李瑞瓊

一、設(shè)計(jì)概述

在當(dāng)今世界無線通信技術(shù)的發(fā)展中，數(shù)字化已成為今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間發(fā)展的方向。在專業(yè)調(diào)度通信中，集群數(shù)字通信技術(shù)已經(jīng)嶄露頭腳。某省位于中國(guó)西北部，森林資源豐富的省區(qū)之一，生態(tài)環(huán)境惡劣，森林總量大，雖然現(xiàn)有的常規(guī)模擬通信系統(tǒng)在實(shí)際的應(yīng)用中還有著一定的存在和發(fā)展的空間， 但同時(shí)近年來森林防火部門應(yīng)急通訊對(duì)無線指揮調(diào)度也提出了更高的業(yè)務(wù)要求，例如高效率的信道利用率、GPS定位數(shù)傳業(yè)務(wù)、話音加密等。本著技術(shù)先進(jìn)，功能齊全、穩(wěn)定可靠的原則，此方案采用ADUCS（阿達(dá)科思 Advanced Digital Ultra-shortwave Communication System）數(shù)字超短波通信系統(tǒng)無線集群專網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)指揮調(diào)度和地理信息系統(tǒng)的無縫鏈接。

無線集群數(shù)字通信網(wǎng)采用8個(gè)基站覆蓋整個(gè)森林防火區(qū)域，每個(gè)基站4個(gè)載頻，可分為8個(gè)信道，按大區(qū)制同頻同播網(wǎng)設(shè)計(jì)，各基站基于TCP/IP或鏈路機(jī)連接，手持機(jī)覆蓋半徑9km，車載臺(tái)覆蓋半徑20km，基站覆蓋半徑200km。

二、用戶需求分析

某省位于中國(guó)西北部，森林火險(xiǎn)區(qū)劃為一、二、三級(jí)，其中：一級(jí)火險(xiǎn)區(qū)范圍是**山、**山、*山3大天然次森林區(qū)；二級(jí)火險(xiǎn)區(qū)范圍是某省南部山區(qū)6縣以及省一級(jí)火險(xiǎn)區(qū)以外的其他國(guó)營(yíng)林場(chǎng)；三級(jí)火險(xiǎn)區(qū)范圍主要是某省平原各縣（市、區(qū)）的經(jīng)濟(jì)林、農(nóng)田林網(wǎng)和四旁林木；某省森林火災(zāi)的重點(diǎn)地區(qū)是3大天然次森林區(qū)，其需求如下：（1）需要實(shí)現(xiàn)一級(jí)火險(xiǎn)區(qū)和部分二級(jí)火險(xiǎn)區(qū)實(shí)現(xiàn)話音互通；（2）GPS定位和指揮中心實(shí)時(shí)監(jiān)控；（3）與GSM/CDMA、BGAN互通，用于遠(yuǎn)程指揮調(diào)度；（4）數(shù)字網(wǎng)和常規(guī)模擬通信網(wǎng)能夠互聯(lián)互通。

三、采用ADUCS系統(tǒng)的理由

3.1 徹底解決了人員定位和文件數(shù)據(jù)傳輸問題

此系統(tǒng)數(shù)字手臺(tái)、車臺(tái)和轉(zhuǎn)信臺(tái)全部?jī)?nèi)嵌GPS模塊，在通話、傳文件的同時(shí)，GPS定位信息全部同步傳輸，不占用額外信道。每一個(gè)用戶，指揮員都可以在下列地點(diǎn)查詢他所在位置和軌跡：（1）在林業(yè)系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)上（通過超短波網(wǎng)關(guān)接入）；（2）在手提電腦上（接入任何一臺(tái)數(shù)字手臺(tái)、車臺(tái)和轉(zhuǎn)信臺(tái)）；（3）在內(nèi)嵌PDA的手持式指揮臺(tái)上。

此系統(tǒng)和森林防火GIS地理信息指揮系統(tǒng)配套聯(lián)網(wǎng)，效果尤其顯著。

此系統(tǒng)數(shù)字手臺(tái)、車臺(tái)和轉(zhuǎn)信臺(tái)全部帶有數(shù)據(jù)傳輸功能，接上手提電腦或PDA，可以收發(fā)文件（WORD/EXCELL等）、短信和傳輸圖片。加強(qiáng)型手臺(tái)可以直接收發(fā)短信。

系統(tǒng)可以和COFDM高清晰圖像移動(dòng)傳輸臺(tái)聯(lián)網(wǎng)。

系統(tǒng)和CDMA、衛(wèi)星、GSM、有線電話和IP網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音，數(shù)據(jù)雙向互通。

3.2 解決了林區(qū)通信設(shè)備的供電問題

ADUCS系統(tǒng)所有設(shè)備，包括數(shù)字手臺(tái)、車臺(tái)和轉(zhuǎn)信臺(tái)與同等條件下的模擬設(shè)備相比，工作耗電減少4倍，同樣容量電池連續(xù)工作時(shí)間提高約3.5倍，體積重量減少2-6倍。（視網(wǎng)絡(luò)和具體設(shè)備而定）。這一革命性的進(jìn)步，將使林區(qū)通信設(shè)備供電難的問題成為歷史。帶上二塊3600mAh標(biāo)配鋰電，數(shù)字手臺(tái)約可工作3-4天，而模擬臺(tái)僅1-2天。

3.3 解決了大規(guī)?；饒?chǎng)通信的頻率擁堵問題

本系統(tǒng)的頻譜利用率為常規(guī)模擬系統(tǒng)的4倍，也就是1個(gè)單頻點(diǎn)能起到2組雙頻點(diǎn)（4個(gè)成對(duì)頻點(diǎn)）的作用，加上數(shù)字集群技術(shù)和數(shù)字同頻通播技術(shù)，本系統(tǒng)的實(shí)際的頻譜利用率約為模擬方式的5-10倍左右（視組網(wǎng)模式而定），這樣，大規(guī)模、多支撲火隊(duì)伍的火場(chǎng)通信頻率擁堵問題就此得到很好的解決。

3.4 解決了無線通信設(shè)備架設(shè)難、維護(hù)難和林業(yè)部門專業(yè)技術(shù)人員缺乏的問題

常規(guī)模擬對(duì)講機(jī)和轉(zhuǎn)信組網(wǎng)要求一定的專業(yè)技術(shù)水平，特別是在頻率分配規(guī)劃、多級(jí)轉(zhuǎn)信、同頻同播等復(fù)雜多級(jí)聯(lián)網(wǎng)情況下，如何解決干擾和信號(hào)傳輸始終困擾著林業(yè)部門。許多基層林業(yè)部門缺乏無線電專業(yè)技術(shù)人員，無線通信設(shè)備架設(shè)難、維護(hù)難、使用不便（用戶要知道頻道亞音切換等專業(yè)操作知識(shí)），而全數(shù)字系統(tǒng)組網(wǎng)和用戶操作是完全自動(dòng)和智能化的，一架就通，一開就通，固定設(shè)備全部為加固封閉防水型，特別適合林業(yè)部門使用。

3.5 系統(tǒng)建設(shè)速度快、投資省、兼容原有模擬設(shè)備

此系統(tǒng)設(shè)備投資與模擬系統(tǒng)相比要低，還可以大大節(jié)省人工、電源、鐵塔、機(jī)房等建站費(fèi)用，建設(shè)速度快，維護(hù)費(fèi)用低。系統(tǒng)可以通過模擬網(wǎng)關(guān)接口繼續(xù)兼容林業(yè)系統(tǒng)的原有模擬對(duì)講機(jī)設(shè)備，以避免前期投資的浪費(fèi)。

3.6 此系統(tǒng)已經(jīng)在08年奧運(yùn)會(huì)上大規(guī)模使用，質(zhì)量和可靠性有保證

四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明

4.1 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)設(shè)計(jì)容量為集群手臺(tái)600部，分32個(gè)基本通話組。

各基站架設(shè)后，對(duì)全部覆蓋區(qū)進(jìn)行電測(cè)，若山腰、山坡等特殊區(qū)域有盲區(qū)，在該盲區(qū)放置一臺(tái)獨(dú)立基站（在轉(zhuǎn)信模式），以保證信號(hào)覆蓋。

各基站用局域網(wǎng)互聯(lián)（需求方提供）或者是鏈路機(jī)互聯(lián)。

各基站包括：載頻收發(fā)信機(jī)、系統(tǒng)交換控制中心、節(jié)點(diǎn)控制器/網(wǎng)管服務(wù)器、GSM電話網(wǎng)關(guān)、GPS網(wǎng)關(guān)、鑒權(quán)設(shè)備等，配1個(gè)管理終端。

各基站使用的頻率相同，使用GPS授權(quán)各基站同步，從而實(shí)現(xiàn)同頻同播。

4.2 基站地理位置圖

基站地理位置圖如圖1所示。

4.3 模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)的兼容問題

各地林業(yè)防火部門對(duì)模擬通信還有很大的依賴，因此，數(shù)字超短波系統(tǒng)在實(shí)際的應(yīng)用中必須和原有的模擬系統(tǒng)互聯(lián)互通，以數(shù)字超短波系統(tǒng)作為互聯(lián)平臺(tái)，有效地整合常規(guī)、同播和模擬集群通信系統(tǒng)，最大限度地發(fā)揮無線通信系統(tǒng)的指揮調(diào)度作用。

數(shù)/?；旌暇W(wǎng)由于兩者之間編碼和調(diào)制方式的不同，因此需要一個(gè)中間連接過渡平臺(tái)即接入網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)能將模擬通信的信號(hào)調(diào)制成數(shù)字系統(tǒng)能識(shí)別的信號(hào)；同理，也可以將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬系統(tǒng)能識(shí)別的模擬信號(hào)，其互聯(lián)互通原理圖如圖2所示：