淺析港口無(wú)線調(diào)度通信系統(tǒng)

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的較快速發(fā)展，港口運(yùn)輸所承載的任務(wù)越來(lái)越重，保證港口運(yùn)輸在快速有序的狀況下進(jìn)行就成為日常港口調(diào)度指揮的核心任務(wù)，其主要手段就是無(wú)線調(diào)度通信系統(tǒng)。文章論述了400M 數(shù)字集群DMR標(biāo)準(zhǔn)制式的解決方案。

關(guān)鍵詞：無(wú)線通信；數(shù)字集群；調(diào)度；通信覆蓋；呼損率；背景噪聲

中圖分類號(hào)：U238 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）13-0018-03

1概述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的較快速發(fā)展，港口運(yùn)輸所承載的任務(wù)越來(lái)越重，保證港口運(yùn)輸在快速有序的狀況下進(jìn)行就成為日常港口調(diào)度指揮的核心任務(wù)，其主要手段就是無(wú)線調(diào)度通信系統(tǒng)。港口調(diào)度通信主要特點(diǎn)：

第一，區(qū)域性極強(qiáng)：一般港口范圍都不是很大，而且總體地勢(shì)相對(duì)比較平坦。

第二，無(wú)線調(diào)度通信業(yè)務(wù)以組通信（組呼叫）為主，實(shí)際功能需求較簡(jiǎn)單，呼叫建立要求迅速。

第三，背景噪聲較大，移動(dòng)設(shè)備，尤其是手機(jī)應(yīng)具有較強(qiáng)的抑制背景噪聲的能力。

第四，需要解決一些盲區(qū)的辦法（如翻車機(jī)

房等）。

依據(jù)上述要求，400M數(shù)字集群無(wú)線調(diào)度電話系統(tǒng)就是較為理想的解決方案。目前我國(guó)數(shù)字集群應(yīng)用較多的主要有Tetra標(biāo)準(zhǔn)制式，DMR標(biāo)準(zhǔn)制式。Tetra制式適用于小區(qū)制大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，系統(tǒng)功能齊備，價(jià)格比較高。DMR標(biāo)準(zhǔn)制式的網(wǎng)絡(luò)為大區(qū)制系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性價(jià)比較高，完全滿足港口調(diào)度通信的需求。

DMR數(shù)字集群系統(tǒng)是利用時(shí)分多址（TDMA）技術(shù)將單個(gè)許可的12.5kHz信道分成兩個(gè)時(shí)隙、并使用全數(shù)字化編碼技術(shù)的一種通信制式。采用DMR的通信系統(tǒng)既節(jié)約了頻率資源，同時(shí)用戶容量也可以提高一倍。

本文針對(duì)唐山港曹妃甸港區(qū)煤碼頭（二期）工程無(wú)線通信的需求，介紹系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。

2400M數(shù)字集群無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)規(guī)劃方案

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說(shuō)明

系統(tǒng)采用單基站形式，使用5對(duì)雙頻數(shù)字中繼臺(tái)，共10個(gè)時(shí)隙用于區(qū)域內(nèi)的通信，并采用一拖二光纖直放站解決盲區(qū)覆蓋問(wèn)題。同時(shí)配備調(diào)度控制臺(tái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制、監(jiān)控和調(diào)度，移動(dòng)用戶選配車載移動(dòng)臺(tái)、手持式移動(dòng)臺(tái)?？紤]整個(gè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的特點(diǎn)，為了提高頻率的使用效率，以港區(qū)大部為基本通信區(qū)域，利用3對(duì)頻率設(shè)立6時(shí)隙基站，組成1套6時(shí)隙數(shù)字集群系統(tǒng)，另外2組頻率構(gòu)成4個(gè)常規(guī)通話時(shí)隙。同時(shí)利用直放站將全部5對(duì)頻率的信號(hào)傳送到翻車機(jī)房底層和封閉堆場(chǎng)實(shí)現(xiàn)盲區(qū)

覆蓋。

按照上述配置，全系統(tǒng)可以覆蓋港區(qū)及周邊25KM范圍，同時(shí)滿足煤碼頭對(duì)于用戶容量以及港區(qū)的生產(chǎn)調(diào)度指揮的需求。

2.1.1時(shí)隙（即數(shù)字話音信道）的分配

4個(gè)常規(guī)時(shí)隙固定分配給系統(tǒng)中使用頻繁的用戶組使用，移動(dòng)用戶工作于常規(guī)模式且分組數(shù)不大于4個(gè)，確保通話暢通、及時(shí)。

6個(gè)集群時(shí)隙分配給系統(tǒng)中的其他用戶使用，移動(dòng)用戶工作于集群模式，大大提高了頻率使用效率以獲得更高的用戶容量。

常規(guī)和集群中繼臺(tái)和移動(dòng)臺(tái)完全相同，今后用戶可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)常規(guī)/集群時(shí)隙的比例進(jìn)行調(diào)整，以滿足生產(chǎn)規(guī)模的發(fā)展和工作條件的變化。

2.1.2盲區(qū)直放站覆蓋

封閉堆場(chǎng)：直放站安裝于封閉堆場(chǎng)內(nèi)，采用定板狀定向天線覆蓋堆場(chǎng)內(nèi)部區(qū)域。板狀定向天線有較好的方向性，同時(shí)對(duì)安裝條件的要求較低。

翻車機(jī)房底層：直放站安裝于翻車機(jī)房底層，利用全向天線覆蓋機(jī)房?jī)?nèi)部通道，也可以根據(jù)需求采用定向天線。

2.2400M 數(shù)字集群系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)

系統(tǒng)為數(shù)字集群系統(tǒng)，技術(shù)先進(jìn)，體現(xiàn)在：第一，語(yǔ)音數(shù)字化，具有糾錯(cuò)能力和抗干擾能力，大大提高了信噪比，特別是在嘈雜環(huán)境中能夠提供比模擬機(jī)更高的聲音質(zhì)量。即使在風(fēng)噪聲、重型設(shè)備噪聲、拖拉機(jī)及推土機(jī)噪聲及各類生產(chǎn)噪聲導(dǎo)致模擬對(duì)講機(jī)很難清晰傳送話音。第二，采用TDMA技術(shù)，在每個(gè)模擬信道上提供2個(gè)通話時(shí)隙，相當(dāng)于增加了一倍的信道數(shù)量。第三，移動(dòng)臺(tái)操作與模擬機(jī)完全相同，不改變用戶的使用習(xí)慣，利于一線工人直接使用。第四，無(wú)需專用控制時(shí)隙，不浪費(fèi)系統(tǒng)時(shí)隙（信道）容量，系統(tǒng)成本較低。第五，無(wú)需申請(qǐng)及準(zhǔn)許機(jī)制，快速啟動(dòng)通話，呼叫更快。

2.3本設(shè)計(jì)方案的主要優(yōu)點(diǎn)

第一，對(duì)于使用非常頻繁、并且要求接近100%的呼叫成功率的部分用戶，可以使用常規(guī)方式進(jìn)行通話，以避免其他用戶的影響。分配原則是：分組數(shù)不大于時(shí)隙數(shù)。

第二，對(duì)于一般用戶，可以使用集群方式，分組數(shù)可以大于時(shí)隙數(shù)，有足夠的集群信道以滿足較大的用戶數(shù)量，大大提高了信道利用率。

第三，常規(guī)和集群的中繼臺(tái)和移動(dòng)臺(tái)完全相同，今后用戶可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)常規(guī)/集群時(shí)隙的比例進(jìn)行調(diào)整，以滿足生產(chǎn)規(guī)模的發(fā)展和工作條件的變化。

第四，6時(shí)隙集群加4時(shí)隙常規(guī)混合使用，能夠在發(fā)揮集群系統(tǒng)性能優(yōu)勢(shì)的同時(shí)滿足部分特殊用戶的特別需求。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組合靈活，用戶可以根據(jù)今后不斷發(fā)展的生產(chǎn)需要，非常容易的改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，既可以將4個(gè)常規(guī)時(shí)隙單獨(dú)組成4個(gè)通話時(shí)隙的集群系統(tǒng)使用；也可以將所有10個(gè)時(shí)隙結(jié)合起來(lái)構(gòu)建10個(gè)通話時(shí)隙的集群系統(tǒng)使用

第五，在港區(qū)地面架設(shè)主基站，翻車機(jī)房底層架設(shè)直放站遠(yuǎn)端設(shè)備，之間采用光纖鏈路連接。移動(dòng)臺(tái)處于不同區(qū)域時(shí)不需要漫游和切換。

第六，直放站不需要占用額外的頻率資源，用戶的所有頻率資源都可以用于基站建設(shè)。

第七，擴(kuò)容時(shí)只需要在主基站增加信道，而不需要在翻車機(jī)房底層、封閉堆場(chǎng)增加設(shè)備。

第八，在翻車機(jī)房底層、封閉堆場(chǎng)增加新的工作組，不需要增加任何設(shè)備。

第九，主基站中所有時(shí)隙都會(huì)傳送到直放站中，所有移動(dòng)用戶（包括常規(guī)用戶和集群用戶）都可以與翻車機(jī)房底層、封閉堆場(chǎng)通話，也可以到翻車機(jī)房底層、封閉堆場(chǎng)與地面上的其它用戶及調(diào)度臺(tái)通話。

第十，系統(tǒng)中出現(xiàn)新的盲區(qū)時(shí)容易處理，只需要在該盲區(qū)處增加直放站遠(yuǎn)端機(jī)即可。

第十一，今后根據(jù)需要調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改變集群信道數(shù)量（增加或減少）時(shí)無(wú)需對(duì)直放站部分做更改，只需在主基站進(jìn)行軟件編程設(shè)置即可。

3系統(tǒng)功能

3.1組呼

組呼是集群通信最基本的呼叫，它允許移動(dòng)臺(tái)與一組用戶進(jìn)行一對(duì)多的通話，移動(dòng)臺(tái)缺省是工作在組呼模式下，而且非常便于發(fā)起和接收組呼。

每個(gè)移動(dòng)臺(tái)可被編程多個(gè)通話組，用戶可以很簡(jiǎn)單地選擇進(jìn)入那個(gè)通話組，用戶可以隨時(shí)進(jìn)入另一個(gè)通話組。

一旦選擇一個(gè)通話組，移動(dòng)臺(tái)不需任何動(dòng)作，便可自動(dòng)監(jiān)聽(tīng)接收這個(gè)組的呼叫。要發(fā)起一個(gè)呼叫，用戶僅需按下PTT即可講話。接收揚(yáng)聲器音量通過(guò)旋扭可調(diào)，也可將音量旋扭調(diào)至為零而關(guān)閉移動(dòng)臺(tái)。

用戶臺(tái)發(fā)起組呼時(shí)只需按下PTT鍵即可發(fā)起當(dāng)前所在組的呼叫，也可以撥組號(hào)后按PTT鍵發(fā)起組號(hào)；用戶臺(tái)在組呼模式下接聽(tīng)當(dāng)前組呼無(wú)需任何操作。組呼為單工方式，只占用一個(gè)信道（時(shí)隙）

資源。

3.2單呼

系統(tǒng)支持單呼（私密呼叫），當(dāng)處于私密呼叫時(shí)，僅通話雙方可以聽(tīng)到通信內(nèi)容，系統(tǒng)管理員可以配置用戶是否具備私密呼叫能力。私密呼叫處于半雙工方式，即僅通信一方可以在一個(gè)時(shí)間講話，這對(duì)在困難的條件下，保持通信的清晰是尤其重

要的。

3.3緊急呼叫

緊急呼叫將發(fā)送給同組的對(duì)講機(jī)，具備強(qiáng)拆功能，能夠在信道全部占用的情況下建立呼叫。

3.4系統(tǒng)呼叫

系統(tǒng)呼叫將發(fā)送給全部系統(tǒng)中的對(duì)講機(jī)，包括空閑及繁忙的對(duì)講機(jī)。

空閑對(duì)講機(jī)會(huì)立即加入。

繁忙——正在接收的對(duì)講機(jī)會(huì)在一秒之內(nèi)

加入。

繁忙——正在發(fā)射的對(duì)講機(jī)會(huì)在PTT結(jié)束后

加入。

用戶在緊急情況下可發(fā)起當(dāng)前所在通話組的系統(tǒng)呼叫。系統(tǒng)呼叫是單工組呼，只占用基站一個(gè)信道（時(shí)隙）資源。

3.5短數(shù)據(jù)

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)功能包括：GPS、短信、其他遙測(cè)應(yīng)用、數(shù)據(jù)可以在語(yǔ)音系統(tǒng)中傳送，或翻轉(zhuǎn)到指定的數(shù)據(jù)時(shí)隙中傳送。

4綜述

在專用通信網(wǎng)數(shù)字化的大趨勢(shì)下，人們走到一個(gè)誤區(qū)：選就要選最好的Tetra體制的數(shù)字集群系統(tǒng)。然而從技術(shù)角度來(lái)看，DMR體制的無(wú)線通信系統(tǒng)采用的是最新的技術(shù)，其具有大區(qū)制覆蓋、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)維修方便、功能實(shí)用等特征。

作者簡(jiǎn)介：李燦旭（1978-），男，陜西咸陽(yáng)人，河北港口集團(tuán)唐山曹妃甸煤炭港務(wù)有限公司工程師，研究方向：自動(dòng)控制。

（責(zé)任編輯：王書(shū)柏）