摘 要：建設以車載衛(wèi)星移動通信為核心的交通指揮通信系統(tǒng)，對于提升道路交通管理水平，提高交通管理部門的快速反應能力和綜合處置能力是非常必要的。介紹以衛(wèi)星移動通信為核心的交通指揮通信系統(tǒng)的組成、系統(tǒng)網(wǎng)絡結構、鏈路預算、系統(tǒng)設備配置和各種功能，并詳細描述了終端IP網(wǎng)絡的構建。

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關鍵詞：移動衛(wèi)星通信;公安交通管理;IP網(wǎng)絡;車載衛(wèi)星

中圖分類號：TN914文獻標識碼：B

文章編號：1004-373X(2008)07-191-03

Command and Communication System for Police Traffic Control

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KANG Xuehai1，AN Tao1，WANG Jianguo2

(1.No.39th Research Institute，China Electronic Technology Group Corporation，Xi′an，710065，China;2.Beijing Traffic Management Bureau，Beijing，100083，China)

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Abstract：It is necessary to establish the traffic control communication system with centre upon mobile vehicle satellite communication on-the-move，which could improve traffic control ability，and traffic police′s ability of reacting quickly and solving question. The system composition，network structure，link budget，configuration and various function are introduced，the construction of the terminal IP network is described in detail.

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Keywords：mobile satellite communication;police traffic management;IP network;vehicle satellite

以往的公安交通管理是以道路設崗、糾察違章、現(xiàn)場處置為基礎開展工作，而通信工具主要依賴無線手持電臺。這種傳統(tǒng)的通信手段在處理大的交通事故、車輛資料查詢、城市道路疏通、大型集會現(xiàn)場時常常會顯得效率低下，力不從心。建設以車載衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)為核心的交通指揮通信系統(tǒng)，對于提升道路交通管理水平，提高交通管理部門的快速反應能力和綜合處置能力，迅速恢復事故現(xiàn)場的交通暢通，擴大交通安全宣傳范圍，提高國民交通守法意識，保障類似奧運會這樣大型活動的交通管理指揮調(diào)度，應對突發(fā)事件等具有超乎尋常的重要作用。

1 系統(tǒng)組成及鏈路預算

1.1 系統(tǒng)組成

交通指揮通信系統(tǒng)由“動中通”衛(wèi)星移動通信車、中心站，大、小型指揮車組成，系統(tǒng)網(wǎng)絡結構如圖1所示。系統(tǒng)采用計算機統(tǒng)一監(jiān)控管理，具有圖文顯示、聲控告警功能；中心站監(jiān)控計算機能通過衛(wèi)星信道遙控衛(wèi)星移動通信車車頂?shù)臄z像機方向旋轉；衛(wèi)星移動通信車、大小型指揮車之間可組成無線局域網(wǎng)和有線局域網(wǎng)；考慮到系統(tǒng)的擴容和發(fā)展，中心站天線的口徑和各種設備預留了余量，在工程設計中預留了衛(wèi)星網(wǎng)絡管理功能，用以對通信指揮車和日后增加的通信車的頻率、功率、帶寬進行管理、按需分配，節(jié)約衛(wèi)星資源。

1.2 鏈路預算

以亞洲3號衛(wèi)星Ku波段轉發(fā)器參數(shù)為例對系統(tǒng)鏈路參數(shù)進行了預算，預算條件列于表1，預算主要結果列于表2，預算的結果也同時適用其他Ku波段衛(wèi)星。

從表1，表2所列數(shù)據(jù)分析，可得出下述結論：

(1) 如果中心站、通信車互傳的Modem僅使用Viterbi譯碼，降雨時要滿足BER≤10－7，則要求ODU發(fā)射功率56.2 W；如果Modem使用Viterbi＋RS碼，則ODU輸出可降低約2.4 dB；如果Modem采用Turbo編碼，則ODU輸出可降低約4 dB；

(2) 綜合考慮各種因數(shù)，衛(wèi)星Modem使用Turbo編碼，通信車配置40 W ODU，中心站配置16 W ODU。

(3) 為提高系統(tǒng)可靠性，中心站ODU、Modem和LNB均采用1∶1熱備份工作。通信車的ODU、Modem采用1∶1熱備份工作，由于“動中通”天線極化需要實時調(diào)整(極化程序跟蹤)，饋源旋轉部分無法承受1∶1冗余LNA的旋轉空間和重量，故LNA采用冷備份工作方式，綜合業(yè)務復用單元也采用冷備份方式。

2 系統(tǒng)功能

交通指揮通信系統(tǒng)要具備多種場合應用和靈活多變的能力，在衛(wèi)星移動通信車、大小型指揮車上配置多種通信手段，以滿足在不同場合、不同狀態(tài)下對通信系統(tǒng)的需要。交通指揮通信系統(tǒng)具有話音通信、數(shù)據(jù)通信、圖像通信、圖像采編及顯示、信息存儲、電視電話會議、網(wǎng)絡管理和監(jiān)控、GPS衛(wèi)星定位和GIS地理信息導航等功能。

2.1 設備配置和業(yè)務功能

2.1.1 話音通信

衛(wèi)星移動通信車配置衛(wèi)星話音通道，提供多路話音通道并預留擴展插槽；配置海事衛(wèi)星話音通信終端，在海事衛(wèi)星網(wǎng)絡覆蓋區(qū)提供一路話音通道；配置中國移動GSM通信終端，在中國移動GSM網(wǎng)絡覆蓋區(qū)提供一路話音通道；配置公安網(wǎng)數(shù)字集群通信終端，公安網(wǎng)同頻同播通信終端，在公安網(wǎng)覆蓋區(qū)內(nèi)各提供一路話音電路；同時配置公安網(wǎng)車載數(shù)字集群通信基站，在公安網(wǎng)覆蓋區(qū)以外可以建立臨時集群通信的覆蓋網(wǎng)絡，通過衛(wèi)星通信鏈路與交通管理指揮中心進行通信。

2.1.2 數(shù)據(jù)通信和圖像傳輸

衛(wèi)星移動通信車配置一路衛(wèi)星高速數(shù)據(jù)通道和一路異步數(shù)據(jù)通道，可提供雙向圖像傳輸和數(shù)據(jù)傳輸；配置中國聯(lián)通CDMA通信終端，在網(wǎng)絡覆蓋區(qū)提供一路數(shù)據(jù)通道和一路單向低速圖像通道；配置移動數(shù)字廣播電視(DVB-T)終端，接收數(shù)字圖像；

2.1.3 局域網(wǎng)通信

衛(wèi)星移動通信車配置局域網(wǎng)接入設備，保障車輛之間進行有線、無線局域網(wǎng)接入。

2.1.4 電視電話會議系統(tǒng)

衛(wèi)星移動通信車配置電視電話會議終端，利用局域網(wǎng)將指揮車中電視電話會議分會場通過衛(wèi)星通信系統(tǒng)接入公安專網(wǎng)，實現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)電視電話會議互通。

2.1.5 圖像采編及顯示

衛(wèi)星移動通信車外配置一架攝像頭，并配置升降自動云臺，用于滿足現(xiàn)場圖像采集的需要；配置專業(yè)級攝像機一套，并具有無線圖像采集和傳輸功能；配置顯示器，為采編人員提供顯示監(jiān)控的功能；配置音、視頻編輯設備，對采集到的信息進行編輯、切換等；

2.1.6 信息存儲系統(tǒng)

衛(wèi)星移動通信車配置磁盤存儲設備，用于圖像、數(shù)據(jù)及話音的實時存儲。

2.1.7 網(wǎng)絡管理和監(jiān)控

衛(wèi)星移動通信車和中心站均配置網(wǎng)絡管理和監(jiān)控設備，用于對站內(nèi)設備的管理和監(jiān)控，同時通過衛(wèi)星鏈路中心站和通信車可以相互遙控，對設備進行管理和監(jiān)控。

2.1.8 GPS衛(wèi)星定位和GIS地理信息導航

衛(wèi)星移動通信車配置GPS衛(wèi)星定位終端和GIS地理信息導航終端， 通信車通過衛(wèi)星信道向中心站上報車輛所處位置，同時通過GIS地理信息導航終端獲取車輛所處位置周邊的地理信息。

2.1.9 信息安全

衛(wèi)星移動通信車和中心站通過配置群路保密設備，可實現(xiàn)網(wǎng)絡和信息安全。

2.2 系統(tǒng)總體主要技術性能

(1) 衛(wèi)星數(shù)據(jù)業(yè)務速率

總速率： 大于雙向2 Mb/s，

其中： 圖像：384 kb/s～2 Mb/s，

話音編碼：4.8～64 kb/s。

(2) 傳輸協(xié)議：幀中繼

(3) 傳輸質量

Eb/N0≥7 dB，BER優(yōu)于10－7。

(4) 互聯(lián)互通

可接入地面電話網(wǎng)、移動電話網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、國際互聯(lián)網(wǎng)、公安內(nèi)部網(wǎng)。

3 終端網(wǎng)絡的構建

本系統(tǒng)是一個以中心站和衛(wèi)星移動通信車為交換節(jié)點的復合式網(wǎng)絡，在該網(wǎng)絡中可進行話音、圖像、數(shù)據(jù)等業(yè)務的交換。各站終端均以IP網(wǎng)絡為主體構建，終端網(wǎng)絡拓撲結構如圖2所示。

3.1 網(wǎng)絡結構

(1) 端站1(衛(wèi)星移動通信車)與中心站之間通過衛(wèi)星鏈路進行通信；端站2(大型指揮車)、端站3(小型指揮車)通過有線或無線接入方式與端站1連接，組成一個以衛(wèi)星移動通信車為交換節(jié)點的集中式網(wǎng)絡。

(2) 端站1、端站2、端站3與中心站之間通過中國聯(lián)通的CDMA網(wǎng)絡組成一個以中心站為交換節(jié)點的集中式網(wǎng)絡。

(3) 端站1、端站2、端站3與中心站之間通過內(nèi)部數(shù)字電視地面廣播方式和CDMA方式組成一個以中心站為節(jié)點的集中式道路查詢網(wǎng)絡。

3.2 話音業(yè)務

衛(wèi)星移動通信車話音業(yè)務由IP電話和模擬電話組成，通過衛(wèi)星鏈路接入中心站電話網(wǎng)，并通過實時通信服務器與專網(wǎng)和公網(wǎng)連接；大、小型指揮車通過有線或無線局域網(wǎng)接入衛(wèi)星移動通信車，通過衛(wèi)星鏈路與中心站電話網(wǎng)連通，實現(xiàn)話音通信。

3.3 圖像業(yè)務

衛(wèi)星移動通信車、大型指揮車、小型指揮車和中心站通過代理服務器相互控制其圖像源，實現(xiàn)遠程圖像切換。各端站的IP網(wǎng)絡通過衛(wèi)星鏈路連接到中心站的代理服務器，由中心站的網(wǎng)管中心授予各端站代理服務器適當?shù)臋嘞蓿涂梢酝ㄟ^代理服務器接入指揮中心的主控制終端，控制其權限內(nèi)的局內(nèi)所有視頻源。中心站也可通過同樣的方式控制各端站的視頻源。

3.4 數(shù)據(jù)業(yè)務

數(shù)據(jù)業(yè)務主要是將各端站的終端通過衛(wèi)星鏈路接入中心站的數(shù)據(jù)查詢服務器，便于各端站及時查詢相關信息。

3.5 系統(tǒng)監(jiān)控

通過Delphi軟件平臺編寫的專用監(jiān)控軟件對系統(tǒng)內(nèi)各主要設備的狀態(tài)進行監(jiān)視和控制，并用RS 232，RS 485和LAN接口進行本地和遠程控制。

3.6 系統(tǒng)安全

由于系統(tǒng)有多種接入方式，因此極易造成系統(tǒng)病毒感染和系統(tǒng)沖突。在系統(tǒng)設計時將系統(tǒng)劃分成多個VLAN并封閉其多余的端口，能有效防止全系統(tǒng)病毒感染。設計時合理配置三層交換機，可避免系統(tǒng)出現(xiàn)廣播風暴造成系統(tǒng)擁塞。

系統(tǒng)終端業(yè)務IP網(wǎng)絡如圖3所示。

4 結 語

“動中通”移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)可廣泛應用于高數(shù)據(jù)率衛(wèi)星通信、新聞采集、公安值勤、打擊恐怖主義等領域。本文介紹了以衛(wèi)星移動通信為核心的交通指揮通信系統(tǒng)的組成、系統(tǒng)鏈路預算、設備配置和功能，并詳細描述了終端網(wǎng)絡的構建。該系統(tǒng)在北京公安交通管理局投入運行一年多來，軟、硬件設備工作可靠，性能穩(wěn)定。系統(tǒng)的建設對于加強首都道路交通管理，提高交通管理的快速反應能力和綜合處置能力起到了保證作用，該系統(tǒng)也可以推廣到其他行業(yè)使用。

參 考 文 獻

［1］甘仲民，張更新，王華利，等.毫米波通信技術與系統(tǒng)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2003.

［2］康學海.北京公安交通指揮通信系統(tǒng)方案論證.內(nèi)部資料.

［3］熊建芳，高繼，任賀宇.嵌入式系統(tǒng)在智能交通中的應用[J].現(xiàn)代電子技術，2006，29(13):129-131.

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作者簡介 康學海 男，1951年出生，西安人，中電39所副總工程師。長期從事通信技術領域的研究。

安 韜 男，1980年出生，西安人，中電39所工程師。從事衛(wèi)星通信技術工程研究。

王建國 男，1960年出生，北京人，北京公安交通管理局通信處長，從事通信技術管理工作。