多基站PDT數(shù)字集群通信系統(tǒng)設計及應用

　　摘要：簡要概述了國內集群通信系統(tǒng)發(fā)展狀況，介紹了多基站PDT數(shù)字集群通信系統(tǒng)組成與功能，并針對局部大區(qū)域、跨區(qū)域無線語音通信的實際應用需求，開展了多基站PDT數(shù)字集群通信系統(tǒng)設計，并對站址選址覆蓋進行了仿真分析和測試。實驗證明，該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)各站點不小于10 km區(qū)域的信號覆蓋，并且通過網絡實現(xiàn)了區(qū)域之間的互聯(lián)，同時預留了擴展接口，可按照后續(xù)的需求進一步融合。

　　關鍵詞：集群通信;MSO核心網;北斗定位;功能拓展

　　0引言

　　集群通信系統(tǒng)又稱集群調度系統(tǒng)，是為了滿足行業(yè)指揮調度需求而開發(fā)，面向行業(yè)應用的專用無線通信系統(tǒng)。由于集群通信系統(tǒng)主要側重于指揮調度通信，其應用可遍及公共安全、交通運輸和公共事業(yè)等領域，尤其可以在應對突發(fā)事件和自然災害的過程中發(fā)揮優(yōu)勢[1]。從1997年開始，信息產業(yè)部就專門組織了數(shù)字集群通信標準組來制定我國的數(shù)字集群通信標準，并于2000年12月28日發(fā)布了我國《數(shù)字集群移動通信系統(tǒng)體制》標準[2]。2008年，由公安部科技信息化局召集國內部分有實力的廠商研討基于中國國情的警用無線數(shù)字集群系統(tǒng)新體制，其具有中國自主知識產權，標志著中國的數(shù)字集群從無到有，并步入自主高速發(fā)展階段。

　　PDT數(shù)字集群通信具有以下特點：①信道利用率高、成本相對低;②架設便捷、入網快速;③呼叫靈活、保密性強，因此，受到廣泛使用。

　　單基站PDT數(shù)字集群有效通信距離有限(15 km)，有時難以滿足大區(qū)域、跨區(qū)域通信需求，嚴重影響工作效率。多套基站PDT數(shù)字集群通過網絡聯(lián)通使用，可以擴大通信范圍，提供更大區(qū)域的指揮調度保障。

　　1系統(tǒng)組成及主要功能

　　1.1系統(tǒng)組成

　　多基站PDT數(shù)字集群通信系統(tǒng)包含3個組成部分：MSO核心網、多套集群基站、若干部終端。其中MSO核心網，用于完成整個系統(tǒng)的互聯(lián)管理，控制邏輯組成有中心控制單元、軟交換單元、數(shù)據(jù)庫單元、網管服務單元、調度服務單元、MTU和互聯(lián)網關等，MSO核心網邏輯結構如圖1所示;2套及以上集群基站，分別完成不同區(qū)域的無線信號覆蓋;多部手持終端、車載終端等接入基站，完成具體的語音、數(shù)據(jù)業(yè)務。多基站PDT數(shù)字集群通信系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

　　MSO核心網也稱移動交換局，對整個PDT數(shù)字集群通信系統(tǒng)的單元進行管理和控制，屬于整個系統(tǒng)的核心組成部分，主要實現(xiàn)系統(tǒng)內部各網元之間的互聯(lián)和交換，管理不同網元之間的協(xié)同工作，從而實現(xiàn)跨基站、跨系統(tǒng)的呼叫控制和媒體語音的交換與互聯(lián)，遵循IP軟交換邏輯體系架構，以及用戶的移動性管理、鑒權、調度、網絡管理、互聯(lián)等功能，從而拓展系統(tǒng)的業(yè)務功能及應用。

　　多套數(shù)字集群基站組成了覆蓋大區(qū)域終端用戶的無線收發(fā)設備，每套數(shù)字集群基站組成一致，由基站控制器、信道單元、供電系統(tǒng)、射頻分合路單元以及機柜單元和天饋單元組成。根據(jù)信道單元的配置數(shù)量，組成2/4/8多種形態(tài)的集群基站，從信道資源上決定系統(tǒng)所能涵蓋的終端數(shù)量的多少。

　　多基站PDT數(shù)字集群通信系統(tǒng)中，通過手持終端、車載終端實現(xiàn)語音呼叫業(yè)務和數(shù)據(jù)收發(fā)業(yè)務，并結合MSO核心網及多數(shù)字集群基站完成用戶需求功能。

　　1.2主要功能

　　語音呼叫及數(shù)據(jù)收發(fā)是PDT數(shù)字集群最重要的功能，具備不少于500人的在線語音呼叫功能，支持語音個呼、組呼、全呼、緊急報警、強插強拆、全雙工通話、廣播呼叫和電話呼叫等功能，支持短消息、狀態(tài)信息、告警信息收發(fā)等功能。語音及數(shù)據(jù)業(yè)務支持用戶鑒權和端到端硬件加密等防護功能。

　　網管功能是PDT數(shù)字集群系統(tǒng)的重要組成部分，主要由網管服務器NMS和網管客戶端NMC組成。網管子系統(tǒng)主要對整個系統(tǒng)進行管理和監(jiān)控，并提供操作維護功能。實現(xiàn)對系統(tǒng)內軟硬件資源的配置和監(jiān)控，并生成狀態(tài)報告，方便用戶進行故障診斷。網管子系統(tǒng)還提供用戶管理、性能統(tǒng)計和安全管理等功能。

　　調度功能實現(xiàn)PDT數(shù)字集群系統(tǒng)下的用戶指揮及管理，采用插件化設計，提供遠程調度與管理的數(shù)字調度解決方案。可應用于制造業(yè)、能源、公安、安全、交通、金融、水利、社會服務、軍隊等領域，幫助用戶以最快速度、最有效的手段進行緊急通知和命令發(fā)布，并可以直觀地顯示被通知對象的狀態(tài)，包含語音調度、短信管理、可視化調度和軌跡回放等業(yè)務功能。

　　PDT數(shù)字集群還具備北斗定位功能，每個基站能支持的定位終端數(shù)量，將依據(jù)每個終端定位信息的刷新間隔確定。4載頻PDT基站開通一個專用的數(shù)字時隙傳輸北斗定位信息，可以做到每個基站上傳1 000/min條北斗定位信息，從而保證終端位置信息實時傳送到指揮中心，以便指揮中心可以快速獲知終端所處的位置，用于實時監(jiān)控與管理。結合北斗定位對有限資源進行科學管理和有效利用，從而實現(xiàn)更可靠、更直觀的應急指揮調度。功能包括：訂閱GPS、半雙工單呼、跟蹤終端、GPS定位、圈選呼叫、越區(qū)告警和地圖操作等。

　　此外，PDT數(shù)字集群系統(tǒng)具備安全可靠性，在PDT數(shù)字集群協(xié)議規(guī)范中，對于安全功能分成鑒權和端到端加密。其中鑒權功能實現(xiàn)移動臺和集群基站間的雙向身份認證，而端到端加密功能又分成軟加密和硬加密2種模式，語音提供端到端的機密性保護，為用戶數(shù)據(jù)提供端到端的機密性和完整性保護。

　　推薦閱讀：電子通信工程設備抗干擾問題分析