1 引言 城市的規(guī)模越大，現(xiàn)代化程度越高，它所需要的應(yīng)急指揮系統(tǒng)就應(yīng)該更加靈敏和高效。而高效、靈敏的城市應(yīng)急指揮系統(tǒng)需要良好的集群指揮、調(diào)度系統(tǒng)作為通信保障。目前，大部分城市的公安部門和國安部門的主要業(yè)務(wù)通信網(wǎng)是350MHz模擬集群網(wǎng)，并且設(shè)備老化，容量過小，通信質(zhì)量下降，面臨淘汰。數(shù)字集群網(wǎng)擁有的通信質(zhì)量好、頻帶利用率高、可實(shí)現(xiàn)數(shù)字加密等優(yōu)點(diǎn)是模擬集群網(wǎng)無法比擬的。當(dāng)前，建立高效統(tǒng)一的城市應(yīng)急指揮系統(tǒng)是一個(gè)城市步入現(xiàn)代化的必然選擇。 2 系統(tǒng)與設(shè)備選型 國際上，ITU（國際電信聯(lián)盟）推薦的數(shù)字集群通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)有很多，其中適合我國的有歐洲通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）推薦的全歐集群通信TETRA和MOTOROLA公司推薦的iDEN。目前，這兩種體制都已相當(dāng)成熟，但考慮到iDEN系統(tǒng)設(shè)備的投資過大，不具備TETRA所具有的脫網(wǎng)直通和端對(duì)端加密的功能，所以本設(shè)計(jì)擬選用TETRA系統(tǒng)設(shè)備。各種標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備供應(yīng)商也很多，如TETRA系統(tǒng)設(shè)備的主要供應(yīng)商有NOKIA、Marconi、Simco、MOTOROLA、Rohill等，這些設(shè)備都有自身的優(yōu)點(diǎn)，因此在國際市場(chǎng)上都占有一定的份額。但是，考慮到早在上個(gè)世紀(jì)九十年代，荷蘭ROHILL公司就與我國公安部第一研究所成功地合作開發(fā)了MPT1327模擬集群通信系統(tǒng)（符合公安部CPS標(biāo)準(zhǔn)），在全國六十多個(gè)公安和安全部門安裝使用，運(yùn)行穩(wěn)定可靠的因素，而且，我國現(xiàn)有的模擬集群通信網(wǎng)投資很大，完全丟棄的可能性不大，因此我們?cè)诮?shù)字集群通信網(wǎng)的同時(shí)，還得繼續(xù)發(fā)揮原有的模擬集群通信網(wǎng)的作用。換句話說，必須考慮新建數(shù)字集群通信網(wǎng)與原有模擬集群通信網(wǎng)的兼容問題。所以本設(shè)計(jì)選擇由荷蘭ROHILL公司生產(chǎn)的TETRANODE數(shù)字集群通信系統(tǒng)。 3 TETRANODE的主要特點(diǎn) 與其它生產(chǎn)商提供的數(shù)字集群通信設(shè)備相比，ROHILL公司生產(chǎn)的TETRANODE數(shù)字集群通信系統(tǒng)主要有以下五大特點(diǎn)： 3.1 遵循TETRA信令標(biāo)準(zhǔn) 100%遵循TETRA信令標(biāo)準(zhǔn)。也就是說，通信過程全部采用數(shù)字化技術(shù)。首先將話音進(jìn)行數(shù)字化語音編碼，再進(jìn)行數(shù)字化調(diào)制，最后經(jīng)過線性功率放大，由天線發(fā)射出去。在交換部份，同樣進(jìn)行話音和信令的數(shù)字化交換，實(shí)現(xiàn)話音和信道交換、信令控制、時(shí)分復(fù)用（TDMA）等一系列功能。 3.2具有兼容多個(gè)空中信令標(biāo)準(zhǔn)的通信能力 特別能兼容MPT1327和TETRA信令標(biāo)準(zhǔn)。這一點(diǎn)，對(duì)我國公安部門尤其重要。因?yàn)楣蚕到y(tǒng)的模擬集群（CPS）,采用了MPT1327信令標(biāo)準(zhǔn)，公安部門建的模擬網(wǎng)絕大部分都是MPT1327信令。ROHILL的這種數(shù)模兼容體制，可以實(shí)現(xiàn)： （1）數(shù)字用戶與數(shù)字用戶之間的通信； （2）模擬用戶與模擬用戶之間的通信； （3）數(shù)字用戶與模擬用戶之間的通信； （4）模擬用戶與數(shù)字用戶之間的通信。｀ （5）在模擬集群（MPT）與數(shù)字集群（TETRA）移動(dòng)臺(tái)之間都可顯示呼叫身份碼。 （6）在MPT與TETRA移動(dòng)臺(tái)之間仍然可發(fā)送狀態(tài)信息和短數(shù)據(jù)信息。 （7）在MPT和TETRA之間完全融合組呼，MPT移動(dòng)臺(tái)和TETRA移動(dòng)臺(tái)可以混合編組。 （8）具有化名編碼方案，可以使MPT移動(dòng)臺(tái)操作起來像一部TETRA移動(dòng)臺(tái)一樣，反之亦然。I.MPT的所有設(shè)備與TETRA的所有設(shè)備均由一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)（NMS）管理。 3.3模塊化設(shè)計(jì) 模塊化設(shè)計(jì)，即插即用功能，系統(tǒng)擴(kuò)容方便快捷。TETRANODE采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法，它由交換設(shè)備TNX，基地臺(tái)TBS，擴(kuò)展平臺(tái)TEP，話音-數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄系統(tǒng)VLS，網(wǎng)管系統(tǒng)NMS，有線調(diào)度臺(tái)LDS等組成。這些模塊和設(shè)備具有即插即用功能，在更換、維修、擴(kuò)容時(shí)方便快捷。同時(shí)，模塊化設(shè)計(jì)，便于大規(guī)模生產(chǎn)，有利于降低成本及提高可靠性。 3.4冗余和故障弱化設(shè)計(jì) 完全的冗余和故障弱化設(shè)計(jì)，具有很高的可靠性。在電路和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用了冗余設(shè)計(jì)，元器件的負(fù)荷率留有余地，結(jié)構(gòu)上留有備份空間，如主機(jī)板可選備份板，一旦出現(xiàn)問題，備份板即可投入工作，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。同時(shí)，若發(fā)生局部故障，則系統(tǒng)不會(huì)全部癱瘓，基站仍然能獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)。還有，系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了故障保護(hù)和告警功能。這些措施，保證了系統(tǒng)有很高的可靠性和可維護(hù)性。ROHILL公司在模擬集群FLEXINET的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，已成功地將平均無故障時(shí)間超過100000小時(shí)，在TETRANODE的設(shè)計(jì)中，采用的措施更多更好，可靠性將會(huì)更高，其平均壽命將會(huì)更長。 3.5優(yōu)化的IP傳輸及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) TETRANODE通信協(xié)議（TNCP）基于INTERNET中的TCPIP標(biāo)準(zhǔn)。為了達(dá)到可以傳輸語音和數(shù)據(jù)的目的，TNCP支持比現(xiàn)行的TCPIP協(xié)議集效率更高的多重連續(xù)數(shù)據(jù)流。TNCP既支持分組交換的數(shù)據(jù)，也支持電路交換的話音數(shù)據(jù)流。為了達(dá)到網(wǎng)絡(luò)管理、遠(yuǎn)端診斷和軟件下載的目的，也使用了TCPIP標(biāo)準(zhǔn)。使用這種優(yōu)化的INTERNET TCPIP協(xié)議，可以使TETRANODE很容易實(shí)現(xiàn)與其它節(jié)點(diǎn)接口，與INTERNET網(wǎng)連接，與別的系統(tǒng)連接。　 4 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) TETRA標(biāo)準(zhǔn)定義了一組TETRA網(wǎng)絡(luò)組成模塊之間的接口，使得TETRA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、規(guī)模可大可小，模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)不受限制。本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)由中心交換機(jī)（交換中心）、遙控站、傳輸鏈路、網(wǎng)管中心、調(diào)度中心和手臺(tái)組成。全網(wǎng)的框圖如圖1所示。 中心交換機(jī)與網(wǎng)管中心和調(diào)度中心相連，是系統(tǒng)的核心和樞紐，所有的信息都在中心交換機(jī)進(jìn)行交換。通過接口單元系統(tǒng)，中心交換機(jī)可以連接到有線網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)有線和無線的互聯(lián)。 網(wǎng)管中心和調(diào)度中心的硬件都是PC機(jī)，機(jī)器內(nèi)分別裝有網(wǎng)管客戶端軟件和調(diào)度臺(tái)軟件。網(wǎng)管中心控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)單元，具有參數(shù)配置、故障管理、告警記錄、性能分析等功能。網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容時(shí)，所有參數(shù)及數(shù)據(jù)庫更新均由網(wǎng)管中心自動(dòng)配置，既減輕了人工設(shè)置的繁瑣，又避免了操作錯(cuò)誤。調(diào)度中心對(duì)集群網(wǎng)內(nèi)的用戶呼叫進(jìn)行監(jiān)控，必要時(shí)可以向所需的移動(dòng)臺(tái)發(fā)起指揮呼叫，移動(dòng)臺(tái)遇到緊急情況也可直接呼叫調(diào)度中心。 中心交換機(jī)通過鏈路（V.11）接入到骨干網(wǎng)和所有的遙控基站進(jìn)行連接。 遙控站的組成包括基地臺(tái)、接口單元、調(diào)度臺(tái)和天饋系統(tǒng)。遙控站不具備交換功能，它是交換中心的延伸基站，交換功能通過連接鏈路在交換中心完成。遙控站天線的架設(shè)高度對(duì)上行信號(hào)的接收起著關(guān)鍵作用，而覆蓋范圍又主要由上行距離決定（因?yàn)橐苿?dòng)臺(tái)發(fā)射功率較小），因此在條件容許的前提下應(yīng)盡可能將基站天線架高。 5 系統(tǒng)主要功能 5.1主要功能 本系統(tǒng)兼容了TETRA 和 MPT1327兩種體制，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)它們所具有的各種功能： （1）可同網(wǎng)多空中協(xié)議工作，特別是TETRA數(shù)字集群和MPT1327模擬集群可兼容工作。 （2）采用內(nèi)部化名編碼，可實(shí)現(xiàn)TETRA和MPT1327終端之間的互通。 （3）采用優(yōu)化IP數(shù)據(jù)傳輸方式，使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇蛇m應(yīng)任何模式，不管是網(wǎng)狀網(wǎng)，星形網(wǎng)，環(huán)形網(wǎng)，還是混合網(wǎng)，都不受限制。 （4）分布式數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，組成分布式的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，可以將網(wǎng)絡(luò)層連接到LAN或WAN上實(shí)現(xiàn)多操作位的網(wǎng)絡(luò)管理。 （5）當(dāng)某設(shè)備或鏈路發(fā)生故障時(shí)，話音和數(shù)據(jù)的路由將會(huì)自動(dòng)重新選擇。 （6）即插即用功能，包括：各種板、卡，基地臺(tái)、調(diào)度臺(tái)等。 （7）準(zhǔn)確、全面的呼叫信息記錄。 5.2功能特點(diǎn) （1）話音呼叫：單呼和組呼；單工雙工通信；PABX和PSTN呼叫；廣播呼叫； （2）狀態(tài)信息； 短數(shù)據(jù)服務(wù)（SDS）；電路交換數(shù)據(jù)服務(wù)；訪問優(yōu)先級(jí)；區(qū)域選擇； （3）優(yōu)先呼叫；預(yù)占優(yōu)先呼叫；呼叫用戶碼識(shí)別；遲后加入；遇忙呼叫完成；無應(yīng)答呼叫完成；呼叫持續(xù)；呼叫保持呼叫等待；呼叫轉(zhuǎn)移；呼叫識(shí)別； （4）呼叫報(bào)告；包容呼叫；控制傳送；蜂窩重新選擇，類型3；慎密監(jiān)聽；縮位地址； 鑒別；遙斃復(fù)活；空中接口加密，靜態(tài)密鑰；端到端加密；環(huán)境監(jiān)聽；費(fèi)用通知； （5）呼入限制；由調(diào)度授權(quán)呼叫；呼叫保留；包交換數(shù)據(jù)；多時(shí)隙電路數(shù)據(jù)； （6）動(dòng)態(tài)編組；空中接口加密，動(dòng)態(tài)密鑰；蜂窩重新選擇，類型1和2。 6結(jié)束語 本文介紹的是基于TETRANODE數(shù)字集群通信系統(tǒng)的集群網(wǎng)設(shè)計(jì)，因其能夠兼容過去的模擬集群通信網(wǎng)和現(xiàn)代數(shù)字集群通信網(wǎng)，所以該數(shù)字集群通信網(wǎng)特別適用于我國公安和國安部門的通信網(wǎng)新建、擴(kuò)容或改造。