某省林業(yè)部門ADUCS數(shù)字超短波通信系統(tǒng)

李瑞瓊

一、設計概述

在當今世界無線通信技術的發(fā)展中，數(shù)字化已成為今后相當長一段時間發(fā)展的方向。在專業(yè)調度通信中，集群數(shù)字通信技術已經嶄露頭腳。某省位于中國西北部，森林資源豐富的省區(qū)之一，生態(tài)環(huán)境惡劣，森林總量大，雖然現(xiàn)有的常規(guī)模擬通信系統(tǒng)在實際的應用中還有著一定的存在和發(fā)展的空間， 但同時近年來森林防火部門應急通訊對無線指揮調度也提出了更高的業(yè)務要求，例如高效率的信道利用率、GPS定位數(shù)傳業(yè)務、話音加密等。本著技術先進，功能齊全、穩(wěn)定可靠的原則，此方案采用ADUCS（阿達科思 Advanced Digital Ultra-shortwave Communication System）數(shù)字超短波通信系統(tǒng)無線集群專網，以實現(xiàn)移動指揮調度和地理信息系統(tǒng)的無縫鏈接。

無線集群數(shù)字通信網采用8個基站覆蓋整個森林防火區(qū)域，每個基站4個載頻，可分為8個信道，按大區(qū)制同頻同播網設計，各基站基于TCP/IP或鏈路機連接，手持機覆蓋半徑9km，車載臺覆蓋半徑20km，基站覆蓋半徑200km。

二、用戶需求分析

某省位于中國西北部，森林火險區(qū)劃為一、二、三級，其中：一級火險區(qū)范圍是**山、**山、*山3大天然次森林區(qū)；二級火險區(qū)范圍是某省南部山區(qū)6縣以及省一級火險區(qū)以外的其他國營林場；三級火險區(qū)范圍主要是某省平原各縣（市、區(qū)）的經濟林、農田林網和四旁林木；某省森林火災的重點地區(qū)是3大天然次森林區(qū)，其需求如下：（1）需要實現(xiàn)一級火險區(qū)和部分二級火險區(qū)實現(xiàn)話音互通；（2）GPS定位和指揮中心實時監(jiān)控；（3）與GSM/CDMA、BGAN互通，用于遠程指揮調度；（4）數(shù)字網和常規(guī)模擬通信網能夠互聯(lián)互通。

三、采用ADUCS系統(tǒng)的理由

3.1 徹底解決了人員定位和文件數(shù)據(jù)傳輸問題

此系統(tǒng)數(shù)字手臺、車臺和轉信臺全部內嵌GPS模塊，在通話、傳文件的同時，GPS定位信息全部同步傳輸，不占用額外信道。每一個用戶，指揮員都可以在下列地點查詢他所在位置和軌跡：（1）在林業(yè)系統(tǒng)內網上（通過超短波網關接入）；（2）在手提電腦上（接入任何一臺數(shù)字手臺、車臺和轉信臺）；（3）在內嵌PDA的手持式指揮臺上。

此系統(tǒng)和森林防火GIS地理信息指揮系統(tǒng)配套聯(lián)網，效果尤其顯著。

此系統(tǒng)數(shù)字手臺、車臺和轉信臺全部帶有數(shù)據(jù)傳輸功能，接上手提電腦或PDA，可以收發(fā)文件（WORD/EXCELL等）、短信和傳輸圖片。加強型手臺可以直接收發(fā)短信。

系統(tǒng)可以和COFDM高清晰圖像移動傳輸臺聯(lián)網。

系統(tǒng)和CDMA、衛(wèi)星、GSM、有線電話和IP網聯(lián)網，實現(xiàn)語音，數(shù)據(jù)雙向互通。

3.2 解決了林區(qū)通信設備的供電問題

ADUCS系統(tǒng)所有設備，包括數(shù)字手臺、車臺和轉信臺與同等條件下的模擬設備相比，工作耗電減少4倍，同樣容量電池連續(xù)工作時間提高約3.5倍，體積重量減少2-6倍。（視網絡和具體設備而定）。這一革命性的進步，將使林區(qū)通信設備供電難的問題成為歷史。帶上二塊3600mAh標配鋰電，數(shù)字手臺約可工作3-4天，而模擬臺僅1-2天。

3.3 解決了大規(guī)?；饒鐾ㄐ诺念l率擁堵問題

本系統(tǒng)的頻譜利用率為常規(guī)模擬系統(tǒng)的4倍，也就是1個單頻點能起到2組雙頻點（4個成對頻點）的作用，加上數(shù)字集群技術和數(shù)字同頻通播技術，本系統(tǒng)的實際的頻譜利用率約為模擬方式的5-10倍左右（視組網模式而定），這樣，大規(guī)模、多支撲火隊伍的火場通信頻率擁堵問題就此得到很好的解決。

3.4 解決了無線通信設備架設難、維護難和林業(yè)部門專業(yè)技術人員缺乏的問題

常規(guī)模擬對講機和轉信組網要求一定的專業(yè)技術水平，特別是在頻率分配規(guī)劃、多級轉信、同頻同播等復雜多級聯(lián)網情況下，如何解決干擾和信號傳輸始終困擾著林業(yè)部門。許多基層林業(yè)部門缺乏無線電專業(yè)技術人員，無線通信設備架設難、維護難、使用不便（用戶要知道頻道亞音切換等專業(yè)操作知識），而全數(shù)字系統(tǒng)組網和用戶操作是完全自動和智能化的，一架就通，一開就通，固定設備全部為加固封閉防水型，特別適合林業(yè)部門使用。

3.5 系統(tǒng)建設速度快、投資省、兼容原有模擬設備

此系統(tǒng)設備投資與模擬系統(tǒng)相比要低，還可以大大節(jié)省人工、電源、鐵塔、機房等建站費用，建設速度快，維護費用低。系統(tǒng)可以通過模擬網關接口繼續(xù)兼容林業(yè)系統(tǒng)的原有模擬對講機設備，以避免前期投資的浪費。

3.6 此系統(tǒng)已經在08年奧運會上大規(guī)模使用，質量和可靠性有保證

四、系統(tǒng)設計說明

4.1 系統(tǒng)構成

系統(tǒng)設計容量為集群手臺600部，分32個基本通話組。

各基站架設后，對全部覆蓋區(qū)進行電測，若山腰、山坡等特殊區(qū)域有盲區(qū)，在該盲區(qū)放置一臺獨立基站（在轉信模式），以保證信號覆蓋。

各基站用局域網互聯(lián)（需求方提供）或者是鏈路機互聯(lián)。

各基站包括：載頻收發(fā)信機、系統(tǒng)交換控制中心、節(jié)點控制器/網管服務器、GSM電話網關、GPS網關、鑒權設備等，配1個管理終端。

各基站使用的頻率相同，使用GPS授權各基站同步，從而實現(xiàn)同頻同播。

4.2 基站地理位置圖

基站地理位置圖如圖1所示。

4.3 模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)的兼容問題

各地林業(yè)防火部門對模擬通信還有很大的依賴，因此，數(shù)字超短波系統(tǒng)在實際的應用中必須和原有的模擬系統(tǒng)互聯(lián)互通，以數(shù)字超短波系統(tǒng)作為互聯(lián)平臺，有效地整合常規(guī)、同播和模擬集群通信系統(tǒng)，最大限度地發(fā)揮無線通信系統(tǒng)的指揮調度作用。

數(shù)/?；旌暇W由于兩者之間編碼和調制方式的不同，因此需要一個中間連接過渡平臺即接入網關，網關能將模擬通信的信號調制成數(shù)字系統(tǒng)能識別的信號；同理，也可以將數(shù)字信號轉換成模擬系統(tǒng)能識別的模擬信號，其互聯(lián)互通原理圖如圖2所示：