地鐵公安無線通信系統PDT制式轉網的研究與實現

摘要：以沈陽地鐵公安無線通信系統為研究對象，針對既有系統構成復雜、設備老化和急需制式更新等問題，文章提出了一種從泛歐集群無線電（Trans European Trunked Radio， TETRA）制式轉入警用數字集群制式的平滑轉網方案，分別從公安無線通信系統交換控制中心、無線網、傳輸鏈路和業務平臺方面進行詳細介紹，得出系統應采用兼容PDT與TETRA制式混合組網模式進行平滑過渡，逐步實現PDT制式轉網的結論，可為類似項目提供借鑒和實施經驗。

關鍵詞：TETRA制式轉入PDT制式；平滑轉網；PDT與TETRA制式混合組網；公安無線通信系統；地鐵

中圖分類號：TN929.5 "文獻標志碼：A

0 引言

自2013年公安部確立警用數字集群（Police Di-gital Trunking，PDT）標準以來，全國各城市逐步建設PDT制式的地面公安無線通信網絡，地鐵公安無線通信系統作為地面無線網絡的延伸，建設方案也以PDT制式為主。

2013年PDT標準出現之前，我國部分城市先后引進了歐洲TETRA標準及產品以替代原有的公安無線模擬集群系統，公安部也曾一度將TETRA列為公安數字集群標準［1］。由于地鐵的批復和建設周期較長，導致部分2013年前后建設或改造地鐵公安無線通信系統的城市（如沈陽、大連等）仍采用350 M的TETRA制式。由于當時網絡建設投資成本較高、改造成本較高，故一直未進行PDT制式轉網。沈陽地鐵公安無線通信系統既有350 MHz TETRA設備已運行多年，面臨設備老化問題。為滿足公安部建設PDT制式的要求，公安無線通信系統TETRA制式平滑且有序轉入PDT制式的研究與實現尤為重要。

1 PDT制式轉網的必要性

1.1 重大戰略規劃的需要

根據《全國公安裝備建設“十二五”規劃》《公安裝備建設“十四五”規劃》等要求，為滿足公安部建設具有國家自主知識產權的350 MHz警用數字集群系統和裝備數字化轉型的需要，需進行公安無線通信系統PDT制式轉網。

1.2 規范落實的需要

截至2017年，我國已完成全部10項PDT行業標準的發布，為PDT制式轉網提供了理論依據和實施標準。

1.3 設備更新改造的需要

沈陽地鐵公安無線通信系統350 MHz TETRA制式設備已運行多年，已基本達到使用年限且沒有備件。進行無線PDT制式轉網，既解決了設備老化問題，又滿足了國家戰略規劃和相關規范的要求。

2 TETRA和PDT制式比較

TETRA和PDT 2種制式的對比如表1所示。

通過對比可以看出，PDT吸收并繼承了部分TETRA的機制和優點，具有自主加密技術和互聯標準，從技術指標角度來看，系統除了在信道間隔、每載波時隙數及終端功放等物理上和TETRA有差異外，其他部分基本相似。

3 沈陽地鐵公安無線通信系統的現狀分析

沈陽市公安局以沈陽地鐵2號線為契機，于2011年年底建設完成了沈陽市首套350 MHz的 TETRA制式公安無線通信系統，服務于沈陽市所有地下及地面網絡。截至2023年，已發展到市公安局1套主用交換控制中心、市局無線科1套災備交換控制中心、180余個聯網基站、15000余臺各類入網電臺，設備供應廠商均為東方通信。系統整體構成比較復雜，既有設備數量較多且中心設備面臨老化問題。2023年由公安局投資建設并正在實施的4號線公安無線通信系統開始采用兼容PDT和350 MHz TETRA制式的數字集群系統，為后續PDT轉網做基礎。沈陽地鐵開通及在建線路公安無線通信系統概況如表2所示。

沈陽地鐵既有公安無線通信系統現狀構成如圖1所示。

4 TETRA制式轉入PDT制式方案

根據《警用數字集群（PDT）通信系統工程技術規范》（GA/T 1368—2017），PDT通信系統由交換控制中心、無線網、傳輸鏈路和業務平臺等組成。交換控制中心包括軟交換控制設備、網關、網管、鑒權和加密設備等；無線網包括基站、手持臺及固定臺設備；傳輸鏈路包括光纖鏈路、無線鏈路及鏈路匯接；業務平臺包括調度、錄音設備等［4］。

根據系統構成，PDT制式轉網方案分為交換控制中心、無線網、傳輸鏈路和業務平臺。

4.1 交換控制中心

4.1.1 制式選擇

由于沈陽市既有350 MHz TETRA 公安無線交換控制中心設備不支持PDT制式且已運行多年，需新設支持PDT制式的交換控制中心設備。

一般有以下2種交換控制中心建設方案。方案一為采用PDT制式建設；方案二為采用兼容PDT和TETRA制式混合組網模式建設［5］，與市局既有數字集群系統兼容。

沈陽市公安無線通信均為350 MHz TETRA 制式，如采用方案一進行建設，雖直接滿足了中心PDT制式的改造，但新設系統與既有系統制式不兼容，無法與地鐵1、2、9、10號線既有基站直接互聯，既有手持臺和固定臺不支持PDT制式，因數量較多無法在較短周期內更換完成，將影響系統使用，不能滿足平滑轉網需求。方案二在現階段能實現與市局既有制式完全兼容，滿足既有線路350 MHz TETRA和新設線路PDT制式設備的接入，既有基站可在先接入新設中心設備后逐步升級改造成PDT制式，既有手持臺和固定臺也可分批進行更換，此方案可行性強，滿足平滑轉網需求，后期系統可再擇機完全轉為PDT制式，故選擇方案二進行改造。

4.1.2 建設方案

沈陽市公安局在地鐵4號線公安通信系統項目中新建了2套交換控制中心設備，1套設置在市公安局作為主中心，另1套設置在市局無線科作為災備中心。PDT交換控制中心設備采用東方通信PDT與TETRA混合組網制式，同時支持PDT和TETRA 基站的接入。在市局設置1套網管系統，同時支持 TETRA和 PDT模塊的管理；設置1套調度臺系統，同時支持 TETRA、PDT用戶的調度功能；新設1套密鑰管理服務器和1套鑒權服務器，實現無線通信的入網鑒權和安全加密功能；另外在市局設置網關及錄音等設備，交換控制中心構成如圖2所示。

4.2 無線網

4.2.1 基站

（1）新設基站。

由于地鐵4號線公安通信系統建設的交換控制中心設備兼容PDT和TETRA制式，故4號線及后續建設線路基站可直接采用PDT制式進行建設，接入新建的交換控制中心設備。

（2）既有基站。

1、2、9、10號線既有基站僅支持TETRA制式，故須對既有基站主控板進行PDT制式軟件升級。以既有車站基站為2載波基站為例，分別有2塊主控板（互為主備）和2塊載波板，連接關系如圖3所示。

具體升級步驟如下。

第一步：將基站鏈接鏈路從既有TETRA中心遷移至新設交換控制中心。

第二步：將基站主備控制板之間的連接線拔掉，將其中一個控制板升級為PDT模式。其中，1個載波板只連接TETRA模式控制板，另1個載波板只連接PDT模式控制板，其他線路網線拔掉，升級第二步如圖4所示。

第三步：以上操作完成后觀察基站PDT部分運行情況，待基站運行穩定后可實現同站址PDT/TETRA雙模式基站同時運行。此階段車站同時具有PDT和TETRA制式無線信號，可同期逐步將既有TETRA手持臺和固定臺替換為PDT制式，升級第三步如圖5所示。

第四步：基站PDT模式運行穩定且所屬車站手持臺和固定臺更新PDT制式基本完畢后，將另一個TETRA模式控制板變為PDT制式，再將2個控制板之間及控制板與載波板之間的線纜進行恢復，實現基站整體PDT制式的升級，升級第四步如圖6所示。

第五步：由于單載波PDT制式的時隙數僅為TETRA制式的一半，如果要保證系統在從 TETRA 轉成 PDT 后信道容量和通話能力不變，須要對既有基站載波進行擴容，具體為既有基站載波板數量新增1倍，如既有2個載波板，須新增2個載波板，變為4個載波板，升級第五步如圖7所示。

基站轉網升級過程中如發現系統異常，則將PDT模式的控制板回退到原TETRA版本，線纜連接恢復原狀，直到問題解決后，再次進行基站轉網。

4.2.2 手持臺、固定臺

對于4號地鐵線和后續線路，手持臺和固定臺可 "按照PDT制式進行采購。既有1、2、9、10號線手持臺和固定臺僅支持TETRA制式，無法滿足基站轉網后的使用，須進行更換，新采購的手持臺和固定臺可要求支持PDT和TETRA制式，在既有基站未完成轉網時采用TETRA制式使用，對PDT制式進行測試，完成轉網后可全部調整為PDT制式。

4.3 傳輸鏈路

根據《警用數字集群（PDT）通信系統工程技術規范》（GA/T 1368—2017）要求，無線傳輸鏈路應采用IP專用鏈路［6］。對于4號線和后續線路，公安無線通信系統信息可單獨采用光纖以太網交換機進行傳輸，根據實際情況采用環形或雙星形組網。既有1、2、9、10號線公安無線通信系統信息利用公安視頻網進行傳輸，可利用線路的延伸線逐步進行傳輸改造，以滿足規范要求。

4.4 業務平臺

公安既有調度臺和錄音設備僅設置于市公安局，已運行多年。4號線已考慮在市局新設調度臺和錄音設備，替換既有設備。

5 結語

通過對沈陽地鐵350 MHz的TETRA公安無線通信系統PDT制式轉網的研究和分析，從可行性、可靠性和可實施性方面綜合考慮，系統應采用兼容PDT與TETRA制式混合組網模式進行平滑過渡，既有設備逐步實現PDT制式升級或替換的技術方案，可以確保轉網過程中地鐵公安無線通信系統正常運行。

參考文獻

［1］蔣慶生.警用數字集群（PDT）的自主創新之路［J］.移動通信，2019（3）：1-5，11.

［2］鄭濤.警用數字集群（PDT）在地鐵公安無線通信系統中的應用研究［J］.城市軌道交通研究，2014（7）：106-108.

［3］顏靖華，鄭濤，尹軍祖.兩種數字集群通信體制PDT與TETRA對比研究［J］.中國人民公安大學學報（自然科學版），2014（1）：87-89.

［4］中華人民共和國公安部.警用數字集群（PDT）通信系統總體技術規范：GA/T 1056—2013［S］.北京：中國標準出版社，2013.

［5］張宗軍，陳池，全大英，等.東信PDT系統的關鍵技術解決方案：2010年全國無線電應用與管理學術會議論文集［C］.北京：電子工業出版社，2010.

［6］中華人民共和國公安部.警用數字集群（PDT）通信系統工程技術規范：GA/T 1368—2017［S］.北京：中國標準出版社，2017.

（編輯 王永超編輯）

Research and implementation of PDT standard transition for subway public security

wireless communication system

LI" Hongfei

（CRSC Research amp; Design Institute Group Co.， Ltd.， Beijing 100073， China）

Abstract：" Taking the wireless communication system of Shenyang metro public security as the research object， a smooth network transition scheme from TETRA standard to PDT standard is proposed to address the problems of complex system composition， aging equipment， and urgent need for standard updates. Detailed introductions are given from the aspects of the public security wireless communication system exchange control center， wireless network， transmission link， and business platform. It is summarized that the system should adopt a hybrid network mode compatible with PDT and TETRA standards for smooth transition， gradually realizing PDT standard to network. Similar projects can also be provided for reference and implementation experience.

Key words： transition from TETRA standard to PDT standard; smooth transition; hybrid networking of PDT and TETRA standards; public security wireless communication system; metro