基于數(shù)字集群通信的高速公路調(diào)度系統(tǒng)

基于數(shù)字集群通信的高速公路調(diào)度系統(tǒng)

對于特殊的地理位置（如海橋），為了及時制定應(yīng)對各種緊急情況的措施，救援指揮中心需要了解事故發(fā)生中的各種信息，同時現(xiàn)場救援人員必須立即獲得救援中心的指示。這些信息的傳輸需要高速可靠的傳輸系統(tǒng)來支持,但由于事故現(xiàn)場的隨機性和不確定性,若僅靠有線通信,則不能方便及時地應(yīng)付突發(fā)事件。另外,道路執(zhí)法人員、工務(wù)人員、維修人員等不固定地點的移動作業(yè)人員,他們需要實時與指揮中心保持聯(lián)絡(luò),這僅靠有線通信系統(tǒng)是無法實現(xiàn)的。鑒于此,高速公路就需要建立一套可靠的無線通信系統(tǒng),在現(xiàn)有的有線通信因意外事故中斷,無法及時建立傳輸通道時,采用無線傳輸系統(tǒng)重構(gòu)與外部的聯(lián)系,實現(xiàn)語音、圖像及數(shù)據(jù)的交換。無線集群通信系統(tǒng)的構(gòu)成無線集群通信是一種智能化的無線頻率管理技術(shù)。集群系統(tǒng)的本質(zhì)是允許大量用戶共享少量通信信道和虛擬專網(wǎng)技術(shù)。其工作方式與移動電話系統(tǒng)相似,由一個交換控制中心根據(jù)需要,自動為用戶指定無線信道。其不同點在于集群通信以組呼為主,用戶之間有嚴(yán)格的上下級關(guān)系,用戶根據(jù)不同的優(yōu)先級占用或搶占無線信道,呼叫接續(xù)快速(300ms-500ms),以單工、半雙工通信為主要通信方式。數(shù)字集群通信以其特有的調(diào)度、指揮、群組通信等功能,在緊急救援的統(tǒng)一指揮、快速反應(yīng)、資源共享、聯(lián)合行動等方面有著普通公眾移動通信不可比擬的優(yōu)勢。在高速公路調(diào)度系統(tǒng)中,可采用獨立建設(shè)的專網(wǎng)集群系統(tǒng)的方式。800MHZ數(shù)字集群調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。在有線通信系統(tǒng)中接入無線集群通信系統(tǒng),可完成有線與無線的聯(lián)合調(diào)度,為內(nèi)部固定工作人員與流動工作人員之間提供話音通信、短信息與分組數(shù)據(jù)通信。通過通信服務(wù)器與無線調(diào)度服務(wù)器來控制程控調(diào)度交換機與無線基站,實現(xiàn)有線與無線的自動轉(zhuǎn)接調(diào)度功能。無線調(diào)度系統(tǒng)設(shè)備主要由中央控制基臺、車載臺、手持臺三個部分構(gòu)成。中央控制室基臺能選呼、全呼無線對講機,對講機之間可互相通話,均采用雙向異頻半雙工方式或異頻單工方式工作。數(shù)字集群控制臺主要控制和管理整個集群通信系統(tǒng)的運行、交換和接續(xù)。它由管理終端、調(diào)度臺、有線接口電路、電源等組成,具有選呼、組呼、廣播、優(yōu)先呼叫、強拆、強插、調(diào)度通話錄音、后臺監(jiān)聽等功能。集群控制臺可設(shè)置在通信站內(nèi),通過綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)提供的傳輸通道與程控數(shù)字交換機連接,集群電話可以通過程控數(shù)字交換機進行交換,實現(xiàn)了有線電話與無線集群的通信。車載臺主要由無線收發(fā)信機、控制及接口電路、控制面板、話筒、天線等組成,駕駛員可以通過操作控制面板的按鍵,發(fā)出通信請求,并通過話筒發(fā)話,通過揚聲器收聽。手持臺主要配備給工務(wù)人員、維修人員、路巡保安等不固定地點的作業(yè)人員,使他們可與相關(guān)調(diào)度員通話或發(fā)起組呼。poi系統(tǒng)應(yīng)用在高速公路工程中,由于隧道的存在,致使集群信號在隧道內(nèi)形成“盲區(qū)”。為確保指揮調(diào)度系統(tǒng)的順利運行,無線集群信號在隧道工程內(nèi)的全范圍覆蓋是必須要解決的問題。無線信號在在隧道內(nèi)的覆蓋方案概括起來共有洞外投射和洞內(nèi)分布兩種。洞外投射方案采用的是一種信號源+定向天線的結(jié)構(gòu),天饋系統(tǒng)裝于隧道洞口,適用于短隧道、中隧道,且隧道沒有弧度。洞內(nèi)分布方案采用的是一種信號源+洞內(nèi)分布系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),天饋系統(tǒng)裝于隧道內(nèi),適用于隧道距離特長隧道、長隧道,有較大弧度的隧道。為了提供更多的通信服務(wù),不僅要考慮無線集群信號的覆蓋,還要考慮手機信號、FM調(diào)頻信號以及其它專用無線信號在隧道內(nèi)的覆蓋。這些網(wǎng)絡(luò)信號可以通過各自的基站進行覆蓋,隧道內(nèi)無線信號可以通過傳統(tǒng)的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)解決。然而各運營商分別建設(shè)自己的覆蓋系統(tǒng)將產(chǎn)生很巨大的重復(fù)投資。針對這樣的問題,本文采用多系統(tǒng)合路平臺(POI)+漏泄電纜的洞內(nèi)分布方案,實現(xiàn)覆蓋系統(tǒng)的共建共享。POI系統(tǒng)從原理上說,就是一套多頻段合路分路復(fù)合裝置。它作為連接信號和分布系統(tǒng)的橋梁,其主要作用是對CDMA、GSM、TD-SCDMA、調(diào)頻廣播及無線集群等系統(tǒng)的下行信號進行合路放大,同時對各系統(tǒng)的上行信號進行放大分路,并盡可能抑制各頻帶間的無用干擾成分。POI系統(tǒng)在隧道信號覆蓋的應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖2所示。如圖2所示,將地面公安/消防無線通信系統(tǒng)(350MHZ)延伸至海底隧道內(nèi),可以實現(xiàn)消防手持機與固定消防中心臺和移動消防指揮車之間以及消防手持機之間在隧道內(nèi)的互相通信;實現(xiàn)公安手機與公安中心臺以及公安手機之間在隧道內(nèi)的互相通信;采用雙向直放異頻半雙工方式、同頻或異頻單工方式工作。在隧道內(nèi)增加調(diào)頻廣播信號的覆蓋,可以實現(xiàn)對隧道內(nèi)來往車輛駕駛員全頻段轉(zhuǎn)播調(diào)頻廣播,并可插播隧道的相關(guān)信息、通知和命令等;采用單向同頻單工方式工作,調(diào)頻廣播頻段范圍為88至108MHz,調(diào)頻廣播無線信號接入POI設(shè)備下行單元,并與其它無線通信系統(tǒng)共用隧道漏泄電纜。海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)自然災(zāi)害時,救援遇到最大的困難一是通訊,二是交通。對于跨海大橋及其它特殊地理位置的高速公路工程,有必要設(shè)置應(yīng)急衛(wèi)星通信系統(tǒng),并成立專門的通訊組織結(jié)構(gòu),配置專用衛(wèi)星電話和衛(wèi)星視頻傳輸設(shè)備,定期進行演練,一旦遭遇惡劣天氣、重大自然災(zāi)害或恐怖襲擊導(dǎo)致手機、固定電話等公共電信系統(tǒng)遭到破壞導(dǎo)致無法使用時時,可以利用衛(wèi)星電話與外部取得聯(lián)系,依靠衛(wèi)星視頻傳輸設(shè)備將圖像通過海事衛(wèi)星將傳輸至聯(lián)合指揮中心,為處置緊急事件和指揮搶險救災(zāi)行動的順利開展提供通信保障。目前有兩種常用的衛(wèi)星通信系統(tǒng)是海事衛(wèi)星系統(tǒng)和VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)。海事衛(wèi)星系統(tǒng)是Inmarsat-BGAN寬帶全球局域網(wǎng)(BroadbandGlobalAreaNetwork)國際移動衛(wèi)星組織(Inmarsat)提供的新一代全球性移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)。海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)使用的是地球同步軌道衛(wèi)星,采用三顆衛(wèi)星覆蓋全球,它吸取并兼容了3G的先進通信技術(shù)優(yōu)勢,在衛(wèi)星通信中結(jié)合了便攜移動、寬帶、網(wǎng)絡(luò)通信的需求,是目前世界上最先進的移動衛(wèi)星多媒體通信設(shè)備。VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)是一種智能化的超小型地球站。它的天線直徑一般在2米以下,其天線之所以能夠很小是綜合采用了最新的微電子、數(shù)字處理和計算機等高新技術(shù)。VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)由兩大部分組成,一是空間部分,一是地面部分。其空間部分就是地球靜止軌道通信衛(wèi)星;地面部分由中樞站、遠(yuǎn)端站和網(wǎng)絡(luò)控制單元組成,其中中樞站的作用是匯集衛(wèi)星來的數(shù)據(jù)然后向各個遠(yuǎn)端站分發(fā)數(shù)據(jù),遠(yuǎn)端站是衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的主體,一般遠(yuǎn)端站直接安裝于用戶處。海事衛(wèi)星系統(tǒng)安裝比VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)快,只需要幾分鐘就能安裝完成,應(yīng)急情況下開機就可以使用,不需要設(shè)置頻率,節(jié)省應(yīng)急救援時間,充分滿足應(yīng)急指揮車現(xiàn)場應(yīng)急指揮的功能。海事衛(wèi)星通信沒有月租費用,只有在通信才時才發(fā)生通話費用。所以本文建議在跨海大橋工程中使用海事衛(wèi)星系統(tǒng)。海事衛(wèi)星系統(tǒng)在跨海大橋工程中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。如圖3所示,在工程現(xiàn)場配置專用的車載BGAN終端和手持式衛(wèi)星電話。車載BGAN終端提供電話接口和LAN以太網(wǎng)接口,使用配套的電話和視頻設(shè)備,可將現(xiàn)場情況以話音、視頻的方式發(fā)送給指揮中心;手持式衛(wèi)星電話配置給相關(guān)應(yīng)急作業(yè)