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XX州XXX支队数字集群通讯系

发表时间:2020-06-08 00:00

XXXXX支队数字集群通讯系统

一、 项目概述

项目背景

火灾扑救,是一项综合性的救援工程,关呼百姓生命财产安全,一次成功的扑救,离不开调度、指挥、通信、后勤的协同配合,任何一个环节的失败,必将导致整体任务的遗憾!“没有空呼(空气呼吸器)要命,没有通信要乱”这句话,则经典地道出了通信在XXXX部队处置各类灾害事故时的重要性,特别需要指出的是,灾害越大,部队调集越多,作为部队现场指挥主要手段的无线通信,其作用就越明显。一套性能稳定、安全可靠的无线指挥通信系统,可以保障火场或其他灾害事故现场信息的及时传递和共享,使指挥者快速掌握现场情况,及时下达指挥作战命令,保障抢险救援工作的高效运行。

通信平台的选择

建设XXXX部队专用的无线通信指挥网即要遵循国际、国内通信行业标准,又要符合通信行业的发展趋势,确保采用当前最先进、最成熟的技术,才能让系统有更强的生命力,才能更好适应XXXX作战指挥的需要。 数字技术在频谱效率语音质量、通信安全、数据应用、业务功能丰富性等诸多方面相比模拟技术有明显的优势,能更好的满足不断提升的用户需求,能随时随地保证用户“呼得通”、“听得见”、“看得到”

u 国家政策决定模转数

数字对讲机是我国的移动通信系统和终端设备中的最后一个由模拟转向数字的

设备和系统。为了满足社会对数字对讲机的使用需求,促进数字对讲机产业的健康发展,2009年12月12日,工业和信息化部发布了信无函(2009〕666号文件《关于150MHz 400MHz频段专用对讲机频率规划和使用管理有关事宜的通知》,通知规定:

ü 201011日起,不再批发25KHz带宽对讲机的型号核准。

ü 201111日停止该频段全部模拟对讲机的型号核准。

ü 对已取得型号核准的模拟对讲机,在型号核准到期后(一般有效期为5年) 不再办理延期手续,意味着到2016年中国市场将禁止使用模拟对讲机。

666号文件的发布对我国对讲机产业的发展特别是对数字对讲机在国内的发展

有着重要的意义,对宣传推广数字对讲机,将数字对讲机尽快推向市场,加快对讲机模转数的步伐无疑将起到积极的推动作用。因此专业通信模拟向数字化转变已成为必然趋势。

1. 组网方案

结合现有系统的情况以及当地的地理环境XXXX支队目前已建有模拟通信系统,并有200多部的模拟手持终端作为XXXX支队日常的主要通信手段。而模拟通信系统存在频点利用率低、易受干扰、话音不够清晰、覆盖率不够等缺点,结合现有系统的情况以及当地的地理环境,拟在所属各区县各新建1套1载波2信道的数字集群基站,将7个基站通过IP联网,组成一套数字集群通信系统,用以覆盖XXXX地区,在此基站覆盖下的数字终端和原有模拟终端能够实现互联互通,其优异的性能节约了频率资源,不容易受外界干拢,不仅仅代表先进通信技术的应用,更为重要的是为用户打造可靠的通讯平台,提高完美的通讯服务,以实现在突发事件、自然灾害情况下,统一指挥调度的目标。

2. 设计依据

2.1 技术规范

a)《武警XXXX部队信息化建设总体规划技术方案

b)《GA176-1998公安移动通信网警用自动级规范》

c)《GA/T331-2001公安移动通信网警用自动级350兆工程设计技术规范》

d)《GA/T266-2000公安移动通信网警用自动级350兆工程验收技术规范》

e) GA/T 1056-2013 《警用数字集群通信系统总体技术规范》

f)《警用350兆专业机电性能主要指标》

2.2 无线电管理委员会对组网的要求

执行国家无线电管理委员会和公安部对于频段的频率规划和要求。

二、 方案设计

2.1建设原则

本系统在设计上采用计算机网络技术、无线通信技术、数据库管理等先进技术,是集调度、管理、查询等多种业务于一体的综合调度管理系统,能“快速、准确、实用、可靠、系统化”地进行调度,显著提高调度指挥的快速反应与科学决策能力。

u 先进性原则

ü 系统严格遵循国际标准、国家标准和国内通信行业的规范要求;

ü 符合无线通信行业的发展趋势,确保采用当前成熟的产品技术;

ü 所有的系统采用最先进的技术,确保今后相当长的时间内技术上不会落伍;

u 可靠性原则

ü 系统关键设备或部件采用冗余备份设计,遇故障自动切换;

ü 具有故障检测、系统恢复等功能,确保系统不间断持续运行;

u 安全性原则

ü 终端用户授权认证机制,防止非法用户进入系统;

ü 数字语音具有保密性,防止非法用户窃听;

u 可扩展性原则

ü 系统结构及设备易于扩展,技术和产品具有良好的持续性和发展性;

ü 满足今后的发展,留有一定的扩容余地;

u 可维护性原则

ü 设备模块化结构,安装简单,易于更换维护;

ü 设备具有自检功能及故障指示灯,辅助故障维修;

ü 记录系统运行日志,帮助寻找故障信息;·

u 经济性原则

ü 根据产品特点和实际业务需要,采用最经济最有效的系统方案;

          2.2系统结构

本方案采用MOTOTRBO LCP数字集群通信系统组建XXXX州公安XXXX支队无线指挥通信网。系统采用双时隙TDMA技术,符合欧洲电信协会的DMR数字标准,具有模拟系统相同的无线覆盖能力,并提供高于模拟系统数倍的通话量、清晰的音质、丰富的数据应用,极大的提升了系统资源利用率,节省了投资成本,是用户数字化通信建设的首选方案。

2.3 系统架构图如下:


 XXXX州公安XXXX支队无线指挥通信系统由数字集群基站,移动终端、传输线路三部分组成。

数字基站:由数字中继台,天馈设备等组成,实现覆盖主城区的语音通话和数据传输。中继台选用MOTO公司数字中继台,具备运行稳定、可靠性高等优点。

移动终端:包选用MOTO公司的P8668系列数字对讲机,具有轻便小巧、音质优美、待机时间长等特点。

传输线路:连接各基站,可使用现有IP网络或租用线路。

三、 方案特点系统特点及优势

3.1频率利用率高

模拟常规对讲技术采用简单的频分多址方式,每对频率只能提供一组通话信道,频率利用率过低MOTOTRBO系统采用DMR数字技术,一组12.5kHz的频点可提供2路通话,相当于一个信道6.25KHz,比起模拟系统一个信道25KHz ,频率的利用率提高了4倍,解决了用户频率资源紧张的问题。

3.2投资成本低

u 大区制覆盖,基站数量少

系统采用大区制组网方式,的覆盖范围意味着需要较少的基站,所以网络的建设及后期的运营维护成本都较低。

u 基站设备简单

由于DMR采用双时隙技术,同样提供2个信道,基站只需1个中继台,这节省

了中继台的硬件成本和维护成本,同时由于每基站所需中继数量的减少,射频连接设备的成本和复杂度,从而降低了整个基站的成本。

3.3用户体验好

u 大范围的出色音质

距离的增加一般会影响话音质量导致音质变差,而数字话音在较大的覆盖范围

内保持音质恒定,使处于边缘位置都能正常通话。

u 嘈杂环境下的清晰通话

XXXX官兵由于工作环境特殊,环境干扰因素较多,模拟对讲机在实际使用中抗

干扰能力较差,话音质量不稳定,已经严重影响到作战效率。数字对讲机抗干扰能力强,对环境噪声有出色的抑制能力,所以即使在非常嘈杂的环境下对方也能收听到清晰、逼真的话音,非常适合在室外环境下使用。

u 更长的通话时间

数字技术的双时隙特性,使对讲机比模拟时代省电40%,从而将电池使用时间

延长40%,最高可达13个小时,省去了频繁充电的麻烦,为抢险救灾提供持续工作力。

u 丰富的呼叫业务

模拟系统时,大量用户固定在同一信道上,无序的通讯必定对通讯质量和通讯效率带来一定的影响,系统内用户越多,混乱的现象越明显。数字系统支持私密呼叫,用户在进行一对一通话时不会干扰到同组内的其他工作人员。同时,也满足一对多的组呼、紧急呼叫等丰富的呼叫功能。

u 通话安全保密

数字系统固有的安全性,可以防止一般的对讲机窃听,避免了重要信息的泄漏,

不让不法分子有机可乘。

四、 系统功能

4.1语音调度

l 单呼

无线用户之间一对一的呼叫,两者可属于同一基站或不同基站。

l 组呼

无线用户发起本组内的呼叫,权限高的人可以呼叫其他小组,指挥工作。组成员可以在同一基站或不同基站。

l 全网全呼

由最高级别的管理人员通过对讲机发起对系统内全体工作人员的呼叫,全网全呼是单向传输,被叫用户只能收听语音,不能讲话,以免因为人多照成混乱。全网全呼多数用于开会、发布通知或紧急情况下的全体联动。

4.2紧急报警

各基站无线用户遇紧急情况时可向主管人员发起一键报警,报警信息显示在

主管对讲机的屏幕上,以便及时准确地提供救援。

4.3短消息

l 单发短消息

无线用户之间可以互发短消息,用于简单指令的传递,消息长度最大为138个汉字。

l 组发短消息

无线用户可以发送短消息给一组用户,用于下发通知或工作任务单。消息长度最大为138个汉字。

4.4信令功能

l 4对讲机遥毙/

如果对讲机被盗或遗失,为安全起见,主管对讲机可对该对讲机进行遥毙,使对讲机无法使用。对讲机找回后,只要对其发送复活指令,即可恢复正常使用。

l 远程监听

主管对讲机可不被察觉地激活目标对讲机的麦克风和发射,从而监听对讲机持有者当前的讲话内容和周围的声音,可用于领导监督职工的工作情况等。

l 对讲机检测

主管对讲机可以在目标对讲机没有察觉的情况下检查其是否处于开机状态,可用于用户的在值检查,定时检查用户是否开机,类似于点名。

l 独立工作

当对讲机使用者一定时间内没有操作对讲机(例如按键,PTT,调节音量等),对讲机会发出一个警告音,若仍未操作,对讲机会自动发起一个紧急报警。主要用于独自工作在危险环境下的人员,若发生意外,能及时被发现,保证了人员生命安全。

l 呼叫提示

无线用户可寻呼一个无线用户,目标对讲机收到命令后,将发出持续的视听提示,并显示该呼叫提示的发起方。目标用户按下了PTT键,会向该呼叫提示的发起方发起单呼。

4.5漫游

系统支持无线用户在不同基站间自动漫游,对于不需要跨基站漫游的用户,可

在对讲机编程中做限制,使其只工作在本基站。

MOTOTRBO系统

多基站IP网络互联配置下,MOTOTRBO支持最多15个多基站IP网络互联设备。基于中继台的MOTOTRBO系统需要一对频率:一个用于发送,另一个用于接收。

MOTOTRBO系统使用一个12.5kHz的物理信道,利用中继台提供的同步时序,将一个物理信道分成两个独立的时隙(逻辑信道)。用户可以在任一时隙上自由分配语音或数据通信。对于终端用户来讲,这意味着拥有了两个可以自由使用的信道,这两个信道能够独立收发。

提高频谱利用率

当今的模拟系统工作于FDMA(频分多址)方式,112.5kHz的物理信道支持一路通话。MOTOTRBO系统采用双时隙TDMA技术,这种技术将信道分成两个交替时隙,从而在一个12.5kHz的物理信道内建立了两个逻辑信道,可同时支持两路通话,等效于26.25KHz的信道,频谱利用率达到模拟系统的2倍。

不同于FDMA技术提升频谱效率的手段(将信道切分为更小带宽的频段),TDMA技术使用了全部12.5kHz的带宽,由于实际的传输功率和辐射发射都没变,双时隙TDMA方式的12.5kHz信号在带宽占用,传送性能等方面,从本质上讲同12.5kHz模拟信号都是一样的。但由数字技术带来了更多的优势,使基于TDMA技术的对讲机能够在一个单中继信道上提供大约两倍于现今模拟对讲机的通信容量,而射频覆盖能力也与之相当甚至更优。

降低投资成本

正如我们所见,双时隙TDMA从根本上使系统容量加倍,这意味着一台MOTOTRBO的中继台可以替代两台模拟中继台,这节省了中继台的硬件成本和维护成本,同时也降低了多信道配置所需的射频连接设备的成本和复杂度。更重要的,双时隙TDMA信号正好适合用户现有的许可信道,用户无需为增加的系统容量申请新的许可。同时,相对于可能需要不同信道带宽的其他解决方案来讲,双时隙TDMA技术引起邻道干扰的风险较小。

让系统更灵活

双时隙TDMA提供的两个时隙(两个逻辑信道)具有大量的潜在用途,可以按照如下一些方式来使用这两个时隙:

l 将两个时隙都用作语音信道,从而使每台中继台的语音容量加倍;

l 将两个时隙都用作数据信道,从而全面提供数据业务;

l 将一个时隙用作语音信道,另一个时隙作为数据信道,这种灵活的方案为语音用户同时提供移动数据、文本消息等业务。

话音清晰、逼真

MOTOTRBO采用AMBE+2TM 低比特率声码器,具备出色的语音重建能力及环境噪声抑制能力。无论发送端环境如何,接收端只对语音进行重建,而背景噪声(如机器噪声、风噪声和交通噪声)都不会被重建,所以即使在非常嘈杂的环境下对方也能收听到清晰、逼真的话音。

更广阔的清晰覆盖范围

距离的增加一般会影响话音质量导致音质变差,模拟话音的音质会随距离增大呈线性衰减,而数字纠错技术可以使数字话音在较大的覆盖范围内保持恒定。所以,MOTOTRBO系统提供3级音质的覆盖范围比模拟系统大得多。

更长的通话时间

TDMA的双时隙特性,使对讲机的发射模块仅在自己的时隙内工作,在另一时隙则处于休息状态,可省电40%,从而将电池使用时间延长40%。

智能电池,通过电池与充电器之间的通信,充电器可以识别电池的使用状和历史,电池将自动得到最好的维护,从而最大限度地延长其使用寿命。电池更换频率降低,从而节省了成本。

通话安全保密

数字系统固有的安全性,可以防止一般的扫描设备监听。在进行监听时,只能听到数字噪声,而不能听到实际的通话内容。即使使用同样的数字对讲机,也只有在频率相同、呼号正确(系统共有一千六百万个呼号和组呼号)的情况下才能监听到,机会几乎是零。

增强的VOX功能

MOTOTRBO数字对讲机仅对人的话音敏感,对其他声音不敏感,因此其他声音难以激活声控发射,用户在较高的噪声环境下也能使用VOX功能(该功能需使用音频附件)。一般的模拟对讲机用户在使用VOX功能时,需要先用语音激活VOX,否则通话的第一个字会因为声控发射延时被吞掉,即接受对讲机收不到通话的第一个字,因此使用起来比较麻烦。MOTOTRBO数字对讲机存储延时发射技术,先将语音存储起来,等声控发射延时后在将声音发射出去,避免了操作的繁琐和丢字落字的现象。

灵活的接口配置

系统单机提供16无线信道接口。各模块与主交换控制单元间采用统一接口,其安装位置可根据需要灵活调整。另外,也可根据用户需要定制接口模块。

先进的话音检测技术

系统采用了国际先进的噪声和话音判别技术,能准确的识别出接入系统的声音是噪声还是话音,根据判决结果自动控制通话通道的开启,避免了烦琐的手动控制。

实用的会议通话模式

系统提供电话会议功能,最多支持32方用户召开电话会议便于同时汇集各方用户对重大事件进行统一调度指挥。

独特的自动接方式

系统提供特有的DTMF拨号方式,实现主呼方直接呼通其它不同制式用户。另外有线接口可专设热线电话功能有线方可对某个用户免拨直接通话。

完善的录音功能(选配)

系统提供数字录音接口录音终端进行录音,可将系统内同一通话中不同话方的话音自动保存为一个录音文件,便于用户查询。

MOTOTRBO中继台

MOTOTRBO由众多组件和应用程序共同作用组成的系统。是根据用户的需求选定系统的设备和应用程序,然后对系统进行配置

MOTOTRBO中继台为信号覆盖范围内的对讲机提供射频接口。中继台采用交流供电,可安装标准19机架上。中继台前端面板指示灯提示中继台当前的状况,包括每个时隙当前的收发状态

中继台可以配置为独立工作模式,或配置为一个连接后端网络中继,如多基站IP网络互联智能信道共享模式情况。

使用中继的主要优势是提供了更广的通信范围,通过在战略性的位置架设多个中继台可以满足客户覆盖其整个活动范围的需求。中继台能够在数字模式或模拟模式运行这是初始配置确定并且是动态更新的。因此,在任何时候,要么作为数字中继作为模拟中继台工作。

五、 系统功能

MOTOTRBO系统功能

数字语音功能

Ø 组呼

组呼是MOTOTRBO系统中最常用的呼叫方式。当一个对讲机需要与另一个对讲机以组呼的形式通信时,需要配置成同一个组的成员。对讲机可以配置成通过切换信道或使用对讲机菜单上的通讯录使用户在多个组之间进行选择。对讲机用户能听到某选定信道上的哪个组的呼叫取决于接收组列表的可配参数。

Ø 单呼

呼叫双方可以不在同一个通话组中也能一对一通信,但必须处于相同的信道和时隙上。对讲机可以配置成允许用户通过菜单中的通讯录来选择呼叫的对象,单呼叫也能配置在某一个信道上,或通过某一个可编程按键来触发,用户也可以通过数字键手动的输入接收方对讲机ID

Ø 全呼

通过全呼,某个特权对讲机可以与同一个逻辑信道上的其他对讲机用户进行单向通话。在智能信道共享系统中,所有的对讲机都会接收全部呼叫的通信。

Ø 强插功能

该功能通常允许一台对讲机中断当前正在进行的无加密,或基本加密或增强型加密的可中断语音的传输,并可能允许该对讲机发起新的传输。强插功能与语音呼叫的类型无关,因此它可以应用于组呼、私密呼叫、紧急呼叫、全部呼叫。该功能还可应用于通过远程监听命令建立的私密呼叫和通过紧急远程监听命令建立的组呼。

数字信令功能

Ø PTT ID和别名

发起方对讲机的ID通过空中进行传输,如果接收方对讲机对这个ID配置了别名,被叫方对讲机将显示别名,否则直接显示ID

Ø 遥毙对讲机

主管对讲机可利用该功能,通过无线信令,遥毙另一台对讲机。被遥毙的对讲机的屏幕将显示空白,并且不能发起或接听呼叫。

Ø 远程监控

远端用户可以利用这个功能,在一段时间内激活目标对讲机的麦克风和发射机。从而不被察觉地在目标对讲机上建立呼叫,并远程控制其PTT功能,而目标用户对此却一无所知。

远程监控功能在被遥毙的对讲机上也可被激活,远程监控也可配置为只在紧急状态下才被激活。

Ø 检查对讲机

利用检查对讲机这个功能,发起方对讲机可以在目标对讲机用户没有察觉的情况下检查系统中的对讲机是否处于激活状态。除了繁忙LED指示灯,目标对讲机上不会出现可以看见或听见的指示。目标对讲机将不知不觉地自动向发起方对讲机发送一条确认消息。

Ø 呼叫提示

利用呼叫提示功能,发起方对讲机用户可以寻呼另一位对讲机用户。当另一位对讲机(目标对讲机)收到呼叫提示命令后,将发出持续的视听提示,并显示该呼叫提示的发起方。如果用户没有将对讲机带在身边,该提示将一直保持,直到用户清掉呼叫提示。

如果当呼叫提示屏幕处于激活状态时,目标对讲机用户按下了PTT键,那么,目标对讲机会向该呼叫提示的发起方发起私密呼叫。

对于车载台,该功能常常与喇叭和车灯结合使用。当用户不在车内时,呼叫提示可以使车辆的喇叭鸣叫、车灯闪烁,从而告知用户返回车辆,呼叫发起方。

设备安装环境说明

设备安装应满足以下要求。

1) 主要设备安装

Ø 中继台设备应尽可能安装在19英寸的机柜/架中;

Ø 固定机房一般在机柜放置点的前面、背后和左面或右面都应留有1米宽的空间,以便线缆安装及布线。

2) 电源要求

Ø 用户提供交流电源的输入,所有设备采用220V±33V50 Hz±1.5Hz

Ø 至少提供一个标准交流电源插座端子安装在设备安放点1米以内。

3) 天线安装要求

Ø 天线如果安装在没有铁塔或没有避雷设施的高楼环境,室外接头需防水处理,并在室内加装馈线避雷器。

Ø 用于天线安装的铁塔(天线架设杆)的天线高度应满足系统覆盖范围要求。如果本系统基站天线与其他无线系统天线同处一个塔(杆)上,应分层放置避免干扰。

Ø 天线安装支架(天线抱杆),尺寸见附图。安装要求:应伸出铁塔(杆)主体边缘1米以上,收发天线在同一平面,两根天线的安装位置应大于4米,垂直安装,两根天线的首尾间距应大于1米。


4) 运行环境要求

工作温度:-10+55      贮存温度:-20+60

相对湿度:20%~90       大气压力:86106kPa

电源:220VAC12V DC    强电磁波干扰

防静电环             提供防尘环境

5) 基站站址要求

基站站址的选择是非常重要环节,站址选择的合适将有助于扩大信号覆盖范围、减少盲区和提高通话话音质量。

基站选址主要考虑其覆盖范围。覆盖范围的计算是以移动通信工程电波传播的理论及电波传播损耗的工程经验公式为准,见如下基站覆盖范围参考值,该表的预测值是在地形相对平滑的地区计算出来的。

序号

天线高度

手机下行覆盖

手机上行覆盖

车台下行覆盖

车台上行覆盖

方位

1

60

13公里

10公里

25公里

20公里

全方向

2

80

24公里

14公里

36公里

30公里

全方向

3

100

30公里

17公里

45公里

40公里

全方向

4

600

55公里

45公里

76公里

70公里

全方向

以上预测值是在地势平坦、通信状况良好的情况下计算出来的,跟实际应用存在一定的差异,最好对重要地段进行电测,确定盲区,选择合适的站址。

而对于基站具体地点的选择,主要考虑因素则包括:利用已有的建筑物(天线塔),尽量选择制高点;避免基站附近有强电磁干扰;具备建机房的条件(安全、供电、通风等)。


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