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不同于 传统对讲机呼叫模式的PDT集群系统

集群通 信系统是一种用于集团调度指挥的专业移动通信系统,主要应 用在各专业域域,历史与 实践证明集群通信是专业通信中行之有效的通信手段之一。和普通 的移动通信不同,集群通 信最大的特点是话音通信采用PTT按键以 一按即通的方式接续,被叫无 须摘机即可接听,接续速度较快,且最为 重要的是能迅速建立群组呼叫,在实际 的调度指挥应用中,群组通 讯是最为常用的通信手段。

一、集群联网系统的困惑

人们不难发现,集群中 最成熟的研究还是基于单基站的模式,引入信 令信道及邀请时隙等,在集群模式下,用户被有效的管理,频率资源被共享,用户被赋予多种权限,最大限 度的保障调度指挥业务的实现。

但在实际应用中,单基站 的覆盖范围有限,以最常 用的大区制集群为例,理论上 的覆盖半径也只有十几公里,而公安 等行业的调度指挥业务,需要全市、全省,乃至全 国范围的有效覆盖,集群通 信系统逐步发展了多基站联网的应用,将多个 集群系统基站结合在一起,构建成 统一使用和管理的集群通信系统,在集群系统内,用户在 各个基站内自由漫游,无论处在哪个基站,都能建立快速的呼叫,就如同 在单个基站下一样的工作。

在多基 站联网的集群系统中,人们通 常采用与公网移动通信系统类似的方式实现跨基站的呼叫,即用户呼叫模式,通过移 动用户漫游登记,确定用户的存在,当呼叫建立时,被叫用 户的当前所在基站将被纳入本次呼叫需要建立的范围,当一次 群组呼叫的被叫用户分布在若干个基站时,本次群 组呼叫将根据上述条件在多个基站建立。

这种传统的呼叫模式,在实际 使用中是合理和有效的吗?人们发现,集群系 统在较大的范围,较复杂的地形应用时,出现一系列的问题:

◇为每个 漫游的用户建立链路合理吗?

◇群组呼 叫的区域性很强,需要建 立呼叫的区域因暂时没有用户登记,可以不 在本次呼叫覆盖的范围吗?

◇在两个相邻的基站,用户会 反复的漫游登记及离开,呼叫的 稳定性如何保障?

◇在重要的调度指挥中,寻找用户更重要,还是建 立有效覆盖的呼叫空间更重要?

二、用户呼 叫模式的优点和缺点

呼叫接 入控制是无线资源管理的主要内容,合理的 呼叫模式能使系统有较好的适应能力,从而最 大限度的保障系统的效率。

集群系 统最基本的功能是建立语音通信,通话方式包括单呼、组呼、群呼(全呼)等,进行单呼时,系统通 常在呼叫建立前进行可靠性检查,以避免 被叫用户不能参与时无谓的分配信道资源。当单呼 在两个基站间建立时,系统将 分配两个基站的各一个信道用于建立话务通道。被叫用户漫游时,则依赖 于漫游用户在异地的有效登记,系统根 据漫游登记信息,在主叫 用户所在的基站,和漫游 登记的基站分配信道,建立话务通道。

这种类 似于公网的登记和呼叫模式,在单呼 中是合理且可靠的。

集群系 统的组呼是比单呼更为常用的呼叫方式,按PTT通话的 单工模式正是为群组呼设置的,可以说 多方通话的群组呼才是集群系统调度指挥的根本所在。

与单呼不同,为了保 障在最短的时间内建立呼叫,组呼建 立前系统并不作可靠性检查,在单个基站时,组呼在 本基站空闲信道直接建立,集群系 统的组呼正是通过放弃可靠性检查来保持高效的接续。

但在多 基站联网的系统中,由于组 内用户可能漫游至其他基站,系统为 保证漫游用户参与组呼呼叫,虽然仍 不作可靠性检查,但需要 检查用户的漫游登记的状况,根据全 部的漫游登记信息建立跨多个基站的呼叫,即在组 呼中依然延续单呼的用户呼叫模式。

用户呼 叫模式在组呼中应用的优点在于,可以保 障每一个有效登记的漫游用户参与呼叫,且呼叫 覆盖的区域为目标用户有效存在的区域。正是这 种看似完美的设计,导致用 户呼叫模式被集群系统厂家长期沿用。

但在实际组网使用中,用户呼 叫模式至少有以下三个明显的缺陷:

1. 以漫游 用户的个人行为为依据,确定呼 叫的资源占用具有明显的不合理性,组内成 员因公因私导致漫游时,均有可 能不需要参与本组呼叫,无谓的 占用链路和信道,导致系统资源的浪费。

2. 反之,对于需 要参与组呼的漫游用户,因系统 以漫游登记为依据,而用户 在新基站登记注册需要时间,期间组 呼建立时有可能导致该基站不在其范围内,漫游进 入该基站的用户不能参与呼叫,这种因 用户呼叫模式引起的漏呼,通常不 能用呼叫迟入功能弥补。

3. 因为完 全倚重漫游登记作为呼叫覆盖的依据,系统对 漫游登记信息必须做出即时的反映,时刻更 新中央数据库信息,如图2所示,当一个用户M在A、B两个基站间工作时,因建筑 物临时阻挡等因素,可能导 致用户在两个基站反复登记,A、B基站将 登记信息频繁向中央数据库更新,当有N个类似M的用户,且N数只够大时,中央数据库(交换机)出现了“忙乱”现象,并大量占用数据链路。而且上 述第二条描述的漏呼现象也不可避免的出现。

集群系 统在多基站联网,覆盖地 形复杂的区域时,用户呼 叫模式带来的组呼问题会明显出现,令用户 感觉集群联网系统不好使,呼叫不可靠。

三、用信道 呼叫替代用户呼叫模式

基于实 际应用的积累和对集群系统工作原理的深刻理解,优能在新的PDT数字集群系统,首次系 统地用新的信道呼叫模式,替代传 统的用户呼叫模式,用于集 群联网系统的群组呼业务,信道呼 叫模式基于以下的理论:

1. 极大部 分组呼业务与区域相关,区域范围相对固定,并不按 漫游用户随意改变。

2. 组呼建立时,对指定 区域的有效覆盖比找到组内所有用户更重要。

3. 组呼业 务对应区域的基站,即便暂时无本组用户,依然应该建立呼叫,以便迟 入用户及时进入,最大限 度的保证组呼业务的可靠性。

信道呼 叫也基于以下的条件:

1. 通过IP互联的数字集群系统,多基站 已被视为类似与单个基站一样的一个整体。

2. 系统中所有基站、信道可 平等调度和管理。

3. 基站的独立性下降,仅代表 覆盖的区域和信道的归属。

信道呼 叫模式的基本原理是,每一个 组呼均对应一组基站,组呼在主叫 用户所在的基站和该组基站内建立。组呼时,交换机 根据预设的基站参数连接指定的基站,并分配业务信道。这些预 设可以根据各种任务需要很方便在系统后台进行更改、操作,预设的 参数视任务的重要性可设置权限,以保证 重大任务的通信畅通无阻。

在信道呼叫模式下,一次组 呼的覆盖基站由预设的参数决定,而不是 由漫游的用户确定,可以有 效的覆盖用户的工作区域,且放弃 对漫游至非工作区域的用户呼叫。

三、两种呼叫模式的比较

两种呼 叫模式的工作原理不同,各有特色,用户呼 叫模式适用于单呼和长期分散漫游作业的组呼,信道呼 叫模式在组呼业务具有区域特征,及高级 别保障任务时最为有效。两种不 同的呼叫模式组呼时的性能对比:

四、信道呼叫模式的应用

合理的 应用信道呼叫模式,可以极 大的优化集群系统组网方案,提高系 统效率及保障呼叫的畅通,为配合 信道呼叫模式的使用,系统设 计通常遵守以下的原则:

1. 只在群 组呼时使用信道呼叫模式;

2. 同一系统内,用户可 以对每个群组呼选择使用用户呼叫模式,或信道呼叫模式,如参数 表中无任何基站号,则该组 呼为用户呼叫模式;有一个 或以上的基站号,则该组 呼为信道呼叫模式,呼叫在 主叫基站及参数所指的全部基站建立。

3. 允许所 有群组呼的参数随临时变更,通常采 用预案和临时两种方案。预案方 式可以通过调度台一类的指控设备,将执行 不同任务的呼叫方案预先编制,随时打开应用。

4. 在应急指挥中,信道呼 叫要求对指定区域(基站)进行可靠覆盖,即在目 标覆盖的基站业务信道全忙时,要强拆信道建立呼叫,为配合强拆功能,信道呼 叫模式要求群组具有与单呼类似的级别,以便高 级别的组呼可以强拆低级别已建立的呼叫。

5. 信道呼 叫在应急指挥中,通常被 附加并组呼叫功能,以强化 应急指挥的能力。即当某 个应急指挥的预案被执行时,用户无需作任何操作,此前不 同两个组的用户已合并在同一组,各自发 起的组呼同时包含另一合并的组。

图4是一个日常分段,分区域 工作的联网集群系统,群组呼 使用了信道呼叫模式,在启动 某个应急指挥预案后,迅速构 成了一个链状的指挥网,若干个 相关的组被并入该指挥网中,相关人 员的每次组呼都被有效的覆盖在整个目标工作区内。

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