連云港港口800兆TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

摘 要 本文根據(jù)連云港港無線通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀和需求，研究連云港港應(yīng)用TETRA數(shù)字集群技術(shù)建成一套覆蓋“一體兩翼”的

800MHzTETRA數(shù)字集群系統(tǒng)，滿足語音通信調(diào)度、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸、應(yīng)急管理指揮、安全生產(chǎn)監(jiān)管等港口業(yè)務(wù)需求。

關(guān)鍵詞 數(shù)字集群 800兆 無線覆蓋 TETRA

一、連云港港無線通信現(xiàn)狀

隨著國家推進實施江蘇沿海開發(fā)戰(zhàn)略，連云港港口經(jīng)濟得到長足快速發(fā)展，貨物吞吐量持續(xù)快速增長，2008年底吞吐量突破1億噸，2012年底吞吐量達到了1.85億噸。連云港港的快速發(fā)展，管理水平的逐年提高，都離不開先進無線通信手段支持和可靠無線通信調(diào)度系統(tǒng)的保障。

2010年前，連云港港無線通信調(diào)度系統(tǒng)采用400MHz、150MHz手持機常規(guī)通信和450MHz模擬集群通信，常規(guī)系統(tǒng)和模擬集群通信常處于高話務(wù)量和高負(fù)荷運行，造成設(shè)備老化、系統(tǒng)故障率高，這樣嚴(yán)重影響港口生產(chǎn)效率及生產(chǎn)安全，而且未形成港口三級（集團、作業(yè)公司、現(xiàn)場生產(chǎn)調(diào)度）無線通信網(wǎng)絡(luò)，無法實現(xiàn)三級協(xié)調(diào)指揮。基于以上情況，2010年連云港港按照原信息產(chǎn)業(yè)部的要求，并參照其他沿海港口無線通信應(yīng)用情況，立項建設(shè)800MHzTETRA數(shù)字集群無線通信系統(tǒng)項目。

二、連云港港無線通信建設(shè)規(guī)劃

TETRA制式數(shù)字集群是被國際普遍采用的一種新的數(shù)字集群移動通信體制，也是已被我國確定采用的數(shù)字集群通信標(biāo)準(zhǔn)之一。TETRA采用時分多址（TDMA）技術(shù)，每個載頻分為4個邏輯信道，載頻間隔25KHz。與GSM技術(shù)相比TETRA頻率利用率要高4倍，而且數(shù)據(jù)通信與話音通信采用相同的頻段，具有頻譜效率高、快速的呼叫建立能力、全雙工通信，支持直通模式對講；話音質(zhì)量高，在惡劣信令條件和嘈雜環(huán)境下的高速傳輸能力；采用最先進的IP交換技術(shù)；具備圖像傳輸?shù)哪芰Γ欢伍_發(fā)容易；具有較高的可靠性，確保港口業(yè)務(wù)7×24小時不間斷工作；堅固型移動臺及車載臺等特點，可以滿足執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)的組織調(diào)度要求，是專業(yè)集群調(diào)度用戶的有力通信平臺，能滿足公安、交通、軍隊、企業(yè)、運輸、港口、煤田、工業(yè)等各種無線調(diào)度用戶的需要。而且能很好地建立和實現(xiàn)集團調(diào)度、作業(yè)公司調(diào)度和生產(chǎn)現(xiàn)場科隊等三級調(diào)度功能。從長遠發(fā)展看，TETRA制式數(shù)字集群系統(tǒng)還可與GPS衛(wèi)星定位監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，在不影響調(diào)度通信的同時，實時顯示車、船等移動目標(biāo)的位置，與全港視頻監(jiān)控系統(tǒng)有效結(jié)合，有利于大型移動機械的監(jiān)控指揮，提高生產(chǎn)效率。

TETRA系統(tǒng)能夠滿足連云港港生產(chǎn)調(diào)度指揮的需求，有其他制式集群系統(tǒng)無可比擬的優(yōu)勢。特別是摩托羅拉數(shù)字集群TETRA系統(tǒng)基于全IP的分布式、模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，擴容、升級都非常容易。頻譜資源利用率高，阻塞率小，在實現(xiàn)語音通信的基礎(chǔ)上可以很方便、容易地組建一個完善的、統(tǒng)一的調(diào)度網(wǎng)。而且設(shè)備可靠性較高，技術(shù)成熟，特別適合專網(wǎng)數(shù)字集群系統(tǒng)建設(shè)。可以實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)與模擬在過渡期的共存和互通，是模擬集群向數(shù)字集群平穩(wěn)過渡的最佳方案，并在國內(nèi)各大港口中，如：上海洋山港、鹽田港、秦皇島港、營口港、日照港等港口中得以廣泛應(yīng)用。經(jīng)過充分調(diào)查研究，TETRA系統(tǒng)能夠滿足連云港港口無線通信升級改造需求，特別適用模擬系統(tǒng)向數(shù)字集群系統(tǒng)過度建設(shè)需求。

三、連云港港數(shù)字集群無線通信應(yīng)用

連云港港區(qū)域東西狹長，南依山，北臨海，地形較為復(fù)雜。因此，建設(shè)數(shù)字集群無線通信系統(tǒng)在基站選址及載頻配置上要充分考慮港口區(qū)域通信效果，以滿足港口地區(qū)的安全生產(chǎn)和指揮調(diào)度無線通信需求。

1.基站站址選擇。連云港港主要有旗臺、馬腰、廟嶺和墟溝港區(qū)，還有在建的30萬噸級油碼頭和客運碼頭。30萬噸級碼頭和客運碼頭直線距離約9.1KM，由于摩托羅拉TETRA系統(tǒng)基站設(shè)計通信覆蓋半徑為5KM左右，因此，要基本覆蓋連云港港至少要建兩個基站。連云港港利用連云港港口集團通信公司機房架設(shè)基站作為數(shù)字集群主基站，覆蓋30萬噸級油碼頭、馬腰港區(qū)和廟嶺港區(qū)。另選址在港口集團公司大樓架設(shè)基站，覆蓋廟嶺、墟溝港區(qū)和在建的客運碼頭。通過前期模擬場測推算，兩個基站基本能夠滿足全港區(qū)通信覆蓋。系統(tǒng)開通經(jīng)過現(xiàn)場實測，基站通信覆蓋可達10km，足以滿足港區(qū)的通信覆蓋。個別地方如物流園區(qū)、距離較遠，基站信號弱，則采用直放站方式得以解決。

連云港港800M數(shù)字集群無線通信系統(tǒng)主要包括：交換控制中心（MS0）一套、港口集團通信公司主基站（4BR）一套、港口集團大樓分基站（3BR）一套和物流園區(qū)直放站一套，初步滿足港區(qū)內(nèi)入網(wǎng)用戶使用需求。下一步，其他作業(yè)公司加入數(shù)字集群網(wǎng)，須考慮基站的擴容，以保證通信效能。另外，按照連云港港口“一體兩翼”發(fā)展規(guī)劃，未來贛榆和灌河港區(qū)可考慮在當(dāng)?shù)睾线m位置各設(shè)一座基站，以滿足區(qū)域范圍內(nèi)的通信需求。

圖1 連云港港800M數(shù)字集群通信系統(tǒng)基站站址示意圖

圖2 連云港港口字集群建設(shè)示意圖 圖3 連云港港口“一體兩翼”示意圖

2.基站容量選擇。根據(jù)港口新碼頭建設(shè)、現(xiàn)有常規(guī)與模擬集群用戶數(shù)量及連云港港口總體規(guī)劃的無線通信需求，測算連云港港口數(shù)字集群用戶需求近期為1300戶、遠期滿載頻情況下用戶數(shù)為2600戶。根據(jù)典型港口應(yīng)用語音業(yè)務(wù)話務(wù)量統(tǒng)計，系統(tǒng)內(nèi)用戶忙時話務(wù)量為O.014Erl。采用等待制預(yù)測，等待呼損率為5%，按照等待制愛爾蘭B表計算，港口集團通信公司主基站應(yīng)配置1個4載頻基站和港口集團大樓分基站應(yīng)配置1個3載頻基站才能夠滿足近期1300用戶容量要求。

3.模數(shù)集群平滑過渡。考慮到連云港港區(qū)現(xiàn)使用的模擬集群450MHz的前期投資，在項目過渡期內(nèi)，采用TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)中的常規(guī)信道派接功能把模擬集群450MHz通話組派接到TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)中，使原來的模擬終端和TETRA數(shù)字集群終端實現(xiàn)互聯(lián)互通，這樣在保持現(xiàn)設(shè)備可用并逐步更新情況下順利過渡到TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)。

四、港口無線通信的下一步展望

“十二五”期間，連云港港將依托800M數(shù)字集群的強大功能，繼續(xù)推進建設(shè)覆蓋包含贛榆和灌河港區(qū)的迅捷可靠、安全高效的800M數(shù)字集群無線通信平臺，為港口的發(fā)展提供強有力的通信保障。

1.組建集中統(tǒng)一的港口生產(chǎn)調(diào)度指揮平臺。利用800M數(shù)字集群無線通信平臺構(gòu)建整個連云港港口區(qū)域（含未來贛榆、灌河港區(qū)及各物流園區(qū)）生產(chǎn)調(diào)度指揮平臺，配合已建成的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，適時動態(tài)對各生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場實時調(diào)度指揮，監(jiān)控作業(yè)進度。

2.組建統(tǒng)一的港口安保指揮平臺。借助數(shù)字集群無線通信平臺和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，組建統(tǒng)一的港口安保平臺，將使集團安保指揮工作邁上新臺階。

3.組建統(tǒng)一的港區(qū)作業(yè)車輛機械信息平臺。依托港口800M數(shù)字集群無線通信平臺提供的GPS定位功能，建立集團作業(yè)車輛機械信息管理系統(tǒng)，配合港口一卡通，實時監(jiān)控港區(qū)物流園區(qū)的作業(yè)車輛機械運行軌跡，提高動態(tài)管理效能。

4.組建面向社會的數(shù)字集群無線通信平臺。根據(jù)國家無線通信頻率相關(guān)管理規(guī)定，連云港市區(qū)域不再批復(fù)使用800M集群頻率，這為以港口800M數(shù)字集群無線通信平臺為基礎(chǔ)組建面向社會的數(shù)字集群通信平臺提供了新的機遇，政府公務(wù)、應(yīng)急搶險等社會需求期待去拓展，隨著無線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的不斷完善，港口800M數(shù)字集群無線通信平臺必將步入規(guī)模化發(fā)展軌道。

五、結(jié)束語

連云港港800MHz數(shù)字集群系統(tǒng)經(jīng)過前期精心準(zhǔn)備，積極組織安排工程施工，于2011年3月初通過江蘇省無線電管理局專家組驗收順利開通。運行一年來，逐步實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)無線通信的數(shù)字化、較好滿足安全生產(chǎn)和指揮調(diào)度的通信需要。下一步將拓寬優(yōu)勢，發(fā)揮數(shù)字集群在電話互聯(lián)、GPS定位、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ軕?yīng)用上功能，使數(shù)字集群無線通信系統(tǒng)的優(yōu)勢得到更進一步發(fā)揮。另外根據(jù)港口建設(shè)規(guī)劃和現(xiàn)有通信系統(tǒng)轉(zhuǎn)頻計劃，連云港港制訂了現(xiàn)有通信系統(tǒng)轉(zhuǎn)頻方案，逐步實施用戶模數(shù)轉(zhuǎn)換，收到明顯效果。連云港港800MHz數(shù)字集群系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)用，可以說是一個成功案例，如模擬向數(shù)字通信過渡轉(zhuǎn)換、通信覆蓋實際距離及基站用戶容量等，它可以為以后基站擴容、新建提供寶貴經(jīng)驗數(shù)據(jù)。