TETRA数字集群通信系统

专用通信集群通信在我国的发展集群通信模拟集群通信数字集群通信20世纪80年代之前20世纪80年代初20世纪80年代初～80年代末20世纪90年代～TETRAiDENGoTaGT800多址方式TDMATDMACDMATDMA载波带宽25KHz25KHz1.25MHz200KHz开放程度较低不开放较高较高集群业务的支持能力较强，支持的集群类补充业务丰富较强，支持的集群类补充业务丰富，比TETRA少较强，支持的集群类补充业务丰富，比TETRA少较强，支持的集群类补充业务丰富，比TETRA少数据速率低低高中等未来发展－－Wi-iDENEV-DO,EV-DV(可以平滑演进)TD-SCDMA(不是平滑演进)直通工作支持不支持不支持不支持单载单扇最大组容量463×30(3个组，每组30个用户)，5×20，10×117组或3组频率规划中中少多呼叫建立时间(理论值)500ms1s1s1s话权申请时间(理论值)200ms200ms200ms200ms国内外主要数字集群技术比较TETRA系统的发展TETRA:TransEuropeanTrunkedRadio,全欧集群无线电,后更名为:TransTrunkedRadio,陆地集群无线电。标准由ETSI制定。20世纪80年代末，欧洲开始研究数字集群通信体制；1995年ETSI只是确定TETRA标准；1998年起全面推广；2001年800MHz频段TETRA系统进入我国市场；2003年12月350MHz频段TETRA系统开始在我国组网试验。TETRA系统的发展方向今后，TETRA将主要沿着以下几个方向发展：高级无线数据业务DAWS(DigitalAdvancedWirelessServices)的研究开发；频率扩展，争取覆盖130MHz～1GHz，以适应市场的需要；更新和完善TETRASIM卡，与第三代移动通信兼容；进一步增强互连性；开发研究多模终端TETRA和iDEN的主要技术特性TETRA的主要技术特性:多址方式：TDMA信道带宽：25kHz每信道时隙数：4适用频段：350MHz和800MHz带宽：15MHz收发双工间隔：45MHz调制方式:π/4DQPSK调制信道比特率：36kbps语音编码速率：4.567kbps(ACELP)用户数据速率7.2kbps(每时隙)数据速率可变范围：2.4kbps~28.8kbps接入协议时隙：ALOHAiDEN的主要技术特性：多址方式：TDMA信道宽度：25kHz每信道时隙数：6适用频段：800MHz和1．5GHz带宽：15MHz收发双工间隔：45MHz调制方式：M-16QAM调制信号比特率：64kbps话音编码：4.2kbps(VSELP)信道检错编码：循环冗余校验码CRC信道纠错编码：多码率格形前向纠错码TETRA系统的特点（1）虚拟网概念－各机构可根据自身需求在同一个物理网络中组建各自的虚拟网。（2）直通工作方式－终端之间可脱离基站和网络实现通信。（3）良好的开放型－TETRA定义了各种标准接口，可以支持不同厂家的设备。（4）多业务特性－TETRA支持包括单呼、组呼、广播多种话音业务，支持包括短消息、状态消息、分组数据消息和电路交换数据等多种数据业务。（5）系统采用π/4DQPSK信道调制方式，提高信道利用率。TETRA的优点TETRA系统的主要优点在于它可以在同一技术平台上提供指挥调度、数据传输及电话服务，因此只需一套系统就可以满足一个组织的多种无线通信需求。此外，TETRA作为一种数字通信标准，可以支持广区覆盖。TETRA的基本通信方式（1）V+D，语音加数据通信方式：提供许多与语音和数据传输相关的用户终端业务、承载业务和补充业务。（2）PDO，优化分组数据通信方式：符合TETRA(PDO)规范的设备只支持分组数据业务，在25KHz信道中，其有效数据传输率可高达36kbps。（3）DMO，直通通信方式：即TETRA终端之间不需要通过基站就可以直接通信的脱网通信模式。TETRA的业务划分TENT或MTTETRA网可能的传输网终端网ISDN或TETRA网NT或MTTE承载业务用户终端业务终端接口人机接口移动台或有线台移动台或有线台TE—终端设备；NT—网络终端；MT—移动终端TETRA支持的用户终端业务和承载业务根据业务接入点的不同，TETRA的基本业务可划分为：用户终端业务和承载业务。TETRA支持的各种业务（1）用户终端业务包括：单呼(点对点)、组呼(点对多点)、广播(单向点对多点)、数据业务；（2）承载业务包括：分组数据、电路数据。承载业务提供下列用户比特率：•未保护的话音或数据为7.2kbps(最高可达28.8kbps)；•低保护度数据为4.8kbps(最高可达19.2kbps)；•高保护度的数据为2.4kbps(最高可达9.6kbps)；（3）补充业务包括：专业调度型补充业务和电话型补充业务。806MHz821MHz866MHz中国使用的数字集群频段45MHz双工间隔上行链路下行链路851MHz380MHz390MHz中国使用的数字集群频段10MHz双工间隔上行链路下行链路400MHzTETRA的频率划分(中国)TETRA的多址技术34123412123412341234fTCH1下行链路TCH1上行链路MS1MS1t1、TETRA的FDMA和TDMA2、发射和接收时分多址信号示意图pt基站发射信号功率(下行)(a)发射机发射信号电平示意图基站接收信号功率(上行)(b)发射机接收信号电平示意图最大电平……TETRA帧结构1、TETRA时隙结构2341234123421帧：56.67ms14.167msSSN1SSN2仅上行链路子时隙：7.08ms234123412342156.67ms14.167ms2、TETRA帧结构12345601超帧=60复帧(=61.2s)12341718控制帧1复帧=18TDMA帧(=1.02s)12341TDMA帧=4时隙(=56.67ms)123455085095101时隙=510调制比特时段(=14.167ms)TETRA猝发结构1、上行链路猝发上行链路控制猝发上行链路移动台功放线性化猝发上行链路常规猝发34跃升和功放线性化4尾比特84扰频码比特30延伸的训练序列84扰频码比特4尾比特15保护比特0.94ms0.42ms240跃升和功放线性化15保护比特6.66ms34跃升和功放线性化4尾比特216扰频码比特块122延伸的训练序列216扰频码比特块24尾比特14保护比特2、下行链路猝发下行链路常规猝发下行链路同步连续猝发下行链路常规断续猝发下行链路同步断续猝发下行链路线性化猝发TETRA的无线特性－灵敏度、干扰抑制度1、灵敏度定义TETRA接收机的灵敏度定义为在话音信道(TCH/S)产生4%未解码误码率时所需的输入信号电平。2、参考灵敏度电平和参考灵敏度性能标准ETS300392-2规定了给定接收机输入电平时，以误码率(BER)或消息删除率(MER)表示的最小接收机性能，称为参考灵敏度电平。静态和动态环境下基站和移动台的参考灵敏度要求如下标：设备类型静态动态噪声系数基站-115dBm-106dBm6.4dB移动台-112dBm-103dBm9.4dB3、等效能噪比静态：10dB；动态：19dB。4、干扰抑制度标准ETS300392-2[2]规定参考干扰抑制度：同频干扰比：C/Ic=19dB；邻频干扰比：C/Ia=-45dB。对静态条件下干扰抑制度建议值：同频干扰比：C/Ic=10dB；邻频干扰比：C/Ic=-54dB。TETRA系统的基站覆盖半径受限于两个因素：第一是信号强度；第二是同步。这两个条件同时满足时才能完成正常的信号接收,而信号强度问题好解决，因此系统极限覆盖半径主要受限于上行同步。上行猝发同步保护时段为14bit，因此系统极限覆盖半径为：3×108m/s×14bit×27.78us/b×10-6÷2≈58kmTETRA系统覆盖半径1、系统极限覆盖半径2、系统实际覆盖半径系统实际的覆盖半径取决于基站天线的高度和现场环境，不同的基站天线高度和现场环境（如城市或乡村地区）系统覆盖半径有时相差很大。TETRA系统容量计算TETRA系统每对载波能容纳4个信道(时隙)，其中1个信道为控制信道，假设数据传输占30%，语音传输占70%，其中行车调度指挥语音传输占50%。呼损率为10%，系统忙时话务量为：a=CTK*1/3600其中：C为每个用户每天平均呼叫次数；T为每次呼叫平均占用信道的时间（秒/次）；K为忙时集中系数。当进行数据传输时，C=3次，T=120秒/次，K=10%，则忙时话务量为0.01Erl/户；当进行行车调度语音传输时，C=100,T=15秒/次，K=10%，则忙时话务量为0.0422Erl/户；当进行其它调度语音传输时，C=20次，T=15秒/次，K=10%，则忙时话务量为0.0083Erl/户。系统总忙时话务量为0.02576Erl/户。因此，在不同载波情况下，利用爱尔兰公式可以得到用户数为：载波数信道数系统话务量最大用户数131.27149274.6661813118.487329TETRA的网络结构SwMI:SwitchingandManagementInfrastructure,交换和管理基础设施。网管终端移动台其他网络调度台SwMITETRA网络结构示意图话音交换机交换中心调度数据交换机电话网数据网TETRA集群通信网配置示意图调度台BTS宁启铁路TETRA系统（1）宁启铁路简介宁启（南京-启东）铁路南京至海安段全长约210公里，西起南京铁路枢纽的林场站，东至新长铁路的海安站，途经南京、扬州、泰州等地区，是铁道部和江苏省共同投资建设的一条国家Ⅰ级干线铁路。系统主要由一个移动交换中心、两个三载波基站和10个两载波基站、5套调度终端，200台手持终端、10台车载台、15台固定台组成。其中交换中心(含系统网管终端)设在宁启铁路扬州通信站。（2）系统组网构成示意图深圳地铁TETRA系统（1）深圳地铁简介深圳地铁一期工程范围包括东西向1号线13个车站，全程14.989km，南北向4号线5个车站，全程4.479km。深圳地铁调度控制中心(OCC)设在竹子林，该中心配置如下：控制交换机(数字集群交换机-DXT)1台，网络交换机(局域网集线)2台，调度台控制器(语音通道-DSC)1台，调度台4台，服务器3台，打印机2台，录音机1台。系统主要设备：基站：8；干放：10；功分器：二功分×2，3功分×8，四功分×6；耦合器：6dB×4，15dB×2，20dB×14。（2）系统组网构成示意图220V/48电源DXT64交换机传输设备传输设备TBS1TBS2手机机网管终端调度终端E1E1E1E1E1车台DSCDIAAE1系统组网构成示意图（3）基站与从属中继器相向引出的漏缆的截断间距示意图耦合/分配器耦合/分配器双工器基站双工器中继器双工器DL1abLL2（4）深圳地铁干放的主要技术指标工作频段：上行806～821MHz，下行851～866MHz；载频数：2个；带内波动：1.5dB；增益：50dB；增益调整范围：30dB，2dB步进；下行输出：36dBm/载频；上行输出：27dBm/载频；噪声系数：5dBm；时延：5us；带外抑制：≥45dB；结构尺寸：1300(H)×610(W)×650(D)mm3。（5）系统主要用到的无源器件射频电缆：1-5/8”，1/2”，7/8”；电缆接头：N型，7-16DIN型；功分器：2功分，3功分，4功分；耦合器：6dB，10dB，15dB，20dB；天线：室内吸顶天线；室外全向天线；定向天线。北京正通数字集群通信网是目前亚洲地区系统容量、覆盖范围最大的数字集群系统，于2004年初联网试运行。2005年6月30日，网络覆盖的基站数目达到174个，直放站42个，2个车载机动站。这样在城八区，基本实现室外覆盖，保证重点场所室内的