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喜看PDT在浙江省的宏伟蓝图

时间:2013-08-08 来源:专业无线通信 作者:姚文良 点击:

自主产权会萃智慧结晶,创新应用彰显技术特色, 公安通信迎来PDT时代

引言 公安通信迎来了PDT数字无线集群时代,我国自主开发的PDT数字集群标准博DMR、TETRA、P25、MPT所长,将在我国广袤的土地上大显神采。继海能达去年在大庆建成市地级的PDT集群后,目前有没有规划建设中的省级通信网?省级PDT数字集群是如何实现各级联网的,规划的具体内容有哪些,方案的实施步骤是什么,方案的可发展空间有多大,请看本文的详细报导。

我们知道,过去的公安通信网络在全国分为四级,分别为以下一至四级:公安部-----省公安厅-----市公安局-----县(分)公安局基层单位;其中市局的三级网络主要为SDH+PCM方式,四级接入网绝大部分为2M数字专线接入。随着光纤资源的介入,PDH+PCM或光纤复用设备的应用也越来越广泛。三级网中,一般使用100M传输以太网传输视频、办公OA等数据,较少使用E1接入;四级网中,主要为传输数据和语音,少部分为传输视频图像。

不难看出,这种网络实为有线通信,无法进行移动使用,这对公安部门要完成随时随地的警情处理极为不利。为进一步加强浙江省各级公安指挥通信系统规范化建设,根据公安部《公安指挥通信系统建设的总体方案》、《浙江省科技强警“十二五”规划》,结合浙江省公安通信指挥系统特点和现实需求,统筹规划,建立健全科学化、可视化、扁平化的公安通信指挥保障体系,切实满足公安实战需要,浙江省公安厅特制定了350兆(PDT)无线集群指挥通信网建设方案。这个方案的出台将迅速有效改变浙江省的公安通信现状。

一、全省公安通信网络结构

浙江省公安350兆PDT无线数字集群通信系统网络采用树型拓扑结构,由省、市二级联网控制中心和市(县、区)350兆无线集群基站组成,构建省、市、县三级联网的无线数字集群通信系统。其中,一级联网控制中心设置在省厅,是全省联网系统的一级节点,将设置网络管理中心、中央数据库及网络交换控制中心,负责全省公安350兆无线集群系统的跨区联网汇接、组网控制、统一调度和统一管理。中心的内部数据处理和交换均基于IP架构,具备更平滑的扩容能力,能够满足系统未来扩容和发展的需要。

二级联网控制中心设置在各市公安局,是本地公安350兆无线数字集群系统(本地模块网)的交换控制中心,直接与本辖区公安350兆无线集群基站连接,负责本地模块网的管理、控制、交换,并与省厅一级联网控制中心连接。中心的内部数据处理和交换均基于IP架构。为保证联网系统的安全性和稳定性,各市(区、县)部署PDT无线数字集群基站。省厅的一级联网控制中心与各市公安局二级联网控制中心通过公安信息网IP电路或专线互联,形成以省厅一级联网控制中心为核心节点的星型结构,条件成熟后与公安部的PDT无线数字集群控制中心联网,成为全国公安PDT无线集群通信系统的组成部分。二级联网控制中心与各市(区、县)PDT无线集群基站通过公安信息网IP电路或专线互联,形成以二级联网控制中心为核心节点的星型结构,为全省公安350兆PDT无线集群系统的二层网络。总体形成省、市、县三级联网,全省公安多区多基站系统。

全省公安以十一个市[注1]公安局为中心建设本地模块网,即城域级二级PDT无线集群通信系统网络,包括本地数据库,系统控制单元、无线基站及二级交换中心。各(区、县)市公安局建设350兆PDT无线通信基站接入到本地二级交换控制中心,为各市(区、县)提供无线集群通信信号覆盖。

全省一、二级联网系统中基站均采用大区制无线覆盖,并根据地理状况、城市环境及无线数字信号的传播特性,以市公安局为基础的本地模块网,突破行政划区的地理界限,合理建设网络基站,以最大限度地实现无线通信资源的共享。

在目前使用模拟集群、模拟同播和常规通信的地域,PDT无线数字集群通信系统考虑并预留与现有模拟无线通信设备互联的接口,实现与现有模拟无线通信系统的互联互通。浙江省的警用通信网络规划图如图1:

二、通信网中的重点技术简介

1、越区切换

当终端处于基站的重叠覆盖区,并进行移动时,终端会自动比较基站场强,并将准备切换上线的请求发送至控制中心,控制中心在完成新基站信道的分配后,通知终端,完成自动的切换。在通话过程中的越区切换话音连续,没有中断现象。

2、省级系统网管内容

省级网管系统主要是为了管理全省的集群通信网络。通过统计分析网络运行情况、用户的呼叫情况和基站信道机等重点设备的情况,对全省网络进行管理,对公安用户使用无线专网的行为进行预判。并通过监控、分析和统计结果根据本省的特殊情况,对全省专网通信资源进行合理的调配。

省级网管系统部署于省厅指定位置,系统由数据库、网管服务和网管终端组成,主要完成统计、分析全省系统网络运行状况,SM1加密卡省级管理,省级频率动态分配,管理终端全省漫游等功能。

1) 全省PDT网络运行状态统计分析

◆ 全省用户数量统计

◆ 全省呼叫类别数量统计分析

◆ 各厂家系统繁忙度统计分析

◆ 各厂家系统故障率统计分析

◆ 全省信道占用率分析

◆ 全省信道分布情况分析

◆ 全省基站分布情况分析

◆ 基站故障历史情况查询

◆ 基站情况实时监控

◆ 信道繁忙情况统计分析

◆ 全省手台用户行为跟踪

2) 全省SM1加密卡省级管理

◆ 本省加密卡库存统计

◆ 本省加密卡使用情况统计

◆ 本省加密卡报废

◆ 本省加密卡下发、分布情况管理

◆ 从部级网管下载本省加密卡信息。

3) 省级频率动态分配

可以动态地向基站分配一个频率,完成全省频率的灵活分配和部署,可以由省公安厅管理机构根据全省的警力资源的使用情况来动态分配频率资源。

4) 管理终端全省漫游

在省公安厅指定位置设置省级网管服务器,设置可以访问该服务器的用户ID、用户密码、用户的权限和用户级别等信息,只要可以连接至省公安网络的网络管理员,只要使用正确的密码和ID,就可以在省级网管终端完成全省数字集群网络的管理工作。

5) 全省号段管理

从部级管理系统下载本省的号段信息,依据号段划分标准和实际资源使用情况将本省号段信息对地市级进行划分。

6) 省级网管系统运行参数配置

通过网络配置地级网管系统的信息上报频率、告警上报触发条件、故障上报触发条件等同省级网管运行相关的参数。

3、地市级网管系统

部署于各个地市的MSO[注2]中,主要完成对数字集群终端实行注册式管理,统计并上报系统运行状况,上报基站的GPS位置、信道机频率信息,向省级网管系统提供接口等功能。通常一个地市级PDT系统设备会由同一个厂商提供,相应的地市级网管系统由对应的系统设备厂商提供。

PDT系统网管软件由网管服务器、网管维护台(本地和远程)和网元中的网管代理组成。网管服务器是整个网管系统的核心,用于对全网集中监控和管理,其主要功能是配置和管理各个网元设备的参数,采集各个设备的状态信息,进行分析和汇总,并对网管维护台的服务请求进行响应。在本地或在远程部署维护台对网络进行维护和管理,远程网管维护台通过路由器接入广域网,通过广域网与网管服务器进行连接。网管代理位于各个网元内部,主要负责采集各个网元的网管信息,接收、分解、执行网管服务器下达的网管指令。

网管服务器与各网元之间采用标准的SNMP协议[注3],本地网管系统与上级网管系统之间也采用标准的SNMP协议。网管维护台与网管服务器可以位于同一个交换控制中心机房的局域网内,网管维护台也可以通过广域网远程访问网管服务器。网管维护台与网管服务器之间支持客户端/服务器(C/S架构)和Web浏览器(B/S架构)两种方式。

PDT地市级网管系统主要支持以下几个方面的功能:

1)用户管理

负责配置无线用户和用户组的基本信息,通信权限,补充业务支持等功能,主要包括:

◆ 用户信息管理

◆ 注册信息管理

◆ 补充业务管理

◆ 手台设备管理

◆ 手台用户行为记录、审计、分析

◆ 用户漫游信息管理

◆ 通话组管理

2)配置管理

负责对于网络基础设施进行配置管理;对使用网络的无线设备、有线调度台、管理终端、监控端等进行配置管理;对于网络管理员和操作员的各项功能权限进行设置;对于网络管理员和操作员的各种操作进行记录审计。

3)故障管理

负责监控组成网络的所有设备的状态,显示最新每个设备的告警信息和告警事件,监控用户的当前注册基站和当前通话状态。

4)性能管理

分为话务分析和性能监控。话务统计是反映用户通话频繁程度及通话时间长短的一种指标,直接反映了网络机件、设备运行的质量和配置的情况。通过该指标也可间接地帮助网络管理人员监控网络运行的情况。性能管理在通信网络上进行测量。其作用是对话务量、网络设备运行情况进行统计和观察,以提供可据此进行通信网络的量度、规划设计、运行和管理的数据。

5)安全管理

主要负责管理网络管理员,调度员的操作功能权限,数据访问权限。

3、系统功能

浙江省PDT数字集群应急通讯指挥调度系统是全省公安干警执行日常警务,处理突发应急事件中重要的无线通讯保障。本着合理、充分的使用系统资源的原则,PDT通讯系统提供以语音组呼为最主要的业务功能,对于其他业务功能的需求,由省厅网管统一对需求用户进行管理和设置。主要功能如下:

1) 组呼

组呼是PDT系统提供的最主要的业务功能。由一个用户对组内多个用户发起语音呼叫,满足组内多个用户相互语音通信。所有的用户均具备组呼权限;

2) 单呼

单呼是一个用户对另外一个用户发起的点对点的呼叫,采用振铃摘机的FOACSU方式[注4]工作,单呼只对有业务需求的用户开放,由省厅网管对相应用户进行权限开通;

3) 紧急呼叫

PDT系统中优先级别最高的呼叫,不管系统资源是否充足,对信令和接入资源具有最高优先级。紧急呼叫通过操作终端上的紧急呼叫键进行发起,在任何情况下都保证能被接通。

4) 迟后进入

迟后进入是组呼功能的有效补充。当有用户新开机或转入正在通话的当前组时,系统将自动将用户接续到该组通讯中。

5) 短消息 /状态信息

短消息/状态消息是对语音指挥调度业务的有效补充,通过短消息/状态消息下达工作调度指令。由省厅网管对相应用户进行权限开通;

6) GPS短数据上拉

GPS短数据上拉是由PDT调度台或者授权的移动终端设备利用系统提供的短数据上拉功能获取移动终端设备GPS信息的功能,配合GIS系统或者智能移动设备显示移动终端的地理位置。

7)登记

登记是PDT系统获取移动终端基站位置信息的主要途径,移动终端在发生基站切换时必须发起登记操作。

8) 漫游

PDT移动终端可以在系统内的基站之间或者系统之间漫游,由系统自动完成漫游数据的交换。

9) 越区切换

PDT移动终端在通话过程中可以进行基站或者系统之间的切换,话音不中断(切换基站有空闲信道的前提下)。

10) 鉴权

PDT系统和终端之间相互认证机制,防止非法冒用终端接入系统,也防止冒用基站对终端的恶意操作。

11) 加密

配备公安部下发的加密设备的移动终端支持语音通信的硬件端到端加密功能,没有配备加密设备的移动终端支持内置的软件端到端加密功能。

12) 遇忙排队自动回叫

当系统业务信道全忙时,呼叫接入请求将被置入排队队列,当有空闲信道时,按照优先级结合先进先出原则对申请呼叫服务的用户自动回叫。

13) 预占优先呼叫

根据主叫用户和被叫号码组合计算优先级别,高级别服务优先分配资源,没有资源时优先抢占资源。

14) 动态呼叫限时

系统根据不同时段的繁忙情况,动态调整通话限时时间,以获得最大的呼叫通过率。

15)包容呼叫

授权用户在已经建立的业务信道上可以发起新的呼叫,将被叫用户(单独用户或组用户)拉入已经建立的业务信道。

16) 动态重组

系统可以利用空中信令为多个单独用户或者通话组分配动态重组组号,临时组建一个新的通话组。

17) 组呼插入

如果用户呼叫了一个已经建立的组呼,系统将自动将该用户并入已经建立的组呼。

18) 组呼派接

系统调度台可以将已经建立起来的多个组呼进行语音派接,临时建立多个已经建立的通话组之间的通话。

19) 环境侦听

调度台或者授权移动终端(无线调度台)可以在被叫终端不察觉(与待机状态表象保持相同)的情况下监听周边环境声音,被叫移动终端进入环境侦听后无需任何人为操作,自动打开MIC发射。

20) 指令常规

PDT系统可以利用空口信令将单独用户或者组用户强制切换到指定的常规信道上通信。

21) 临时常规

PDT系统可以利用调度台将某些集群信道开放为常规转信台,常规移动终端可以利用这个信道进行常规通信,被叫的集群用户也被拉入该信道与常规终端进行常规模式的通信。

22) 强插、强拆

授权的无线用户(无线调度台)或者授权有线调度台可以强行终止在业务信道上正在发射的无线终端的发射动作,并在下行插入语音,也可以强行拆除正在通话的信道。

23) 遥晕/复活、遥毙

授权的无线用户(无线调度台)、调度台或者网管终端可以对移动终端进行遥晕/复活操作,使之丧失/恢复正常的集群功能,被遥晕后的移动终端保留基本的登记和GPS短数据上拉功能;遥毙将是移动终端完全丧失工作能力,只有通过授权的专用设备才能使之恢复正常的功能。由于遥晕遥毙是比较敏感的操作,可以配合双向鉴权使用。

24) 控制信道切换

PDT基站的控制信道应具备定时切换和故障切换的功能,控制信道物理设备切换时,控制信道的频率保持不变,移动终端无需重新搜索控制信道。

25) 故障弱化

PDT系统至少要具备系统联网(正常)、单系统多基站、单基站、转信台四级故障弱化功能。

26) 网管功能

PDT系统必须具备完善的网管功能,可以进行用户开户、故障告警、设备拓扑管理、远程参数配置、远程软件升级、网络使用统计报告、话务量统计等功能。

三、频率规划

根据公安部《350兆频率指配方案》,P94和P95频段为各省、自治区、直辖市公安厅、局通信部门指配和使用的频段,其中集群使用P95频段。P95-1~P95-320共计320对10MHz间隔的12.5KHz频点。频段如下:

移动台发射:351.0125-355.000MHz

基站发射:361.0125-365.000 MHz

1) 信道编号

信道编号从351.0125MHz开始,按照12.5KHz带宽进行编号,信道编号和频率一一对应,全省统一,参见下表。

2) 频率分组

参考原公安部《350兆频率指配方案》,信道间隔使用25KHz,频率编号使用偶数的12.5KHz编号。原25KHz设备经过改造为12.5KHz及新数字设备使用12.5KHz之后,原方案中的奇数12.5KHz编号可以投入使用。(为使原有的MPT-1327模拟集群使用不受影响,浙江省厅已下发通知,要求各地把现正在使用的公安模拟集群、同播、常规频率带宽从原来25KHz调整到12.5KHz。所产生的奇数频率作为浙江省公安PDT数字集群专用。)

将320对频点按照250KHz等间隔方式,等距分配为20个大组,每组16对频点。一个大组含两个小子组,按顺序前8个双频点为a子组,后8个双频点为b子组。部分分组如下表:

大组中偶数大组,2、4、6……20组为原有25KHz频点,大组中的奇数大组,1、3、5……19为新增的12.5KHz频点,原25KHz频点保持不变,设备占用频谱带宽由原来的25KHz减低到12.5KHz.

3) 控制信道

表中偶数大组的第4、8、12频点(黄色部分)为原方案中25KHz指定的控制信道频点,共计30个;奇数大组的2、6、10频点(红色部分)为新增的12.5KHz指定的控制信道频点,共计30个。所有频率调整为12.5KHz之后,控制信道频点共计60个。(考虑到频率规划和现实使用的不确定性,浙江省考虑不设控制信道,规定30个优先信道,特规定高山基站频率。)

为了保证PDT基站提供更高的话音服务质量,预计基站覆盖半径为原MPT基站的70%左右,因此总基站数约为原MPT的2倍,所以控制信道的数量为原来的2倍。

4) 数模频率过渡

PDT数字集群系统在全省的建设,将分为两个阶段。

模拟集群系统和数字集群系统的共存阶段:

在模拟集群和数字集群系统共存的阶段,PDT系统的频率需要共享模拟双频段大组频率。即在现有双频段大组频率中选择频率给PDT使用。在模数频率混用的情况下,由于PDT信道带宽为12.5KHz,具备更大的保护间隔,可以实现模数互不干扰。当相邻的两个25K频点被用为PDT数字系统频点时,两频点之间又可以提取出一个12.5K带宽的频点给PDT系统使用。同时,由于PDT采用12.5 KHz信道带宽2时隙TDMA技术,因此,2倍的频率利用率可以有效减少更多的频率使用,为模数混用提供了更充足的频率空间。

全面切换至数字集群阶段:

当通讯系统全面切换至PDT系统后,信道间隔将全部为12.5K。频率资源及编号将翻倍。此时,可以再统一按照信道编号和规划进行频率指配。

四、PDT编号方案

(单呼号码 1-29999各地市内按县、区分段使用。

32201-32767 保留

30000-市级调度台

30001-32000 省厅保留

区号:按电信号码编排,省厅581 杭州571 宁波574 温州577......

全省单呼严格控制。

浙江省厅在嘉兴、杭州、绍兴、宁波、舟山市公安局实施的PDT数字集群通信网的基础上,计划在2013年6月底前,制定和发布浙江公安PDT数字集群通信系统联网标准,为全面推动浙江省公安PDT数字集群通信指挥网打下良好基础。

1、PDT空口地址ID

PDT空中接口用户地址(ID)共24位,如下所示:

NAI + SSI

全网地域识别号 9比特 + 同一NAI下各类用户号 15比特

其中0-31继续保留给MPT系统使用,32-510分配给PDT使用,511保留给特殊网关。

浙江省共有11个地级行政区域,相关分配的NAI号码如下表所示(略)。

2、PDT用户号码

PDT用户号码共分为三段:

NP(移动号码区号,3位)+ FIN(FGN) (移动号码个呼/组呼队号,2或3位)+ IN(GN) (移动号码个呼/组呼用户号,3或2位)

NP=NAI+296

3) 编号预案

根据浙江省的特点,规划每个地市局及所辖的县局、直属分局均采用同一个系统区号,系统区号对应于各地市级行政区域NP号。同时每个市局及所辖的县局、直属分局均拥有一个独立的队号,从而最大限度地简化了干警的拨叫使用。

制定本方案所达到效果是:

本队内(县内)呼叫只拨三位个呼或组呼号

同区号(地市内)的两队间呼叫加拨两位队号

两区号间(省内)呼叫需再加拨三位区号

终端个呼号段是依目前公安机构的设置情况而编制,因各市局实际情况会有所不同,因此各市局应按自己的实际情况对各号段的用户数量自行进行调整(除预留号段外),也可增加符合自己的新机构号段。

全省用户号码段队编制预案见《浙江省350兆PDT数字集群系统号码分配表》(略)。

五、主要性能指标

表4

六、全省通信网步建设步骤

整个项目采用统一规划、分步实施的建设原则,先主线、后支线;先架构、后补充的实施步骤,分期逐步的完成整个项目的实施。

一期:高速公路试点,以(省厅)杭州-绍兴-宁波-舟山线为一期线路,完成沿线高速公路为主的,以沿线市公安局为中心的数字集群通信系统和基站的建设。在省厅部署交换控制中心、网管系统和调度台,杭州、绍兴、宁波、舟山市公安局分别部署二级PDT无线集群通信系统并和省厅控制中心联网,形成多区多基站联网架构。

二期:高速公路主干线覆盖及沿线市公安局二级联网,依次完成省厅(杭州)至各个方向高速公路及沿线城市重点区域数字集群系统和基站的建设,同时完成二级交换中心建设。初步形成以省厅为中心沿高速公路干线向各方向辐射的两级无线通信指挥调度网;在省、市两级交换中心分别部署与模拟集群系统互联的网关设备,实现数字集群终端与模拟集群终端的互联互通。

三期 :本地模块网的全面覆盖,完成各市公安局为中心的本地模块网的建设,增加本地模块网中PDT数字集群基站的建设,提高覆盖率和增加信道。

四期:全省补盲,以各地市为单位,完成本地模块网无线数字集群基站的建设。同时,对弱区和盲点区域采用直放站等方式进行补盲;最终形成以省厅、地市为中心的两级联网架构并覆盖全省主要行政区域和高速公路的指挥调度通信网。

七、蓝图的完成时间与目标实现

结合浙江省各级公安机关的无线通信的现状,本蓝图拟用3-5年的时间,完成全省各级公安机关350兆公安专用频段从MPT模拟体制向PDT数字体制转换,组建全省公安350兆PDT无线集群通信指挥网,建立覆盖全省的以窄带数字语音为主的通信,实现省、市、县(区)三级联网,指挥网基本覆盖全省高速公路、铁路、省道、国道和主要城镇。进一步建设和完善省、市、县三级无线通信系统和现场通信保障手段,建立健全统一指挥、反应灵敏、协调有序、高效畅通的公安无线通信指挥机制,为各级公安机关提供全方位、全天候、全过程的语音通信保障服务。


(中国集群通信网 | 责任编辑:陈晓亮)

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