第一篇：無線集群通信在地鐵中的應用

1無線集群通信簡介

無線集群通信是一種智能化的無線頗率管理技術。集群系統(tǒng)的本質(zhì)是允許大量用戶共享理技術。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。其工作方式與移動電話系統(tǒng)相似，由—個交換控制中心根據(jù)需要，自動為用戶指定無線信道。其不同點在于集群通信以組呼為主，用戶之間有嚴格的上下級關系。用戶根據(jù)不同的優(yōu)先級占用或搶占無線信道，呼叫接續(xù)要快(300ms-500ms)，且以單工、半雙工通信為主要通信方式。2無線集群的地鐵應用 2.l概述

地鐵的無線集群通信系統(tǒng)為控制中心調(diào)度員、車輛段調(diào)度員、車站值班員等固定用戶與列車司機、防災、維修、公安等移動用戶之間提供通信手段。系統(tǒng)必須滿足行車安全、應急搶險的需要。目前，地鐵無線集群通信系統(tǒng)均采用TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)組網(wǎng)。

在地鐵中的調(diào)度網(wǎng)通常包括行車調(diào)度網(wǎng)維修調(diào)度網(wǎng)、環(huán)控調(diào)度網(wǎng)、車輛段調(diào)度網(wǎng)和防災網(wǎng)、調(diào)度網(wǎng)5個無線詞度專網(wǎng)。

在TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)中，各調(diào)度網(wǎng)以虛擬專網(wǎng)的方式存在，互相獨立，互不影響。各調(diào)度網(wǎng)共享頻點和基站設備，提高了頻率資源的利用率，節(jié)約了設備投資。地鐵中的無線數(shù)字集群系統(tǒng)還與信號系統(tǒng)(A鴨)相配合，為調(diào)度臺與車載臺提供列車的位置與狀態(tài)信息。

TETRA分機間具有脫機對講功能(相當于對講機)。在司機與調(diào)度不能正常通話的緊急情況下，利用該功能．司機可直接呼叫車站值班員，起到應急通信的作用。在TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)中，各調(diào)度網(wǎng)以虛擬專網(wǎng)的方式存在，互相獨立，互不影響。各調(diào)度網(wǎng)共享頻點和基站設備，提高了頻率資源的利用率，節(jié)約了設備投資。地鐵中的無線數(shù)字集群系統(tǒng)還與信號系統(tǒng)(A鴨)相配合，為調(diào)度臺與車載臺提供列車的位置與狀態(tài)信息。1rI強RA分機間具有脫機對講功能(相當于對講機)。在司機與調(diào)度不能正常通話的緊急情況下，利用該功能．司機可直接呼叫車站值班員，起到應急通信的作用。

TETRA集群系統(tǒng)采用單工、半雙工為主要通信方式，足削鮐蹇講話(眥ush T0T救)時才占用無線信道，節(jié)約了無線資源和終端耗電。才占用無線信道，節(jié)約了無線資源和終端耗電。該系統(tǒng)具有選呼、組呼、列車廣播、優(yōu)先呼叫、強拆、強插、調(diào)度通話錄音J舌臺監(jiān)聽等功能。

目前，我國地鐵所使用數(shù)字集群系統(tǒng)為MOTOROLA和歐洲宇航EADS(原NOⅪA)的產(chǎn)品。2.2組網(wǎng)方式

在地鐵通信的一條線路中，可采用大區(qū)制、中區(qū)制、小區(qū)覦組網(wǎng)。2.2．1大區(qū)制

全線路只在—個車站設置基站，全線其它 車站均設置直放站。大區(qū)制的特點為：不存在越區(qū)切換問題、工程造價低。其缺點為：可靠性較低、存在多徑干擾的場點較多、單基站載頻有限、擴容受到限制。2.2.2 中區(qū)制

在少數(shù)八1個車站設置基站，全線其它車站均設置直放站。中區(qū)制的特點為：頻率資源利用率較高、越區(qū)切換頻次較少、干擾較少、系統(tǒng)可靠性較高、工程造價較低、擴容靈活方便。

基站與直放站的鏈接，可以采用同軸漏泄電纜鏈接與利用地鐵傳輸網(wǎng)鏈接二種方式。2．23小區(qū)制

在每—個車站設置基站，地鐵中非相鄰基站載頻頻率—般允許進行空間復用。小區(qū)制的特點為：頻率資源利用率高、越區(qū)切換頻次多、干擾少、系統(tǒng)可靠性高、工程造價較高。

近年來，基站價格下降，開始接近直放站的價格，故目前新建地鐵的無線集群通信系統(tǒng)口用小區(qū)制組網(wǎng)方案逐漸增多。2.3無線場強覆蓋范圍

地鐵集群通信系統(tǒng)的無線場強覆蓋范圍包括：地鐵運行線路全線各車站的站臺、站廳及區(qū)間隧道或地面及高架線路，以及整個車輛段地面區(qū)域(含檢修庫、運用庫等)，可以采用如下方式進行場強覆蓋。

2．3．I沿線隧道、地面及高架運行線路及沿線地下車站的站臺區(qū)主要采用漏泄同軸電纜輻射方式進行場強覆蓋。

2．32沿線地下車站站廳區(qū)(含部分出入口通道)主要采用吸頂?shù)屠炀€進行場強覆蓋。

2．33車輛段、停車場主要采用室外全向及低廓天線進行場強覆蓋。2.4地鐵對無線集群通信系統(tǒng)的功能需求

2．4．I無線通信可以為地鐵內(nèi)部固定工作員與流動工作人員之間提供話音通信、短信息與分緦數(shù)捅豆信。系統(tǒng)以組呼為主，也可以提供選呼。2．42根據(jù)業(yè)務需要，為中心調(diào)度員、車站值班員、車輛段停車場值班員、列車司機以及各部門流動人員之間提供無線通信手段。

2．43按使用部門或人員進行優(yōu)先權排隊，當業(yè)務信道全部占用時，優(yōu)先權級別高的呼叫可中斷優(yōu)先權級別低的通話，以保證調(diào)度作業(yè)的正常進行，并確保緊急情況下的指揮、調(diào)度。2．4．4具有緊急呼叫功能，緊急呼叫的優(yōu)先 2．4_5中心調(diào)度員可插入列車廣播，對列車乘客進行選呼廣播和全呼廣播。2．4．6中心調(diào)度員可監(jiān)聽本部門調(diào)度用戶的通話，并對所有的通話可以自動或人工錄音。2．4．7控制中心的無線調(diào)度核心網(wǎng)設備具有呼叫記錄功能，存儲主呼和被呼號碼、位置、類型、日期和時間，必要時，可打印輸出。2.4.8具有設備的自檢和中心檢測功能。

2．4．9地面線路和地面車站、車輛段/停車場，采用基站和空間波天線完成工作區(qū)域的場強覆蓋；地下線路和地下車站采用基站(或直放站)和漏泄同軸電纜(或隧道天線)完成工作區(qū)域的場強覆蓋。

2.4．10整個系統(tǒng)由位予控制中心的核心網(wǎng)設備，位于車站的基站設備，以及列車臺、各部門便攜臺和傳輸通道等組成。

2.4.11在話音質(zhì)量為i級的保證條件下，邊緣覆蓋概率為：系統(tǒng)空間渡覆蓋的地點概率不小于90％，孺泄同軸電纜輻射電波覆蓋的地點概率不小于95％。

TETRA數(shù)字集群系統(tǒng) TETRA（Trans European Trunked Radio – 泛歐集群無線電，現(xiàn)在已改為Terrestrial Trunked Radio – 陸上集群無線電）數(shù)字集群通信系統(tǒng)是基于數(shù)字時分多址（TDMA）技術的專業(yè)移動通信系統(tǒng)，是由ETSl推薦的—個數(shù)字集群標準，該標準是個公開的標準。TETRA標準采用TDMA與FDD技術，將—個載頻的25KHz帶寬分為4個時隙(信道)。TETRA系統(tǒng)集調(diào)度、移動電話、移動數(shù)傳和短消息業(yè)務于—體，非常適合專網(wǎng)無線調(diào)度使用。

3．1 TETRA標準

TETRA標準描述了TETRA系統(tǒng)的空中接口與各種外圍接口。核心網(wǎng)與基站之間的接口尚未標準化，故TETRA系統(tǒng)的標準化程度，低于公眾移動通信系統(tǒng)，造成了一定的設備壟斷性。3．2盹TR^空中接口 TETRA系統(tǒng)在我國使用806--．821MHz(上行)和851墻66Mm(下行)頻段，和現(xiàn)有的模擬集群通信系統(tǒng)所使用的頻段是—致的。該系統(tǒng)用,3.14／4 DQPSK調(diào)制方式，其最大相位變化不超過1800，調(diào)制頻帶窄，接收端無需基準相位振蕩。

在TETRA系統(tǒng)中，每—個無線電載波，無論是匕行或下行鏈路均劃分為4個時隙。每一時隙構成—個無線信道?？捎糜诔休d話音/數(shù)據(jù)業(yè)務、控制信令或兩者混合進行傳輸。4元線集群終端 4.1車載臺

地鐵列車前后兩端駕駛室各安裝一臺車載與車次等信息。電路、控制面板、話筒、天線等組成。其中無線收發(fā)信機、控制和接1：3電路安裝在—個固定的機殼內(nèi)，控制藹板和話筒分別安裝在駕駛員座位左方與右方，天線安裝在車頂。駕駛員可以通過操作控制面板的按鍵，發(fā)出通信請求，并通過話筒發(fā)話，通過揚聲器收聽。通過系統(tǒng)與ATS的連接，控制面板顯示屏上會顯示當前列車位置與車次等信息。4．2車站臺

車站臺為固定臺。配置在每個車站的車控室。車站值班站長可通過車站臺與控制中心的行車調(diào)度員進行聯(lián)系，經(jīng)行車調(diào)度臺轉(zhuǎn)接可與司機通話。

4．3手持臺

手持臺主要配備給站務人員、維修^員、保安等不固定地點的作業(yè)^．員。使他們可與相關的調(diào)度員通話或發(fā)起組呼。這些集群終端的通信功能主要有一般呼叫、緊急呼叫、短信收發(fā)、組呼以及調(diào)度員通過車載臺對列車進行廣播等。

第二篇：無線集群調(diào)度通信

無線集群調(diào)度通信

一、鐵路通信現(xiàn)代化

近十年來,以現(xiàn)代信息技術為核心的高新技術發(fā)展為世界鐵路注入了新的活力,使鐵路在與其它現(xiàn)代交通運輸方式的競爭中,重新振興,進入新的發(fā)展時期。

鐵路通信是鐵路信息化的基礎設施,也是提高鐵路客貨運輸服務質(zhì)量、管理水平和實現(xiàn)鐵路現(xiàn)代化及使鐵路面向市場的重要手段。建立現(xiàn)代的通信系統(tǒng),在拓展鐵路運輸市場、滿足用戶要求、提高運輸效率和服務質(zhì)量、降低運輸成本、優(yōu)化宏觀決策等方面都發(fā)揮了很突出的作用。

在20世紀70年代以前,鐵路通信網(wǎng)以傳統(tǒng)的電話網(wǎng)為主,廣泛采用頻分復用技術。自從80年代以后計算機技術引入鐵路,并與鐵路通信與信號處理技術相結合,構成各種鐵路運營和管理信息系統(tǒng),相應地鐵路通信網(wǎng)在完善電話網(wǎng)的同時,主要發(fā)展數(shù)據(jù)通信網(wǎng),使鐵路通信開始邁入數(shù)字傳輸?shù)臅r代。隨著鐵路非話業(yè)務的日益增長,從90年代開始積極研究和開發(fā)鐵路綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(ISDN),傳輸鐵路多媒體信息。

鐵路數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是現(xiàn)代鐵路通信的核心,它專門為鐵路傳輸交換與收集分配各種運營管理和調(diào)度監(jiān)督等自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù),并實現(xiàn)數(shù)據(jù)一次實時輸入,同時按需分發(fā)給各種鐵路信息系統(tǒng)公用,達到數(shù)據(jù)資源共享,實現(xiàn)鐵路運營管理和列車運行監(jiān)控的自動化。目前,世界發(fā)達國家的鐵路數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)都已經(jīng)建立,并投入運用。例如美國的AAR數(shù)傳 網(wǎng)已用于北美三國(包括加拿大和墨西哥)的鐵路運營管理系統(tǒng)、鐵路遠程信息網(wǎng)絡系統(tǒng)、鐵路貨車檔案系統(tǒng)等,并支持北美鐵路的電子商務應用。近年來,美國鐵路公司的調(diào)度中心已經(jīng)實現(xiàn)計算機化和綜合集成化,實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度,它也是基于高速率的數(shù)字通信網(wǎng)絡。又如法國國營鐵路建立的RETIPAC數(shù)據(jù)網(wǎng)已用于全路聯(lián)網(wǎng)的客票預定系統(tǒng)、貨車管理系統(tǒng)、貨運商務管理系統(tǒng)、貨車維修管理系統(tǒng)等,它與法國郵電的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)相連通。日本的鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng)早在70年代就已建成,已用于全路聯(lián)網(wǎng)的客票預定、快貨運行自動化、集裝箱運輸自動化、新干線綜合自動化、基建管理自動化和編組站自動化等系統(tǒng)，數(shù)據(jù)量大，傳輸速率高，并與日本的ISDN網(wǎng)互聯(lián)。在歐洲各國鐵路利用公用數(shù)傳網(wǎng)相連，建立起泛歐鐵路互聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，稱為EURADAT網(wǎng)，目前已有20多個國家參加，采用統(tǒng)一的通信協(xié)議和規(guī)程。

鐵路綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（ISDN）是鐵路通信網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢，也是鐵路實現(xiàn)信息化的基礎。近年來，不少國家積極研究和開發(fā)鐵路ISDN網(wǎng)，例如日本鐵路部門提出四步實施計劃，即由模擬制式過渡到模擬和數(shù)字兼容，再過渡到數(shù)字制式，最終建立綜合的鐵路ISDN網(wǎng),估計在21世紀初就能實現(xiàn)。德國鐵路在80年代就確立了鐵路通信數(shù)字化和綜合化的目標，90年代初完成長途通信干線數(shù)字化，并建立數(shù)字傳輸擴充網(wǎng)（INF），進而實現(xiàn)數(shù)字移動通信，它們都綜合到德國鐵路的ISDN網(wǎng)內(nèi)。瑞士鐵路的ISDN網(wǎng)預計在2003年實現(xiàn),它與鐵路ISDN網(wǎng)相連,從而擴大到泛歐鐵路的綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)。

鐵路移動無線通信網(wǎng)是鐵路ISDN網(wǎng)的一個重要組成部分,它是移 動體接入的主要方式，實現(xiàn)地面對列車的實時遠程指揮控制和監(jiān)視運行，并可與司機直接對話，因此實現(xiàn)固定點與移動體、或者移動體與移動體之間的不間斷實時通信聯(lián)絡。目前，日本新干線移動通信網(wǎng)與鐵路有線網(wǎng)相連可以提供調(diào)度運輸業(yè)務；并與郵電網(wǎng)相連，可提供公眾電話、傳真和數(shù)據(jù)通信。通過移動無線網(wǎng),使調(diào)度中心不但了解列車運行位置和列車設備運用狀態(tài)等信息，還可以向旅客傳送通知、新聞等文字信息顯示。德國新研制的移動無線網(wǎng)與鐵路和郵電的有線相連，實現(xiàn)行車調(diào)度合理化和現(xiàn)代化，提供直撥電話、圖文通信等業(yè)務給旅客使用。泛歐鐵路采用數(shù)字蜂窩無線網(wǎng)（GSM－R）建立起歐洲列車控制系統(tǒng)（ETCS）和歐洲鐵路列車管理系統(tǒng)（ERTMS），它接入泛歐鐵路綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)內(nèi)，可用于對泛歐鐵路上列車運行的控制和監(jiān)視，并作故障記錄，性能相當穩(wěn)定可靠。美國研制的先進列車控制系統(tǒng)（ATCS）也是引入蜂窩無線系統(tǒng)，但它采用更加先進的擴頻碼分多址（CDMA）技術，不僅它的系統(tǒng)容量要比GSM大幾倍（決定于擴頻增益），而且抗干擾能力更強,因而提高了列車運行的安全性和可靠性。

二、集群移動通信

無線移動通信實現(xiàn)了移動用戶與固定用戶、移動用戶與移動用戶之間的實時通信聯(lián)絡，因此得到社會各行各業(yè)以及廣大用戶的青睞。一般來說，向社會群眾開放的移動通信，稱之為公眾移動通信系統(tǒng)，如郵電通信部門所屬的企業(yè)。另外一類就是屬于某一部門或單位內(nèi)部的移動通信，稱之為專用移動通信系統(tǒng)，通常是不對社會用戶開放，但是在某些特殊場合也可以兩者兼用、以專用為主。無線移動通信根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模和覆蓋范圍大致可以分為三類，即大區(qū)制、小區(qū)制和中區(qū)制移動通信系統(tǒng)。大區(qū)制的業(yè)務區(qū)半徑一般為20公里左右，亦可大到60公里以上，決定于天線高度和發(fā)射功率。它的系統(tǒng)容量因受同頻干擾的限制一般較小，約為幾十至幾百個用戶，應視地理環(huán)境設計而定；但隨著多頻共同和頻率合成等新技術的應用，一個大區(qū)制的移動通信用戶也可達到幾千甚至萬戶以上。大區(qū)制移動通信系統(tǒng)通常采用集群通信方式,它有多個無線頻道(每個頻道又有許多頻率點)按相等可用原則供用戶自動選擇,當用戶搜索到空閑頻道時,該次呼叫就告成功;但也可由基站控制終端,利用專用呼叫頻道進行分配,此時呼叫成功率較高,但設備利用率卻有所下降。

與大區(qū)制完全不同的是小區(qū)制移動通信系統(tǒng),它是將業(yè)務區(qū)劃分成若干蜂窩狀小區(qū)(或微小區(qū)),小區(qū)的業(yè)務半徑大致為1.5到15公里,而微小區(qū)的半徑甚至不到1公里,因此小區(qū)制移動通信是依靠蜂窩結構來工作的,通常稱為蜂窩通信系統(tǒng),它每隔2或3個小區(qū)就可以重復使用無線頻率,因而小區(qū)制移動通信系統(tǒng)的容量就很大,通常都在百萬用戶以上,適合于為廣大社會群眾服務的公眾移動通信系統(tǒng)。

由此可見,小區(qū)制移動通信屬于大容量、公眾移動通信系統(tǒng),而大區(qū)制移動通信則屬于小容量、專用移動通信系統(tǒng);前者采用蜂窩式,后者則采用集群式進行通信運作。至于中區(qū)制移動通信則介乎大區(qū)制、小容量和小區(qū)制、大容量之間,其業(yè)務區(qū)半徑大致為15公里到30公里,系統(tǒng)容量在1000到10000用戶之間;其工作方式可以采用集群式、也可以采用蜂窩式,應視業(yè)務特點和需求設計而定,因此它可被視為中容 量移動通信系統(tǒng)。目前,在鐵路、交通、水利、公安、消防、以及黨、政、軍事機關內(nèi)部廣泛使用中、小容量的集群移動通信系統(tǒng),以便適應它們各自的業(yè)務需要,而向社會開放的公眾移動通信系統(tǒng)大多采用大容量的蜂窩移動通信系統(tǒng)。

所謂”集群”是指多個無線頻道為眾多的用戶所共同,因此集群通信系統(tǒng)就是通過頻率共用來緩解頻率資源緊缺的矛盾。另外,它又通過將基站集中使用、統(tǒng)一控制,有效地降低了用戶建網(wǎng)費用,真正做到統(tǒng)一設置、集中管理,頻率共用、按需分配信道,共用業(yè)務覆蓋區(qū)、共享時間、共享通信業(yè)務、共同負擔費用等一系列優(yōu)點,是一種多功能而又廉價的先進的自動撥號無線移動通信系統(tǒng)。

集群移動通信的網(wǎng)絡結構通常是鏈狀結構,它是由基本系統(tǒng)的單區(qū)網(wǎng)疊加而成區(qū)域網(wǎng),并隨著業(yè)務需求的發(fā)展設計成為全國網(wǎng),其中基本系統(tǒng)可以設計成為單基站或者多基站。在構成區(qū)域網(wǎng)時要增加一個具有交換控制功能的區(qū)域管理器,以便實現(xiàn)整個區(qū)域的系統(tǒng)管理、處理越區(qū)登記和自動漫游等功能。圖1就是一個多區(qū)域控制的網(wǎng)絡結構,其中BS為基站、PSTN為公眾電話交換網(wǎng)、PABX為單位內(nèi)部的小交換機。

集群移動通信的控制方式有兩種,即專用控制信道的集中控制方式和隨路信令的分布控制方式;前者由系統(tǒng)控制器來實現(xiàn),而后者無系統(tǒng)控制器。相對于一般的無線移動通信系統(tǒng)來講,集群移動通信的控制功能復雜,要求信令的種類多,信令產(chǎn)生和處理的速度要求快,例如一個信令的傳輸時間應在幾十或者幾百毫秒之內(nèi),這樣才能使系統(tǒng)的接 續(xù)時間符合技術指標要求。

性能良好的集群移動通信網(wǎng)可以實現(xiàn)移動臺位置登記、用戶動態(tài)重組、丟失或被盜臺的禁用、通話計時計費、移動臺越區(qū)自動切換頻道、以及強插、強拆、同播和接入公眾網(wǎng)等功能,因此它比公眾移動通信網(wǎng)的功能還要強,有時也可設計成公眾與專用合一的無線移動通信網(wǎng)。

就通信業(yè)務而言，集群移動通信主要用作專業(yè)調(diào)度網(wǎng)，因此其基本業(yè)務是通話，但也可以兼作狀態(tài)信息、控制信息等數(shù)據(jù)傳輸和傳真業(yè)務。其主要呼叫終端是調(diào)度臺、移動用戶或PABX、PSTN用戶, 后者與控制中心的連接是通過光纜或電纜，因此集群移動通信包括無線與無線，或者無線與有線之間的通信聯(lián)系。根據(jù)業(yè)務需求，集群移動通信的呼叫類別可以有多種選擇，如個別呼叫、組呼（或群呼）、系統(tǒng)全呼（廣播呼叫）等，系統(tǒng)內(nèi)的用戶要按級別劃分，其中緊急呼叫為最高優(yōu)先級別，其次是首長呼叫或調(diào)度臺呼叫。對于區(qū)域網(wǎng)的用戶在開機時就定期向系統(tǒng)自動登記，當用戶跨越基區(qū)時可以自動漫游。

下面是我國鐵路集群移動通信網(wǎng)的簡要情況，其網(wǎng)絡結構已如圖1所示，在分局（或路局）所在地設置集群移動交換機（即控制中心），在鐵路沿線設置基站（一般是車站所在地），移動通信交換機的容量和基站的信道數(shù)量要根據(jù)用戶數(shù)量和話務量多少來定，在基站與控制中心之間用電纜或光纜連接。該系統(tǒng)采用異頻雙工制式，工作頻段為450MHZ，在單區(qū)內(nèi)的信道數(shù)少于10個，當信道數(shù)目超過12個時，可以組成多區(qū)域網(wǎng)絡結構。在單區(qū)內(nèi)采用隨路信令的控制信道方式，當組成多區(qū)域網(wǎng)絡時可采用專用控制信道方式。經(jīng)統(tǒng)計，該系統(tǒng)在正常情況下無線頻道的呼損率小于10％，用戶的呼叫成功率達到90％，超過了美國EIA的陸地移動通信標準。

三、無線調(diào)度通信

在鐵路、交通、電力、水利及工礦企業(yè)等部門都有專門運作調(diào)度業(yè)務的通信系統(tǒng)，稱之為調(diào)度通信。它可分為有線和無線兩大類，前者是面向固定點對固定點的調(diào)度通信，而后者則是面向固定點對移動點、或者移動點對移動點的調(diào)度通信。但在覆蓋范圍大的調(diào)度通信系統(tǒng)內(nèi)往往既有有線、又有無線部分，人們統(tǒng)稱為調(diào)度通信。對于鐵路、交通等運輸部門，則以無線調(diào)度通信更為重要，因為這些部門的移動臺數(shù)量多，組網(wǎng)比較復雜。

簡單地說，調(diào)度通信的功能主要是采集有關業(yè)務數(shù)據(jù)，并傳輸給調(diào)度員或中央控制中心；與此同時，調(diào)度員或控制中心還要向調(diào)度區(qū)內(nèi)的用戶終端發(fā)布控制信息和警告信息，以便實時調(diào)整業(yè)務狀態(tài)達到最佳。以鐵路調(diào)度通信為例，分局（或路局）調(diào)度員要及時了解各趟列車的行車信息，如車次、車種、列車等級、運行時間、?？繒r間、列車到發(fā)間隔時間等，這些信息可從車站值班員（或司機）那里，通過通信傳輸了解到，這就是采集數(shù)據(jù)。隨后，調(diào)度員要根據(jù)情況在原有運行圖的基礎上進行必要的靈活的調(diào)整，再把調(diào)整后的信息通知車站值班員（或司機），以便合理地安排進路和控制運行時間。當然，這些工作可以由人工操作來完成，也可以用計算機來輔助操作，但調(diào)度員決不可缺少，計算機只是起到減輕調(diào)度員的工作負擔，以及發(fā)揮某 些延伸功能。顯然，鐵路調(diào)度通信對于保證運輸安全、提高運輸效率起到十分重要的作用，特別是在緊急情況下更為重要。

但是原有的我國鐵路調(diào)度通信比較落后，就拿無線列車調(diào)度來說，它不僅功能簡單，而且傳輸不可靠。它本質(zhì)上屬于同頻對講系統(tǒng)，只要符合頻點就可以在該系統(tǒng)內(nèi)進行通信，因而不但存在嚴重的同頻干擾，而且缺乏保密性，有時還會產(chǎn)生強信號抑制弱信號的阻塞現(xiàn)象，造成通信中斷。另外，原有的無線列調(diào)功能單一，主要是通話業(yè)務，不能適應列車自動控制(ATC)的需求，因為后者要求傳輸其它列車數(shù)據(jù)，如機車車況、車輛軸溫、行車控制等信息。但是隨著集群通信技術的發(fā)展和應用，采用集群式無線調(diào)度通信已成為必然趨勢。鐵路集群式無線調(diào)度通信具有多信道、大容量、滿足多種通信業(yè)務需求等特點的綜合移動通信系統(tǒng)，它是適用于鐵路運輸現(xiàn)代化的先進的無線調(diào)度通信系統(tǒng)，因此鐵路部門領導已明文規(guī)定在已建立集群調(diào)度通信的地區(qū)，一般不再發(fā)展各單位專門的單一功能的無線通信系統(tǒng)，如工務、巡道、電務維修、施工搶險、以及用于調(diào)車、列檢、客貨服務指揮等無線專用通信，但公安單位除外。

鐵路集群調(diào)度通信的主要業(yè)務內(nèi)容是個別選呼、組呼、群呼和各種信息數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)采用集中控制信道方式，能夠滿足強拆、強扦、動態(tài)重組、跨區(qū)調(diào)度和系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、自動漫游等需求。目前，我國鐵路上采用的是美國摩托羅拉公司生產(chǎn)的Smartzone模擬集群通信設備，它符合公開信令標準MPT137，以保護系統(tǒng)設備的通用性，便于維護。它用于無線列調(diào)的工作頻段是457－468MHZ，用于站調(diào)的是413－ 419MHZ；籠統(tǒng)地講就是在450MHZ頻段內(nèi)工作，目前在繁忙干線上已經(jīng)建成集群調(diào)度通信網(wǎng)的有京廣、京滬、京哈、隴海、京

九、京秦等多個區(qū)段，共計1萬公里左右，基本上適應這些干線的運輸生產(chǎn)需要。在積累使用經(jīng)驗的基礎上，還準備進一步發(fā)展數(shù)字集群調(diào)度通信，以擴大其功能，特別是引入先進的數(shù)字集群通信設備，以便加速形成鐵路數(shù)字移動通信體制，推動行車指揮自動化和列車自動控制技術的發(fā)展和應用?，F(xiàn)有以歐洲推出的TETRA為代表的數(shù)字集群通信產(chǎn)品，它是建立在泛歐數(shù)字移動通信GSM體制基礎上開發(fā)的，用于歐洲鐵路控制系統(tǒng)（ETCS）內(nèi)的鐵路專用通信設備，估計到21世紀初期具有公開信令標準的TETRA數(shù)字集群調(diào)度系統(tǒng)將會以極快的速度占領鐵路市場，有關部門正在考慮和規(guī)劃之中。

雖然數(shù)字集群與模擬集群通信相比具有很多優(yōu)點，例如系統(tǒng)容量大、頻譜利用率高、調(diào)度指揮功能強，特別是可以傳輸多種媒體業(yè)務，如話音、數(shù)據(jù)、圖象等，實現(xiàn)聲、光、電俱全的多媒體調(diào)度通信。但是，由于在研制開發(fā)初期的成本比較高、因而價格昂貴；同時性能尚不夠穩(wěn)定、使用經(jīng)驗尚不成熟，這些都構成不能馬上推廣應用的原因。因此，目前采用技術較為成熟的模擬集群調(diào)度通信仍不失為明智之舉，圖2 就是一個鐵路區(qū)段集群調(diào)度通信系統(tǒng)的例子，其中包括控制中心、基站、車載臺等設備。

該系統(tǒng)的控制中心到基站是用光纜連接,其它部分是無線移動通信。集中控制功能就設在分局調(diào)度所的控制中心,除了能實現(xiàn)單呼、群呼、全呼和電臺互聯(lián)外,還便于對系統(tǒng)實現(xiàn)集中控制和統(tǒng)一管理。因此 它有較強的指揮調(diào)度能力和管理控制能力,還具有自我管理能力,即不間斷地進行自檢和診斷。它的組網(wǎng)能力也很強,實現(xiàn)按優(yōu)先級呼叫、動態(tài)分配信道, 通話限時、自動關閉非法用戶、系統(tǒng)話務統(tǒng)計、故障診斷與弱化、快速信令、自動回叫、緊急呼叫等一系統(tǒng)調(diào)度通信功能。另外,它具有傳輸短數(shù)據(jù)業(yè)務的能力,如時間、地點、車速等信息以及簡短的調(diào)度命令;至于長數(shù)據(jù)業(yè)務可以利用通話間隙時間分組傳輸,而短數(shù)據(jù)業(yè)務可利用控制信道。根據(jù)鐵路的具體情況,要求電臺發(fā)射功率固定,例如基地臺為20瓦、車載臺也是20瓦、手持臺(手機)則為5瓦。另外,在區(qū)間優(yōu)先級的設定為調(diào)度員對司機是一級, 司機對車站是二級;在站場優(yōu)先級的設定為調(diào)車長對司機是一級,調(diào)車長對調(diào)度員是二級。經(jīng)使用表明,該系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)后可以實現(xiàn)自動漫游功能(依靠基站和控制中心),在調(diào)度網(wǎng)內(nèi)的傳輸質(zhì)量達到規(guī)定要求,如信噪比不小于20分貝,在連接市話網(wǎng)時甚至達到不低于29分貝。在基站的控制單元內(nèi)設有數(shù)據(jù)庫,它存儲有關用戶的資料,司機在出乘前要設定車次識別號碼,并由基站傳送到控制中心。其它功能要求;應在系統(tǒng)設計時統(tǒng)一考慮。

四、GSM－R標準

GSM（Global System for Mobile Communication）是歐洲標準化組織ETSI提出的一種數(shù)字蜂窩移動通信標準，它的構想起源于1982年，由歐洲郵政與電信大會（CEPT）的移動通信特別組負責，并在ETSI的技術委員會領導下具體制定GSM的標準化工作。它的第一代產(chǎn)品是GSM phase 1，于1992年結束，接著是GSM phase 2，也于1994年結束；現(xiàn)在是采用GSM phase 2＋。據(jù)統(tǒng)計，到1999年9月全 球已有129個國家或地區(qū)的350 個運營者采用GSM標準，占全球所有移動電話用戶的64％。我國的GSM用戶已達2800萬，成為目前我國數(shù)字移動電話的主流模式,并已與48個國家和地區(qū)開通國際漫游。

GSM的工作頻段是900MHz ,移動端發(fā)送頻率為890－915MHZ（基站接收），基站發(fā)送頻率為935－960MHz〔移動端接收〕。但為了彌補在城市中漫游時可能產(chǎn)生的盲點，現(xiàn)已開發(fā)1800MHz 頻段作GSM用，并實現(xiàn)GSM雙頻手機，它在兩個工作頻段內(nèi)自動切換，以保證通信質(zhì)量。通常GSM工作在900MHz頻段，當網(wǎng)絡阻塞或信號減弱時切換到1800MHz頻段，從而增加系統(tǒng)容量，并減少掉話率。

GSM的主要業(yè)務包括用戶終端業(yè)務、承載業(yè)務和補充業(yè)務三大部分，其中用戶終端業(yè)務是最基本的。用戶終端業(yè)務包括通話、短消息服務（SMS）、傳真和語音信箱；承載業(yè)務則包括300、1200、2400、4800、9600bps速率的分組數(shù)據(jù)傳輸；補充業(yè)務有很多，如主呼號碼顯示（CLIP）、主呼拒絕顯示（CLIR）、呼叫轉(zhuǎn)移（CFU）、呼叫等待（OW）、鎖閉呼出（BAOC）等。

GSM標準的載波間隔為200KHz，采用ACELP語音編碼方式，其編碼速率為13kb/s，調(diào)制方式采用GMSK，調(diào)制速率為270千波特。GSM采用時分多址CDMA方式，每幀分為8個時隙，在通話時每個用戶只允許占用一個時隙，而在分組交換時允許一個用戶分配多個時隙。GSM的幀結構有四個層次，即幀（Frames）、復幀（Multiframes）、超幀（Supperframes）和高幀（Hyperframes）；其中幀由8個時隙組成，長4.615ms；復幀有26復幀（12ms）和51復幀〔235ms〕兩種；超 幀由26?51個幀組成，長6.12s；高幀由2048個超幀組成，長3小時28分54秒左右。

GSM的邏輯信道分兩種，即業(yè)務信道和控制信道，前者傳輸編碼語音或用戶數(shù)據(jù)，后者傳輸信令或同步數(shù)據(jù)。GSM 的控制信道又分廣播信道和公共控制信道兩類，前者作為頻率校正、時間同步、廣播控制、分組廣播控制等用途；而后者可作尋呼、隨機接入、接入允許、通知信道等。

目前雙頻工作模式的GSM phase 2＋已經(jīng)變成全歐數(shù)字移動通信的標準模式，正在向第三代移動通信UMTS過渡，并與國際電信聯(lián)盟（ITU）制定的IMT－2000標準靠攏。作為一種過渡標準采用GPRS（General Packet Radio Service），它是在GSM原有網(wǎng)絡結構的基礎上增加了2個網(wǎng)絡節(jié)點〔SGSN和GGSN〕，理論上可為用戶提供高達170kb/s以上的分組數(shù)據(jù)服務，實際上可達115kb/s，基本滿足傳輸多媒體業(yè)務的需求。最近又推出EDGE（Enhanced Data rate for Global Evolution）標準，它采用8PSK調(diào)制方式，將GPRS原來170kb/s速率提高到384kb./s，并實現(xiàn)GSM 網(wǎng)絡漫游，更加接近第三代移動通信的要求。

GSM－R與GSM在網(wǎng)絡的網(wǎng)元結構、標準接口上都沒有大的區(qū)別，主要區(qū)別在于根據(jù)鐵路通信網(wǎng)的特殊性，如功能編號、緊急狀況處理、定位信息應用、控制調(diào)度信息等，引起網(wǎng)絡結構和規(guī)劃方面要作相應調(diào)整。GSM－R的工作頻段與GSM相同，876－915MHz用于移動端（基站接收）、921－960MHz用于基站（移動端接收）。GSM－R是歐洲鐵路未來的數(shù)字移動通信標準，它已得到歐洲議會的通過，并已有超過30個成員國參加。GSM－R的優(yōu)點是它具有ISDN特性，可支持眾多應用，包括多媒體業(yè)務和調(diào)度作業(yè)。另外，它在歐盟各國鐵路間具有互操作性、有效利用資源（包括頻點和網(wǎng)絡資源）、具體開放性、便于推廣應用和維護、降低成本等優(yōu)勢。GSM－R在鐵路上的應用可歸納為下列幾種：

1、在鐵路信號方面的應用，包括自動列車控制（ATC）和遠程控制進路等；

2、與列車有關的語音通信，包括列車調(diào)度、應急廣播、編組調(diào)車、工務維護、列車間通信等；

3、局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)通信，它們與行車有關的調(diào)度指揮；

4、面向旅客的信息服務，如預售票、時刻表、電子商務等。

GSM－R已在法國、德國、意大利等歐盟國家試驗運行，其結果是相當滿意的，在高達500km/h的車速下可以實現(xiàn)無縫通信，切換成功率高達99.5%，并能保證隧道內(nèi)通信，傳輸性能可靠，車站覆蓋廣，通話建立時間短。盡管GSM－R在歐洲實施才開始，但歐盟計劃用10－15年時間將既有歐洲鐵路全部更新為GSM－R標準，成為鐵路數(shù)字移動通信的主流模式。

五、TETRA標準

國際上較為流行的數(shù)字集群系統(tǒng)有7種，其中3種系統(tǒng)采用頻分多址（FDMA），3種采用時分多址（TDMA），另外一種則采用跳 頻加時分，即FHMA方式。基于對頻譜效率等多方面的考慮，F(xiàn)DMA遠不如TDMA好，而FHMA方式目前尚未公開，通常用于軍事通信，因此優(yōu)先考慮TDMA方式的數(shù)字集群系統(tǒng)是我國引進和開發(fā)的重點。經(jīng)過大量的調(diào)查研究和深入分析，對同樣采用TDMA方式的TETRA（泛歐）、iDEN（美國）、iDRA（日本）3種產(chǎn)品進行詳細比較，最終決定選擇歐洲標準TETRA作為我國數(shù)字集群系統(tǒng)的主流模式，并為此編制了我國數(shù)字集群移動通信體制的國家標準（征求意見稿，1999年）。

TETRA標準最早是在1994年芬蘭諾基亞公司提出的，經(jīng)過歐盟技術委員會移動通信組的討論和完善，終于成為泛歐數(shù)字集群移動通信系統(tǒng)的標準，并在歐洲的公共安全系統(tǒng)中首先得到應用，如芬蘭的VIRVE、瑞典的RAPS、英國的PSRCP、比利時的ASTRLD、荷蘭的C2000、德國的BOS，此外還有意大利、澳大利亞、丹麥、挪威、西班牙、葡萄牙、希臘等150多萬用戶。

與其它數(shù)字集群系統(tǒng)相比，TETRA具有以下明顯的優(yōu)勢：

1、標準開發(fā)，有利于國際競爭，不會造成獨家壟斷的局面；

2、在成本價格、維修服務等方面便于用戶選擇；

3、組網(wǎng)靈活，適用于大、中、小各型調(diào)度指揮系統(tǒng)，其模塊式結構便于系統(tǒng)擴大升級；

4、功能齊全，并便于按需選配，例如配置基本的調(diào)度業(yè)務外，還可以配置公共安全等多種需求；

5、既適用于專用網(wǎng)，也適用于社會化管理的調(diào)度網(wǎng)。TETRA采用時分多址TDMA方式，一幀內(nèi)劃分4個時隙，每個時隙長14.167ms，故幀長56.67ms。其幀結構為3層，由18幀組成復幀，長1.02s；再由60個復幀組成高幀，長61.2s，國外早期采用工作頻段為410－430MHz，今后規(guī)劃占用450－470和870－876/915－921MHz新頻段，我國則采用806－821MHz（移動端發(fā)）和851－866MHz（基站發(fā)）。其載波間隔為25KHz，話音呼叫占用一個信道，數(shù)據(jù)傳輸可占用4個信道，由此若與GSM在頻率利用率上來比較，則GSM是200KHz載波共用8個信道，而TETRA是25KHz載波共用4個信道，或者32個信道共用200KHz載波，后者的頻率利用率要比前者高4倍。

TETRA標準的基本業(yè)務內(nèi)容是語音和數(shù)據(jù)業(yè)務，其中語音業(yè)務包括組呼、廣播、半雙工選呼、電話模式呼叫、優(yōu)先級呼叫、主呼方識別、來話限制、去話限制、呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫會議、呼叫監(jiān)測和強插、調(diào)度授權呼叫、緊急呼叫識別、回交請求、選擇提示、縮位號碼等。數(shù)據(jù)業(yè)務則包括狀態(tài)數(shù)據(jù)業(yè)務、短消息業(yè)務（固定長度為16/32/64比特，可變長度為0－2047比特）、電路模式數(shù)據(jù)（無保護時7.2－28.8Kbps，保護時4.8－19.2Kbps，強保護時2.4－9.6Kbps）、無連接分組數(shù)據(jù)（CLNS）4.8－19.2Kbps，以及面向連接分組數(shù)據(jù)（CONS）X.25。此外，用于公共安全中的補充業(yè)務有調(diào)度員授權呼叫（CAD）、區(qū)域選擇〔AS〕、接入優(yōu)先級（AP）、優(yōu)先級呼叫（PC）、遲后進入（LE）、搶先優(yōu)先級呼叫（PPC）、監(jiān)聽（AL）、以及動態(tài)重組（DGNA）等。從業(yè)務性質(zhì)上來區(qū)別，語音通信屬于用戶終端業(yè)務，數(shù)據(jù)傳輸屬于承 載業(yè)務，其它則為補充業(yè)務。此外，TETRA可以選擇有鑒權、無鑒權、單向鑒權、或雙向鑒權等功能；還可選擇網(wǎng)絡在空中接口對用戶詳細進行加密，對特殊用戶還可在此基礎上采用終端加密方式。

TETRA具有3種不同的接口，它們是空中接口（AI）、系統(tǒng)接口（ISI）和外圍設備接口（PEI），后者又稱終端開發(fā)數(shù)據(jù)接口。其中空中接口是數(shù)字集群系統(tǒng)的重要接口，它包括網(wǎng)絡協(xié)議結構，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層的功能，語音信號處理，數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟铄e控制，以及各邏輯信道的用途等。系統(tǒng)接口是指不同廠家的數(shù)字集群交換機之間互連的接口，而外圍設備接口則是指用戶連接的計算機或?qū)Ｓ脭?shù)據(jù)設備。由于專用網(wǎng)使用部門的多樣性，需要連接的有線通信網(wǎng)（如PSTN、ISDN、PTN、DDN等）也各異，因此網(wǎng)絡接口應根據(jù)具體用戶需求來配置、TETRA提供不同等級的保密性能，對于用戶安全性要求不高的系統(tǒng)可以不配置鑒權功能，也可以配置防止非法盜用的鑒權功能，但對傳輸?shù)男帕詈托畔⒉患用?；用戶在系統(tǒng)登記后用假名地址隱藏用戶識別碼，也可以選擇鑒權功能。對于較高安全性要求的系統(tǒng)，用戶終端可用32組靜態(tài)密匙對傳輸?shù)男畔⒓用?，用靜態(tài)密匙加密的系統(tǒng)也可以選擇鑒權或無鑒權功能。對于很高安全性要求的系統(tǒng)，需要配置雙向鑒權功能，即網(wǎng)絡基礎設施對用戶和用戶對網(wǎng)絡基礎設施同時鑒權，經(jīng)過鑒權產(chǎn)生導出密匙來對信令和信息加密。

TETRA的編號原則是設定用戶的機內(nèi)碼，它包括國家代碼、網(wǎng)絡代碼和用戶識別碼3部分，其中國家代碼用于國際間漫游通信，如果 專用網(wǎng)不需要國際漫游，則就可以不設國家代碼，以節(jié)省編號資源。網(wǎng)絡代碼是由主管部門設定，而用戶識別碼則由用戶組織或運營商分配，共有1667萬個用戶識別碼。每個用戶只有一個單呼識別碼，但可以有多個群呼識別碼。用戶群可以按等級分組，如群、隊、組、小組等4級，它們的號碼也是按需分配。

TETRA可根據(jù)用戶規(guī)模分成單中心集群系統(tǒng)和多中心集群系統(tǒng)兩種網(wǎng)絡結構，體現(xiàn)組網(wǎng)的靈活性，以便適應大中小容量和各種覆蓋分布與網(wǎng)絡拓撲的調(diào)度系統(tǒng)要求，基站與交換中心間的數(shù)字接口也是64kps或2Mbps兩種速率。在網(wǎng)絡外，TETRA具有直通工作模式，運營者可以對集群方式進行調(diào)整，使系統(tǒng)工作于消息集群/傳輸集群/準傳輸集群等不同模式。如果系統(tǒng)要求配有直通方式，也可以選擇移動臺對移動臺、移動臺對轉(zhuǎn)發(fā)器再對移動臺，或者移動臺對轉(zhuǎn)發(fā)器再通過網(wǎng)關轉(zhuǎn)成集群移動臺等方式進行通話。

總起來看，TETRA與GSM相比較具有明顯的優(yōu)勢，例如：

1、快速的呼叫建立；

2、先進的數(shù)據(jù)功能；

3、靈活的組網(wǎng)管理和可靠傳輸；

4、具有直通模式工作；

5、空中接口鑒權和加密；

6、用戶終端加密；

7、適用于調(diào)度指揮和半雙工組呼；

8、頻率利用的有效性。以上各點正好說明在智能交通系統(tǒng)（ITS）中優(yōu)先采用TETRA標準的數(shù)字集群調(diào)度系統(tǒng)的理由。

第三篇：集群通信系統(tǒng)

集群通信系統(tǒng)

集群通信系統(tǒng)是一種用于集團調(diào)度指揮通信的移動通信系統(tǒng)，主要應用在專業(yè)移動通信領域。該系統(tǒng)具有的可用信道可為系統(tǒng)的全體用戶共用，具有自動選擇信道功能，它是共享資源、分擔費用、共用信道設備及服務的多用途、高效能的無線調(diào)度通信系統(tǒng)。

1、簡介

集群通信的最大特點是話音通信采用PTT(Push To Talk)，以一按即通的方式接續(xù)，被叫無需摘機即可接聽，且接續(xù)速度較快，并能支持群組呼叫等功能，它的運作方式以單工、半雙工為主，主要采用信道動態(tài)分配方式，并且用戶具有不同的優(yōu)先等級和特殊功能，通信時可以一呼百應。

2、發(fā)展歷程

中國在1989年開始引進模擬集群系統(tǒng)，1990年投入使用。隨著數(shù)字通信技術的發(fā)展，集群通信系統(tǒng)也開始向第二代的數(shù)字技術發(fā)展，最主要的特點是采用了TDMA(時分多址)和CDMA(碼分多址)通信方式。同時，由于各集群使用企業(yè)為了滿足其各自不同的使用要求，采用了獨立建設集群通信網(wǎng)絡的方案，所以眾多企業(yè)的集群網(wǎng)絡在網(wǎng)間互聯(lián)互通性、頻率資源使用、整體建設等方面存在諸多問題。此外，國外通信巨頭通過控制核心技術并設置專利等知識產(chǎn)權保護壁壘，使得內(nèi)部接口基本不公開，技術開放性很差，系統(tǒng)和終端設備市場價格居高不下，也制約了中國數(shù)字集群的產(chǎn)業(yè)化進程和規(guī)模應用。2000年12月28日，我國信息產(chǎn)業(yè)部正式發(fā)布的《數(shù)字集群移動通信系統(tǒng)體制》（SJ/T11228-2000）行業(yè)推薦標準，參照國際標準TETRA（體制A）和美國國家標準iDEN（體制B），確定了兩種集群通信體制。后來又加入了我國自主的GoTa和GT800兩種體制。目前我國現(xiàn)有數(shù)字集群標準有四個：歐洲的Tetra，美國的Iden，以及我國中興和華為公司的GOTA和GT800。國產(chǎn)的兩個標準都是在公網(wǎng)基礎上改進而來的，在入網(wǎng)時間及脫網(wǎng)直通等方面無法滿足專業(yè)用戶的需求。美國的Iden也是從公網(wǎng)改進而來的，存在同樣的問題。只有Tetra能夠滿足包括公安在內(nèi)的專業(yè)用戶的需求。但Tetra也存在覆蓋區(qū)域小、建網(wǎng)成本高、各廠商的設備無法互聯(lián)、很難與模擬系統(tǒng)兼容以及國外知識產(chǎn)權壁壘等問題。中國公共安全行業(yè)亟需一個具備自主知識產(chǎn)權，并適合國內(nèi)公共安全模擬系統(tǒng)數(shù)字化改造的新數(shù)字集群標準。

鑒于上述情況，公安部科技信息化局組織國內(nèi)部分有研發(fā)能力的MPT模擬集群系統(tǒng)提供企業(yè)和研究單位，經(jīng)過兩年多的努力，參考了歐洲和美國的數(shù)字集群標準，制定了一部具有我國自主知識產(chǎn)權的數(shù)字集群標準——PDT(Professional Digital Trunking)，簡稱PDT標準。PDT標準是一種根據(jù)中國的國情，注入了中國廠商自主創(chuàng)新因素的全新數(shù)字集群體制。PDT標準具有覆蓋區(qū)域大、國產(chǎn)加密算法加解密、廠家系統(tǒng)互聯(lián)互通、向下兼容模擬系統(tǒng)、技術簡單造價低等優(yōu)勢。PDT標準將以公安警用需求為基礎，逐步擴展到其他行業(yè)，力爭成為全球主流的數(shù)字集群標準之一。

2008年8月4日，公安部科技信息化局在深圳組織國內(nèi)5家集群通信系統(tǒng)生產(chǎn)企事業(yè)單位，探討制定適合我國國情的數(shù)字集群新標準的可行性，此后陸續(xù)又有5家公司陸續(xù)加入了標準的制定。（海格通信、東方通信、海能達、優(yōu)能通信、承聯(lián)通信）

為加快系列標準的制定和完善，盡快推出符合實戰(zhàn)需求的產(chǎn)品，參與企業(yè)自發(fā)成立了PDT數(shù)字集群產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新技術戰(zhàn)略聯(lián)盟，集合國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界的力量共同推進。2010年，PDT獲得2項國家標準立項批復，2011年獲得7項公安行業(yè)標準立項批復，2012年又獲得3項國家標準立項批復。截至目前，已有4項公安行業(yè)標準完成制定并報批，1項公安行業(yè)標準完成征求意見，另有2項公安行業(yè)標準正在制定中。3項國家標準達到征求意見稿的水平，即將進入標準發(fā)布流程，另有2項國標正在草案修訂階段。標準制定過程中，PDT聯(lián)盟成員聲明共享的專利技術多達三十余項，采納并融入標準的專利技術多達十余項，使PDT標準技術含金量已經(jīng)完全可以和國際主流技術標準進行抗衡。PDT標準具有廣泛的適用性，既適用于公安、軍隊、交通、鐵路、地鐵、急救等行業(yè)部門，也適用于市政、石油石化、機場碼頭、高級酒店等大型企事業(yè)。

2013年6月，中國公安部以大慶市公安局為樣板點，正式發(fā)布了我國第一個專業(yè)無線通信數(shù)字集群標準――PDT。據(jù)悉，該系統(tǒng)為海能達通信股份有限公司(以下簡稱海能達)承建，標志著中國首個自主數(shù)字無線通信標準PDT的成熟應用。

3、數(shù)字集群簡介

數(shù)字集群，是相對于原模擬集群通信系統(tǒng)提出的，是指“數(shù)字制式的專用移動通信系統(tǒng)”，數(shù)字集群通信是二十世紀末興起的新型移動通信系統(tǒng)，它除了具備公眾移動通信網(wǎng)（GSM、CDMA）所能提供的個人移動通信服務外，還能實現(xiàn)個人與群體間的任意通信，并可進行自主編控，是集對講機、GSM、CDMA和圖像傳輸于一體的智能化通信網(wǎng)。數(shù)字集群通信在技術上的特點和優(yōu)勢決定了它不僅具備個人通信的全部功能，而且它能控制與實現(xiàn)個人與群

體間任意通訊，保密性高，功能豐富，真正全面實現(xiàn)了通訊的智能化。

4、數(shù)字集群特點（1）組呼和群呼功能

對用戶進行分組，分為一組的用戶可以使用同一個信道進行呼叫，組內(nèi)的其他用戶都可以收到，從而很容易完成同一個行動小組內(nèi)的通信，并且不受其他的影響。RA支持延遲進入的模式，也就是小組成員可以隨時加入小組，進行呼叫和接收。群呼功能就是“一呼百應”的模式，一個用戶發(fā)起呼叫，全網(wǎng)用戶都可以接收，并且只占用一個信道，這尤其適合大型集會等場合的調(diào)度指揮，是一般移動通信無法完成的。

（2）用戶優(yōu)先級

不同等級的用戶具有不同的優(yōu)先級，高等級的用戶可以進行強拆和強插，也就是可以隨時中斷低等級用戶的通信，從而有效的保證高等級用戶的通信。這樣可以保證在信道比較忙的時候，有效的保證高等級用戶的信息發(fā)出（例如中心站的指揮信息，現(xiàn)場用戶的實時信息等）。不會像公網(wǎng)那樣因為信道阻塞而無法通信。

（3）單站模式和脫網(wǎng)直呼

設備在設計的過程中考慮了多種冗余、備份并支持降級使用功能。在基站和控制中心失去聯(lián)系的情況下，基站自動轉(zhuǎn)為單站模式，只要基站能保證供電。在這種情況下，同一基站覆蓋范圍的終端用戶仍能保持通話，可以實現(xiàn)組呼等功能。并且可以啟動備份的無線鏈路，從而保證基站與控制中心的連接。

終端還具有脫網(wǎng)直呼的功能，在接收不到基站的信號的時候，可以轉(zhuǎn)為對講模式，保證用戶之間的通信。

（4）大區(qū)制組網(wǎng)

實施大區(qū)制低密度組網(wǎng)，一個基站可以覆蓋幾十公里的范圍，因而只要少數(shù)幾個基站就可以完成對一個地區(qū)的覆蓋，如果在對基站進行備份和獨立的電源設計，抗毀性高，可以有效的保證應急情況下的通信。

如果一個地區(qū)通信中斷，還可以以移動基站等的形式進行覆蓋，一個單載波移動基站，體積小，供電省，覆蓋距離大，可以保證一定區(qū)域內(nèi)有效地調(diào)度指揮等功能。

5、數(shù)字集群標準

國際上著名的數(shù)字集群標準有歐洲電信標準協(xié)會（ETSI）制定的歐洲集群標準TETRA系統(tǒng)和美國的iDEN系統(tǒng)，北美的APCO Project25，以色列的FHMA標準，歐洲的DMR標準，中國的PDT標準等。

第四篇：鋰離子電池在通信行業(yè)中應用的探討

鋰離子電池在通信行業(yè)中應用的探討.txt婚姻是鍵盤，太多秩序和規(guī)則；愛情是鼠標，一點就通。男人自比主機，內(nèi)存最重要；女人好似顯示器，一切都看得出來。本文由sweordwang貢獻

pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。鋰離子蓄電池在通訊行業(yè)應用前景的探討

一、前言： 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，各行各業(yè)對通訊服務的需求不斷上升。為了保障通訊 系統(tǒng)的正常運行，作為備用電源的蓄電池受到了廣泛關注。隨著電池技術研究的不斷深入，各種新型化學電源不斷出現(xiàn)，特別是上 世紀 90 年代發(fā)展起來的鋰電池。以其優(yōu)越的性能，帶來了一場電池技術革 命。隨著鋰電池技術不斷進步和市場的強勁需求，鋰電池在不同行業(yè)得到越 來越廣泛的應用。現(xiàn)在手機和手提電腦及其它便攜式電子產(chǎn)品中廣泛使用的鋰電池，容量 一般低于 2Ah 并且大都是單只使用或幾只串聯(lián)并聯(lián)使用。電池性能完全可以 滿足客戶的需求。98%以上的鋰電池廠家產(chǎn)品均為此類產(chǎn)品。電池容量在 5 —200Ah 以內(nèi)的鋰電池，現(xiàn)僅有少數(shù)廠家在開發(fā)試制中，這類電池大多應用 在電動車和小型的應急電源中。技術尚不成熟，市場正在開發(fā)期，需求量小。產(chǎn)品還沒有經(jīng)過嚴格測試和市場長期使用的經(jīng)驗、數(shù)據(jù)。容量在 200Ah 以上的鋰電池，國內(nèi)外僅個別研究單位在試制，但尚沒有 正式產(chǎn)品面市，市場應用前景也不明朗。近來，國內(nèi)有些鋰電池廠嘗試開發(fā)大容量鋰電池，并應用在通訊行業(yè)的 備用電源系統(tǒng)。由于大容量電池的特點及通訊行業(yè)對電池使用的具體要求?，F(xiàn)對大容量鋰電池在通訊行業(yè)上用做備用電源的前景做一探討：

二、鋰離子電池介紹： 1．鋰離子電池的工作原理 鋰離子電池原理上是一種濃差電池，正負極活性物質(zhì)都能發(fā)出鋰離子嵌入脫 出 反 應，鋰 離 子 電 池 的 工 作 原 理 如 下 圖 所 示 ： 充 電 時

鋰離子從正極活性物質(zhì)中脫出，在外電 壓的驅(qū)使下經(jīng)由電解液向負極遷移；同時，鋰離子嵌入負極活性物質(zhì)中；充電的 結果是使負極處于富鋰態(tài)、正極處于正鋰態(tài)的高能量狀態(tài)。放電時則相反，Li+ 從負極脫嵌，經(jīng)由電解液向正極遷移，同時在正極 Li+嵌入活性物質(zhì)的晶體中，外電路電子流動則形成電流，實現(xiàn)化學能向電能的轉(zhuǎn)換。在正常充放電情況下鋰 離子在層狀結構的碳材料和層狀結構氧化物的層間嵌入或脫出，一般不破壞晶體 結構，因此從充放電的反應的可逆性看，鋰離子電池的充放電反應是一種理想的 可逆反應。鋰離子電池的正負極充放電反應如下所述。

2、鋰電池電池的特點和應用 鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長、自放電率小、低污 染、無記憶效應等優(yōu)異性能，具體表現(xiàn)為以下幾點。① 鋰-鈷和鋰-錳單電池電壓為 3.6V,是鎘鎳電池、氫鎳電池的 3 倍； 鋰-鐵 單電池電壓為 3.2V。② 鋰離子電池的能量密度要比鉛酸電池，鎘鎳電池、氫鎳電池大得多，如下 圖所示，而且鋰離子電池還有進一步提高的潛力。

③、由于采用非水有機溶劑，鋰離子電池的自放電小。

④ 不含鉛、鎘等有害物質(zhì)，對環(huán)境友好。⑤ 無記憶效應。⑥ 循環(huán)壽命長。由于鋰離子電池與鉛酸蓄電池、鎘鎳電池、氫鎳電池等二次電池相比，具有以上優(yōu)點，自 20 世紀 90 年代初商品化以來，就獲得迅猛的發(fā)展，在各 種領域不斷取代鎘鎳和氫鎳電池，成為化學電源應用領域中最具競爭力的電 池。目前，鋰離子電池已被廣泛應用于移動電話、筆記本電腦、個人數(shù)據(jù)助 理、無線裝置、數(shù)字相機等便攜式電子設備中。在軍事裝備中使用的電池，如魚雷、聲吶干擾器等水中兵器電源，微型無人駕駛偵察機動力電源、特種 兵保障系統(tǒng)電源等，均可采用鋰離子電池。鋰電池還在空間技術、醫(yī)療等眾 多領域有著廣闊的應用前景。隨著人們環(huán)保意識不斷提高和石油價格的日益高漲，電動自行車、電動 汽車成為了最具發(fā)展活力的行業(yè)，鋰離子電池在電動汽車上的應用非常樂觀。隨著鋰離子電池新材料不斷發(fā)展，電池的安全性和循環(huán)壽命不斷提高，成本 越來越低，鋰離子電池成為電動汽車的首選高能動

力電池之一。

3、鋰離子電池的性能 電池性能可以分為 4 大類：能量特性，如電池的比容量、比能量等；工 作特性，如循環(huán)性能、工作電壓平臺、阻抗、荷電保持率等；環(huán)境適應能力，如高溫性能、低溫性能、抗振動沖擊性能、安全性能等；配套特性，主要指和用電設備的配套能力好壞，如尺寸適應能力、快速充電、脈沖放電等。

充放電性能 鋰離子電池充電時 Li+從正極活性物質(zhì)中脫嵌到電解質(zhì)中，同 時電解質(zhì)中的 Li+嵌入負極。結果導致正極電勢升高；負極電勢降 低。當充電接近完成時，電池的充電電壓升高加劇。由于鋰離子電池使用的是有機溶劑電解液，存在特定的電化 學窗口，充電電壓過高會發(fā)生電解液的分解，一般鋰離子電池采 用恒流-恒壓充電制度，充電限制電壓一般是 4.2V。下圖 1 是鋰離 子電池的充電特性曲線，to～t1 階段恒流充電階段，截止電壓為 4.2V；t1～t2 階段為恒壓充電階段，終止充電電流為電池 0.05C 對應電流。對于鋰離子電池組的充電，由于存在單位電池的差異，需要在充電過程中對各單體電池電壓進行均衡控制，盡量實現(xiàn)各 電池在充電結束時電壓的一致，保證電池的穩(wěn)定性和使用壽命。下 圖 2 為 鋰 離 子 電 池 不 同 倍 率 的 放 電 曲 線。

圖 1：鋰離子電池的充電特性曲線

圖 2: 鋰離子電池不同倍率的放電曲線

4、鋰離子電池的制造工藝 鋰離子電池的制造包括極片制造、電池裝配、注液、化成等 工序，如下圖是 LiCoO2 為正極活性物質(zhì)、碳為負極活性物質(zhì)制作 鋰離子電池的工藝流程圖。

5、安全性 正負極材料、電解液及其添加劑、電池的結構以及制備工藝條件都對鋰離子 電池的安全性有重要影響。高容量及動力型鋰離子電池的安全性尤為重要，尤其 在濫用條件下：如高溫環(huán)境、內(nèi)部，外部短路、過充放、振動、擠壓和撞擊，保 護電路失靈等，容易出現(xiàn)冒煙、著火甚至爆炸情況。鋰離子電池的熱穩(wěn)定性和過 充保護對鋰離子電池安全性有直接影響。鋰離子電池的熱穩(wěn)定性 鋰離子電池的熱穩(wěn)定性是安全性的基礎。若電池內(nèi)阻生成熱的速率大于散熱 速率，電池溫度會不斷升高，導致電池內(nèi)部有機物分解和電池內(nèi)壓升高，可能造 成電池著火、爆炸。影響熱穩(wěn)定性的因素主要有以下幾個方面。（1）鋰離子電池電解液的熱分解反應 由于鋰離子電池使用的是有機溶 劑電解液，電解液對鋰離子電池安全性的影響主要表現(xiàn)為：電池在過熱、短路等 濫用狀態(tài)下，有機溶劑分解和鋰鹽分解產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物在電池內(nèi)分別充當了燃料 和氧化劑，容易引起燃燒甚至爆炸，因此要求有機電解液應具有盡可能高的閃點。鋰離子電池的電解液主要是在溫度升高時發(fā)生 DEC，EC 與 LiPF6 之間的反應，而 放出大量的熱，約為 500J/g，電解液中水分和 HF 含量過高，會加速 LiPF6 的分解。在電解液中添加一些高沸點、高閃點和不易燃的溶劑，可以改善電池的安全 性，如一氟代甲基碳酸乙烯酯（CH2F-EC）、二氟代甲基碳酸乙烯酯（CHF2-EC）、三氟代甲基碳酸乙烯酯（CF3-EC）。加入阻燃劑，如有機磷系阻燃劑、有機氟化 物和氟代烷基磷酸酯等，也可改善電池的安全性。以三甲基磷酸酯（TMP）為例、燃劑阻燃原理為受熱氣化、并分解釋放阻燃自由基，捕獲體系中的氫自由基，從 而阻止碳氫化合物燃燒或爆炸。反應方程式如下： TMP(液)→TMP(氣)；TMP(氣)→P ；P+H→PH 用 LiBOB 作為鋰鹽的電解液〔LiBOB/EC:PC:DMC(1:1:3 體積比)〕，比起傳統(tǒng) 所采用的 LiPF6 鋰鹽體系電池的循環(huán)性能大為增強，而且降低了陰極在充電時與 電解液所發(fā)生的熱反應，使得整個體系的熱穩(wěn)定性得到提高。乙酸乙酯和丁酸甲 酯作為鋰離子電池新型的電解溶液劑也具有良好的低溫性能和安全性。（2）負極上的熱分解反應 鋰離子電池化成以后，碳負極的表面會形成一 層 SEI 膜，阻止電解液與碳負極之間的反應，起到保護負極的作用。如果電池的 溫度升高。SEI 膜會發(fā)生分解，導致電解液與負極的直接接觸而發(fā)生反應，加速 電解液的分解。SEI 膜由穩(wěn)定層（Li2CO3）和亞穩(wěn)定層〔 2OCO2Li）2〕組成，亞（CH 穩(wěn)定層在 90～120℃可發(fā)生分解反應，放出熱量。當溫度高于 120℃時，SEI 膜 不能保護負極，有機溶劑會與嵌入的鋰發(fā)生反應而放出熱量，并產(chǎn)生氣體。負極材料的種類、電極組成及結構、表面形態(tài)和電解液組成，對 SEI

膜的形 成至關重要。熱解碳形成的 SEI 膜較厚，熱解石墨形成的較薄。鋰鹽的種類對 SEI 膜的穩(wěn)定性也有很大的影響，用 LiBF1 代替 LiPF6,放熱量會明顯降低，而用 酰亞胺鋰做電解質(zhì)時，分解溫度升高到 145℃.電解液的有機溶劑直接關系到 SEI 膜的穩(wěn)定性，不同溶劑對 SEI 膜的形成作 用不同，單純用 EC 做溶劑，形成的 SEI 膜成分是(CH2OCOOLi)4，而加入 DEC 和 DMC,SEI 膜的主要成分為 C2H5COOLi 和 Li2CO3,后者形成的 SEI 膜較穩(wěn)定。（3）正極上的熱分解反應 正極材料如 LiNiO2,和 LiMn2O4,在低溫下穩(wěn)定，在充電狀態(tài)時處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，溫度升高時會發(fā)生分解。充電態(tài)的 Li0.49COO2,與 1mol/L LiPF6/EC+DEC(質(zhì)量比 1：1)電解液的分解反應從 190℃開始，而充電態(tài) 的 Li0.2NiO2 的放熱從 170℃開始，LixMn2O4 與電解液的反應溫度為 200℃。對于 4V 正極材料，處于充電狀態(tài)時的熱穩(wěn)定性順序為：LiMn2O4>LiCoO2>LiNiO2.下圖 是用各正極材料的熱分解反應放熱量，可以看出，LiFePO4，LiV2(po4)3的放熱量最小，對應的 安全性最高。（4）其他熱分解反應 嵌鋰碳與黏結劑也存在反應，充放電過程中，含氟黏 結劑（PVDF）與負極作用產(chǎn)生的熱量是無氟黏結劑的 2 倍，用酚醛樹脂黏結劑可 以減少熱量的產(chǎn)生。隔膜的融化也產(chǎn)生熱效應。用納米不銹鋼纖維代替乙炔黑，可以降低電極的電阻，提高導電性，達到減少放電時放熱量的效果。

鋰離子電池的過充電 鋰離子電池過充時，電池電壓升高到 4.2 伏以上，極化增大，會引起正極活 性物質(zhì)結構的不可逆變化及電解液的分解，產(chǎn)生大量氣體和熱量，使電池溫度和 內(nèi)壓急劇增加，引起電池燃燒，爆炸。為防止鋰離子電池的過充電，必須采用專 用的充電保護電路。在電解液中加入某些添加劑可以實現(xiàn)電池的過充保護，通過采用添加劑進行 過充保護的方法主要有氧化還原保護和電聚合保護。其中，氧化還原內(nèi)部保護的 原理是在電解液中添加形成氧化還原對的添加劑，如二茂鐵及其衍生物、Ru、Fe、Ir 和 Ce 的菲咯啉和聯(lián)呲啶絡合物及其衍生物、噻蒽和 2，7-二乙酰噻蒽、茴香 醚和聯(lián)

（二）茴香醚等。這些添加劑在電池正常充電時不參與氧化還原反應，當 充電電壓超過一定值時，添加劑開始在正極上氧化，氧化產(chǎn)物擴散到負極被還原，還原產(chǎn)物再擴散到正極被氧化，整個過程循環(huán)進行，直到電池的過充電結束。電聚合保護是在電池內(nèi)部添加某種聚合物單體分子，如聯(lián)苯、3-氯噻吩、呋 喃、環(huán)己苯及其衍生物等芳香族化合物。當電池充電到一定電勢時，發(fā)生電聚合 反應。由于陰極表面生成的導電聚合物膜造成了電池內(nèi)部微短路，可使電池自放 電至安全狀態(tài)。電聚合產(chǎn)物可使電池的內(nèi)阻升高，內(nèi)壓增大，增強了與其聯(lián)用的 保護裝置的靈敏度，若將此種方法與安全裝置（內(nèi)壓開關、PTC）聯(lián)用，可將鋰 離子電池中的安全隱患降低。電聚合添加劑的聚合反應電勢應該介于溶劑的分解 電壓與電池的充電終止電壓之間，要根據(jù)溶劑的分解電壓與添加劑的聚合電壓選 擇合適的添加劑和用量，通常不超過電解液總量的 10%。鋰離子電池的內(nèi)部短路 鋰離子電池的正負極內(nèi)部短路時鋰離子電池安全性的一大隱患，電池隔膜 的作用主要是防止正負極內(nèi)部短路，由于鋰離子電池使用的是有機溶劑電解質(zhì)，電導率低，要求隔膜越薄越好。鋰離子電池隔膜的厚度、孔率、孔徑大小及分布 影響電池的內(nèi)阻、鋰離子在電極表面的嵌脫及遷移的均勻性。孔率為 40%左右、分布均勻、孔徑為 10nm 的隔膜。能阻止正負極間的小顆粒運動，提高鋰離子電 池的安全性；隔膜的絕緣電壓與防止正負極的接觸有直接關系，它依賴于隔膜的 材質(zhì)、結構及電池的裝配條件；采用熱閉合溫度和熔融溫度差值較大的復合隔膜（如 PP、PE 和 PP 復合膜），可防止電池熱失控，利用低熔點的 PE(125℃)在溫 度較低的條件下起到閉孔作用，PP(155℃)能保持隔膜的形狀和機械強度，防止 正負極接觸，保證電池的安全。二次鋰電池負極形成的鋰枝晶是鋰離子電池短路的原因之一，以碳負極替代 金屬鋰片負極（鋰離子電池），使鋰在負極表面的沉積和溶解變?yōu)殇囋谔碱w粒中 的嵌脫，防止了鋰枝晶的形成。控制好正負極材料的比例，提高正負極涂布的均 勻性，是防止鋰枝晶形成的關鍵。如果鋰離子電池正極容量過多，在充電過程中，會出現(xiàn)金屬鋰在碳負極表面沉積，而負極容量過多，電池容量損失較嚴重，因此 裝

配過程中，要求負極過量 10%。負極膜涂布較厚、不均一，會導致充電過程中 各處極化大小不同，有可能發(fā)生金屬鋰在負極表面的局部沉積。使用條件不當，也會引起電池的短路，低溫條件下，鋰離子的沉積速度大于嵌入速度，會導致金 屬鋰沉積在電極表面，引起內(nèi)短路。黏結劑的晶化、銅枝晶的形成，也會造成電池內(nèi)部短路。在涂布工藝中，希 望通過加熱，將漿料中的溶劑除去，若加熱溫度過高，黏結劑也有可能發(fā)生晶化，使活性物質(zhì)剝落，電池內(nèi)部短路。涂布時，正極加熱溫度一般控制在 150℃左右，負極控制在 120℃左右；當電池過放電至 1～2V 時，作為負極集電體的銅箔將開 始溶解，在正極上析出，小于 1V 時，正極表面開始出現(xiàn)銅枝晶，也會是電池內(nèi)

部短路。自放電與儲存性能 鋰離子電池的自放電率比鎳鎘、鎳氫電池明顯小，鎳氫電池的自放電率每月 達 60%。鎳鎘電池的月自放電率 30%，而鋰離子電池月自放電率只有 6%～8%。鋰離子電池自發(fā)電導致容量損失分為可逆容量損失和不可逆容量損失兩種 情況，自放電的程度受正負極材料、電池的制作工藝、電解液的性質(zhì)、溫度和時 間等因素影響。如果負極處于充足電的狀態(tài)而正極發(fā)生自放電，電池正負極容量平衡被破壞，將導致永久性容量損失。自放電的氧化產(chǎn)物堵塞電極材料上的微孔，使鋰的嵌入和脫出困難并且使內(nèi)阻增大和放電效率降低，也會導致不可逆容量損 失。鋰離子電池進行長期儲存時，不同的荷電狀態(tài)會影響電池的儲存性能。電池 的電壓在 3.80V(約 40%額定容量的荷電狀態(tài))儲存后，電池的性能基本上不會發(fā) 生衰減；當電池的初始電壓超過 3.90V(高于 60%額定容量的荷電狀態(tài))儲存時，對電池的容量、內(nèi)阻、平臺及循環(huán)壽命等性能都會產(chǎn)生明顯不利的影響；而在完 全放電態(tài)或過低荷電狀態(tài)下也不適合電池的長期儲存，會導致電池的循環(huán)性能下 降，且不能立即使用，容易出現(xiàn)過放電而損害電池。在實際生產(chǎn)或使用過程中，建議最好將電池控制在半電態(tài)（40%～60%額定容量），對應電池的 3.8～3.9V(開 路電壓)荷電狀態(tài)下進行長期儲存。

6、使用和維護 ①、使用環(huán)境：鋰離子電池在高溫下的容量衰減較常溫下快，高溫條件下若電池 的放熱速度大于散熱速度，會引起電解液的陽極氧化以及電解液、陽極活性 物質(zhì)、陰極活性物質(zhì)、黏結劑的熱力學分解等問題；而低溫條件下，由于鋰 離子的沉積速度有可能大于嵌入速度，從而導致金屬鋰沉積在電極表面，容 易產(chǎn)生枝晶，而發(fā)生安全問題，目前商業(yè)化鋰離子電池的使用溫度范圍在-20～60℃.對于民用通訊類產(chǎn)品的鋰離子電池，由于使用環(huán)境相對較好，單 體電池容量低，環(huán)境對電池安全性的影響并不突出。但對電動車、野戰(zhàn)通訊 器材等使用的鋰離子電池，由于使用環(huán)境復雜、單體電池的容量較高，或電 池組中的單體電池工作環(huán)境相差較大，還要注意以下問題：強震之下，鋰離 子電池的極耳、接線柱、外部的連線、焊點等可能會折斷、脫落，而電池極 片上的活性物質(zhì)也可能剝落，從而引發(fā)電池（組）的內(nèi)部短路、外部短路、過充過放、控制電路失效等，進而導致一系列危險情況；環(huán)境濕度較大，特 別是在酸性、堿性、或由于電池本能的缺陷，以致很容易出現(xiàn)電池（組）的 外部短路；在高功率、大電流充放電條件下，可能導致電池及其控制電路的 極耳熔化、導線及電子元器件的損壞；某些極端情況發(fā)生外部短路、碰撞、針刺、擠壓等偶然事件。因此，應根據(jù)實際使用條件采取針對性措施。②、用鋰離子電池組成電池組工作時，對電池的一致性要求很高，并需要特殊的 電路，否則會發(fā)生某些電池的過充或過放，而發(fā)生安全問題。③、鋰離子電池不能在 60℃以上的高溫環(huán)境下放置，也不能接近火源，更不能 隨意拆卸。對于遇水濕的鋰離子電池，可用干布擦干，放于通風處自行干燥 或用 40℃左右的熱風吹干。④、每隔一段時間可以進行一次保護電路控制下的深充放，以修正電池的電量。

三、通信行業(yè)對蓄電池的要求： 通信用閥控密封鉛酸蓄電池國家標準 YD/T799-2002*中，對蓄電池的性能作出了詳細要求，其中關于電池壽命的要求為：2V 電池浮充電壽命不低于 8 年，6V 以上電壓的蓄電池壽命不低于 6 年。其它性能如：防爆性能、過充 電性能也做出了詳細要求，以確保電池的長壽命和安全性、可靠性。隨著通信系統(tǒng)在社會生活各個方面的作用越來越重要，以及近幾年來鉛 酸電池在使用中出現(xiàn)的問題，電信運營商對電池的要求越來越高。重點

關注 的是電池的安全性、可靠性和長壽命。因此電信系統(tǒng)蓄電池的下一步發(fā)展方 向?qū)⑹牵禾岣甙踩裕煽啃?；提高浮充電和循環(huán)壽命。

四、結論： 針對通信系統(tǒng)對電池的要求，我們認為大容量鋰離子電池在通信系統(tǒng)中大量 使用還為時尚早。

1、大容量鋰離子電池的生產(chǎn)還存在許多技術問題： 例如：技術開發(fā)、相關生產(chǎn)設備的研制、散熱問題、可靠性設計問題、大功 率保護電路開發(fā)、安全性等諸多技術難題，需要整個行業(yè)從材料到生產(chǎn)以及 使用單位，同心協(xié)力，不斷改進，方能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

2、成本因素：目前大量使用的密封鉛酸蓄電池每 VAh 價格為 0.6—0.7 元；而最 有可能應用于通信行業(yè)的鋰—鐵電池，每 VAh 價格約為 2.3—2.5 元，價格為 鉛酸電池的 4—5 倍。目前全國通信系統(tǒng)每年采購電池約為 40 億元，如果運 營商全部采用鋰—鐵電池要多支出 120—160 億元。顯然運營商在沒有帶來通 信系統(tǒng)質(zhì)的提高的情況下，無法接受如此大的成本差異。

3、大容量鋰電到目前為止，并沒有具體的長期浮充使用的驗證，不能證明在通 信系統(tǒng)的各種復雜條件下，確保供電系統(tǒng)可靠性的證據(jù)。同時，配套充電控 制設備的開發(fā)也沒有進行開發(fā)。

4、大容量鋰電存在許多不安全因素。這一點對安全性要求越來越高的通信電源 系統(tǒng)是無法接受的，并且到目前為止，并沒有很好的技術手段來克服這些根 本性問題。

5、大容量鋰電的重量輕和長循環(huán)壽命可以在應急便攜式通信，以及沒有電網(wǎng)的 風光互補基站，做為貯能用電池比較合適。密封鉛酸蓄電池在 100%放電情況下，循環(huán)使用壽命約為 200—300 次。鋰— 鐵電池 100%放電情況下的循環(huán)壽命約為 1500—2000 次。對每天充放電使用的場 合，比較合適。因此，可以根據(jù)電源容量大小，選擇試用。因此，每種電池都有適合其性能的應用領域；每種應用領域都有對電池的特 殊要求。因此在大容量鋰電的安全性、性價比等問題沒有得到解決之前，通信電 源對電池的首選仍然是鉛酸蓄電池。

第五篇：高速公路集群通信解決方案

高速公路通信解決方案——SMART-PTT集群通信系統(tǒng)

目錄

一、行業(yè)背景分析......................2二、項目需求........................2三、集群產(chǎn)品對比........................2四、SMART-PTT業(yè)務優(yōu)勢.........................2 經(jīng)濟效益...............錯誤！未定義書簽。

五、成功案例........................3六、SMART-PTT功能簡介.........................41、基本功能.........................42、系統(tǒng)特殊功能.........................43、多功能調(diào)度臺.........................5一、行業(yè)背景分析

我國正處于高速公路信息化快速發(fā)展的時期，特別是基于3G無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的移動信息化在高速公路管理工作的應用不斷深入，給國民經(jīng)濟的發(fā)展帶來了勃勃生機，高速公路具有覆蓋范圍大、環(huán)境復雜等特點，這對基于高速公路管理的調(diào)度中心提出了新的挑戰(zhàn)，采用3G無線技術開發(fā)的語音集群通訊系統(tǒng)可以有效的覆蓋高速公路，對高速公路管理具有重要意義，使高速公路管理更趨科學、合理、安全、規(guī)范，從而通過自身的改善和優(yōu)化達到提高調(diào)度系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、可靠性，強化高速公路信息管理調(diào)度中心的各路段外場協(xié)調(diào)能力，優(yōu)化管理流程，提高管理效率，取得良好經(jīng)濟和社會效益的目的。這是高速公路管理部門必須面對的客觀事實，也是我國高速公路信息化發(fā)展的重要組成部分。

二、項目需求

目前，在我國高速公路管理模式中，高速公路信息管理調(diào)度中心承擔著指揮、決策、監(jiān)管、控制的主要職能，具有一套較為科學、完善的管理工作機制，但傳統(tǒng)的外場上報、人工記錄和處理的工作模式運行，以致信息收集困難、管理分散，導致勞動強度大，通過3G集群通訊系統(tǒng)與GPS信息結合可以為管理者做出最優(yōu)決策。

為此，SMART-PTT集群通訊系統(tǒng)立足于管理者的管理角度和需求，將外場工作者與高速公路信息管理調(diào)度中心建立直接的多途徑的聯(lián)系，使調(diào)度中心能實時掌握外場的信息，以便及時響應，管理更開放、更靈活，使整個系統(tǒng)充分體現(xiàn)管理的智能化，人性化、科學化，各軟、硬設備操作簡便、直觀，功能強大，有效滿足高速公路信息管理調(diào)度中心管理人員的管理需求，使整套系統(tǒng)具有廣闊的應用前景。

三、集群產(chǎn)品對比

集群通信是實現(xiàn)移動中指揮調(diào)度通信最有效的手段之一，也是指揮調(diào)度最重要的通信方式之一。傳統(tǒng)的集群通訊系統(tǒng)按照技術來分，可分為模擬集群系統(tǒng)和數(shù)字集群系統(tǒng)。模擬集群系統(tǒng)具有使用成本低、需要專門的頻段、安全性差和距離有限的缺點，數(shù)字集群具有使用成本高、需要專門的頻段、安全性好和覆蓋范圍局限的特點?；贑DMA1X數(shù)據(jù)網(wǎng)絡實現(xiàn)的SMART-PTTT集群通訊系統(tǒng)，具有安全性高、覆蓋范圍大、建設成本低等特點，非常適合路程較長和覆蓋范圍大等特點的高速公路。

SMART-PTT不但可以實現(xiàn)集群通訊功能，同時也可以集成其他相關業(yè)務（例如：視頻傳輸和信息查詢等），提供更加豐富的調(diào)度功能，提高工作效率。

四、SMART-PTT業(yè)務優(yōu)勢

SMART-PTT集群通訊系統(tǒng)，包括靈活的分組和管理系統(tǒng)，功能包括單呼和組呼。在調(diào)度中心實現(xiàn)多功能調(diào)度臺，具有遙斃、強拉、強插、監(jiān)聽和強拆等調(diào)度功能，使調(diào)度中心具有靈活的強大的調(diào)度功能，滿足各種調(diào)度需求。對用戶進行分級設置，保證重要的指示可以及時下發(fā)。

同時，在調(diào)度中心結合 GPS的功能，在地圖上標出用戶的現(xiàn)有位置，并保存用戶的移

動軌跡，使調(diào)度中心的調(diào)度員根據(jù)工作人員的現(xiàn)有位置進行調(diào)度指揮，提供調(diào)度員的工作效率。調(diào)度中心通過可視化的軟件界面呈現(xiàn)出來，調(diào)度員可以根據(jù)現(xiàn)場情況進行指揮和處理相關事件。

1、結合高速公路管理的特點，SMART-PTT集群調(diào)度系統(tǒng)，能更好的發(fā)揮高速公路信息管理調(diào)度中心的集中式統(tǒng)籌管理的優(yōu)勢和作用；

2、智能化、人性化、科學化兼具的軟件操作平臺，可實現(xiàn)高速公路信息管理調(diào)度中心對外場的實時調(diào)度，數(shù)據(jù)信息基本以可視化的方式呈現(xiàn)，平臺操作簡單、快捷，信息讀取直觀、有效，大大提高管理人員的工作效率；

3、結合GPS技術和地圖技術，根據(jù)工作人員的空間位置信息來對用戶進行調(diào)度，實現(xiàn)多維信息的調(diào)度，大大提高管理人員的工作效率。

4、優(yōu)化語音編碼的計算效率，使其能在手機嵌入式平臺平順運行，傳輸較小的數(shù)據(jù)流量，獲得較高語音質(zhì)量，提高語音的流暢度和清晰度。

5、使用SMART-PTT集群通訊系統(tǒng)可以節(jié)約成本。利用3G網(wǎng)絡進行集群調(diào)度，可以節(jié)省自己建設集群通訊網(wǎng)絡所需要大量的資金。而不需要派遣專業(yè)的維護人員到現(xiàn)場進行調(diào)查分析，提高問題解決的速度的同時，有效節(jié)約維護系統(tǒng)的成本。

6、SMART-PTT集群調(diào)度系統(tǒng)大大提高高速公路信息管理調(diào)度中心的監(jiān)控管理功能，規(guī)范、簡化管理流程，提高管理效率，及時排障，提升整體系統(tǒng)的管理服務水平。

7、SMART-PTT集群通訊系統(tǒng)能夠大大改善高速公路監(jiān)控中心和路段監(jiān)控管理水平，提升我國高速公路的服務形象，保證旅客的出行時間不受影響，有利于進一步推動國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。同時通過實時的語音通話、GPS位置的監(jiān)控以及現(xiàn)場的圖象視頻可可視化，做到“及時響應，有效處理”，這對于我國高速公路的信息化、智能化建設起到了非常好的表率作用，樹立了高速公路的現(xiàn)代化新面貌和新形象。

五、成功案例

六、SMART-PTT功能簡介

1、基本功能 固定群組呼叫：用戶進入固定群組后可以對所有在這個群組中的在線用戶進行呼叫，同時也可以接聽群組中其他用戶的呼叫。

動態(tài)群組建立：用戶可以對一個或多個在線用戶發(fā)起邀請，建立動態(tài)群組進行呼叫。單呼：當用戶邀請一個用戶建立動態(tài)群組后，便實現(xiàn)了一對一的單呼對講場景。

編輯固定群組：具有編輯群組權限的用戶可以在手機端增加、修改和刪除固定群組?？梢栽黾庸潭ㄈ航M的成員和刪除固定群組的成員。

用戶狀態(tài)顯示：在客戶端軟件上可以看到群組中每個用戶是否在線，進行有效的通話。通 話提 示：在集群呼叫過程中，參與呼叫的用戶能夠收到與集群通話狀態(tài)相關的各種提示信息。

搶 占呼 叫：在同一個群組中，多人進行呼叫時，在相同呼叫權限的情況下，先呼叫著獲得講話權，其余用戶轉(zhuǎn)為接聽狀態(tài)。

用 戶多 組：用戶可以查看多個組的成員，可以進入多個組進行呼叫。

默 認群 組：默認群是用戶登陸后自動進入的群組，每個用戶可以指定一個默認群組。

掉線與自動重連：當數(shù)據(jù)網(wǎng)絡因某種原因斷線時，軟件會檢測網(wǎng)絡是否可用，當網(wǎng)絡可用時，軟件會重新?lián)芴栠B接。

2、系統(tǒng)特殊功能

用戶呼叫優(yōu)先級：用戶具有呼叫優(yōu)先級，管理員可以設置和修改用戶的呼叫優(yōu)先級，在相同的群組中，當優(yōu)先級別低的用戶在呼叫時，優(yōu)先級別高的用戶可以隨時中斷其呼叫，并進行呼叫。

錄音回放：用戶在調(diào)度臺和管理平臺上可以查聽每個群組的講話記錄，并可以回放每條記錄，在企業(yè)管理平臺可以查聽企業(yè)中所有的通話記錄。監(jiān)聽：用戶可以同時監(jiān)聽多個組的講話。

廣播：調(diào)度臺可以對其企業(yè)里的所有組進行廣播。

認 證 與 加 密：PTT客戶端登錄時，采用SHA1 Mac算法對用戶進行身份認證。傳輸敏感數(shù)據(jù)時，采用了SHA1和DES算法對數(shù)據(jù)進行加密。

用戶功能設置：管理員可以動態(tài)的增加或取消某個用戶的功能模塊，管理員可以設置用戶的功能,包括：好友列表；建立動態(tài)群組；群組切換；監(jiān)聽；修改用戶名字；查看群組錄音；編輯群組。

數(shù)據(jù)備份恢復:系統(tǒng)可以對數(shù)據(jù)庫關于用戶、群組和用戶日志等數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)備份和恢復功，數(shù)據(jù)備份采用SQL文本格式，可以實現(xiàn)跨平臺恢復，增加數(shù)據(jù)的安全性。

三級管理平臺：管理平臺分運營商管理和企業(yè)管理兩個級別管理：

運營商管理平臺的主要功能：增加企業(yè)用戶帳號；修改企業(yè)用戶帳號屬性；管理用戶賬號；客戶端軟件的版本管理以及在線升級設置；管理帳號權限管理；數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)恢復。

企業(yè)管理平臺的主要功能：修改用戶數(shù)據(jù)；增加群組；修改群組數(shù)據(jù)；歷史記錄管理和回放；管理二級管理賬號。

企業(yè)二級管理：修改用戶數(shù)據(jù)；增加群組；修改群組數(shù)據(jù)。

3、多功能調(diào)度臺

強插：調(diào)度臺可強行插入任何組群的對講。

強拆：調(diào)度臺可強行用戶離開某組。

遙斃：調(diào)度臺可遠程“關閉”終端的集群功能。

強拉:調(diào)度臺可將不在當前群組中的在線成員，強行拉到該群組中。

呼叫：調(diào)度臺可以對用戶進行單呼和組呼。

可視化調(diào)度：集手機、人員定位、集群對講為一體。

兩級調(diào)度：企業(yè)管理平臺增加的每個二級管理賬號都會增加一個二級調(diào)度賬號,二級

調(diào)度賬號只可以調(diào)度管理其所屬于的二級管理的賬號。