2010年世博会即将在上海举行,武警部队将担负重要的安保任务,此次安保任务规模之大、指挥之复杂、历时之长是史无前例的。高效指挥、高质量完成任务的关键是迅速、保密、准确、不间断的通信,而无线电通信指挥平台的优劣更是至关重要。因此,要有效解决覆盖能力、通信容量、稳定可靠性等方面的问题,我们决定建设一套先进的超短波无线通信数字集群网络,为2010年世博会提供技术先进、稳定可靠、灵敏高效、指挥快捷的通信指挥平台,为世博会安保任务提供有力保障,并为今后遂行各项任务提供灵活、安全的通信指挥调度平台。目前这一系统已建成并投入使用。
一、建设需求背景
随着社会经济的发展,现有的350MHz模拟通信网已经越来越不能满足大型勤务通信指挥需求,与执勤任务的需求矛盾主要表现在:
(一)通信盲区多。随着上海城市建设发展,受高楼大厦和钢结构建筑物等复杂环境的影响,许多区域、路段不同程度的存在通信盲区,不能满足指挥调度的需要。
(二)通信易受干扰。上海地区空间电磁环境复杂,信号干扰源多,模拟通信易受干扰。
(三)通信容量小。模拟通信频率资源利用率低,1对频率仅用于1个编成单元区域的通信指挥,通信容量不能满足需求;由于无线电通信频率资源紧张,利用增加频点来新建基站分区加强信号覆盖的模式受限,不便于部队协同作战。
(四)通信不保密。模拟无线通信易被窃听,部分民用对讲机能扫描接收该系统信号,给武警执行任务带来一定的安全隐患。
(五)网络可靠性低。模拟无线电系统设备已使用多年,器件老化,基站接收灵敏度普遍降低,并且系统单基站运行没有冗余备份。
(六)功能单一。模拟无线通信系统只有话音组呼功能,不具备车辆定位和单兵定位、短消息传输、终端移动数据库访问等高级功能和业务。
二、网络平台构建
(一)系统建设原则
1.技术先进,设备成熟。系统建设应引入无线电数字通信技术,充分利用和合理分配现有频率资源。在考虑先进性的同时,必须充分考虑所采用技术与产品的成熟性,各项功能与效益得到充分发挥与应用。
2.优化网络,灵活扩展。通过新建数字集群系统,进一步改进现有通信指挥网络覆盖能力和结构。所选设备应能支持未来业务的扩展,同时与模拟集群系统互连,实现双网双备,最大程度地保护系统原有投资。
3.使用方便,实用性强。通过新建数字集群系统,要求操作便捷高效、组网灵活,网络畅通,符合业务实际需求。
4.运行稳定,安全可靠。2010年世博会安保工作规格高、任务重,必须确保系统多基站互备、运行稳定可靠。设备选型时满足平均无故障时间的要求,并考虑网络设备的降级使用能力。
5.网管科学,调度便捷。通过新建数字集群系统,要求实现对无线电通信网各基站远程管理和维护,确保网络设备工作正常。调度台能实现各作战单位的灵活编组,实现数字集群和模拟通信系统的互连互通。
(二)网络技术优势
TETRA是面向公共安全指挥调度的、无线电话音和数据综合通信系统。它的优势如下:
1.采用具有抗噪声功能的先进的“代数码本激励线性预测编码(ACELP)”话音压缩编码技术,既使在嘈杂的环境下,也能够保证通信语音清晰度。
2.采用时分多址(TDMA)技术和动态分配信道技术,每个载频(25kHz)提供4个话音信道,数倍提高了系统用户容量和频率利用率,通信用户容量大。
3.空中接口协议采用专用数字信令,具有坚固、可靠、功能丰富、容量大的特点。
4.通信保密性强,采用基站和用户机双向鉴权、话音数字编码、时分多址、信道动态分配多种技术,避免非法用户加入无线电网络,使偷听者无法监听通信,还具有用户机遥毙功能,丢失的用户机可以用无线方式“空中遥毙”。
5.具有数据传输能力,可以发送状态信息、短数据、分组数据,用户机嵌入GPS模块,可以实现单兵定位、数字化布警等多种应用。
6.系统功能丰富,自动化程度高,可以实现组呼、群呼、动态重组、数据传输、移动台遥毙复活、查询等多种功能。
7.系统可靠性高,特别在大型活动参与执勤单位多时,可以有效避免电磁干扰。
(三)系统网络结构
为有效解决现有通信网覆盖能力差、用户容量低、通信易截听、业务功能单一、可靠稳定性不足等一系列问题,我们针对上海城市构造特点,以任务为牵引,按照技术领先、组网灵活、安全保密、可延伸扩展的原则,向外拓扑延伸。TETRA系统组网在市区采用多基站方式建网,各基站利用E1链路连接到交换中心,并配置1个移动基站通过卫星链路连接到交换中心,用于备份基站、补盲或补充区域内突发超大用户集中通信的需要。整网建成后,可与现有指挥信息平台集成,拓展数字集群功能应用,开发单兵车辆定位、实时调度、短数据业务、安全加密等应用,实现指挥通信业务多样化。
三、系统功能应用
(一)基本功能
基本功能主要包括组呼,单呼,紧急呼叫,通播组呼叫,电话互连呼叫,直通模式呼叫等。
(二)扩展功能
扩展功能主要包括优先呼叫,自动重发,迟后加入,预占优先呼叫,区域选择,限时通话,呼叫显示,呼叫提示,讲话方识别显示,缩位寻址,呼叫限制,电话互连限制,二次拨号,发射关闭,动态重组,移动台遥毙/复活,超出服务区指示等。
(三)数据功能
数据功能主要包括状态消息,短数据功能,分组数据功能,多时隙分组数传,断点续传等。
(四)调度台功能
调度台功能主要包括中文环境,图形界面,组呼,选呼(单呼),紧急呼叫,状态信息传输,短数据传输,紧急告警,通话组监听,通播,系统全呼,环境监听,通话组多选,与其它系统互连,通话组派接,调度台操作记录显示及调度台状态显示,调度台强拆/强插功能,调度台同时监听多个通话组,调度台应用编程接口等。
(五)鉴权功能
鉴权功能主要是指支持用户机和网络鉴权。
四、功能拓展延伸
数字集群通信系统提供有线调度台,具有数据通信和GPS能力,可以与指挥信息系统平台集成,可拓展下列新应用:
(一)单兵车辆定位
数字集群用户机都内置GPS,通过交换机的数据网关,把用户机的GPS定位信息发送到专用地理信息系统,可在电子地图上显示用户的实时位置,实现单兵定位和车辆定位、跟踪、巡逻路线回放等功能。
(二)实时调度
数字集群调度台可以实现多种扩展功能,例如:动态重组,多组派接,基站范围呼叫,全网广播,关键基站设定等。
(三)短数据业务
数字集群用户机和调度台之间可以群发短数据(最大500汉字),按照需要开发数字化布警等便捷式应用。
(四)数据库查询
数字集群系统中分组数据网关可以连接数据库管理系统,增加WAP服务器,可实现用TETRA用户机现场远程访问专用数据库。
(五)安全保密
采用用户机和系统鉴权机制,禁止非法用户入网,加上数字化语音、数字化调制、动态信道分配技术,杜绝非法截听无线电通信。系统还具备用户机遥毙功能,保证丢失的用户机不能使用。
(六)互联互通
数字集群调度台可以连接模拟集群用户终端,实现数字集群和模拟集群系统的互通。系统还可以通过配置其他专用设备,实现350兆用户通话组与其他TETRA数字集群网的互通,实现多网络互通互备。
350MHz数字集群网建设是安保指挥平台的构成部分之一,着眼安保任务需求,遵循建设规律,搞好顶层设计,解决技术难题,注重开发应用集群系统的功能和优势,不断提高在日益复杂的电磁环境下无线电指挥通信质量,为完成任务提供更灵活、高效、快捷、安全的科技支撑。
作者:中国人民武装警察部队上海部队通信处处长 宋斌