MPT1327模擬集群通信系統數據傳輸的分析及應用

李軍 于光輝

1．福建省福州市公安局 2．北京匯鑫泰岳數字通信技術有限公司

一、引言

MPT規范從20世紀90年代開始在中國獲得較廣泛的應用，經過二十多年的發展，在公安系統已擁有符合MPT規范的2000多套系統、30多萬終端，350MHz警用MPT1327模擬集群通信系統已成為中國最大的專用無線通信網。

但是，這一系統在發展中也遇到了難以突破的“瓶頸”，如安全、保密、頻譜利用率、功能等問題，所以公安部自21世紀初開始推動350MHz警用集群通信系統的數字化工作，從早期的TETRA直至現在的PDT數字集群標準，成效顯著。

發展數字集群過程中，可通過以下途徑減少原有模擬集群系統的損失，一是從模擬集群平滑過渡到數字集群，二是深入挖掘模擬集群的固有功能。下面以MPT1327模擬集群通信系統的數據傳輸功能為例，進行技術分析和應用探討。

二、MPT1327信令概述

MPT規范是由英國政府電信職能部門聯合多個廠商制定的模擬集群公開信令，它有別于隨路信令，是一種共用信令，于1986年開始在英國商用，1988年成為公認的歐洲乃至國際標準。

MPT規范包括MPT1327信令標準、MPT1343電臺與系統的界面規范、MPT1347電臺界面規范，還有MPT1318、MPT1323、MPT1352等其他一些規范。其中MPT1327信令標準規定了集群系統控制器（Trunking System Controller,TSC）與無線單元（Radio Units， RU）之間的空中通信協議，該信令通過基站的控制信道傳輸[1,2]。

三、MPT1327信令標準下的數據傳輸

MPT1327信令標準重點在語音傳輸上，但是在數據傳輸方面也有涉及。

（一）數據分類

MPT1327信令標準的數據分為兩大類：規定數據（Prescriptive Data）、非規定數據（Non-prescriptive Data）。狀態（Status）和短數據（Short Data）都屬于規定數據。

（二）信道分類

MPT1327信令標準的信道分為兩大類：話務信道（Traffic Channel）、數據信道（Data Channel）。控制信道（Control Channel）和標準數據信道（Standard Data Channel）都是數據信道。

（三）數據傳輸分類

規定數據（含狀態和短數據）在控制信道上傳輸，非規定數據在話務信道或標準數據信道上傳輸。

1．控制信道上的數據傳輸

控制信道不處理語音信號，只傳輸按照MPT1327信令標準編碼的FFSK（Fast Frequency Shift Keying）數據信令，空中傳輸速率為1200 bps。它大部分時間用于處理其他呼叫業務，不是專門用于傳輸數據。它傳輸數據的能力有限，只限于附帶性地傳輸規定數據（含狀態和短數據），最長數據為184 bit，經擴展后可達736 bit。一旦在控制信道上傳輸的數據過多、過繁，將影響控制信道的工作效率，造成呼叫堵塞、不暢，后果嚴重。

數據傳輸會遇到失敗需要重新傳輸的主要原因有3個方面：信令格式或數據格式不正確、誤碼率高、信號碰撞。當系統繁忙時，在控制信道上發生信號碰撞的幾率會增加，數據傳輸的成功率會下降。MPT1327信令標準采用動態幀長時隙ALOHA方式，較好地解決了信號碰撞問題。

2．話務信道上的數據傳輸

話務信道主要處理語音信號，也可以處理數據傳輸。這種數據傳輸過程與一般的語音呼叫類似，先由電臺進行呼叫申請，接著由集群系統控制器分配一個話務信道，再通過MAP27（Mobile Access Protocol for MPT1327 equipment）數據接口和外接無線調制解調器，將非規定數據轉換成模擬信號，而后在該話務信道上傳輸。傳輸速率一般為2400～9600 bps。它的優點是數據量較大、速度較快，缺點是結構較復雜、操作不是很方便。

MPT1327信令標準對外接無線調制解調器的特性沒有規定，用戶可以自己選用。

隨著傳輸速率的提高，對接收信號強度的要求也越高，通信距離就越短，可移動速度也越慢，即傳輸速率的提高在實際應用中會打折扣。

3．標準數據信道傳輸數據

標準數據信道在早期的MPT1327模擬集群基站里是沒有的。早期基站里的信道機，除了一個控制信道，其余的都是話務信道。現在不同了，除了控制信道和話務信道，還可根據傳輸數據量的多少，在基站里設一個或多個標準數據信道。它最大特點是只傳輸數據不處理話務，以一種標準、規范方式進行數據傳輸，減輕控制、話務信道負擔，提高系統暢通率。該數據傳輸既可單呼，也可組呼，還可根據需求設置不同的傳輸優先等級。與控制信道傳輸數據相比，其空中傳輸速率提高一倍（從1200 bps提升到2400 bps），空中傳輸能力提高十幾倍（數據長度從736 bit擴大到11994 bit）。與話務信道傳輸數據相比，它與系統控制中心之間有專門的數據通路，而不再通過音頻鏈路。

1988年1月發布、出版的MPT1327信令標準中，未涉及標準數據傳輸問題，而1997年6月修訂、再版的信令標準就增加了第17章——標準數據過程（17 STANDARD DATA PROCEDURES）[1]。同樣，電臺號碼分隊方案從最早的MPT1343，發展到諾基亞的MPT1343-ANN，直至中國的MPT1343-CPS（China Police Signal）。從標準數據傳輸和MPT1343-CPS分隊方案這兩個成功案例，可以看出先前制定的MPT規范已經預留足夠的空間和功能，確實感受到MPT規范的靈活性、可擴展性，說明MPT規范不是墨守成規，而是與時俱進，在可能的情況下不斷拓展、滿足用戶需求，同時也造就了它強大的生命力。

四、具體應用

以狀態、短數據、非規定數據的處理為例，探討MPT1327模擬集群通信系統數據傳輸的具體應用。

（一）狀態處理

在電臺鍵盤上依次按下*0NN*AAA#鍵，便可發送狀態。其中NN是狀態代碼，取值00～31，AAA是接收方的電臺號碼。

為了直觀顯示狀態，建議使用全中文顯示電臺，它既可以按照上述辦法用狀態代碼的方式，也可以在電臺上直接調出某個具體狀態（例如“緊急集合”）后，先按確認鍵，再按*AAA*鍵的方式發送狀態。第二種方式比較直觀，不用記憶狀態代碼與具體狀態之間的一一對應關系，不易出錯。

1．注意事項

（1）MPT1327信令規定最多32種狀態，第1、第32個狀態是固定的，用戶不能改變，它們是“請回話”或“摘機”（狀態代碼00）、“取消回呼請求”或“掛機”（狀態代碼31），用戶只能定義其余30種狀態（狀態代碼01--30）。[1,2]

我們事先將業務中常用的詞組編成30條狀態報文，并通過寫頻電腦輸入到要開通“狀態”功能的所有電臺中。

（2）狀態可長可短，以福州市公安局電臺主力機型為例，每個狀態最多14個英文字符，或5個中文字符，或4個中文字符加6個英文字符。

（3）收、發雙方編寫狀態要完全一致，否則將導致接收到的具體狀態出錯。

（4）在狀態操作時，電臺無法接收語音呼叫。

2．狀態的應用

（1）以福州市公安局為例，30個狀態分配如表1所示：

在表1里，工作狀態13個（狀態代碼0113），命令狀態8個（狀態代碼1421），電臺狀態5個（狀態代碼222 6），注意狀態4個（狀態代碼2730），均具有一定的代表性。

（2）在電臺鍵盤上依次按下*018*246#鍵，則號碼為246的電臺將顯示“緊急集合”，類似于手機上的短信。

（3）便于電臺一對一的常用固定信息的單播。

（4）不足之處是狀態有限，且被固化在電臺里，難以修改。若要修改，必須將所有的電臺都收上來重新寫頻，費工耗時。

狀態僅限于個呼，不能發起狀態組（群）呼。若要對同一組（群）的多部電臺發送相同的狀態，必須重復多次操作。

（二）短數據-單段處理

短數據分為單段短數據和多段短數據，單段短數據最多25個英文字符。

在電臺鍵盤上依次按下*2*NNNNNN*AAA#鍵。其中NNNNNN是單段短數據，AAA是接收方的電臺號碼（個呼、組呼均可）[3]。

1．注意事項

（1）單段短數據NNNNNN的最大長度取決于接收方電臺號碼AAA的位數。以MPT1343-CPS分隊方案為例，當接收方電臺號碼為三位數（如905），則單段短數據最多25位英文字符；當接收方電臺號碼增加為五位數（如22-905），則單段短數據最多23位英文字符；當接收方電臺號碼增加到八位數（如303-22-905），單段短數據最多20位英文字符。

綜上所述，單段短數據字符數＋接收方電臺號碼位數≤28位英文字符。換而言之，在發起單段短數據呼叫時，電臺鍵盤輸入的英文字符，即：*2*NNNNNN*AAA，不得超過32位。

（2）在進行單段處理時，電臺無法接收語音呼叫。

2．單段處理的應用

（1）若要在電臺輸入“jin＿wan＿11:30＿ji＿he”單段短數據(“＿”代表空格，連空格在內共19個拼音、數字等字符，代表“今晚11:30集合”)，以福州市公安局電臺主力機型為例，鍵盤操作參照表2。

“⑤jkl”鍵按一下，電臺屏幕出現“j”；“①”鍵按兩下，屏幕出現“1”，若按十下，則出現“：”;“)”鍵按一下，屏幕出現空格。其他字符不一一細述。

（2）在電臺鍵盤上依次按下*2*jin＿wan＿11:30＿ji＿he*22905#鍵，則22905這個組（群）里的所有電臺將顯示“jin＿wan＿11:30＿ji＿he”。

（3）便于指揮員對一組（群）電臺的非固定信息的通播。

（4）不足之處是單段短數據以拼音或英文的形式出現，鍵盤輸入也不是很方便。

（三）短數據-多段處理

多段短數據是將4個單段短數據鏈接在一起，最多100個英文字符。

借助已安裝MAP27.EXE程序的電腦可實現多段處理：用MAP27電纜將電腦與電臺B連接，通過MAP27.EXE程序鍵入命令“send＿82＿電臺A號碼＿00＿f7＿多段短數據＿00＿00”[4]，電臺B便將多段短數據發向電臺A。

1．注意事項

（1）電臺要支持MAP27。

（2）電臺A的號碼必須是十六進制的MPT1327號碼，因此要將平常使用的十進制MPT1343-CPS號碼（例如303-20-246），先轉換成十進制的MPT1327號碼（前綴103、ID號47），再轉成十六進制的MPT1327號碼（前綴67、ID號002F）。

（3）多段短數據必須是十六進制的ASCⅡ碼，以“jin＿wan＿11:30＿quan＿ti＿ji＿he”為例(連空格在內共27個字符，代表“今晚11:30全體集合”)，其十六進制ASCⅡ碼為：6A 69 6E 20 77 61 6E 20 31 31 3A 33 30 20 71 75 61 6E 20 74 69 20 6A 69 20 68 65。

2．多段處理的應用

（1）在電腦MAP27.EXE程序中鍵入命令“send＿82＿67＿00＿2F＿00＿f7＿6A＿69＿6E＿20＿77＿61＿6E＿20＿31＿31＿3A＿33＿30＿20＿71＿75＿61＿6E＿20＿74＿69＿20＿6A＿69＿20＿68＿65＿00＿00”，303-20-246(十進制MPT1343-CPS號碼)電臺將顯示“jin＿wan＿11:30＿quan＿ti＿ji＿he（超過25個英文字符，代表“今晚11:30全體集合”) ”。

（2）以衛星定位GPRMC格式為例，待傳輸的GPS數據：$GPRMC,hhmmss.ss,a,ddmm.mmmm,n,dddmm.mmmm,w,zzz.z,yyy.y,ddmmyy,ddd.d,v*cc，是ASCⅡ碼串，包含日期、時間經緯度、速率、方向等信息。25個＜該數據的字符數＜100個，正好用多段處理方式來傳輸。

（四）非規定數據處理

主要應用于信息查詢和車輛定位。MPT規范中*31用于非規定數據傳輸。

1．在話務信道上處理非規定數據

利用外接調制解調器和MAP27數據接口，通過話務信道傳輸非規定數據，數據長度取決于傳輸速率和通話時間上限。國內專業公司經過開發，使話務信道空中傳輸數率最高達到9600 bps，這里不再贅述。

2．在標準數據信道上處理非規定數據

標準數據信道的出現，將逐步取代控制信道和話務信道的數據傳輸業務。國際知名公司在北京做過此類實驗，下圖顯示實驗基站有一個控制信道、一個話務信道、兩個標準數據信道（每個基站最多4個標準數據信道，一個節點最多120個標準數據信道），帶GPS接收機的電臺與控制信道之間空中速率仍為1200bps，與標準數據信道之間空中速率則為2400bps，每個標準數據信道都有一個控制器、數據管理器，并通過9600bps Rs232專屬數據鏈路（而非音頻鏈路）連到集群系統控制中心、數據應用中心。專屬數據鏈路與音頻鏈路相比，更加可靠和完善。

值得一提的是，要實現以上4類數據應用，先讓MPT1327集群系統對電臺開放“狀態”或“短數據”、“非規定數據”功能，再激活電臺自身的這些功能。

五、結論

模擬集群系統最終要向數字集群方向發展，但在現有條件下，不可能在短時間內大范圍上數字集群，已建成的龐大的模擬集群系統也不可能一夜之間完全淘汰，完全有必要挖掘現有模擬集群系統的潛能。綜上所述，充分利用現有模擬集群系統的數據傳輸功能，就是一個不錯的過渡解決辦法。

[1]MPT1327．MPT1327A Signalling Standard For Trunked Private Land Mobile Radio Systems[S], 1997.

[2]靳海云, 李霞．集群專用陸地無線移動系統信令標準(MPT1327)[M], 北京: 機電部通信廣播電視發展研究中心,1988.

[3]摩托羅拉．MCX760 MPS用戶手冊[Z], 2005:29-30,8-9.

[4]摩托羅拉．PTX700/PTX760 MPS用戶手冊[Z], 2004:54-55.