警用數(shù)字集群（PDT）通信系統(tǒng)多控制信道的實(shí)用性

王 序，傅 凌

（浙江省公安廳科技信息化局，杭州 310009）

1 引言

隨著PDT網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的全面鋪開并成熟運(yùn)用，PDT網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)承載量也日益增加，新的需求也隨著PDT網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用而產(chǎn)生。國(guó)內(nèi)公共安全行業(yè)中，由于環(huán)境不同，建設(shè)思路不同，甚至考慮到日漸增多的大型安保活動(dòng)，在某些場(chǎng)景下，會(huì)導(dǎo)致個(gè)別基站上登記的終端用戶數(shù)量過多，同時(shí)呼叫量也大，導(dǎo)致上行登記壓力大，呼叫信令和必要的廣播信令下行壓力也大，甚至部分信令由于堆積過多無法下發(fā)，無法保證正常的業(yè)務(wù)執(zhí)行。因此在PDT網(wǎng)絡(luò)使用量日益增加的情況下必須尋求一個(gè)方式來解決此問題。

2 PDT標(biāo)準(zhǔn)中的控制信道

PDT采用TDMA雙時(shí)隙技術(shù)，使用12.5kHz帶寬載波并將其分為2個(gè)時(shí)隙，使得單個(gè)載波可以同時(shí)支持2路通話（等效為兩個(gè)6.25kHz信道）。如圖1 所示。

圖1 模擬技術(shù)與PDT TDMA技術(shù)

在PDT集群系統(tǒng)基站中，一個(gè)支持12.5kHz帶寬的信道機(jī)載波板，可以設(shè)置為業(yè)務(wù)信道載波板，也可以設(shè)置為控制信道載波板。

按照PDT標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求，控制信道所在的載頻會(huì)劃分為兩個(gè)邏輯信道，可設(shè)置邏輯信道1為控制信道，邏輯信道2為輔助控制信道或者業(yè)務(wù)信道。如圖2所示。

圖2 控制信道所在的載頻

通常為了更好地支持終端定位數(shù)據(jù)的獲取，我們?cè)O(shè)置邏輯信道2為輔助控制信道，簡(jiǎn)稱輔控信道，輔控信道與控制信道為同一載頻的兩個(gè)不同時(shí)隙。

控制信道是基站與移動(dòng)臺(tái)間的一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的雙向信道。包括：系統(tǒng)廣播，隨機(jī)接入，登記入網(wǎng)，業(yè)務(wù)的發(fā)起和接收，完成業(yè)務(wù)的建立過程。

輔助控制信道主要是為了緩解控制信道對(duì)定位業(yè)務(wù)的處理壓力，而主要是用來傳輸終端定位數(shù)據(jù)的信道，為提高上傳效率，避免了隨機(jī)接入空口碰撞的情況，采用按時(shí)隙上拉終端定位數(shù)據(jù)的方式，實(shí)現(xiàn)單輔助控制信道1000次/分鐘定位數(shù)據(jù)上傳的指標(biāo)。

3 多控制信道論證

多控制信道負(fù)載均衡是指基站提供多個(gè)控制信道進(jìn)行大業(yè)務(wù)量處理。當(dāng)大量終端在同一基站登記時(shí)，控制信道的相鄰時(shí)隙也配置為控制信道進(jìn)行登記以及與登記相關(guān)業(yè)務(wù)的處理，減小登記壓力，縮短登記時(shí)間。

在基站采用單控制信道的場(chǎng)景下，如果某基站的登記移動(dòng)終端數(shù)量太多，會(huì)導(dǎo)致移動(dòng)終端入網(wǎng)登記困難，移動(dòng)終端無法正常使用，信令無法及時(shí)處理，導(dǎo)致調(diào)度活動(dòng)無法及時(shí)開展，會(huì)造成巨大損失。

舉例來說，某一場(chǎng)景中的高山站的基本情況如下：16個(gè)載波；平時(shí)大約1100個(gè)活躍終端用戶；鑒權(quán)、ESN檢查未開啟；呼叫量大，業(yè)務(wù)信道使用率經(jīng)常達(dá)到80%～85%，即并行呼叫路數(shù)25路。

從現(xiàn)有情況來說，該基站業(yè)務(wù)使用率已經(jīng)非常高，基站長(zhǎng)期處于繁忙狀態(tài)，現(xiàn)把指標(biāo)進(jìn)一步擴(kuò)大來論證多控制信道的合理性、優(yōu)越性，并通過論證分析得出多控制信道能徹底解決類似場(chǎng)景中的上行、下行壓力問題。

現(xiàn)將基站指標(biāo)擴(kuò)大為：48個(gè)載波；2000個(gè)活躍終端用戶；鑒權(quán)、ESN檢查、自動(dòng)優(yōu)選基站等相關(guān)業(yè)務(wù)全開；業(yè)務(wù)信道使用率達(dá)到95%及以上，即并行呼叫路數(shù)80路。

以上指標(biāo)并非多控制信道支持的最大指標(biāo)值，取上述指標(biāo)只用于理論論證案例，且上述指標(biāo)對(duì)于國(guó)內(nèi)目前及未來數(shù)年業(yè)務(wù)擴(kuò)展都可以很好地滿足其要求。

3.1 多控制信道配置

物理載波板采用4+4模式配置，即：4個(gè)獨(dú)立載波板的控制信道和4個(gè)獨(dú)立載波板的專用GPS信道。如表1所示。

3.2 上行可行性分析解決

單個(gè)獨(dú)立的控制信道均衡分擔(dān)所有終端登記。即：控制信道1廣播C_ALOHA（MASK=2，ADDR=0000 0000 0000 0000 0000 0000）；控制信道2廣播C_ALOHA（MASK=2，ADDR=0000 0000 0000 0000 0000 0001）；控制信道3廣播C_ALOHA（MASK=2，ADDR=0000 0000 0000 0000 0000 0010）；控制信道4廣播C_ALOHA（MASK=2，ADDR=0000 0000 0000 0000 0000 0011）。

表1 各載波板功能列表

其中，MASK=2表示將空口地址劃分為4部分，終端根據(jù)空口地址低2位與系統(tǒng)廣播的MASK地址低位匹配登記到相應(yīng)的控制信道：終端空口地址低2位為00在控制信道1登記；終端空口地址低2位為01在控制信道2登記；終端空口地址低2位為10在控制信道3登記；終端空口地址低2位為11在控制信道4登記。該方式采用的是PDT/DMR標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，符合PDT/DMR標(biāo)準(zhǔn)廠家的終端都支持。

單個(gè)基站2000個(gè)終端，各個(gè)控制信道平均分?jǐn)?00終端，業(yè)務(wù)全開的情況下即使終端同時(shí)開機(jī)登記，根據(jù)隨機(jī)接入登記仿真結(jié)果，16分鐘可完成所有終端登記處理，上行無壓力。對(duì)于用戶來說一般都是陸續(xù)登錄，2000個(gè)終端在同一基站登記上行更無壓力。

3.3 下行可行性分析解決

80路呼叫，每個(gè)控制信道下行80個(gè)呼叫建立分配信令一次需要近5秒時(shí)間，對(duì)于單控制信道來說極不現(xiàn)實(shí)，同時(shí)也會(huì)引發(fā)很多其他問題（如上文提到）。

3.4 語音呼叫可行性分析解決

將組呼業(yè)務(wù)從控制信道分離來解決下行壓力問題，即：與該控制信道相關(guān)的組呼（包括語音組呼、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)組呼）呼叫建立和遲后進(jìn)入信令在該控制信道相鄰時(shí)隙（即原來的輔助控制信道）下發(fā)。

例1：MS1在控制信道2登記，發(fā)起G1組呼；呼叫建立時(shí)，控制信道2和控制信道1的組呼廣播信道、控制信道3的組呼廣播信道、控制信道4的組呼廣播信道都下發(fā)G1組呼呼叫建立信令。

例2：LDS發(fā)起G1組呼；呼叫建立時(shí)，4個(gè)控制信道的組呼廣播信道都下發(fā)G1組呼呼叫建立信令。

短數(shù)據(jù)、分組數(shù)據(jù)、語音等單呼類下行業(yè)務(wù)，系統(tǒng)只在終端登記的控制信道下發(fā)。

單個(gè)基站2000終端，各個(gè)控制信道只需要處理自己的500個(gè)終端業(yè)務(wù)，下行包括本信道建立的語音組呼、ALOHA、BCAST等都不會(huì)出現(xiàn)壓力，相比平時(shí)普通基站500終端的下行壓力還輕，因?yàn)槎嗫刂菩诺罍p少了作為被叫的呼叫建立信令下發(fā)和遲后進(jìn)入廣播，同時(shí)還可以保證業(yè)務(wù)不丟失。

通過以上分析，多控制信道方案可以很好的解決各PDT/DMR項(xiàng)目上行、下行壓力問題，對(duì)于前文假設(shè)場(chǎng)景出現(xiàn)的問題，只要配置2個(gè)控制信道即可。

表2 四控制信道故障處理

輕松解決所有上/下行壓力瓶頸問題。

而對(duì)于多控制信道也可以進(jìn)行設(shè)置更加先進(jìn)的控制信道故障處理機(jī)制，例如4控制信道情況下，各控制信道故障處理如表2所示。

4 多控制信道應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）多終端定位實(shí)時(shí)性明顯提高。多控制信道，伴隨著可設(shè)置多輔控信道，單輔控信道的定位能力為1000次/分鐘，隨著控制信道配置的增加，輔控信道可隨之增加，定位能力成倍數(shù)增長(zhǎng)，即有可設(shè)置多少個(gè)輔控信道，定位能力就提高多少倍。

（2）大批警員同時(shí)跨區(qū)域聯(lián)合作戰(zhàn)。當(dāng)有大批警員跨區(qū)域聯(lián)合作戰(zhàn)，可能會(huì)有大批終端同時(shí)注冊(cè)入網(wǎng)，這個(gè)時(shí)候由于隨機(jī)接入的碰撞特性，可能會(huì)導(dǎo)致部分終端長(zhǎng)時(shí)間無法登記入網(wǎng)。配置多個(gè)控制信道可有效緩解大批警員跨區(qū)作戰(zhàn)問題。

（3）防止基站異常斷電重啟過程中入網(wǎng)時(shí)間長(zhǎng)。在登記入網(wǎng)用戶較多的基站，例如市公安局大樓附近區(qū)域，由于警力相對(duì)集中，注冊(cè)入網(wǎng)用戶較多，如果此基站發(fā)生異常斷電重啟，大量終端進(jìn)行隨機(jī)接入登記，會(huì)產(chǎn)品大量碰撞，而大大延長(zhǎng)終端入網(wǎng)的效率。配置多控制信道能有效實(shí)施注冊(cè)入網(wǎng)負(fù)載均衡，提高入網(wǎng)效率。

5 結(jié)束語

針對(duì)全國(guó)日漸增加的PDT使用需求現(xiàn)狀，本文就其涉及到的如何解決此矛盾點(diǎn)的解決方案，并以仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行佐證，闡述了未來PDT優(yōu)化的新思路?！?/p>