鄭 濤

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，710043，西安∥工程師)

2013年年初，公安部下達(dá)了《〈全國公安裝備建設(shè)“十二五”規(guī)劃〉重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)任務(wù)書》，要求各級公安機(jī)關(guān)以警用數(shù)字集群(Police Digital Trunking，簡為PDT)標(biāo)準(zhǔn)為技術(shù)體制建設(shè)350M數(shù)字集群通信系統(tǒng)，“十二五”末初步建成全國聯(lián)網(wǎng)的公安無線數(shù)字應(yīng)急指揮網(wǎng)。

地鐵公安無線通信系統(tǒng)作為地面公安無線通信系統(tǒng)在地鐵范圍內(nèi)的延伸，需要考慮PDT建設(shè)與既有模擬集群(MPT－1327標(biāo)準(zhǔn))和數(shù)字集群(TETRA標(biāo)準(zhǔn))的兼容性和互聯(lián)互通問題，為公安部門在地鐵內(nèi)的調(diào)度指揮提供保證。

1 PDT通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)簡介

1.1 概述

PDT通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)國情自主創(chuàng)新的數(shù)字集群體制。其吸收了國際上專業(yè)數(shù)字無線通信標(biāo)準(zhǔn)TETRA、P25和DMR(數(shù)字移動無線通信)的優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合了國內(nèi)公安行業(yè)大量使用的350 MHz警用模擬集群通信系統(tǒng)的使用習(xí)慣，是完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字集群通信體制。

PDT標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備具有覆蓋范圍大、國產(chǎn)加密算法、廠家系統(tǒng)互聯(lián)互通、向下兼容模擬系統(tǒng)、造價(jià)低等優(yōu)勢。其主要性能為:采用TDMA(時(shí)分多址)方式，每載頻為2時(shí)隙，工作頻段為350 MHz，信道間隔為12.5 kHz，雙頻間隔為10 MHz，調(diào)制方式為4 FSK(四電平頻移鍵控)，調(diào)制速率為9 600 bit/s;業(yè)務(wù)能力包括語音調(diào)度、短消息、狀態(tài)消息和分組數(shù)據(jù)，支持集群、直通、中轉(zhuǎn)、故障弱化等工作方式。

1.2 PDT標(biāo)準(zhǔn)主要性能特點(diǎn)

PDT通信標(biāo)準(zhǔn)除具備模擬無線集群通信系統(tǒng)大區(qū)制組網(wǎng)、接續(xù)速度快、調(diào)度指揮功能豐富的優(yōu)點(diǎn)外，還具備以下性能特點(diǎn):

(1)更好的語音品質(zhì)。PDT標(biāo)準(zhǔn)采用低速全數(shù)字語音編碼，語音品質(zhì)好。

(2)更高的頻率利用率。PDT數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)信道間隔為12.5 kHz，每載頻分為2個(gè)時(shí)隙，和目前MPT1327模擬集群相比，頻率利用率提高了4倍，與TETRA數(shù)字集群頻率利用率相當(dāng)。

(3)更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性。PDT標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)網(wǎng)協(xié)議采用基于文本的SIP協(xié)議，確保呼叫控制和承載分離，實(shí)現(xiàn)真正意義上的軟交換，使PDT核心網(wǎng)能夠與其他類型的通信系統(tǒng)互聯(lián)，也很方便實(shí)現(xiàn)各種增值業(yè)務(wù)的擴(kuò)充。

(4)更安全的話音加密。為保證通話的安全性，PDT標(biāo)準(zhǔn)專門設(shè)計(jì)了基于硬件的可選的語音加密方案，包括鑒權(quán)、空中接口加密、端到端加密、密鑰管理機(jī)制和鏈路加密，可根據(jù)需要達(dá)到的安全等級來實(shí)現(xiàn)其中的部分或全部功能。

1.3 PDT與MPT－1327、TETRA標(biāo)準(zhǔn)的比較

PDT標(biāo)準(zhǔn)比模擬集群MPT－1327具有更好的頻率利用率、系統(tǒng)容量和加密能力;與數(shù)字集群TETRA的功能相當(dāng)，但是PDT具有自主知識產(chǎn)權(quán)，自主加密算法，系統(tǒng)開放性、安全性比TETRA更勝一籌。3種標(biāo)準(zhǔn)的性能比較如表1所示。

表1 MPT－1327、TETRA、PDT性能比較表

地鐵公安無線通信系統(tǒng)主要用于平時(shí)和應(yīng)急狀況下的調(diào)度通信，對安全、可靠、保密的需求較高。針對此需求，PDT在頻率利用率、系統(tǒng)容量和加密能力方面做了改進(jìn)，尤其在加密方面，采用自主加密算法，以滿足地鐵公安無線通信的需求。

2 地鐵公安無線通信系統(tǒng)中的集群應(yīng)用

目前，模擬集群MPT－1327是地鐵公安無線通信系統(tǒng)使用的主流標(biāo)準(zhǔn)。TETRA數(shù)字集群也開始在地鐵中使用，如已經(jīng)開通的沈陽地鐵2號線公安無線通信系統(tǒng)使用的就是TETRA數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)。PDT數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)在已開通的地鐵中還未見使用，但是，在部分省市如溫州、金華的地面公安無線系統(tǒng)中，已經(jīng)建設(shè)了PDT試驗(yàn)網(wǎng)，還有一些省市如內(nèi)蒙古自治區(qū)也已進(jìn)行了模擬集群轉(zhuǎn)為PDT的改造，均取得了良好的使用效果。地鐵公安無線通信系統(tǒng)作為地面公安無線通信系統(tǒng)在地鐵內(nèi)的延伸，PDT數(shù)字集群如何在地鐵公安無線通信系統(tǒng)中使用，成為地鐵建設(shè)方和設(shè)計(jì)者需考慮的問題。

2.1 模擬集群的使用

公安部門的無線通信在20世紀(jì)80年代末及90年代初基本以常規(guī)通信方式為主，隨著MPT1327信令體制的集群系統(tǒng)的成熟，20世紀(jì)90年代中期各地開始了大規(guī)模的集群系統(tǒng)建設(shè)。

目前，各地所使用的集群系統(tǒng)均為MPT1327信令體制的集群系統(tǒng)，并且絕大多數(shù)系統(tǒng)是遵循公安部制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公安移動通信網(wǎng)警用自動級規(guī)范》GA 176—1998建設(shè)的。標(biāo)準(zhǔn)出臺前建設(shè)的一些集群系統(tǒng)也在逐步地向該標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)或升級。

在各城市早期建設(shè)開通的地鐵線路中，公安無線集群通信使用的均為模擬集群。這些模擬集群為地鐵的安全保衛(wèi)工作提供了可靠的通信保證。但隨著公安無線通信需求的不斷增長，模擬集群已顯現(xiàn)出了頻率資源緊張、系統(tǒng)容量不足、不能加密的問題。而在地鐵通信系統(tǒng)中，專用無線通信系統(tǒng)已經(jīng)大規(guī)模使用了數(shù)字集群，使上述問題得到了很好的解決。從這點(diǎn)上看，公安無線通信系統(tǒng)由模擬集群向數(shù)字集群過渡已是必然趨勢。

2.2 數(shù)字集群TETRA的使用

2003年公安部頒布了《公安數(shù)字集群移動通信系統(tǒng)總體技術(shù)規(guī)范》，為公安數(shù)字集群移動通信系統(tǒng)的建設(shè)提供了依據(jù)。此標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)提出的地面集群移動(TETRA)通信系列標(biāo)準(zhǔn)，是國際電信聯(lián)盟推薦的數(shù)字集群移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)之一。

TETRA數(shù)字集群以其高頻譜利用率、強(qiáng)大的功能、成熟的技術(shù)受到了廣泛的矚目，北京奧運(yùn)會、上海世博會、廣州亞運(yùn)會、深圳大運(yùn)會的召開，推動了公安部門TETRA數(shù)字集群通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。在地鐵公安無線領(lǐng)域，沈陽地鐵2號線TETRA數(shù)字集群已建成投入使用。

目前，廣東、山東、遼寧等省公安部門已經(jīng)進(jìn)行了TETRA數(shù)字集群的招標(biāo)和建設(shè)工作，其所轄城市地鐵公安無線通信系統(tǒng)建設(shè)將面臨3個(gè)需要考慮的問題:

(1)新建線路公安無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇;

(2)新建線路公安無線系統(tǒng)間的互聯(lián)互通;

(3)既有地鐵線路公安模擬集群無線通信系統(tǒng)與新建線路公安無線系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

針對第一個(gè)問題，公安部下達(dá)了《〈全國公安裝備建設(shè)“十二五”規(guī)劃〉重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)任務(wù)書》，要求各級公安機(jī)關(guān)以PDT標(biāo)準(zhǔn)為技術(shù)體制建設(shè)350兆數(shù)字集群通信系統(tǒng)，“十二五”末初步建成全國聯(lián)網(wǎng)的公安無線數(shù)字應(yīng)急指揮網(wǎng)，全國公安機(jī)關(guān)不再新建350兆TETRA數(shù)字集群項(xiàng)目，已建設(shè)的TETRA系統(tǒng)可繼續(xù)使用到報(bào)廢。地鐵公安無線系統(tǒng)作為地面公安無線系統(tǒng)在地鐵內(nèi)的延伸，應(yīng)要與地面公安無線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)保持一致，在各項(xiàng)目具體實(shí)施階段，需要與當(dāng)?shù)毓膊块T協(xié)商，選擇合適的建設(shè)方式。

針對第二個(gè)問題，TETRA數(shù)字集群目前主要的供貨商為國外的摩托羅拉公司(MOTOROLA)、歐洲宇航防務(wù)集團(tuán)(EADS)和國內(nèi)的東方通信公司，東方通信TETRA數(shù)字集群推出較晚，市場份額大部分由國外的MOTOROLA和EADS占有，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)規(guī)定了TETRA系統(tǒng)公開、統(tǒng)一的空中接口，但內(nèi)部接口并不做統(tǒng)一規(guī)定，國外通信巨頭通過控制核心技術(shù)并設(shè)置專利等知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)壁壘，使得內(nèi)部接口基本不公開，技術(shù)開放性很差，相同廠家設(shè)備間全功能漫游和互聯(lián)互通基本沒有問題，但不同廠家設(shè)備間只能實(shí)現(xiàn)簡單功能的語音通信，不能滿足用戶的全面調(diào)度需求。

針對第三個(gè)問題，模擬集群和TETRA數(shù)字集群之間的互通，目前可以通過在兩個(gè)系統(tǒng)之間增加互通網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)，但也只是簡單的語音通信，還未做到深層次的全功能互通。

2.3 數(shù)字集群PDT的使用

公安部在2003年頒布了以TETRA為依據(jù)的數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)，但在TETRA數(shù)字集群的建設(shè)過程中遇到了很多問題，如造價(jià)、互聯(lián)互通、加密接口、專利壁壘等。為了解決這些問題，2008年開始，公安部科技信息化局牽頭召集國內(nèi)部分有能力系統(tǒng)提供商對制定數(shù)字集群新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究論證。2013年，公安部頒布了《警用數(shù)字集群(PDT)通信系統(tǒng)總體技術(shù)規(guī)范》，并且發(fā)出了《〈全國公安裝備建設(shè)“十二五”規(guī)劃〉重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)任務(wù)書》，全力推動公安部門PDT的建設(shè)。

地鐵的建設(shè)周期較長，一般從方案確定到設(shè)備采購需要2年左右的時(shí)間。2013年之前審定的地鐵無線通信設(shè)計(jì)方案，基本是模擬集群，或者是TETRA數(shù)字集群，但是2013年，特別是公安部發(fā)布了PDT相關(guān)規(guī)定以后，地鐵公安無線通信系統(tǒng)方案的確定基本會以PDT為主。

對于公安部門沒有進(jìn)行TETRA數(shù)字集群招標(biāo)的省區(qū)，基本會采用PDT標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行地鐵公安無線通信系統(tǒng)的建設(shè)。針對不同廠商PDT設(shè)備之間、PDT設(shè)備與現(xiàn)有模擬集群(MPT－1327)和TETRA數(shù)字集群的互聯(lián)互通問題，在PDT標(biāo)準(zhǔn)制定之初就進(jìn)行了考慮，PDT標(biāo)準(zhǔn)的制定引進(jìn)了“標(biāo)準(zhǔn)工作組”、“產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”、“專利共享”等工作機(jī)制，PDT產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟包括了大部分集群設(shè)備生產(chǎn)廠家，聯(lián)盟廠商基本可以無縫兼容模擬集群(MPT－1327)的功能，聯(lián)盟內(nèi)部不同廠家PDT設(shè)備之間均可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級的互聯(lián)互通。由于TETRA數(shù)字集群設(shè)備主要由國外廠家提供，其相關(guān)接口不開放，因此，PDT與TETRA兩種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字集群的互連互通只能通過開放的空中接口做到簡單的語音通信功能，全功能的互通在不開放內(nèi)部接口的情況是無法實(shí)現(xiàn)的。

對于公安部門已經(jīng)進(jìn)行TETRA數(shù)字集群招標(biāo)的省區(qū)，如何確定地鐵公安無線通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，需要與當(dāng)?shù)毓膊块T協(xié)商確定，并與當(dāng)?shù)毓膊块T無線集群通信系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)劃保持一致。

3 結(jié)語

隨著PDT系列規(guī)范的頒布實(shí)施，以及公安部對PDT建設(shè)的大力推進(jìn)，PDT技術(shù)在公安部門的使用已是大勢所趨。公安部門的最終目標(biāo)是建成全國聯(lián)網(wǎng)、統(tǒng)一網(wǎng)管，滿足公安跨區(qū)調(diào)度、協(xié)同作戰(zhàn)需求的公安數(shù)字指揮調(diào)度網(wǎng)。地鐵公安無線通信系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，與公安部門溝通協(xié)調(diào)，選擇適合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的集群通信方案。

［1］GA 176—1998公安移動通信網(wǎng)警用自動級規(guī)范［S］.

［2］GA 444—2003公安數(shù)字集群移動通信系統(tǒng)總體技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］GA/T 1056—2013警用數(shù)字集群(PDT)通信系統(tǒng)總體技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］楊秀.城市軌道交通TETRA系統(tǒng)互聯(lián)互通［J］.中國鐵路，2012(3):86.