長春公安350 MHz數(shù)字集群（PDT）系統(tǒng)火車站地下?lián)Q乘中心覆蓋研究

左 濤

（吉林省長春市公安局科技信息化處）

0 引 言

2019年8月，長春市公安局350 MHz數(shù)字集群（PDT）通信系統(tǒng)正式開通并投入使用。該系統(tǒng)采用具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的集群通信PDT標(biāo)準(zhǔn)，使用350 MHz頻段，整套系統(tǒng)由兩個控制中心（一主一備）、33個基站、196個載波組成。其中長春市區(qū)內(nèi)建設(shè)了27個基站、在網(wǎng)終端6 800余部。350 MHz數(shù)字集群（PDT）通信系統(tǒng)在日常警務(wù)工作和維穩(wěn)處突等方面發(fā)揮了重要作用。

長春市火車站作為吉林省最重要的交通樞紐，在運(yùn)輸方面發(fā)揮著重要的作用。地鐵、輕軌和公共交通在站前地下交通樞紐進(jìn)行換乘，每日人流量巨大，治安管理壓力很大，各種治安案件時有發(fā)生。由于換乘中心位于火車站地下，建筑物本身對無線通信信號存在著極強(qiáng)的屏蔽和吸收作用，導(dǎo)致無線電波有較大的傳輸衰耗，容易形成無線信號的弱場強(qiáng)區(qū)甚至盲區(qū)。由于上述原因，致使公安350 MHz數(shù)字集群信號覆蓋不全面，公安干警在日常執(zhí)勤和案件處理過程中經(jīng)常會出現(xiàn)350 MHz移動終端脫網(wǎng)的現(xiàn)象，從而給工作帶來了極大的不便。因此，迫切需要解決火車站地下?lián)Q乘中心350 MHz數(shù)字集群（PDT）系統(tǒng)的信號覆蓋問題。

1 基站容量的設(shè)計(jì)

PDT標(biāo)準(zhǔn)采用TDMA雙時隙、4FSK調(diào)制、數(shù)字語音壓縮技術(shù)。與TETRA的標(biāo)準(zhǔn)有所不同，PDT是將一個載波的12.5 kHz帶寬分為2個信道，每個收發(fā)信機(jī)能支持2個信道。假設(shè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占10%，語音業(yè)務(wù)占90%，用戶忙時排隊(duì)概率取10%，則用戶的話務(wù)量模型見表1所列。

表1 話務(wù)量模型

公安日常警務(wù)工作和維穩(wěn)處突過程中，利用350 MHz數(shù)字集群（PDT）系統(tǒng)進(jìn)行指揮調(diào)度，主要采用的是組呼方式。根據(jù)模型和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，每組平均忙時話務(wù)量為0.15 erl（各地略有差異）。

根據(jù)表1可知每個用戶平均忙時的話務(wù)量為0.0118 erl，根據(jù)數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)每個通話組平均忙時的話務(wù)量為0.15 erl，用戶排隊(duì)概率取10%，通過愛爾蘭C模型，可以得出基站載頻數(shù)量與所承載的用戶數(shù)量、通話組數(shù)量的對應(yīng)關(guān)系，見表2所列。

表2 載頻數(shù)量與用戶數(shù)量、通話組數(shù)量對應(yīng)關(guān)系

根據(jù)長春市火車站地下?lián)Q乘中心所需警種和警力布防情況，結(jié)合表2可以大致推算出所需要的基站載波數(shù)量。

2 光纖直放站功率的設(shè)計(jì)

光纖直放站由近端機(jī)和遠(yuǎn)端機(jī)組成。光纖直放站的近端機(jī)通過電纜和耦合器與基站相連，光纖直放站的遠(yuǎn)端機(jī)通過電纜和天線與需要覆蓋的區(qū)域相連。直放站的所謂輸出功率是指額定最高輸出功率。根據(jù)需求，地下?lián)Q乘中心公安350 MHz數(shù)字集群系統(tǒng)擬選配置2～4載波基站。擬選取25 W光纖直放站為例，若基站為2載波配置，則直放站輸出的單載波最大功率為25 W/2=12.5 W。因此按最大輸出功率為12.5 W進(jìn)行設(shè)計(jì)考慮。

不同載波的基站配置和直放站的輸出功率如下：直放站接2載波基站系統(tǒng)時，輸出功率約為12.5 W；直放站接3載波基站系統(tǒng)時，輸出功率約為8 W；直放站接4載波基站系統(tǒng)時，輸出功率約為6 W。

3 室分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)時，要根據(jù)實(shí)際需求，選取合適的無線射頻信號源類型。

3.1 對于容量要求不高的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)

采用直放站+室內(nèi)射頻分布式系統(tǒng)的方式來實(shí)現(xiàn)。直放站的信號源選取就近已經(jīng)建設(shè)好的室外基站，這種情況下的室內(nèi)覆蓋可視為室外基站覆蓋的室內(nèi)延伸。這種方式并沒有增加無線資源的容量，由于覆蓋范圍的擴(kuò)大，導(dǎo)致無線資源在使用上不足的可能性進(jìn)一步增大，因此這種方式比較適合室外和室內(nèi)聯(lián)合覆蓋范圍內(nèi)話務(wù)量不大的業(yè)務(wù)區(qū)域。

3.2 對于容量要求比較高的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)

采用室內(nèi)基站+直放站+室內(nèi)射頻分布式系統(tǒng)的方式來實(shí)現(xiàn)。這種情況下室內(nèi)基站作為直放站的信號耦合源，要對室內(nèi)基站頻率和室外基站頻率一同做好規(guī)劃和計(jì)算，避免產(chǎn)生頻率干擾。這種情況下室內(nèi)覆蓋對應(yīng)基站的無線資源，不占用室外的無線資源，總體的無線資源和容量得到了有效的增加，這種方式比較適合對話務(wù)量要求比較高的室內(nèi)場景，如地下?lián)Q乘中心和大型展館建筑等。

根據(jù)上述分析，長春市火車站地下?lián)Q乘中心的公安350 MHz無線通信信號室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)應(yīng)該采取第二種思路，即室內(nèi)基站+直放站+室內(nèi)射頻分布式系統(tǒng)的方式來實(shí)現(xiàn)。

4 室內(nèi)射頻分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

數(shù)字集群系統(tǒng)的室內(nèi)射頻分布系統(tǒng)主要有：無源分布系統(tǒng)、有源分布系統(tǒng)和光纖分布系統(tǒng)等類型。不同分布系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)及應(yīng)用場景見表3所列。

表3 室內(nèi)射頻分布系統(tǒng)類型

通過對長春市火車站地下?lián)Q乘中心的實(shí)地勘察發(fā)現(xiàn)，該換乘中心更適合采用無源分布+光纖分布相結(jié)合的射頻分布系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 長春市火車站地下?lián)Q乘中心射頻分布

5 結(jié) 語

對于長春市火車站地下?lián)Q乘中心，公安350 MHz無線通信信號覆蓋問題的解決極為重要。本文在全面考慮公安機(jī)關(guān)日常警務(wù)工作和維穩(wěn)處突等情況下，明確設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)，科學(xué)合理地采用室分信源和分布系統(tǒng)，為建設(shè)高質(zhì)量的公安350 MHz數(shù)字集群通信網(wǎng)絡(luò)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。