地鐵公安無(wú)線通信系統(tǒng)PDT制式轉(zhuǎn)網(wǎng)的研究與實(shí)現(xiàn)

摘要：以沈陽(yáng)地鐵公安無(wú)線通信系統(tǒng)為研究對(duì)象，針對(duì)既有系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜、設(shè)備老化和急需制式更新等問(wèn)題，文章提出了一種從泛歐集群無(wú)線電（Trans European Trunked Radio， TETRA）制式轉(zhuǎn)入警用數(shù)字集群制式的平滑轉(zhuǎn)網(wǎng)方案，分別從公安無(wú)線通信系統(tǒng)交換控制中心、無(wú)線網(wǎng)、傳輸鏈路和業(yè)務(wù)平臺(tái)方面進(jìn)行詳細(xì)介紹，得出系統(tǒng)應(yīng)采用兼容PDT與TETRA制式混合組網(wǎng)模式進(jìn)行平滑過(guò)渡，逐步實(shí)現(xiàn)PDT制式轉(zhuǎn)網(wǎng)的結(jié)論，可為類似項(xiàng)目提供借鑒和實(shí)施經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：TETRA制式轉(zhuǎn)入PDT制式；平滑轉(zhuǎn)網(wǎng)；PDT與TETRA制式混合組網(wǎng)；公安無(wú)線通信系統(tǒng)；地鐵

中圖分類號(hào)：TN929.5 "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

自2013年公安部確立警用數(shù)字集群（Police Di-gital Trunking，PDT）標(biāo)準(zhǔn)以來(lái)，全國(guó)各城市逐步建設(shè)PDT制式的地面公安無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，地鐵公安無(wú)線通信系統(tǒng)作為地面無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的延伸，建設(shè)方案也以PDT制式為主。

2013年P(guān)DT標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)之前，我國(guó)部分城市先后引進(jìn)了歐洲TETRA標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品以替代原有的公安無(wú)線模擬集群系統(tǒng)，公安部也曾一度將TETRA列為公安數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)［1］。由于地鐵的批復(fù)和建設(shè)周期較長(zhǎng)，導(dǎo)致部分2013年前后建設(shè)或改造地鐵公安無(wú)線通信系統(tǒng)的城市（如沈陽(yáng)、大連等）仍采用350 M的TETRA制式。由于當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資成本較高、改造成本較高，故一直未進(jìn)行PDT制式轉(zhuǎn)網(wǎng)。沈陽(yáng)地鐵公安無(wú)線通信系統(tǒng)既有350 MHz TETRA設(shè)備已運(yùn)行多年，面臨設(shè)備老化問(wèn)題。為滿足公安部建設(shè)PDT制式的要求，公安無(wú)線通信系統(tǒng)TETRA制式平滑且有序轉(zhuǎn)入PDT制式的研究與實(shí)現(xiàn)尤為重要。

1 PDT制式轉(zhuǎn)網(wǎng)的必要性

1.1 重大戰(zhàn)略規(guī)劃的需要

根據(jù)《全國(guó)公安裝備建設(shè)“十二五”規(guī)劃》《公安裝備建設(shè)“十四五”規(guī)劃》等要求，為滿足公安部建設(shè)具有國(guó)家自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的350 MHz警用數(shù)字集群系統(tǒng)和裝備數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需要，需進(jìn)行公安無(wú)線通信系統(tǒng)PDT制式轉(zhuǎn)網(wǎng)。

1.2 規(guī)范落實(shí)的需要

截至2017年，我國(guó)已完成全部10項(xiàng)PDT行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，為PDT制式轉(zhuǎn)網(wǎng)提供了理論依據(jù)和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 設(shè)備更新改造的需要

沈陽(yáng)地鐵公安無(wú)線通信系統(tǒng)350 MHz TETRA制式設(shè)備已運(yùn)行多年，已基本達(dá)到使用年限且沒(méi)有備件。進(jìn)行無(wú)線PDT制式轉(zhuǎn)網(wǎng)，既解決了設(shè)備老化問(wèn)題，又滿足了國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃和相關(guān)規(guī)范的要求。

2 TETRA和PDT制式比較

TETRA和PDT 2種制式的對(duì)比如表1所示。

通過(guò)對(duì)比可以看出，PDT吸收并繼承了部分TETRA的機(jī)制和優(yōu)點(diǎn)，具有自主加密技術(shù)和互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，從技術(shù)指標(biāo)角度來(lái)看，系統(tǒng)除了在信道間隔、每載波時(shí)隙數(shù)及終端功放等物理上和TETRA有差異外，其他部分基本相似。

3 沈陽(yáng)地鐵公安無(wú)線通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

沈陽(yáng)市公安局以沈陽(yáng)地鐵2號(hào)線為契機(jī)，于2011年年底建設(shè)完成了沈陽(yáng)市首套350 MHz的 TETRA制式公安無(wú)線通信系統(tǒng)，服務(wù)于沈陽(yáng)市所有地下及地面網(wǎng)絡(luò)。截至2023年，已發(fā)展到市公安局1套主用交換控制中心、市局無(wú)線科1套災(zāi)備交換控制中心、180余個(gè)聯(lián)網(wǎng)基站、15000余臺(tái)各類入網(wǎng)電臺(tái)，設(shè)備供應(yīng)廠商均為東方通信。系統(tǒng)整體構(gòu)成比較復(fù)雜，既有設(shè)備數(shù)量較多且中心設(shè)備面臨老化問(wèn)題。2023年由公安局投資建設(shè)并正在實(shí)施的4號(hào)線公安無(wú)線通信系統(tǒng)開(kāi)始采用兼容PDT和350 MHz TETRA制式的數(shù)字集群系統(tǒng)，為后續(xù)PDT轉(zhuǎn)網(wǎng)做基礎(chǔ)。沈陽(yáng)地鐵開(kāi)通及在建線路公安無(wú)線通信系統(tǒng)概況如表2所示。

沈陽(yáng)地鐵既有公安無(wú)線通信系統(tǒng)現(xiàn)狀構(gòu)成如圖1所示。

4 TETRA制式轉(zhuǎn)入PDT制式方案

根據(jù)《警用數(shù)字集群（PDT）通信系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》（GA/T 1368—2017），PDT通信系統(tǒng)由交換控制中心、無(wú)線網(wǎng)、傳輸鏈路和業(yè)務(wù)平臺(tái)等組成。交換控制中心包括軟交換控制設(shè)備、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)管、鑒權(quán)和加密設(shè)備等；無(wú)線網(wǎng)包括基站、手持臺(tái)及固定臺(tái)設(shè)備；傳輸鏈路包括光纖鏈路、無(wú)線鏈路及鏈路匯接；業(yè)務(wù)平臺(tái)包括調(diào)度、錄音設(shè)備等［4］。

根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)成，PDT制式轉(zhuǎn)網(wǎng)方案分為交換控制中心、無(wú)線網(wǎng)、傳輸鏈路和業(yè)務(wù)平臺(tái)。

4.1 交換控制中心

4.1.1 制式選擇

由于沈陽(yáng)市既有350 MHz TETRA 公安無(wú)線交換控制中心設(shè)備不支持PDT制式且已運(yùn)行多年，需新設(shè)支持PDT制式的交換控制中心設(shè)備。

一般有以下2種交換控制中心建設(shè)方案。方案一為采用PDT制式建設(shè)；方案二為采用兼容PDT和TETRA制式混合組網(wǎng)模式建設(shè)［5］，與市局既有數(shù)字集群系統(tǒng)兼容。

沈陽(yáng)市公安無(wú)線通信均為350 MHz TETRA 制式，如采用方案一進(jìn)行建設(shè)，雖直接滿足了中心PDT制式的改造，但新設(shè)系統(tǒng)與既有系統(tǒng)制式不兼容，無(wú)法與地鐵1、2、9、10號(hào)線既有基站直接互聯(lián)，既有手持臺(tái)和固定臺(tái)不支持PDT制式，因數(shù)量較多無(wú)法在較短周期內(nèi)更換完成，將影響系統(tǒng)使用，不能滿足平滑轉(zhuǎn)網(wǎng)需求。方案二在現(xiàn)階段能實(shí)現(xiàn)與市局既有制式完全兼容，滿足既有線路350 MHz TETRA和新設(shè)線路PDT制式設(shè)備的接入，既有基站可在先接入新設(shè)中心設(shè)備后逐步升級(jí)改造成PDT制式，既有手持臺(tái)和固定臺(tái)也可分批進(jìn)行更換，此方案可行性強(qiáng)，滿足平滑轉(zhuǎn)網(wǎng)需求，后期系統(tǒng)可再擇機(jī)完全轉(zhuǎn)為PDT制式，故選擇方案二進(jìn)行改造。

4.1.2 建設(shè)方案

沈陽(yáng)市公安局在地鐵4號(hào)線公安通信系統(tǒng)項(xiàng)目中新建了2套交換控制中心設(shè)備，1套設(shè)置在市公安局作為主中心，另1套設(shè)置在市局無(wú)線科作為災(zāi)備中心。PDT交換控制中心設(shè)備采用東方通信PDT與TETRA混合組網(wǎng)制式，同時(shí)支持PDT和TETRA 基站的接入。在市局設(shè)置1套網(wǎng)管系統(tǒng)，同時(shí)支持 TETRA和 PDT模塊的管理；設(shè)置1套調(diào)度臺(tái)系統(tǒng)，同時(shí)支持 TETRA、PDT用戶的調(diào)度功能；新設(shè)1套密鑰管理服務(wù)器和1套鑒權(quán)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的入網(wǎng)鑒權(quán)和安全加密功能；另外在市局設(shè)置網(wǎng)關(guān)及錄音等設(shè)備，交換控制中心構(gòu)成如圖2所示。

4.2 無(wú)線網(wǎng)

4.2.1 基站

（1）新設(shè)基站。

由于地鐵4號(hào)線公安通信系統(tǒng)建設(shè)的交換控制中心設(shè)備兼容PDT和TETRA制式，故4號(hào)線及后續(xù)建設(shè)線路基站可直接采用PDT制式進(jìn)行建設(shè)，接入新建的交換控制中心設(shè)備。

（2）既有基站。

1、2、9、10號(hào)線既有基站僅支持TETRA制式，故須對(duì)既有基站主控板進(jìn)行PDT制式軟件升級(jí)。以既有車站基站為2載波基站為例，分別有2塊主控板（互為主備）和2塊載波板，連接關(guān)系如圖3所示。

具體升級(jí)步驟如下。

第一步：將基站鏈接鏈路從既有TETRA中心遷移至新設(shè)交換控制中心。

第二步：將基站主備控制板之間的連接線拔掉，將其中一個(gè)控制板升級(jí)為PDT模式。其中，1個(gè)載波板只連接TETRA模式控制板，另1個(gè)載波板只連接PDT模式控制板，其他線路網(wǎng)線拔掉，升級(jí)第二步如圖4所示。

第三步：以上操作完成后觀察基站PDT部分運(yùn)行情況，待基站運(yùn)行穩(wěn)定后可實(shí)現(xiàn)同站址PDT/TETRA雙模式基站同時(shí)運(yùn)行。此階段車站同時(shí)具有PDT和TETRA制式無(wú)線信號(hào)，可同期逐步將既有TETRA手持臺(tái)和固定臺(tái)替換為PDT制式，升級(jí)第三步如圖5所示。

第四步：基站PDT模式運(yùn)行穩(wěn)定且所屬車站手持臺(tái)和固定臺(tái)更新PDT制式基本完畢后，將另一個(gè)TETRA模式控制板變?yōu)镻DT制式，再將2個(gè)控制板之間及控制板與載波板之間的線纜進(jìn)行恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)基站整體PDT制式的升級(jí)，升級(jí)第四步如圖6所示。

第五步：由于單載波PDT制式的時(shí)隙數(shù)僅為T(mén)ETRA制式的一半，如果要保證系統(tǒng)在從 TETRA 轉(zhuǎn)成 PDT 后信道容量和通話能力不變，須要對(duì)既有基站載波進(jìn)行擴(kuò)容，具體為既有基站載波板數(shù)量新增1倍，如既有2個(gè)載波板，須新增2個(gè)載波板，變?yōu)?個(gè)載波板，升級(jí)第五步如圖7所示。

基站轉(zhuǎn)網(wǎng)升級(jí)過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常，則將PDT模式的控制板回退到原TETRA版本，線纜連接恢復(fù)原狀，直到問(wèn)題解決后，再次進(jìn)行基站轉(zhuǎn)網(wǎng)。

4.2.2 手持臺(tái)、固定臺(tái)

對(duì)于4號(hào)地鐵線和后續(xù)線路，手持臺(tái)和固定臺(tái)可 "按照PDT制式進(jìn)行采購(gòu)。既有1、2、9、10號(hào)線手持臺(tái)和固定臺(tái)僅支持TETRA制式，無(wú)法滿足基站轉(zhuǎn)網(wǎng)后的使用，須進(jìn)行更換，新采購(gòu)的手持臺(tái)和固定臺(tái)可要求支持PDT和TETRA制式，在既有基站未完成轉(zhuǎn)網(wǎng)時(shí)采用TETRA制式使用，對(duì)PDT制式進(jìn)行測(cè)試，完成轉(zhuǎn)網(wǎng)后可全部調(diào)整為PDT制式。

4.3 傳輸鏈路

根據(jù)《警用數(shù)字集群（PDT）通信系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》（GA/T 1368—2017）要求，無(wú)線傳輸鏈路應(yīng)采用IP專用鏈路［6］。對(duì)于4號(hào)線和后續(xù)線路，公安無(wú)線通信系統(tǒng)信息可單獨(dú)采用光纖以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行傳輸，根據(jù)實(shí)際情況采用環(huán)形或雙星形組網(wǎng)。既有1、2、9、10號(hào)線公安無(wú)線通信系統(tǒng)信息利用公安視頻網(wǎng)進(jìn)行傳輸，可利用線路的延伸線逐步進(jìn)行傳輸改造，以滿足規(guī)范要求。

4.4 業(yè)務(wù)平臺(tái)

公安既有調(diào)度臺(tái)和錄音設(shè)備僅設(shè)置于市公安局，已運(yùn)行多年。4號(hào)線已考慮在市局新設(shè)調(diào)度臺(tái)和錄音設(shè)備，替換既有設(shè)備。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)沈陽(yáng)地鐵350 MHz的TETRA公安無(wú)線通信系統(tǒng)PDT制式轉(zhuǎn)網(wǎng)的研究和分析，從可行性、可靠性和可實(shí)施性方面綜合考慮，系統(tǒng)應(yīng)采用兼容PDT與TETRA制式混合組網(wǎng)模式進(jìn)行平滑過(guò)渡，既有設(shè)備逐步實(shí)現(xiàn)PDT制式升級(jí)或替換的技術(shù)方案，可以確保轉(zhuǎn)網(wǎng)過(guò)程中地鐵公安無(wú)線通信系統(tǒng)正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

［1］蔣慶生.警用數(shù)字集群（PDT）的自主創(chuàng)新之路［J］.移動(dòng)通信，2019（3）：1-5，11.

［2］鄭濤.警用數(shù)字集群（PDT）在地鐵公安無(wú)線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用研究［J］.城市軌道交通研究，2014（7）：106-108.

［3］顏靖華，鄭濤，尹軍祖.兩種數(shù)字集群通信體制PDT與TETRA對(duì)比研究［J］.中國(guó)人民公安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014（1）：87-89.

［4］中華人民共和國(guó)公安部.警用數(shù)字集群（PDT）通信系統(tǒng)總體技術(shù)規(guī)范：GA/T 1056—2013［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.

［5］張宗軍，陳池，全大英，等.東信PDT系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)解決方案：2010年全國(guó)無(wú)線電應(yīng)用與管理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集［C］.北京：電子工業(yè)出版社，2010.

［6］中華人民共和國(guó)公安部.警用數(shù)字集群（PDT）通信系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范：GA/T 1368—2017［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.

（編輯 王永超編輯）

Research and implementation of PDT standard transition for subway public security

wireless communication system

LI" Hongfei

（CRSC Research amp; Design Institute Group Co.， Ltd.， Beijing 100073， China）

Abstract：" Taking the wireless communication system of Shenyang metro public security as the research object， a smooth network transition scheme from TETRA standard to PDT standard is proposed to address the problems of complex system composition， aging equipment， and urgent need for standard updates. Detailed introductions are given from the aspects of the public security wireless communication system exchange control center， wireless network， transmission link， and business platform. It is summarized that the system should adopt a hybrid network mode compatible with PDT and TETRA standards for smooth transition， gradually realizing PDT standard to network. Similar projects can also be provided for reference and implementation experience.

Key words： transition from TETRA standard to PDT standard; smooth transition; hybrid networking of PDT and TETRA standards; public security wireless communication system; metro