網(wǎng)建設(shè)
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350兆警用集群通信系統(tǒng)自90年代初服務(wù)于公安部門以來,在各項(xiàng)重大保衛(wèi)工作、搶險救災(zāi)以及日常警務(wù)活動中發(fā)揮了巨大的效能。其指揮調(diào)度的快速靈活性是任何公網(wǎng)移動通信系統(tǒng)無法比擬的,這一點(diǎn)在實(shí)踐中已得到充分證明。
公安集群通信網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)狀
公安部門的無線通信在八十年代末,九十年代初期基本以常規(guī)通信方式為主,隨著MPT1327 信令體制的集群系統(tǒng)的成熟,九十年代中期各地開始了大規(guī)模的集群系統(tǒng)建設(shè)。目前在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的東部地區(qū),警用集群系統(tǒng)基本上覆蓋了地市以上的行政地區(qū),在西部的廣大地區(qū)集群系統(tǒng)仍有70%以上的地市為空白。
目前,各地所使用的集群對講機(jī)系統(tǒng)均為MPT1327信令體制的集群系統(tǒng),并且絕大多數(shù)系統(tǒng)是遵循公安部制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《GA176-1998》建設(shè)的,早期建設(shè)的一些集群系統(tǒng)也在逐步地向該標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)或升級。
現(xiàn)在雖然數(shù)字集群系統(tǒng)在各種媒體上炒得火熱,也有一些商用系統(tǒng)在運(yùn)營,但筆者認(rèn)為就公安部門來說,警用集群系統(tǒng)的建設(shè)在近幾年內(nèi)還是要以模擬集群系統(tǒng)為主。因?yàn)椋菏紫?,模擬集群系統(tǒng)已經(jīng)歷了十多年的應(yīng)用、磨合和改進(jìn),其使用功能應(yīng)該說比目前的數(shù)字集群系統(tǒng)完善;其次,模擬集群系統(tǒng)早就實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化,因此其價格是廣大公安部門所能接受的,由于模擬集群系統(tǒng)的覆蓋范圍要比數(shù)字集群系統(tǒng)大,所以在同一個城市獲得同樣的覆蓋范圍,模擬集群對講機(jī)系統(tǒng)的價格優(yōu)勢非常明顯;再者數(shù)字集群系統(tǒng)主要是解決頻率擁擠的問題,國家無委將350兆到370兆這一頻段專門劃為警用無線通信使用,共有160對雙頻點(diǎn)供集群系統(tǒng)使用,還預(yù)留了40對雙頻點(diǎn),這些頻點(diǎn)通過合理的復(fù)用規(guī)劃完全可以滿足絕大多數(shù)公安部門在今后幾年中的使用。當(dāng)然數(shù)字集群系統(tǒng)的應(yīng)用是電子通信技術(shù)發(fā)展的必然趨勢,只是目前和今后幾年中還不適合在公安部門中推廣使用。
公安集群通信網(wǎng)建設(shè)的需求
公安集群通信網(wǎng)建設(shè)的需求我們可以從三個方面討論:
第一,集群網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式;
集群網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式主要包含用戶擬配備的移動終端的數(shù)量、基站的數(shù)量、各基站的信道數(shù)量、各基站的位置選擇、各基站天線的架設(shè)高度以及各基站與交換控制中心的連接方式等。
移動終端的數(shù)量直接決定了基站的信道數(shù)量,表一是單基站集群系統(tǒng)信道數(shù)量與所帶的移動終端數(shù)量的對照表。該表是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 A=M.AA計(jì)算得出的。A為系統(tǒng)的總話務(wù)量,由系統(tǒng)的信道數(shù)量及呼損概率決定,調(diào)度呼叫的呼損概率通常取10%,由這兩個指標(biāo)通過查愛爾蘭C表可得出系統(tǒng)的總話務(wù)量;M為系統(tǒng)移動用戶終端的數(shù)量;AA為移動用戶終端的平均話務(wù)量,通常取0.008Erl,它的含義是用戶平均占用信道時長為28秒,平均每小時呼叫1次。
表一:
基站的數(shù)量主要取決于用戶所在城市的地理環(huán)境以及所需覆蓋的范圍。一般大中城市因?yàn)楦邩谴髲B較多,電磁環(huán)境又不太好,所以我們可以取工程的經(jīng)驗(yàn)值即手持機(jī)的覆蓋半徑約為10公里左右。如果要求集群系統(tǒng)的服務(wù)半徑大于10公里,那么通常需要架設(shè)多個基站。
基站位置的選擇主要考慮所選位置的電磁環(huán)境是否滿足要求,機(jī)房條件是否滿足要求,是否具備足夠高度的鐵塔等因素。因?yàn)槟壳昂芏喙膊块T由于受經(jīng)濟(jì)條件的制約,不具備基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)能力,選擇具備安裝條件的地方作為基站不失為一個好方案。
集群系統(tǒng)屬于大區(qū)制的無線通信系統(tǒng),無線的架設(shè)高度直接影響到系統(tǒng)的覆蓋距離,表二給出了基站天線架設(shè)高度與基站覆蓋距離預(yù)測的經(jīng)驗(yàn)值。該覆蓋預(yù)測的計(jì)算是以移動通信工程電波傳播的理論及電波傳播損耗的工程經(jīng)驗(yàn)公式為依據(jù),該預(yù)測表適合于地形相對平坦的地區(qū),如平坦地形的城市郊區(qū),不適用于具有很多高大建筑物的城區(qū)內(nèi)。
表二:
各基站與交換控制中心的連接方式通常有光纖和微波兩種方式,如果基站站址選在城區(qū),并具備光纜的地方最好采用光纖連接。如果基站站址選在山上,也不具備光纜的地方可采用微波設(shè)備連接。無論是光纖還是微波最終都要將E1接口轉(zhuǎn)換為基站連接所需的模擬中繼接口。如果條件允許,最好全部采用光纖連接,光纖中繼設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定,基本上不需要維護(hù),而微波設(shè)備會受到天氣(如雨衰)和電磁環(huán)境的影響,所以采用光纖的好處不言而喻。
第二,集群網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)的調(diào)度及故障弱化功能;
公安部的部頒警用集群系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)《GA176-1998》已經(jīng)詳盡地規(guī)定了集群系統(tǒng)的調(diào)度功能,但是隨著用戶需求的不斷提高,又提出了一些新的功能,這里簡單闡述一下。
話音呼叫調(diào)度功能,話音呼叫的調(diào)度功能主要用到的有單呼、組呼、隊(duì)呼、全呼、緊急呼、轉(zhuǎn)移呼、包容呼、遇忙排隊(duì)自動回叫等。其中組呼是最主要的調(diào)度呼叫,臨時編組呼和開放編組呼是在大型保衛(wèi)活動中經(jīng)常要用到的組呼。隨著多基站系統(tǒng)的產(chǎn)生和多系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng),要求系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)跨多個基站和跨多個系統(tǒng)的組呼,能否實(shí)現(xiàn)跨多個基站和跨多個系統(tǒng)的組呼是體現(xiàn)一套集群系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)性的重要指標(biāo),另外集群系統(tǒng)的最突出優(yōu)勢是呼叫接續(xù)建立的時間要短,目前跨多個系統(tǒng)的組呼呼叫接續(xù)時間可以做到700毫秒以內(nèi)。
系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度功能,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域,集群通信系統(tǒng)也不例外,集群系統(tǒng)單一的PC終端的管理模式已經(jīng)不適合金盾工程的總體需求。110聯(lián)動指揮中心網(wǎng)絡(luò)的建立是"科技強(qiáng)警"的一個重要組成部分,350兆集群系統(tǒng)作為該網(wǎng)絡(luò)的一個重要分支,要求其必須采用具備網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的管理系統(tǒng),通過網(wǎng)絡(luò)接口以TCP/IP協(xié)議接入110聯(lián)動指揮中心的網(wǎng)絡(luò)平臺,110聯(lián)動指揮中心就可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的遠(yuǎn)程指揮調(diào)度和遠(yuǎn)程監(jiān)視,同時也方便用戶或廠商對集群系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)管理。舉一個簡單的實(shí)際案例大家就可以明白集群系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)調(diào)度的重要性。有群眾撥打110電話報警,該人的報警位置可以通過電信部門提供數(shù)據(jù)顯示在110調(diào)度人員的調(diào)度終端上,調(diào)度人員通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊報警位置,周圍的巡邏車就可以顯現(xiàn)出來,再點(diǎn)擊最近的一輛空閑的巡邏車就可以實(shí)現(xiàn)報警人、調(diào)度人、巡邏人的三方通話。其中呼叫巡邏人員就是通過網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)起的調(diào)度呼叫。
集群系統(tǒng)的故障弱化功能,集群系統(tǒng)的故障弱化功能可以從網(wǎng)絡(luò)的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)的軟件設(shè)計(jì)兩方面討論。集群系統(tǒng)通常有集中控制和分部控制兩種結(jié)構(gòu),每種結(jié)構(gòu)各有千秋。集中控制系統(tǒng)在接續(xù)時間方面占有絕對優(yōu)勢,分部控制系統(tǒng)各基站的工作不受交換控制中心及中繼鏈路的影響。如果集群系統(tǒng)的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)能夠?qū)烧呓Y(jié)合起來,那么才是一個完美的系統(tǒng)。采用集中控制與分部控制相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)也是實(shí)現(xiàn)市、縣集群系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的重要手段之一。在軟件設(shè)計(jì)方面可以采用信令信道定時切換技術(shù)或遇故障切換的技術(shù)保障信令信道的正常工作,還可以通過檢測接收機(jī)受干擾的情況以及發(fā)射機(jī)發(fā)射的功率正常與否來自動關(guān)閉故障信道等等。一般集群系統(tǒng)都能做到:有線接口故障不影響無線用戶間的通話,話音交換單元故障不影響本基站無線用戶的通話,控制中心或鏈路故障不影響分基站的工作或分基站弱化為常規(guī)通信方式。
第三,集群網(wǎng)絡(luò)可提供的增值區(qū)務(wù)。
集群網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完成后,如果只能提供本網(wǎng)絡(luò)單純的話音服務(wù),并不能發(fā)揮出其應(yīng)有的作用。這里從系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、移動數(shù)據(jù)傳輸、集群系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)互聯(lián)幾個方面討論集群系統(tǒng)的增值服務(wù)。
系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),每個集群系統(tǒng)的服務(wù)范圍是有限的,一般只限于本地使用,然而隨著經(jīng)濟(jì)、交通、信息技術(shù)的高速發(fā)展,警務(wù)活動的范圍已經(jīng)不能局限于某一個地域,如一輛警車行駛在高速公路上,幾分鐘就可能離開自已所屬的轄區(qū)或基站的覆蓋范圍。如果對講機(jī)能將某一地區(qū)或省的集群系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),那么移動終端的使用范圍將成倍地?cái)U(kuò)大,極大地方便警員外出執(zhí)行任務(wù)。系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)主要是將不同系統(tǒng)的話音連接起來以及移動用戶終端的位置信息及時更新。金盾工程實(shí)施幾年來,各省的公安專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)基本上都建立起來了,主要有兩種形式,一種是傳輸網(wǎng),一種是IP數(shù)據(jù)網(wǎng),無論哪種網(wǎng)絡(luò),最終都能實(shí)現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、圖像的三網(wǎng)合一。公安專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的建立為集群系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)提供了物理基礎(chǔ)通道。我們可以在省廳設(shè)立一個全省的集群系統(tǒng)話音匯接交換中心,通過專用數(shù)據(jù)網(wǎng)提供的話音通道將各分系統(tǒng)的話音會接到省廳。通過專用數(shù)據(jù)網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)接口,將各分系統(tǒng)的網(wǎng)管系統(tǒng)組成一個專用的局域網(wǎng)絡(luò)來自動更新用戶的位置登記信息和跨系統(tǒng)的呼叫信息。
移動數(shù)據(jù)傳輸,移動數(shù)據(jù)查詢是當(dāng)前警務(wù)活動不可缺少的重要組成部分,工作在一線的警員經(jīng)常要實(shí)時查詢?nèi)畿嚺铺?、駕駛證、常住人口、暫住人口、犯罪嫌疑人資料等信息。這些信息的查詢可以充分利用350兆集群系統(tǒng)提供的空中傳輸通道,不需要對系統(tǒng)及終端設(shè)備作任何改動,只是在移動終端上增加一個微型調(diào)制解調(diào)器和掌上電腦,用戶數(shù)據(jù)庫增加一個無線網(wǎng)關(guān)接口即可?,F(xiàn)已投入使用的移動數(shù)傳系統(tǒng)速率為1200bit/s,查詢一條200字的信息大約需要8秒鐘時間。借助于350兆集群系統(tǒng)進(jìn)行移動數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲蠛锰幨枪?jié)省資金、組網(wǎng)快速、查詢方便、實(shí)用性強(qiáng)。該方式完全可以勝任2K字節(jié)以下的移動數(shù)據(jù)傳輸。技術(shù)發(fā)展永無止境,更先進(jìn)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)可能會提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾剩覀冞€要衡量其性價比如何。
集群系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)互聯(lián),很多地方目前還在大量地使用常規(guī)通信設(shè)備,150兆、350兆、450兆頻段都有,我們可以在這些常規(guī)轉(zhuǎn)信臺上增加集群的接口控制設(shè)備,賦予集群接口設(shè)備一個集群ID號碼和幾個參與組號碼。集群接口設(shè)備將常規(guī)終端發(fā)出的DTMF呼叫信號轉(zhuǎn)成MPT1327格式的信令轉(zhuǎn)發(fā)向集群系統(tǒng),就可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)終端呼叫集群終端。集群終端通過呼叫集群接口設(shè)備的ID號碼就可以實(shí)現(xiàn)集群終端呼叫常規(guī)終端。圖二給出了不同頻段的常規(guī)系統(tǒng)與集群系統(tǒng)的互聯(lián)示意圖,從圖中可以看出集群終端可以調(diào)度任何一部常規(guī)終端,常規(guī)終端之間也可以通過集群系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互通。
擴(kuò)大集群系統(tǒng)覆盞范圍的幾種方式
單區(qū)多基站,將集群系統(tǒng)的基站分為若干個基站,把每個基站用微波、光纖等中繼鏈路拉開并安放在不同的地點(diǎn),從而擴(kuò)大整個系統(tǒng)的覆蓋范圍,每個分基站的調(diào)度功能與主基站相同,因此是功能最全的擴(kuò)大集群覆蓋的解決方案,我們稱之為單區(qū)(同一個系統(tǒng)臺號PFIX)多基站系統(tǒng)。
智能延伸基站,智能延伸基站是一種延伸集群系統(tǒng)覆蓋范圍的組網(wǎng)方式,它是利用頻率可控鏈路信道機(jī)與遠(yuǎn)端的MPT1327集群系統(tǒng)相連并解決本地集群覆蓋的智能基站。是一種安裝方便,不需要微波中繼設(shè)備且投入較低的集群系統(tǒng)延伸覆蓋的解決方案。主要適用于微波設(shè)備無法聯(lián)通的高山基站或隧道中等地方。智能延伸基站由控制器、本地?zé)o線信道和鏈路信道三部分組成。延伸站控制器不對移動用戶作任何監(jiān)權(quán)處理,所有登記、呼叫信令都轉(zhuǎn)向施主基站,廷伸站工作時會增加施主基站的開銷,因此延伸站的信道數(shù)量配置不宜過多。使用延伸站時要注意:本地信道的頻率要盡可能與施主基站頻率差開,間隔越大越好,并采用與施主基站無三階互調(diào)的頻率組,以減少本地信道與鏈路信道的相互干擾。延伸基站因?yàn)榕c施主基站采用的頻率不同,因此用戶終端在重疊覆蓋區(qū)中使用不受影響。延伸站在調(diào)度功能上有局限性,不能實(shí)現(xiàn)開放編組,連續(xù)信道更新等功能。
集群智能延伸系統(tǒng),集群智能延伸系統(tǒng)顧名思義本身是一套自成體系的集群系統(tǒng),它是在集群系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了智能無線接口設(shè)備,延伸系統(tǒng)掛接在主系統(tǒng)下,與主系統(tǒng)組成集中控制與分部控制相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)。有線呼叫直接進(jìn)入本地PBX,只有跨系統(tǒng)的呼叫才向主系統(tǒng)發(fā)起,同時延伸系統(tǒng)可以屏蔽不需要的跨系統(tǒng)組呼。移動用戶可以在主系統(tǒng)與延伸系統(tǒng)之間自動漫游,但前題是該用戶為兩個系統(tǒng)的合法用戶。由于延伸系統(tǒng)是以 MPT1327信令格式接入主系統(tǒng)的,因此可以掛接在任何不同型號的MPT1327集群系統(tǒng)上。廷伸系統(tǒng)可以采用查詢的方式刷新已漫游走的移動用戶的位置信息。延伸系統(tǒng)主要適用于縣級集群系統(tǒng)的建設(shè)上,通過無線鏈路信道與上級集群系統(tǒng)互聯(lián),也可以通過有線方式將自主系統(tǒng)與鏈路機(jī)拉開,這樣解決了延伸系統(tǒng)與主系統(tǒng)過遠(yuǎn),無線信號連接不上的問題。圖三給出了智能延伸系統(tǒng)與任何型號主系統(tǒng)互聯(lián)的示意圖。如果延伸系統(tǒng)與主系統(tǒng)是同一型號的系統(tǒng),那么可以去掉鏈路機(jī),通過有線直接接入到主系統(tǒng)中。
總結(jié)
以上從幾個方面討論了公安350兆集群系統(tǒng)的建設(shè)問題。系統(tǒng)建設(shè)的組網(wǎng)方式靈活多樣,用戶在集群網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時首先應(yīng)該充分了解自己的實(shí)際情況、所在廠商的設(shè)備情況和技術(shù)支持情況,制定出最適合自己的、性價比最高的組網(wǎng)方案。希望以上這些觀點(diǎn)能對公安350兆集群系統(tǒng)的建設(shè)提供一些幫助對講機(jī)。
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