浅析港口无线调度通信系统
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摘要：随着我国经济的较快速发展，港口运输所承载的任务越来越重，保证港口运输在快速有序的状况下进行就成为日常港口调度指挥的核心任务，其主要手段就是无线调度通信系统。文章论述了400M 数字集群DMR标准制式的解决方案。
关键词：无线通信；数字集群；调度；通信覆盖；呼损率；背景噪声
中图分类号：U238 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）13-0018-03
1概述
随着我国经济的较快速发展，港口运输所承载的任务越来越重，保证港口运输在快速有序的状况下进行就成为日常港口调度指挥的核心任务，其主要手段就是无线调度通信系统。港口调度通信主要特点：
第一，区域性极强：一般港口范围都不是很大，而且总体地势相对比较平坦。
第二，无线调度通信业务以组通信（组呼叫）为主，实际功能需求较简单，呼叫建立要求迅速。
第三，背景噪声较大，移动设备，尤其是手机应具有较强的抑制背景噪声的能力。
第四，需要解决一些盲区的办法（如翻车机
房等）。
依据上述要求，400M数字集群无线调度电话系统就是较为理想的解决方案。目前我国数字集群应用较多的主要有Tetra标准制式，DMR标准制式。Tetra制式适用于小区制大型网络系统，网络结构较为复杂，系统功能齐备，价格比较高。DMR标准制式的网络为大区制系统，系统结构简单，性价比较高，完全满足港口调度通信的需求。
DMR数字集群系统是利用时分多址（TDMA）技术将单个许可的12.5kHz信道分成两个时隙、并使用全数字化编码技术的一种通信制式。采用DMR的通信系统既节约了频率资源，同时用户容量也可以提高一倍。
本文针对唐山港曹妃甸港区煤码头（二期）工程无线通信的需求，介绍系统的设计思路。
2400M数字集群无线调度系统规划方案
2.1系统结构说明
系统采用单基站形式，使用5对双频数字中继台，共10个时隙用于区域内的通信，并采用一拖二光纤直放站解决盲区覆盖问题。同时配备调度控制台对系统进行控制、监控和调度，移动用户选配车载移动台、手持式移动台。考虑整个无线通信网络覆盖的特点，为了提高频率的使用效率，以港区大部为基本通信区域，利用3对频率设立6时隙基站，组成1套6时隙数字集群系统，另外2组频率构成4个常规通话时隙。同时利用直放站将全部5对频率的信号传送到翻车机房底层和封闭堆场实现盲区
覆盖。
按照上述配置，全系统可以覆盖港区及周边25KM范围，同时满足煤码头对于用户容量以及港区的生产调度指挥的需求。
2.1.1时隙（即数字话音信道）的分配
4个常规时隙固定分配给系统中使用频繁的用户组使用，移动用户工作于常规模式且分组数不大于4个，确保通话畅通、及时。
6个集群时隙分配给系统中的其他用户使用，移动用户工作于集群模式，大大提高了频率使用效率以获得更高的用户容量。
常规和集群中继台和移动全相同，今后用户可以根据实际需要对常规/集群时隙的比例进行调整，以满足生产规模的发展和工作条件的变化。
2.1.2盲区直放站覆盖
封闭堆场：直放站安装于封闭堆场内，采用定板状定向天线覆盖堆场内部区域。板状定向天线有较好的方向性，同时对安装条件的要求较低。
翻车机房底层：直放站安装于翻车机房底层，利用全向天线覆盖机房内部通道，也可以根据需求采用定向天线。
2.2400M 数字集群系统主要优点
系统为数字集群系统，技术先进，体现在：第一，语音数字化，具有纠错能力和抗干扰能力，大大提高了信噪比，特别是在嘈杂环境中能够提供比模拟机更高的声音质量。即使在风噪声、重型设备噪声、拖拉机及推土机噪声及各类生产噪声导致模拟对讲机很难清晰传送话音。第二，采用TDMA技术，在每个模拟信道上提供2个通话时隙，相当于增加了一倍的信道数量。第三，移动台操作与模拟机完全相同，不改变用户的使用习惯，利于一线工人直接使用。第四，无需专用控制时隙，不浪费系统时隙（信道）容量，系统成本较低。第五，无需申请及准许机制，快速启动通话，呼叫更快。
2.3本设计方案的主要优点
第一，对于使用非常频繁、并且要求接近100%的呼叫成功率的部分用户，可以使用常规方式进行通话，以避免其他用户的影响。分配原则是：分组数不大于时隙数。
第二，对于一般用户，可以使用集群方式，分组数可以大于时隙数，有足够的集群信道以满足较大的用户数量，大大提高了信道利用率。
第三，常规和集群的中继台和移动全相同，今后用户可以根据实际需要对常规/集群时隙的比例进行调整，以满足生产规模的发展和工作条件的变化。
第四，6时隙集群加4时隙常规混合使用，能够在发挥集群系统性能优势的同时满足部分特殊用户的特别需求。网络结构组合灵活，用户可以根据今后不断发展的生产需要，非常容易的改变网络结构，既可以将4个常规时隙单独组成4个通话时隙的集群系统使用；也可以将所有10个时隙结合起来构建10个通话时隙的集群系统使用
第五，在港区地面架设主基站，翻车机房底层架设直放站远端设备，之间采用光纤链路连接。移动台处于不同区域时不需要漫游和切换。
第六，直放站不需要占用额外的频率资源，用户的所有频率资源都可以用于基站建设。
第七，扩容时只需要在主基站增加信道，而不需要在翻车机房底层、封闭堆场增加设备。
第八，在翻车机房底层、封闭堆场增加新的工作组，不需要增加任何设备。
第九，主基站中所有时隙都会传送到直放站中，所有移动用户（包括常规用户和集群用户）都可以与翻车机房底层、封闭堆场通话，也可以到翻车机房底层、封闭堆场与地面上的其它用户及调度台通话。
第十，系统中出现新的盲区时容易处理，只需要在该盲区处增加直放站远端机即可。
第十一，今后根据需要调整网络结构改变集群信道数量（增加或减少）时无需对直放站部分做更改，只需在主基站进行软件编程设置即可。
3系统功能
3.1组呼
组呼是集群通信最基本的呼叫，它允许移动台与一组用户进行一对多的通话，移动台缺省是工作在组呼模式下，而且非常便于发起和接收组呼。
每个移动台可被编程多个通话组，用户可以很简单地选择进入那个通话组，用户可以随时进入另一个通话组。
一旦选择一个通话组，移动台不需任何动作，便可自动监听接收这个组的呼叫。要发起一个呼叫，用户仅需按下PTT即可讲话。接收扬声器音量通过旋扭可调，也可将音量旋扭调至为零而关闭移动台。
用户台发起组呼时只需按下PTT键即可发起当前所在组的呼叫，也可以拨组号后按PTT键发起组号；用户台在组呼模式下接听当前组呼无需任何操作。组呼为单工方式，只占用一个信道（时隙）
资源。
3.2单呼
系统支持单呼（私密呼叫），当处于私密呼叫时，仅通话双方可以听到通信内容，系统管理员可以配置用户是否具备私密呼叫能力。私密呼叫处于半双工方式，即仅通信一方可以在一个时间讲话，这对在困难的条件下，保持通信的清晰是尤其重
要的。
3.3紧急呼叫
紧急呼叫将发送给同组的对讲机，具备强拆功能，能够在信道全部占用的情况下建立呼叫。
3.4系统呼叫
系统呼叫将发送给全部系统中的对讲机，包括空闲及繁忙的对讲机。
空闲对讲机会立即加入。
繁忙——正在接收的对讲机会在一秒之内
加入。
繁忙——正在发射的对讲机会在PTT结束后
加入。
用户在紧急情况下可发起当前所在通话组的系统呼叫。系统呼叫是单工组呼，只占用基站一个信道（时隙）资源。
3.5短数据
系统的数据功能包括：GPS、短信、其他遥测应用、数据可以在语音系统中传送，或翻转到指定的数据时隙中传送。
4综述
在专用通信网数字化的大趋势下，人们走到一个误区：选就要选最好的Tetra体制的数字集群系统。然而从技术角度来看，DMR体制的无线通信系统采用的是最新的技术，其具有大区制覆盖、系统结构简单、维护维修方便、功能实用等特征。
作者简介：李灿旭（1978-），男，陕西咸阳人，河北港口集团唐山曹妃甸煤炭港务有限公司工程师，研究方向：自动控制。