无线数字集群系统方案.docx
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无线数字集群系统方案
无线数字集群系统方案
天一阁·月湖景区
无线集群通信指挥系统
（设计方案）
浙江宝兴智慧城市建设有限公司
二○一七年七月
1项目概述
1.1通信现状
天一阁·月湖景区位于宁波市中心地段，由天一阁博物馆与月湖两大核心景区组成，总面积约1平方公里。
景区历史资源丰富，文化底蕴深厚，有各级文物保护单位、点50余处，国家级重点文物保护单位3个。
随着景区管理的规范，部门数量也越来越多。
包括安全保卫、卫生保洁、工程维护、停车场、应急指挥等，终端数量预计增加到50个左右。
本方案考虑新建一套，无线数字集群通信系统。
后期可将天一阁已有的系统兼容合并，以便统一管理。
1.2集群通信必要性
1.2.1信道利用率高
集群系统可以动态的分配信道资源，即信道共用，多组用户共享一组频率，不会有常规方式下信道空闲时别人也不能使用的弊端。
所有信道对用户都是透明的，用户不需自己选择。
通话双方在一次通话的每次收发转发过程中，可不断转换信道，信道利用率更高，通话保密性更好；从而增加了系统的用户容量，更加适用于群体调度。
1.2.2业务功能丰富
集群系统拥有更加强大的调度指挥功能，可设置用户优先级，有紧急呼叫、单呼、组呼、全呼、强插强拆、广播呼叫、动态重组和呼叫转移等功能，系统可对终端进行鉴权、权限控制、遥毙、遥晕和复活等操作。
对天一阁博物馆月湖景区内的综合指挥调度更加有效。
因此，从频率利用率和业务功能方面综合分析比较，为满足天一阁·月湖景区内日常的各种调度指挥功能需求，应该采用数字集群对讲通信技术。
1.3系统建成后可实现的功能
此次采用最先进的PDT数字集群通信系统，引入高质量高保真的数字语音通话，实现个呼、组呼、设备远程监控、双时隙通话、短数据传输（短信息）等功能。
该通信系统具有反应快捷、功能强大、一呼百应等通信优势，也节省稀缺的频率资源，非常适合分散区域间的无线通信需求。
同时系统采用模块化设计，具有良好的扩展性，以保证今后随着用户的增加，系统可以方便地进行扩容，实现集群系统的调度功能。
系统具备主控信道，可实现语音信道的动态分配。
Ø可实现日常工作时各个基站下人员各自独立工作，且不受其他呼叫组的干扰。
Ø应急时全线一呼百应，确保调度人员能够呼叫所有人员，及时处理突发事件。
Ø可进行通话分组，抢修组、管理组等多个终端使用组，日常情况下以各个基站为单位，也可实现跨组通话。
Ø指挥中心人员可通过有线电话呼叫到对讲机、进行GPS定位等高级调度管理功能。
Ø在出现突发事件，公网IP网络瘫痪时，专网数字基站仍可以正常进行工作。
可利用高山基站对整个南通市区进行覆盖。
1.3.1数字集群系统的先进性
Ø数字话音，抗干扰能力强，语音质量更好；
Ø更加节约频率资源，在无线电管理委员会更容易申请频点；
Ø对讲机具有更长的电池续航时间；
Ø大区制建网，单个基站覆盖范围广，多个基站互联后，可实现线状或面状的大面积覆盖；
Ø安全可靠的加密技术，确保语音通话的私密性，不被非系统内的其他对讲机窃听；
Ø方便系统间互联，很好地兼容原有的模拟设备，避免资源的浪费；
Ø更丰富的调度功能，可轻松实现对终端对讲机的调度管理；
2项目总体设计方案
2.1设计目标
根据天一阁·月湖景区的通信需求，建议规划建设一套数字集群系统。
此套数字集群系统主要应用于工作人员日常的指挥调度，保障日常工作运行、安全防范、应急指挥等重要工作，系统的建设需达到以下目标：
●全区覆盖
新建设的集群系统，能够符合天一阁·月湖景区的覆盖要求。
达到覆盖面积100%，对月湖景区进行信号延伸，满足日常工作管理的范围。
●功能丰富
新建设的集群系统，除了基本的单呼、组呼、全呼等呼叫功能，还具备后台调度、管理功能、录音管理、GPS（北斗）定位。
在日常的工作中，不仅能够支持日常的呼叫，还可以在后台对系统进行管理、记录，提高系统的智能性。
●解决盲区
针对无线通信系统盲区，进行实地的考察、电测，进行盲区信号的覆盖。
在关键时刻、关键位置，实现通信流畅。
2.2系统组网方案
2.2.1基站建设
根据前期沟通了解，天一阁·月湖景区的日常通信部门主要有景区安保、卫生保洁、工程维护、等多个部门。
且多个部门平时日常为相互独立工作。
因此，本项目拟采用1套4载频数字集群基站完成整个月湖景区的覆盖。
基站日常能够满足7组通话同时进行，互不干扰，紧急情况可以统一指挥，统一调度。
（可兼容天一阁博物馆现有的1个常规中继台及20台对讲机，软件升级为集群模式）
规划在月湖景区架设信号室外天线，对景区地面进行信号覆盖，信号覆盖半径可达到5-10公里左右。
主要覆盖风景区范围内的所有景区及办公区域，根据现场实际现场勘测情况，确定基站最佳架设位置。
实现整个景区一体通信。
系统共配置手持式数字对讲机50台，船载手台5台，月湖景区计划69艘船舶，目前暂时考虑5台车载地地台，后期根据实际需求增加。
此次建设组网方案，满足天一阁·月湖景区管委会进行多级管理的需求，在日常的工作当中各自基站工作人员在本地进行呼叫，同时指挥中心的领导可呼叫每个基站下的工作人员。
此次拟在月湖景区建设两套2载频集群基站：
基站编号
基站覆盖范围
基站1
月湖公园南侧
基站2
月湖公园北侧
针对主要覆盖地区作90%以上的区域覆盖，天线高度在10米左右。
2.2.2站点容量计算
现在为天一阁·月湖景区规划建设2套2载波PDT数字集群系统，每个单站提供4个语音业务信道。
现在计算4个语音业务信道理论可用用户数量。
设A为总话务量，X为用户数。
爱尔兰a=0.008Erl（按照客户业务模型估算），B=5%（呼叫排队概率），计算原则A=用户数*爱尔兰，即A=X*a。
根据Eelang_C表（表中第一列表示业务信道数，第一行表示排队概率），即可得出所需的信道数。
计算如下：
用户情况：
用户数=X，a=0.008，B=5%（呼叫排队概率）
所以，话务量A=用户数*爱尔兰=0.008X
查爱尔兰表可知，目前需要在拥有4个业务信道的情况下，可支持的总话务量为1.319。
故X=A/0.008=1.319/0.005=264
可知，在单站拥有2载波，4个语音业务信道的情况下,理论上本系统可支持264个用户语音对讲使用。
爱尔兰表如下：
2.2.3站点部署示意图
天线分布图：
2.2.4系统规划
整个数字集群无线对讲通信系统共包含六个主要部分：
1）2套2载频数字集群基站，基站设备主要有基站设备、电源供电、天馈设备等组成；基站的作用主要是进行无线信号的覆盖，发射基站信号，使对讲机能收到清晰语音；同时能够接收到对讲机的语音及数据信号，并进行转发，实现网络内的互联互通。
2）系统网管和综合调度平台，对整个网络的用户进行无线调度、呼叫及管理。
同时为领导指挥人员提供良好的人机交互界面，操作简单实用。
；
3）组网链路（利用现有光纤环网进行拓扑链接）。
2.3系统特点及功能介绍
2.3.1基本业务功能
2.3.1.1移动性管理
移动性管理包含开机登记、附加鉴权登记、群登记、关机注销、组登记、组注销等业务。
Ø开机登记：
移动终端开机后，需向系统发起登记请求，待系统确认其身份及服务权限后方可为其提供服务。
Ø备注：
为了避免多个移动终端同时登记造成网络繁忙，系统可以利用参数配置规定移动终端开机选择登记或不登记的业务属性。
Ø附加鉴权登记：
当移动终端向系统发起登记请求时，系统可根据网管配置的安全等级对正在发起登记的移动终端进行鉴权，只有通过鉴权的移动终端才能成为网络内的合法用户。
Ø群登记：
系统对移动终端发布广播，要求指定的部分或全部移动终端重新登记。
Ø关机注销：
移动终端关机时，可先向系统请求将自己的登记信息从网络中删除。
Ø参与组附着:
当移动终端选中或者切换当前组为参与组时，均需要向系统发送参与组附着信令，通知系统终端当前附着参与组信息。
当移动终端的参与组被叫起时，系统将会通过移动终端的当前附着参与组信息决定是否分配业务信道。
2.3.1.2安全功能
安全功能主要包括鉴权和加密。
Ø鉴权：
移动终端在使用某些业务时，会与系统通过约定的加密算法来验证合法性。
在安全认证时，可以是移动终端验证系统的合法性，也可以是系统验证移动终端的合法性，或双方相互验证。
Ø端到端加密：
主要包括移动终端和基站之间的空口加密和移动终端之间的端到端加密。
2.3.1.3基本话音业务
基本语音业务包括单呼、组呼、调度台互连呼叫、系统全呼、广播呼叫等。
Ø单呼
自动摘机单呼：
呼叫发起后，被叫移动终端自动接通呼叫，不需要做任何操作。
手动摘机单呼：
呼叫发起后，被叫移动终端显示有呼叫，需要按接听键接通呼叫，或按挂机键结束呼叫。
Ø组呼：
多个移动终端用户（可以包含调度台）之间相互通话的呼叫。
一个组成员发起呼叫，其他组成员加入并参与通话，是一种一对多的半双工语音呼叫业务。
Ø调度台互连呼叫：
移动终端发起包含调度台的呼叫或调度台发起包含移动终端的呼叫。
Ø系统全呼：
全系统所有用户都参与的通话，只有发起通话的用户才能讲话，其他用户只能接收通话。
Ø广播呼叫：
面向特定的一个或多个移动终端用户发起的通话，只有发起方用户能讲话，其他用户只能接收通话。
2.3.1.4基本数据业务
Ø基本数据业务：
短数据传输、短数据上拉、状态消息和紧急告警等基本数据业务。
Ø短数据传输：
用户之间或用户与调度台之间发送短信。
Ø状态消息：
收发双方预先编码设定好的一些信息，如巡逻、加油等。
Ø紧急告警：
是个状态消息，通常在移动终端发起紧急呼叫时发射。
2.3.2有线调度功能
smartoneforXPT调度系统采用C/S架构设计，适用于Windows7、WindowsServer2012等多种操作系统，集群系统、调度台服务器、调度台客户端通过IP网络进行互联，可根据客户的需求灵活部署。
DWS调度系统结构如下：
smartoneforXPT调度台由客户端、服务器、网关3个网元构成。
网关是连接PUC调度网络和专网系统的通道，服务器是调度台的中央处理器，客户端是提供给用户调度操作的界面。
XPT系统通过IP网络以有线的方式与网关连接，XPT系统里面每一个中转台都要连接到PUC网关.
调度系统结构图
根据实际的需要，调度台可以支持本地调度（通过LAN方式）和远程调度（通过WAN方式）两种调度方式。
2.3.2.1语音调度功能
2.3.2.1.1基本业务功能
基本语音业务功能包括单呼、组呼、全呼、广播呼叫。
调度台可以发起或接收半双工单呼组呼（或全双工单呼组呼），呼叫接通后按住PTT讲话（全双工呼叫不用按住PTT可直接讲话）。
PDT集群系统有相应的定时器，记录通话时间，当时间达到限定值时自动拆除呼叫。
全呼功能是指调度台可以向网下所有的手持终端、车载终端和调度台发起呼叫。
2.3.2.1.2多选呼叫
多选呼叫：
调度客户端同时呼叫多个呼叫对象时必须创建多选呼叫，把各个对象加入到多选呼叫中，然后发起多选呼叫；多选呼叫对象可以是个号、组号。
2.3.2.1.3用户监听
监听概念：
调度客户端手动将感兴趣的对象（个号、组号）加入到workspace后，当该对象处于主叫或者被叫时当前调度台客户端才能显示并接收该呼叫。
如果没有监听对象呼叫则调度客户端不显示。
当终端个呼调度台号码或者全呼时客户端即使没有监听也能收到该呼叫。
2.3.2.1.4强插/强拆
强插是指在有调度台参与的呼叫中，调度台可以随时强行终止当前移动终端的讲话，并获取讲话权。
选择点击调度界面的
即可实现强插。
强拆是指无论移动终端是否正在发射，授权的调度台都可以强行结束正在进行的通话。
选择点击调度界面的
即可实现强拆。
2.3.2.1.5遥晕/复活
遥晕指将移动终端部分功能暂时性失效，遥晕后的终端仅支持登记、遥醒、遥毙、鉴权、环境侦听和GPS上报功能。
在移动终端丢失的情况下保证了组织通信的安全，只有当调度员发起遥醒操作成功后才可恢复正常工作。
2.3.2.1.6在线检测
检测移动终端是否在线，为对其进行调度做好准备工作
检测结果将在主界面顶部显示，如下图所示。
2.3.2.1.7呼叫提醒
当移动终端用户正在通话或不方便接听呼叫时，调度员可发送呼叫提醒提示移动终端有未接呼叫，以便移动终端用户方便时对调度员进行回呼。
发送呼叫提醒结果将在主界面顶部显示，如下图所示。
2.3.2.1.8会议
调度员可以对组进行重新编组并发起通话。
移动终端用户也可以向任意会议成员发起通话或接听由该组其他移动终端用户发起的通话。
呼叫面板，如下图所示。
2.3.2.1.9遥毙
遥毙是将丢失的终端的ITSI号从HLR中删除，或者一并删除其鉴权密钥K，使其永久性失效。
被遥毙的终端彻底被禁止入网使用，无法注册、鉴权、发起和接收呼叫等，如果想再次使用，需要重新烧录终端。
端到端加密
本功能可提高语音或数据传输的安全性。
收发双方之间传输的语音或数据信息始终都是以密文的形式存在，信息在被传输到达目的终端之前不进行解密，在整个传输过程中均受到保护，发送方和接收方通过各自内部加密算法进行加密和解密，所有密钥均预先配置在终端或调度台中。
语音调度界面单击按钮
，图标变为
即启动端到端加密传输功能。
2.3.2.2短信管理
调度台可以选择多个对象同时发送短信；
客户端是否接收到短信跟是否监听有关，只有监听了的个号或者组号的短信才能显示在客户端上面；
2.3.2.3紧急告警
终端用户在紧急情况下，可按紧急报警键向调度客户端发送一条表示紧急告警的状态短信；调度客户端收到该状态短信后，将以紧急告警信息和播放告警音的形式提醒调度员，调度员可对该紧急告警进行处理。
调度客户端收到紧急告警后，在状态区的“紧急告警”区域将显示紧急告警信息，如下图所示。
调度员了解并处理该警情后单击，处理成功后在主界面上侧弹出处理成功提示信息，如下图所示。
2.3.2.4录音回放
录音回放：
集成在通话记录报表之中，选中一条呼叫记录，点击播放按钮即可播放；
全网录音：
XPT系统内所有的呼叫都会传给PUC网关，PUC会全部记录下来，即自动全网录音。
2.3.2.5报表查询
调度台用户查询呼叫记录、短信记录、紧急告警记录、越区告警记录等
呼叫记录
短信记录
2.3.3数字系统网管系统
网管系统主要由网管服务器和网管客户端组成，如下图所示。
部署的硬件主要是服务器和操作终端为主，还包括部分网络设备，如防火墙、路由器、以太网交换机等。
网管系统示意图
3系统设备介绍
3.1单基站示意图
基站系统物理设备主要由信道机单元、供电单元、风扇单元、分路器、交换机、合路器、分路器、基站接口单元组成，结构图如下所示
3.2信道机
RD980S支持数字与模拟两种制式。
品质出众，可在50W满负荷条件下100%循环工作，能满足任意常规或集群系统苛刻的要求；配备热管和温控散热风扇，提高散热效率，确保发射机于高功率状态下稳定工作。
RD980S灵活高效，可安装在机架、支架、机柜内或者桌面上，安装使用简单便捷。
丰富的LED指示与2.0寸高清显示屏，信息清楚呈现。
3.2.1产品描述
Ø专双模操作智能切换
RD980S支持数字和模拟两种模式，其可根据收到的信号类别智能选择工作信道，为您省心省力。
Ø领先的时分多址技术
时分多址（TDMA）技术的运用大幅提高了频谱利用率。
比传统的FDMA系统用户容量增加了一倍。
这有利于在基站、频率许可等方面节省费用，同时可缓解日益紧张的频谱资源压力。
Ø安全的数字加密技术
先进的128位数字加密技术，可以防止通话内容被他人非法窃听，从而保障您的通信安全。
Ø卓越的散热性能
独创的热管散热器辅以温控散热风扇设计，可使热量迅速散发，确保设备在100%满功率条件下也可顺畅运行。
Ø便捷的管理软件
通过管理软件，您可远程遥控和诊断中转台。
另外，你可以在数字模式下随时记录或播放音频。
Ø独创光圈式LED设计
独创的光圈式LED设计融时尚与实用为一体，辅以2.0寸高清彩屏，不但可以使您对中转台工作状态一目了然，还可以带给您赏心悦目的视觉体验。
Ø附件扩展功能
RD980S支持第三方利用信号流和中转台二次开发PIN口控制，来完成中转台的前面板和后面板二次开发接口附件扩展功能开发。
3.2.2技术规格
一般规格
频率
UHF:
400-470MHz
VHF:
136-174MHz
信道数
16
信道间隔
25/20/12.5KHz
工作电压
13.6V±15%
最大守候电流
<1.2A
最大发射电流
<12A
频率稳定度
±1.0ppm
天线阻抗
50Ω
工作循环
100%
供电方式
外置电源
外形尺寸（宽*高*厚）
483x88x366mm（标准2U高度）
重量
8.5千克
内部设计
模块化设计，无内置风扇
显示语言
中文
LCD显示屏
2.0寸TFT彩色显示屏，220*176像素,262K色
数字语音编码器1
AMBE++或者SELP
发射部分
输出功率
5-50W（连续可调）
FM调制方式
11KΦF3E@12.5kHz
14KΦF3E@20kHz
16KΦF3E@25kHz
4FSK数字调制方式
12.5kHz仅数据:
7K6ΦFXD
12.5kHz数据和语音:
7K6ΦFXW
发射杂散
-36dBm<1GHz
-30dBm>1GHz
调制限制
±2.5kHz@12.5kHz
±4.0kHz@20kHz
±5.0kHz@25kHz
FM噪声
40dB@12.5kHz
43dB@20KHz
45dB@25kHz
邻道功率
60dB@12.5kHz
70dB@25KHz
音频响应
+1~-3dB
音频失真
≤3%典型
接收部分
灵敏度（模拟）
0.3μV（12dBSINAD）
0.22μV（典型值）（12dBSINAD）
0.4μV（20dBSINAD）
灵敏度（数字）
0.3uV/BER5%
阻塞
100dB
临道选择性
65dB@12.5kHz/75dB@20/25kHz
互调
75dB@12.5/20/25kHz
杂散响应抑制
85dB@12.5/20/25kHz
信噪比
40dB@12.5kHz
43dB@20KHz
45dB@25kHz
传导杂散
-57dBm
额定音频功率输出
0.5W
额定音频失真
3%
音频响应
+1~-3dB
其它规格
模拟/数字自动切换
支持
多信道扫描
支持
单信道多组亚音编解码
支持
双时隙虚拟集群
海能达专利
IP基站互联
支持
中转台诊断软件
本地诊断功能
远程诊断功能
内置喇叭
模拟模式支持
预留双工器安装位置
支持
环境规格
工作温度范围
-30℃~+60℃
存储温度范围
-40℃~+85℃
3.3合路器
合路器是将多路信号合路成一路信号输出到天馈系统的信号合成器。
主要用于多信道基站，使得多个发射机能共用一根发射天线。
Ø产品特点：
3DB合路器，采用无源器件，频率范围宽，承受功率大，可以承载150W以上的功率；箱体外加载双同轴隔离器，增强信号隔离度，有效解决信号间干扰问题积木式结构，体积小，可根据用户的需求组合，方便安装
Ø技术参数
频率
400~430MHz
名称
二合一合路器
插损
≤4.2
信道间隔离
≥65dB
输入端口电压驻波比
≤1.30:
1
输出端口电压驻波比
≤1.30:
1
输入功率
每信道不低于50W
温度范围
－25～＋55℃
接口
Ｎ型
尺寸
1U高，19”英寸标准机柜（固定）
3.4分路器
分路器用于多信道基站，使得多个接收机能共用一套接收天线。
这样既可以减低架设成本又可以提高系统性能。
Ø产品特点
具备上行增益补偿，提高接收机最低灵敏度，标准1U空间，方便安装于19英寸标准机架
Ø技术参数
名称
一分二分路器
增益（dB）
1~4（常规）
系统噪音系数dB
≤2.5
所有端口有驻波系数
≤1：
1.30
信道隔离度（dB）
26~33
带外抑制（dB）
≥75
系统供电电压
AC-220V/DC-12V可选
接头形式
N-50K
尺寸
1U高，19”英寸标准机架
（固定；一分九以下）
体积
483×44.5×365（一分九以下）
负载
空出输出端口应接50Ω负载
3.5双工器
双工器又称宽带信号汇合器，是异频双工电台，中继台的主要配件，其作用是将发射和接收讯号相隔离，保证接收和发射都能同时正常工作。
它是由两组不同频率的阻带滤波器组成，避免本机发射信号传输到接收机。
Ø产品特点：
工作频率：
400-470MHz，体积小巧、重量轻、安装方便
Ø技术参数
频率（MHz）
400～470
收、发频率间隔（MHz）
10
Rx插入损耗（dB）
≤1.4
Tx插入损耗（dB）
≤1.4
Rx端对Tx抑制度（dB）
≥80
Tx端对Rx抑制度（dB）
≥80
电压驻波比
≤1:
1.30
最大输入功率（W）
45
带宽（MHz）
4
接口
L16可选
温度范围（℃）
-25～+60
尺寸（mm）
180×140×33（可装入1U机箱）
3.6室外全向天线
工作频段宽可支持150/400MHz段,为室外宽频全向天线，外形设计简洁、紧凑，具有良好的隐藏性，可安装于外墙或垂直支架上。
产品增益高、体积小、重量轻、水平波束角精确，性能指标表现良好。
Ø产品特点：
最大输入功率达200W
更宽的频段范围
设计紧凑，密封性好，便于室外现场安装固定
Ø技术参数
技术参数
型号
TQJ-400C
频率范围-MHz
400-480
带宽-MHz
16
增益-dBi
7.8
垂直面波瓣宽度-°
17
驻波比
≤1.5
阻抗-Ω
50
极化方式
垂直
最大功率-W
100
接头型号
SL16或用户指定
天线长度-m
1.8
重量-g
2
支撑杆直径-mm
Ф40~50
3.7手持终端PD680
3.7.1产品特色
Ø超薄外观设计（专业+精致）
海能达在外观设计上不断突破，金属外框，超薄机身（含标配电池重290g）。
Ø数字悦音技术，语音更出色
PD680采用了先进窄带语音编解码技术和数字纠错技术，无论实在嘈杂的环境中，还是在覆盖范围的边缘地带，您均可获得清晰的语音。
而AGC技术的利用，也极大优化了语音接收效果。
内置1W大功率扬声器，保证声音清晰、洪亮，让您轻松保持通讯畅通。
Ø更持久的电池使用时间
相对模拟对讲机，PD680电池可获得近40%的额外工作时间，可待机16h。
Ø可靠耐用的质量保证
PD680品质严格符合美国军用标准MIL-STD-810C/D/E/F/G。
ØDMOTrue2-Slot
在直通模式下，PD680支持一个信道下的
升级会员 