公安350兆集群系統(tǒng)建設(shè)

1、公安350兆集群系統(tǒng)建設(shè)公安350兆集群系統(tǒng)建設(shè)的最大障礙是基站之間的鏈路設(shè)備，小容量大跨距基站之間的鏈路設(shè)備問題嚴(yán)重阻礙集群系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和發(fā)展，因為有線鏈路安裝地點要求高、需要專門設(shè)置鏈路硬件設(shè)備和頻率資源，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的可靠性、覆蓋性以及成本等 增加邊遠地區(qū)建站的難度。而維德無專用鏈路無線分基站（簡稱無鏈路分基站）是專門為解決這些難題而研發(fā)的。（一）無專用鏈路無線分基站特點無鏈路分基站的架設(shè)地點不受鏈路問題的影響，難度大的邊遠地區(qū)也能建站，解決了城市盲區(qū)、無鏈路高山、地鐵隧道通信、 移動基站、公安二三級網(wǎng)、高速公路覆蓋等問題。一般聯(lián)網(wǎng)直線距離在50至100公里。無專門鏈路，減少了基站間的

2、實物相連，相對老式有線聯(lián)網(wǎng)基站有結(jié)構(gòu)簡單，通道環(huán)節(jié)少，運行更可靠，通信速度更快，從 而增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少了故障發(fā)生環(huán)節(jié)，提高了話音質(zhì)量。無鏈路分基站是通過區(qū)間信道機的區(qū)間鏈路收發(fā)模塊來實現(xiàn)與主基站的聯(lián)網(wǎng)和延伸的，這個區(qū)間鏈路是專用雙工工作的，它 區(qū)別于現(xiàn)所有僅是車載臺拼湊的分基站或延伸站。無鏈路分基站本身有自已獨立的收發(fā)信令部分，是一個具有獨立的數(shù)據(jù)庫管理功能的獨立基站，提高了當(dāng)主基站或鏈路部分 出現(xiàn)故障時的可靠性，節(jié)約了成本開支。具備遙控、遙測管理遠端無線分基站功能。（二）無專用鏈路無線分基站組網(wǎng)圖示（可無限與有、無線基站聯(lián)網(wǎng)成多基站擴展與延伸覆蓋）級無線分基站C2（三）BK230無線

3、分基站簡介公安350兆集群系統(tǒng)建設(shè)的最大障礙是基站之間的鏈路設(shè)備，小容量大跨距基站之 間的鏈路設(shè)備問題嚴(yán)重阻礙集群系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和發(fā)展，維德科技有限公司從廣州地鐵 350兆集群通信系統(tǒng)開始，經(jīng)過三年的研究、開發(fā)、應(yīng)用，再研究、再開發(fā)、再應(yīng)用， 完成了一系列無專用鏈路設(shè)備的集群系統(tǒng)設(shè)備，解決了許多公安組網(wǎng)中難題，為公安350 兆集群系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展拓寬了道路。三年來，無線分基站設(shè)備已在全國公安系統(tǒng)廣泛應(yīng)用， 約400多信道在廣州、上海、浙江、遼寧、四川等公安系統(tǒng)運行。不需要專門設(shè)置鏈路硬件設(shè)備和頻率資源，安裝地點選擇條件相對降低。解決城區(qū)盲區(qū)、無鏈路高山、地鐵隧道通信、移動基站、公安二三級網(wǎng)、高速公

4、路覆 蓋等問題。無線分基站相對老式有線聯(lián)網(wǎng)基站有結(jié)構(gòu)簡單，通道環(huán)節(jié)少，運行更可靠，通信速度 快等等優(yōu)點。公安部CPS和MPT1343編碼標(biāo)準(zhǔn)。可以連接所有標(biāo)準(zhǔn)MPT1327集群主基站?？梢耘鋫渲形南到y(tǒng)管理終端。具備遙控、遙測管理遠端無線分基站功能。 CBS集群信道機兼容常規(guī)通信功能?？煞謩e設(shè)置不同電臺、不同組呼號的通話時間。同基站多用戶分信道組使用功能。集群電臺電子碼管理上網(wǎng)功能。呼叫時限從4分15秒到13分到18小時到無限制。建立呼叫：本基站小于0.5秒,跨基站小于1秒。組呼建立時間：0.3秒。全部系統(tǒng)設(shè)備可選交流220伏或直流12伏供電。BK230無城分基站工非原理圖4無嫌分基站淺談公安3

5、50兆集群通信網(wǎng)建設(shè)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，這一點在實踐中已 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)濟較發(fā)達的東部地區(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，各地所使用的集群系統(tǒng)均為MPT1327信令體制的集群系統(tǒng)

6、，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。因為：首先，模擬集群系統(tǒng)已經(jīng)歷了十多年的應(yīng)用、 磨合和改進，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

7、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對雙頻點供集群系統(tǒng)使用，還預(yù)留了 40對 雙頻點，這些頻點通過合理的復(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

8、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)驗公式A =M.AA計算得出的。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：序號業(yè)心日 信道數(shù)量話務(wù)信道數(shù)量移動終端數(shù)量13275243162365362487475512111087616151500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

9、中城市因為高樓大廈較多，電磁 環(huán)境又不太好，所以我們可以取工程的經(jīng)驗值即手持機的覆蓋半徑約為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?；疚恢玫倪x擇主要考慮所選位置的電磁環(huán)境是否滿足要求，機房條件是否滿足要求，是否具備足夠高度的鐵 塔等因素。因為目前很多公安部門由于受經(jīng)濟條件的制約，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)驗值。該覆蓋預(yù)測的計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)

10、驗公式為依據(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：序號天線高度覆蓋半徑（手機）覆蓋半徑（車機）160米23公里30公里280米28公里50公里3100米32公里55公里4600米62公里120公里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 運行穩(wěn)定，基本上不需要維護，而微波設(shè)備會受到

11、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、隊呼、全呼、緊急呼、轉(zhuǎn)移呼、包容呼、 遇忙排隊自動回叫等。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)能實現(xiàn)跨多個基站和跨多個系統(tǒng)的組呼，能否實 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)

12、技術(shù)先進性的重要指標(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，計算機網(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現(xiàn)對系統(tǒng)的遠程指揮調(diào)度和 遠程監(jiān)視，同時也方便用戶或廠商對集群系統(tǒng)進行遠程維護管理。舉一

13、個簡單的實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)點擊報警位置，周圍的巡邏車就可以顯現(xiàn)出來，再點擊最近的一輛 空閑的巡邏車就可以實現(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)的拓補結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)的軟件設(shè)計兩方面討論。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。

14、如果集群系統(tǒng)的拓補結(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)拓補結(jié)構(gòu)也是實現(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受干擾的情況以及發(fā)射機發(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

15、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、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擴大， 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)

16、據(jù)網(wǎng)，無論哪種網(wǎng)絡(luò)，最終都能實現(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。圖一給出了廣西公安廳 集群系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的示意圖。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)常要實時查詢?nèi)?車牌號、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)

17、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。現(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、實用性強。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

18、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)實現(xiàn)互通。明二擴大集群系統(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，從而擴大整個系統(tǒng)的覆蓋范圍，每個分基站的調(diào)度功能與主

19、基站相同，因此是功能最全的擴大集群覆蓋的 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與遠端 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