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(duì)于特殊的地理位置（如海橋），為了及時(shí)制定應(yīng)對(duì)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(shí)現(xiàn)場(chǎng)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(lái)支持,但由于事故現(xiàn)場(chǎng)的隨機(jī)性和不確定性,若僅靠有線通信,則不能方便及時(shí)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(diǎn)的移動(dòng)作業(yè)人員,他們需要實(shí)時(shí)與指揮中心保持聯(lián)絡(luò),這僅靠有線通信系統(tǒng)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。鑒于此,高速公路就需要建立一套可靠的無(wú)線通信系統(tǒng),在現(xiàn)有的有線通信因意外事故中斷,無(wú)法及時(shí)建立傳輸通道時(shí),采用無(wú)線傳輸系統(tǒng)重構(gòu)與外部的聯(lián)系,實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、圖像及數(shù)據(jù)的交換。無(wú)線集群通信系統(tǒng)的構(gòu)成無(wú)線集群通信是一種智能化的無(wú)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(dòng)電話系統(tǒng)相似,由一個(gè)交換控制中心根據(jù)需要,自動(dòng)為用戶指定無(wú)線信道。其不同點(diǎn)在于集群通信以組呼為主,用戶之間有嚴(yán)格的上下級(jí)關(guān)系,用戶根據(jù)不同的優(yōu)先級(jí)占用或搶占無(wú)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(dòng)等方面有著普通公眾移動(dòng)通信不可比擬的優(yōu)勢(shì)。在高速公路調(diào)度系統(tǒng)中,可采用獨(dú)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(wú)線集群通信系統(tǒng),可完成有線與無(wú)線的聯(lián)合調(diào)度,為內(nèi)部固定工作人員與流動(dòng)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(guò)通信服務(wù)器與無(wú)線調(diào)度服務(wù)器來(lái)控制程控調(diào)度交換機(jī)與無(wú)線基站,實(shí)現(xiàn)有線與無(wú)線的自動(dòng)轉(zhuǎn)接調(diào)度功能。無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)設(shè)備主要由中央控制基臺(tái)、車載臺(tái)、手持臺(tái)三個(gè)部分構(gòu)成。中央控制室基臺(tái)能選呼、全呼無(wú)線對(duì)講機(jī),對(duì)講機(jī)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(tái)主要控制和管理整個(gè)集群通信系統(tǒng)的運(yùn)行、交換和接續(xù)。它由管理終端、調(diào)度臺(tái)、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(qiáng)拆、強(qiáng)插、調(diào)度通話錄音、后臺(tái)監(jiān)聽(tīng)等功能。集群控制臺(tái)可設(shè)置在通信站內(nèi),通過(guò)綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)提供的傳輸通道與程控?cái)?shù)字交換機(jī)連接,集群電話可以通過(guò)程控?cái)?shù)字交換機(jī)進(jìn)行交換,實(shí)現(xiàn)了有線電話與無(wú)線集群的通信。車載臺(tái)主要由無(wú)線收發(fā)信機(jī)、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(guò)操作控制面板的按鍵,發(fā)出通信請(qǐng)求,并通過(guò)話筒發(fā)話,通過(guò)揚(yáng)聲器收聽(tīng)。手持臺(tái)主要配備給工務(wù)人員、維修人員、路巡保安等不固定地點(diǎn)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(hào)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(yùn)行,無(wú)線集群信號(hào)在隧道工程內(nèi)的全范圍覆蓋是必須要解決的問(wèn)題。無(wú)線信號(hào)在在隧道內(nèi)的覆蓋方案概括起來(lái)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(hào)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(méi)有弧度。洞內(nèi)分布方案采用的是一種信號(hào)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(zhǎng)隧道、長(zhǎng)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(wú)線集群信號(hào)的覆蓋,還要考慮手機(jī)信號(hào)、FM調(diào)頻信號(hào)以及其它專用無(wú)線信號(hào)在隧道內(nèi)的覆蓋。這些網(wǎng)絡(luò)信號(hào)可以通過(guò)各自的基站進(jìn)行覆蓋,隧道內(nèi)無(wú)線信號(hào)可以通過(guò)傳統(tǒng)的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)解決。然而各運(yùn)營(yíng)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(duì)這樣的問(wèn)題,本文采用多系統(tǒng)合路平臺(tái)(POI)+漏泄電纜的洞內(nèi)分布方案,實(shí)現(xiàn)覆蓋系統(tǒng)的共建共享。POI系統(tǒng)從原理上說(shuō),就是一套多頻段合路分路復(fù)合裝置。它作為連接信號(hào)和分布系統(tǒng)的橋梁,其主要作用是對(duì)CDMA、GSM、TD-SCDMA、調(diào)頻廣播及無(wú)線集群等系統(tǒng)的下行信號(hào)進(jìn)行合路放大,同時(shí)對(duì)各系統(tǒng)的上行信號(hào)進(jìn)行放大分路,并盡可能抑制各頻帶間的無(wú)用干擾成分。POI系統(tǒng)在隧道信號(hào)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(wú)線通信系統(tǒng)(350MHZ)延伸至海底隧道內(nèi),可以實(shí)現(xiàn)消防手持機(jī)與固定消防中心臺(tái)和移動(dòng)消防指揮車之間以及消防手持機(jī)之間在隧道內(nèi)的互相通信;實(shí)現(xiàn)公安手機(jī)與公安中心臺(tái)以及公安手機(jī)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(hào)的覆蓋,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道內(nèi)來(lái)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(wú)線信號(hào)接入POI設(shè)備下行單元,并與其它無(wú)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(shí),救援遇到最大的困難一是通訊,二是交通。對(duì)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(jìn)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(jī)、固定電話等公共電信系統(tǒng)遭到破壞導(dǎo)致無(wú)法使用時(shí)時(shí),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(guò)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(xiǎn)救災(zāi)行動(dòng)的順利開(kāi)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(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星組織(Inmarsat)提供的新一代全球性移動(dòng)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(jìn)通信技術(shù)優(yōu)勢(shì),在衛(wèi)星通信中結(jié)合了便攜移動(dòng)、寬帶、網(wǎng)絡(luò)通信的需求,是目前世界上最先進(jìn)的移動(dòng)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(jì)算機(jī)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(lái)的數(shù)據(jù)然后向各個(gè)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(kāi)機(jī)就可以使用,不需要設(shè)置頻率,節(jié)省應(yīng)急救援時(shí)間,充分滿足應(yīng)急指揮車現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮的功能。海事衛(wèi)星通信沒(méi)有月租費(fèi)用,只有在通信才時(shí)才發(fā)生通話費(fèi)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(chǎng)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(chǎng)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)