警用數字集群（PDT）通信系統多控制信道的實用性

王 序，傅 凌

（浙江省公安廳科技信息化局，杭州 310009）

1 引言

隨著PDT網絡建設的全面鋪開并成熟運用，PDT網絡的業務承載量也日益增加，新的需求也隨著PDT網絡的應用而產生。國內公共安全行業中，由于環境不同，建設思路不同，甚至考慮到日漸增多的大型安保活動，在某些場景下，會導致個別基站上登記的終端用戶數量過多，同時呼叫量也大，導致上行登記壓力大，呼叫信令和必要的廣播信令下行壓力也大，甚至部分信令由于堆積過多無法下發，無法保證正常的業務執行。因此在PDT網絡使用量日益增加的情況下必須尋求一個方式來解決此問題。

2 PDT標準中的控制信道

PDT采用TDMA雙時隙技術，使用12.5kHz帶寬載波并將其分為2個時隙，使得單個載波可以同時支持2路通話（等效為兩個6.25kHz信道）。如圖1 所示。

圖1 模擬技術與PDT TDMA技術

在PDT集群系統基站中，一個支持12.5kHz帶寬的信道機載波板，可以設置為業務信道載波板，也可以設置為控制信道載波板。

按照PDT標準技術要求，控制信道所在的載頻會劃分為兩個邏輯信道，可設置邏輯信道1為控制信道，邏輯信道2為輔助控制信道或者業務信道。如圖2所示。

圖2 控制信道所在的載頻

通常為了更好地支持終端定位數據的獲取，我們設置邏輯信道2為輔助控制信道，簡稱輔控信道，輔控信道與控制信道為同一載頻的兩個不同時隙。

控制信道是基站與移動臺間的一點對多點的雙向信道。包括：系統廣播，隨機接入，登記入網，業務的發起和接收，完成業務的建立過程。

輔助控制信道主要是為了緩解控制信道對定位業務的處理壓力，而主要是用來傳輸終端定位數據的信道，為提高上傳效率，避免了隨機接入空口碰撞的情況，采用按時隙上拉終端定位數據的方式，實現單輔助控制信道1000次/分鐘定位數據上傳的指標。

3 多控制信道論證

多控制信道負載均衡是指基站提供多個控制信道進行大業務量處理。當大量終端在同一基站登記時，控制信道的相鄰時隙也配置為控制信道進行登記以及與登記相關業務的處理，減小登記壓力，縮短登記時間。

在基站采用單控制信道的場景下，如果某基站的登記移動終端數量太多，會導致移動終端入網登記困難，移動終端無法正常使用，信令無法及時處理，導致調度活動無法及時開展，會造成巨大損失。

舉例來說，某一場景中的高山站的基本情況如下：16個載波；平時大約1100個活躍終端用戶；鑒權、ESN檢查未開啟；呼叫量大，業務信道使用率經常達到80%～85%，即并行呼叫路數25路。

從現有情況來說，該基站業務使用率已經非常高，基站長期處于繁忙狀態，現把指標進一步擴大來論證多控制信道的合理性、優越性，并通過論證分析得出多控制信道能徹底解決類似場景中的上行、下行壓力問題。

現將基站指標擴大為：48個載波；2000個活躍終端用戶；鑒權、ESN檢查、自動優選基站等相關業務全開；業務信道使用率達到95%及以上，即并行呼叫路數80路。

以上指標并非多控制信道支持的最大指標值，取上述指標只用于理論論證案例，且上述指標對于國內目前及未來數年業務擴展都可以很好地滿足其要求。

3.1 多控制信道配置

物理載波板采用4+4模式配置，即：4個獨立載波板的控制信道和4個獨立載波板的專用GPS信道。如表1所示。

3.2 上行可行性分析解決

單個獨立的控制信道均衡分擔所有終端登記。即：控制信道1廣播C_ALOHA（MASK=2，ADDR=0000 0000 0000 0000 0000 0000）；控制信道2廣播C_ALOHA（MASK=2，ADDR=0000 0000 0000 0000 0000 0001）；控制信道3廣播C_ALOHA（MASK=2，ADDR=0000 0000 0000 0000 0000 0010）；控制信道4廣播C_ALOHA（MASK=2，ADDR=0000 0000 0000 0000 0000 0011）。

表1 各載波板功能列表

其中，MASK=2表示將空口地址劃分為4部分，終端根據空口地址低2位與系統廣播的MASK地址低位匹配登記到相應的控制信道：終端空口地址低2位為00在控制信道1登記；終端空口地址低2位為01在控制信道2登記；終端空口地址低2位為10在控制信道3登記；終端空口地址低2位為11在控制信道4登記。該方式采用的是PDT/DMR標準技術實現，符合PDT/DMR標準廠家的終端都支持。

單個基站2000個終端，各個控制信道平均分攤500終端，業務全開的情況下即使終端同時開機登記，根據隨機接入登記仿真結果，16分鐘可完成所有終端登記處理，上行無壓力。對于用戶來說一般都是陸續登錄，2000個終端在同一基站登記上行更無壓力。

3.3 下行可行性分析解決

80路呼叫，每個控制信道下行80個呼叫建立分配信令一次需要近5秒時間，對于單控制信道來說極不現實，同時也會引發很多其他問題（如上文提到）。

3.4 語音呼叫可行性分析解決

將組呼業務從控制信道分離來解決下行壓力問題，即：與該控制信道相關的組呼（包括語音組呼、數據業務組呼）呼叫建立和遲后進入信令在該控制信道相鄰時隙（即原來的輔助控制信道）下發。

例1：MS1在控制信道2登記，發起G1組呼；呼叫建立時，控制信道2和控制信道1的組呼廣播信道、控制信道3的組呼廣播信道、控制信道4的組呼廣播信道都下發G1組呼呼叫建立信令。

例2：LDS發起G1組呼；呼叫建立時，4個控制信道的組呼廣播信道都下發G1組呼呼叫建立信令。

短數據、分組數據、語音等單呼類下行業務，系統只在終端登記的控制信道下發。

單個基站2000終端，各個控制信道只需要處理自己的500個終端業務，下行包括本信道建立的語音組呼、ALOHA、BCAST等都不會出現壓力，相比平時普通基站500終端的下行壓力還輕，因為多控制信道減少了作為被叫的呼叫建立信令下發和遲后進入廣播，同時還可以保證業務不丟失。

通過以上分析，多控制信道方案可以很好的解決各PDT/DMR項目上行、下行壓力問題，對于前文假設場景出現的問題，只要配置2個控制信道即可。

表2 四控制信道故障處理

輕松解決所有上/下行壓力瓶頸問題。

而對于多控制信道也可以進行設置更加先進的控制信道故障處理機制，例如4控制信道情況下，各控制信道故障處理如表2所示。

4 多控制信道應用優勢

（1）多終端定位實時性明顯提高。多控制信道，伴隨著可設置多輔控信道，單輔控信道的定位能力為1000次/分鐘，隨著控制信道配置的增加，輔控信道可隨之增加，定位能力成倍數增長，即有可設置多少個輔控信道，定位能力就提高多少倍。

（2）大批警員同時跨區域聯合作戰。當有大批警員跨區域聯合作戰，可能會有大批終端同時注冊入網，這個時候由于隨機接入的碰撞特性，可能會導致部分終端長時間無法登記入網。配置多個控制信道可有效緩解大批警員跨區作戰問題。

（3）防止基站異常斷電重啟過程中入網時間長。在登記入網用戶較多的基站，例如市公安局大樓附近區域，由于警力相對集中，注冊入網用戶較多，如果此基站發生異常斷電重啟，大量終端進行隨機接入登記，會產品大量碰撞，而大大延長終端入網的效率。配置多控制信道能有效實施注冊入網負載均衡，提高入網效率。

5 結束語

針對全國日漸增加的PDT使用需求現狀，本文就其涉及到的如何解決此矛盾點的解決方案，并以仿真數據進行佐證，闡述了未來PDT優化的新思路。■