集群通信系统
第五章无线集群通信系统【共39张PPT】
1、接口
2）直通模式的空中接口：数字无线电路径 组呼、选呼、短数据业务，直通模式下中继扩 大覆盖范围 3）MMI（移动台人机接口） 4）终端设备接口： 移动台与外围数据业务设备之间接口 5）网管接口： 与PABX网络的连接，系统与IP内网或互联网的接 口
1、接口
6）系统间接口： 7）网络管理单元： 8）本地线路连接的终端接口与远端线路连接 的接口 TETRA系统核心网与本地或远端调度台、网管 终端之间接口，采用N—ISDN接口完成
N1N2N3N4S1S2S3S4S5S6S7S8
5.5 TETRA在城轨中的应用
一、基站配置方案：
1、单基站+光纤中继器
集群基站（控制中心） 站+车辆段）
光纤
中继器（各车
优点：无越区切换，工程造价低
缺点：频率资源利用率低，可靠性差，存在多径干扰的可 能场点多，扩容受限
2、多基站+中继器 同轴泄露电缆 多个基站 或光纤
TCH/S：传输数字话音
3、TETRA区域划分：
成本低，扩容方便灵活 光纤：信号好，距离受限小，配置灵活
城轨中，中区制基站与直放站间，使用同轴 泄露电缆链接或利用城轨传输网链接
五、组网方式
3、小区制 多个基站，直放站消灭盲区 4、越区切换 分类：越区切换 漫游切换 判断切换准则： 1）信号电平 2）载干比
二、城轨无线集群通信系统
无线集群采用单工、半双工为主要通信方式， 按键讲话才占用无线通道。具有选呼，组呼、 列车广播、优先呼叫、强拆、强插、调度通 话录音、后台监听等功能 800MHzTETRA集群通信系统生产商： MOTOROLA&EADS
5.2 无线调度通信技术基础
一、系统组成： 移动交换机、归属用户数据库（HDB）、访问 用户数据库（VDB）鉴权服务器（Aus）、网 关服务器（NMS）、基站控制器（BSC）、基 站、移动台、固定台、调度台 二、通信方式 单工、半双工、全双工
无线集群通信系统的组成与设备
无线集群通信系统的组成与设备1. 无线集群通信系统的组成无线集群通信系统由系统控制中心、基站、调度台、移动台等组成。
以单基站系统为例，单基站系统是一个基本集群系统，只设一个系统控制器和一个基站。
基站为用户提供可用的无线信道。
系统所具有的全部可用无线信道可为系统的全体用户共用。
系统内任一用户想要与系统内另一用户通话，只要有空闲信道，就可以在系统控制中心的控制下，利用该空闲信道进行通话。
系统控制中心与有线网PABX、PSTN相连可实现系统内用户与有线用户的通信。
2. 无线集群通信系统的设备（1）控制中心设备。
控制中心设备包括系统控制器、系统管理终端和电源等设备，它主要控制和管理整个集群系统的运行、交换和接续，由接口电源、交换矩阵、集群控制逻辑电路、有线接口电路、监控系统、电源和计算机组成，也称主站。
系统控制器主要是管理和控制整个集群系统的运行，包括选择和分配信道、监视话音信道安全、安排信令信道、监测系统运行和故障告警等。
系统管理终端主要由计算机和系统管理软件构成，并和系统控制器相连接，维护人员可以通过此终端对系统进行管理和控制。
（2）基站。
基站由若干基本无线电收/发信机、控制单元、天线共用器、天馈线系统和电源等设备组成。
无线电发信机包括基带信号处理、调制、混频、高频功率放大及频率合成等电路；无线电收信机包括高频低噪放大器、混频、中频放大、滤波及解调电路；控制单元包括微处理器、存储器和控制程序，负责设备的管理与控制。
天线共用器包括发信合路器和接收多路分路器。
天馈线系统包括接收天线、发射天线和馈线。
（3）移动台。
无线集群通信系统移动台用于运行中或停留在某未定地点进行通信的用户台，由无线电收/发信机、控制单元、天馈线系统（或双工器）和电源组成。
移动台包括车载台、便携台、手持台。
（4）调度台。
调度台是能对移动台进行指挥、调度和管理的设备，分无线调度台和有线调度台两种。
无线调度台由无线电收/发信机、控制单元、天馈线系统（或双工器）、电源和操作台组成，有线调度台只有操作台。
TETRA介绍
集群通信与蜂窝通信的区别
☺ 集群通信是作指挥调度用（单工或半 集群通信是作指挥调度用（ 双工）；蜂窝通信是作无线电话用， ）；蜂窝通信是作无线电话用 双工）；蜂窝通信是作无线电话用， 是有线电话的延伸和补充（全双工） 是有线电话的延伸和补充（全双工） 集群通信采用信道动态分配方式； ☺ 集群通信采用信道动态分配方式；蜂 窝通信是固定分配方式 集群通信是大区和小区覆盖， ☺ 集群通信是大区和小区覆盖，蜂窝通 信是小区和微小区覆盖
• 电路型数据业务 • 分组型数据业务
补充业务 （Supplimentary services） ）
☺ 补充业务是对基本业务加以修改或补充的 业务。 业务。补充业务不能作为一种独立的业务 向用户提供， 向用户提供，必须与基本业务相结合而提供 ☺ 在标准的用户终端业务、承载业务和补充 在标准的用户终端业务、 业务的基础上可不断开发各类增值业务 补充业务可分为两类 ☺ 补充业务可分为两类
☺ 用户终端业务提供在用户间相互通信的 全部能力（包括终端功能） 全部能力（包括终端功能） ☺ 典型的用户终端业务应具有移动台对移 动台的直通、群呼、 动台的直通、群呼、选择性呼叫和加密 呼叫等的集群和非集群的能力 ☺用户终端业务可分： 用户终端业务可分：
调度话音业务：单呼(私密呼) 组呼、 • 调度话音业务：单呼(私密呼)、组呼、广播呼 • 电话互联业务 • 短消息
集群通信的特点
☺ 共用频率 ☺ 共用设施 ☺ 共享覆盖区 ☺ 共享通信业务 ☺ 共同分担费用 ☺ 改善服务
集群通信的核心特点
为了体现集群通信是讲究提高频谱效率， 为了体现集群通信是讲究提高频谱效率， 系统采用以下几个技术： 系统采用以下几个技术：
☺ 采用先进的多址方式 通过“按键讲话（ ☺ 通过“按键讲话（PTT）”开关进行通话 ） 开关进行通话 动态共享若干个ห้องสมุดไป่ตู้道” ☺ “动态共享若干个信道”，即动态分配 信 道
集群通信资料
消防：实现火灾现场的 实时通信和信息共享，
提高救援效率
急救：实现救护车辆的 实时调度和导航，提高
救援速度
集群通信技术在交通运输领域的应用
01 航空公司：实现航班的实时调度和信息服务，提高航班准点率 02 铁路：实现列车的实时调度和监控，提高铁路运输效率 03 公路：实现车辆的实时调度和导航，提高道路运输效率
集群通信技术的未来发展方向
高度集成：将 多种通信功能 集成在一个平 台上，提高资
源利用率
01
智能化：利用 人工智能和大 数据技术，提 高通信效率和
准确性
02
网络化：实现 互联网和物联 网的融合应用， 拓展集群通信 技术的应用领
域
03
04
集群通信技术的应用案例
集群通信技术在公共安全领域的应用
警察：实现警务人员的实时调度和指 挥，提高应急响应速度
集群通信技术的趋势
• 高度集成：将多种通信功能集成在一个平台上 • 智能化：利用人工智能和大数据技术提高通信效率 • 网络化：实现互联网和物联网的融合应用
集群通信技术的应用 场景
• 公共安全领域：警察、消防、急救等部门的协同作战 • 交通运输领域：航空公司、铁路、公路等运输工具的调度与管理 • 企事业单位：办公自动化、会议系统、内部通信等场景
谢谢观看
Docs
• 实现信息共享和资源调度 • 提高工作效率和团队协作
02
集群通信系统的组成与原理
集群通信系统的硬件组成
基站设备：负责信号的接收 和发送
交换设备：实 现信号的路由
和调度
终端设备：用 户进行通信的
终端设备
传输设备：负 责信号的传输
• 包括天线、收发器、 放大器等组件
第二章 集群通信系统概述
消息集群
用户数(单位:千)
10
15
20
25
准传输集群
30
信道数
传输集群
Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China
9
数字集群移动通信系统 Digital Trunking Radio Systems
Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 10
数字集群移动通信系统 Digital Trunking Radio Systems
解决"碰撞"(争用)问题方法有两种: 一种采用"定时询问"办法. 即在此系统中,给每个移动台分配一个专用时隙,若移动 台有信息发送就在该相应时隙内发送信令,这种时隙可由同 一起始定时信号导出,或由基地台轮流安排各个用户发送, 这种方式的缺点是当用户多时,效率不高.所以它适用于用 户数较少的系统. 另一种是采用ALOHA方式或时隙ALOHA入网控制技术. 在此系统中,每一消息中都会有若干检错位,使基地台可 确定收到的消息是否同移动台同时发送引起碰撞而出错.若 所收信令无差错则发送应答信令,否则有关移动台将按随机 选择时延重发消息,直到消息发送完了为止.
Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China
2
数字集群移动通信系统 Digital Trunking Radio Systems
一,集群通信系统的基本概念
什么是集群(Trunking)
集群通信系统(Trunking System),是一种高级专用移 动调度系统,它是从早期的无线电调度系统发展起来的, 代表着通信体制之一的专用移动通信网发展方向. 所谓集群通信系统,即系统所具有的可用信道可为系统 的全体用户共用,具有自动选择信道功能,它是共享资 源,分担费用,共用信道设备及服务的多用途,高效能的 无线调度通信系统. 系统内任一用户想要和系统内另一用户通话,只要有空闲 信道就可以在中心控制台的控制下,利用空闲信道进行通 信. 若把若干调度系统集中在一起,多信道共用,原来的每 个用户系统,作为一个用户群,仍保持各自的主属关系. 这样就构成了一个集群系统.
集群移动通信系统总结汇报
集群移动通信系统总结汇报集群移动通信系统是一种为人们提供高效、可靠的移动通信服务的系统。
它将多个基站或节点组成一个集群，通过协同工作来提供更好的通信覆盖和更快的数据传输速率。
在本次汇报中，我将总结集群移动通信系统的优势、应用和未来发展趋势。
集群移动通信系统的优势之一是扩展覆盖范围。
由于集群中的基站或节点可以互相协同工作，系统能够提供更广泛的通信覆盖。
这对于郊区、偏远地区以及人口稀少地区来说是非常重要的。
另一个优势是增强信号质量。
通过集群中的基站或节点之间的互联互通，系统能够提供更强的信号质量和更稳定的通信连接。
这意味着用户可以获得更高质量的声音通话和更快的数据传输速率。
集群移动通信系统还具有可靠性和冗余性优势。
当一个基站或节点发生故障时，其他基站或节点可以接管其功能，确保系统的正常运行。
这种冗余设计可以有效避免通信中断，提高系统的可靠性。
此外，集群移动通信系统还支持优化资源分配。
通过集群中的基站或节点之间的协同工作，系统可以动态地根据通信负载进行资源分配。
这意味着在用户需求高峰时，系统可以自动分配更多的资源来满足需求，从而提高整体的通信效率。
集群移动通信系统在各个领域都有广泛的应用。
在城市中，它可以提供高速的移动数据传输，支持各种智能手机和移动设备的使用。
在农村地区，它可以提供广泛的通信覆盖，改善农民的通信条件。
在海洋和航空领域，它可以支持海上船只和飞机上的移动通信需求。
未来，集群移动通信系统仍然有很大的发展空间。
随着5G技术的发展，集群移动通信系统可以进一步提高数据传输速率和通信效率。
此外，随着物联网的普及，集群移动通信系统还将面临大规模连接和海量数据传输的挑战。
因此，未来的发展方向包括进一步提高系统的容量和覆盖范围，优化资源分配算法，以及加强安全和隐私保护措施。
总之，集群移动通信系统是一种高效、可靠的移动通信解决方案。
它在扩展覆盖范围、增强信号质量、提高可靠性和冗余性、优化资源分配等方面具有明显优势。
数字集群移动通信系统
=23.9%
图3-1电路利用度与电路容量的关系
可见，第一类电信络形态的最大可能的络资源利用效率只有24%。如果一个单独指挥通信系统只有2条电路， 电路利用率只有20%；如果一个集群指挥通信系统共有20条电路，电路利用率可以达到65%。可见，集群应用可以 明显提高电路利用率。
集群通信系统的发展概况
1．国外发展概 况
2．国内发展概 况
（1）模拟集群通信系统 1985年，无线电对讲机发展成为模拟集群通信系统。典型的模拟集群通信系统有FAST模拟集群通信系统、 SMARTNET模拟集群通信系统、MULTI-NET模拟集群通信系统和ACTIONWT模拟集群通信系统。 （2）数字集群通信系统 1998年ITU提出《用于调度业务的高效频谱的数字陆上移动通信系统》（ITU-R37/8）文件，说明集群通信系 统的总体目标是： ①更高的频谱利用效率； ②高话音业务质量和加密； ③支持话音和非话音业务，能与PSTN和ISDN互通； ④具有语音和数据的手持台和车载电台接口； ⑤要求移动台重量轻、体积小、便宜、省电。 同时推荐“陆上集群无线电系统”（TETRA，Terrestrial Trunked Radio System）和“数字综合移动无 线电
分别建设多个容量比较小的专用指挥通信系统比合伙建设一个比较大的共用指挥通信系统，显然可以降低建 设和维护成本。同时，如上所述，又可以提高络资源利用效率。
分别建设专用指挥通信系统肯定可以保障服务质量。但是，多家共用一个集群通信系统就可能发生使用次序 矛盾；同一个部门之内也可能发生使用次序矛盾。集群通信系统之内，采用虚拟专用可以避免发生部门之间的矛 盾；采用严格的分级制度，保障使用优先次序。集群通信系统采用按键讲话（PTT）通话体制，借助简明的信令 系统的实时控制，保障指挥通信建立时间不超过30ms。
TETRA数字集群移动通信
TETRA数字集群移动通信TETRA数字集群移动通信1、引言TETRA（专用移动通信系统）是一种数字化集群通信系统，特别适用于需要高度可靠性和安全性的专业通信应用。
本文档旨在提供关于TETRA数字集群移动通信系统的详细信息，包括系统架构、功能特点以及应用领域等内容。
2、系统架构2.1 基础设施在TETRA系统中，基础设施包括基站、控制器和中心交换机。
基站负责无线通信，控制器负责管理基站，并与中心交换机进行通信。
2.2 网络架构TETRA系统采用分布式网络架构，包括多个交换子网和基站子网。
交换子网负责用户管理和呼叫控制，而基站子网负责频道管理和无线链路控制。
3、功能特点3.1 语音通信TETRA系统提供高质量的语音通信功能，支持全双工通信、组呼和个呼功能。
用户可以在群组中广播信息，也可以直接与特定的用户进行个人通话。
3.2 数据传输除了语音通信外，TETRA系统还支持数据传输功能。
用户可以发送和接收短信、电子邮件以及其他数据信息。
3.3 位置服务TETRA系统还具备位置服务功能，可以实时跟踪用户的位置信息。
这对于需要实时监控和协调的特定应用非常重要，例如警务部门或紧急救援团队。
3.4 安全性作为一种专业通信系统，TETRA具备高度的安全性。
它采用加密算法对通信数据进行加密，确保通信内容不被窃听或篡改。
4、应用领域4.1 公共安全TETRA系统广泛应用于公共安全领域，如警务、消防和医疗救护等。
它可以提供高度可靠的通信和协调能力，帮助应急人员做出迅速准确的决策。
4.2 交通管理TETRA系统在交通管理领域中也发挥着重要作用。
例如，交通警察和交通运营部门可以使用TETRA系统进行信息交流和协调，以提高交通流畅度和安全性。
4.3 工业应用由于TETRA系统具备高度可靠性和安全性，它在工业领域的广泛应用也备受重视。
例如，在石油和天然气领域，TETRA系统可以用于实时监控和协调作业人员。
附件：1、TETRA系统架构图2、TETRA系统用户手册3、TETRA系统安装指南法律名词及注释：1、加密算法 - 指用于将数据转换成不可读的形式，以保护数据的机密性的算法。
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集群通信系统
集群通信系统是一种用于集团调度指挥通信的移动通信系统，主要应用在专业移动通信领域。
该系统具有的可用信道可为系统的全体用户共用，具有自动选择信道功能，它是共享资源、分担费用、共用信道设备及服务的多用途、高效能的无线调度通信系统。
1、简介
集群通信的最大特点是话音通信采用PTT(Push To Talk)，以一按即通的方式接续，被叫无需摘机即可接听，且接续速度较快，并能支持群组呼叫等功能，它的运作方式以单工、半双工为主，主要采用信道动态分配方式，并且用户具有不同的优先等级和特殊功能，通信时可以一呼百应。
2、发展历程
中国在1989年开始引进模拟集群系统，1990年投入使用。
随着数字通信技术的发展，集群通信系统也开始向第二代的数字技术发展，最主要的特点是采用了TDMA(时分多址)和CDMA(码分多址)通信方式。
同时，由于各集群使用企业为了满足其各自不同的使用要求，采用了独立建设集群通信网络的方案，所以众多企业的集群网络在网间互联互通性、频率资源使用、整体建设等方面存在诸多问题。
此外，国外通信巨头通过控制核心技术并设置专利等知识产权保护壁垒，使得内部接口基本不公开，技术开放性很差，系统和终端设备市场价格居高不下，也制约了中国数字集群的产业化进程和规模应用。
2000年12月28日，我国信息产业部正式发布的《数字集群移动通信系统体制》（SJ/T11228-2000）行业推荐标准，参照国际标准TETRA（体制A）和美国国家标准iDEN （体制B），确定了两种集群通信体制。
后来又加入了我国自主的GoTa和GT800两种体制。
目前我国现有数字集群标准有四个：欧洲的Tetra，美国的Iden，以及我国中兴和华为公司的GOTA和GT800。
国产的两个标准都是在公网基础上改进而来的，在入网时间及脱网直通等方面无法满足专业用户的需求。
美国的Iden也是从公网改进而来的，存在同样的问题。
只有Tetra能够满足包括公安在内的专业用户的需求。
但Tetra也存在覆盖区域小、建网成本高、各厂商的设备无法互联、很难与模拟系统兼容以及国外知识产权壁垒等问题。
中国公共安全行业亟需一个具备自主知识产权，并适合国内公共安全模拟系统数字化改造的新数字集群标准。
鉴于上述情况，公安部科技信息化局组织国内部分有研发能力的MPT模拟集群系统提供企业和研究单位，经过两年多的努力，参考了欧洲和美国的数字集群标准，制定了一部具有我国自主知识产权的数字集群标准——PDT(Professional Digital Trunking) ，简称PDT 标准。
PDT标准是一种根据中国的国情，注入了中国厂商自主创新因素的全新数字集群体制。
PDT标准具有覆盖区域大、国产加密算法加解密、厂家系统互联互通、向下兼容模拟系统、技术简单造价低等优势。
PDT标准将以公安警用需求为基础，逐步扩展到其他行业，力争成为全球主流的数字集群标准之一。
2008年8月4日，公安部科技信息化局在深圳组织国内5家集群通信系统生产企事业单位，探讨制定适合我国国情的数字集群新标准的可行性，此后陆续又有5家公司陆续加入了标准的制定。
（海格通信、东方通信、海能达、优能通信、承联通信）为加快系列标准的制定和完善，尽快推出符合实战需求的产品，参与企业自发成立了PDT数字集群产业创新技术战略联盟，集合国内产业界的力量共同推进。
2010年，PDT获得2项国家标准立项批复，2011年获得7项公安行业标准立项批复，2012年又获得3项国家标准立项批复。
截至目前，已有4项公安行业标准完成制定并报批，1项公安行业标准完成征求意见，另有2项公安行业标准正在制定中。
3项国家标准达到征求意见稿的水平，即将进入标准发布流程，另有2项国标正在草案修订阶段。
标准制定过程中，PDT联盟成员声明共享的专利技术多达三十余项，采纳并融入标准的专利技术多达十余项，使PDT标准技术含金量已经完全可以和国际主流技术标准进行抗衡。
PDT标准具有广泛的适用性，既适用于公安、军队、交通、铁路、地铁、急救等行业部门，也适用于市政、石油石化、机场码头、高级酒店等大型企事业。
2013年6月，中国公安部以大庆市公安局为样板点，正式发布了我国第一个专业无线通信数字集群标准――PDT。
据悉，该系统为海能达通信股份有限公司(以下简称海能达)承建，标志着中国首个自主数字无线通信标准PDT的成熟应用。
3、数字集群简介
数字集群，是相对于原模拟集群通信系统提出的，是指“数字制式的专用移动通信系统”，数字集群通信是二十世纪末兴起的新型移动通信系统，它除了具备公众移动通信网（GSM、CDMA）所能提供的个人移动通信服务外，还能实现个人与群体间的任意通信，并可进行自主编控，是集对讲机、GSM、CDMA和图像传输于一体的智能化通信网。
数字集群通信在技术上的特点和优势决定了它不仅具备个人通信的全部功能，而且它能控制与实现个人与群
体间任意通讯，保密性高，功能丰富，真正全面实现了通讯的智能化。
4、数字集群特点
（1）组呼和群呼功能
对用户进行分组，分为一组的用户可以使用同一个信道进行呼叫，组内的其他用户都可以收到，从而很容易完成同一个行动小组内的通信，并且不受其他的影响。
RA支持延迟进入的模式，也就是小组成员可以随时加入小组，进行呼叫和接收。
群呼功能就是“一呼百应”的模式，一个用户发起呼叫，全网用户都可以接收，并且只占用一个信道，这尤其适合大型集会等场合的调度指挥，是一般移动通信无法完成的。
（2）用户优先级
不同等级的用户具有不同的优先级，高等级的用户可以进行强拆和强插，也就是可以随时中断低等级用户的通信，从而有效的保证高等级用户的通信。
这样可以保证在信道比较忙的时候，有效的保证高等级用户的信息发出（例如中心站的指挥信息，现场用户的实时信息等）。
不会像公网那样因为信道阻塞而无法通信。
（3）单站模式和脱网直呼
设备在设计的过程中考虑了多种冗余、备份并支持降级使用功能。
在基站和控制中心失去联系的情况下，基站自动转为单站模式，只要基站能保证供电。
在这种情况下，同一基站覆盖范围的终端用户仍能保持通话，可以实现组呼等功能。
并且可以启动备份的无线链路，从而保证基站与控制中心的连接。
终端还具有脱网直呼的功能，在接收不到基站的信号的时候，可以转为对讲模式，保证用户之间的通信。
（4）大区制组网
实施大区制低密度组网，一个基站可以覆盖几十公里的范围，因而只要少数几个基站就可以完成对一个地区的覆盖，如果在对基站进行备份和独立的电源设计，抗毁性高，可以有效的保证应急情况下的通信。
如果一个地区通信中断，还可以以移动基站等的形式进行覆盖，一个单载波移动基站，体积小，供电省，覆盖距离大，可以保证一定区域内有效地调度指挥等功能。
5、数字集群标准
国际上著名的数字集群标准有欧洲电信标准协会（ETSI）制定的欧洲集群标准TETRA 系统和美国的iDEN系统，北美的APCO Project25，以色列的FHMA标准，欧洲的DMR 标准，中国的PDT标准等。