（通信与信息系统专业论文）北京800mhz无线政务网gis短消息服务系统的开发.pdf

北京交通大学硕士学位论文中文摘要 中文摘要 摘要：t e t r a 数字集群通信系统具有兼容性好、开放性好、频谱利用率高和保密 功能强等优点，在公共安全、轨道交通等各领域的应用日益广泛。地理信息系统 ( g i s ) 具有空间可视化的优点和一定的空间分析处理能力，能够满足调度用户 对空间可视化的需求，使t e t r a 数字集群通信系统的调度员能够更直观快捷地 了解实时情况，使指挥调度更加准确。 本文基于北京8 0 0 m h z 数字集群无线政务网，开发了集成t e t r a 数字集群 调度系统和地理信息系统的g i s 短消息服务系统。同时为适应调度员的操作习惯， 本文根据用户需求开发了g i s 与调度系统通过电子地图实现组呼的功能。 由于用户终端的定位信息数据量较大，本文使用t e t r a 数字集群标准中推 荐的、传输开销较小的l i p 协议作为地理信息的传输协议，使用短数据业务作为 实现功能的承载业务。为提高系统对用户终端的兼容性，系统分为指挥中心服务 器和用户终端两部分分别开发。指挥中心服务器通过系统设备t c s 服务器接入北 京8 0 0 m h z 数字集群无线政务网，使用e a d s 公司为用户应用和二次开发专门提 供的t c sa p i 接口实现各种通信业务，使用l i p 协议完成地理信息的采集和用户 终端的管理。用户终端通过t e t r a 数字集群标准的空中接口接入北京8 0 0 m h z 数字集群无线政务网，使用l i p 协议完成地理信息的上传和申请。出于对系统设 备的保护，g i s 不能直接与北京8 0 0 m h z 数字集群无线政务网相连接，所以本文 通过s o c k e t ( 套接字) 方式开发了g i s 与调度系统的组呼接口，实现电子地图的 组呼功能。 本文开发的g i s 短消息服务系统适用于北京8 0 0 m h z 数字集群无线政务网的 所有用户，并且兼容m o t o r o l a 、s e p u r a 等公司的终端设备。目前系统已经应用于 北京市公安局公安交通管理局，并在日常指挥调度和岗位勤务工作中起到重要的 作用。 关键词：t e t r a ：数字集群；短数据业务：u p ；g i s 分类号：t n 9 2 9 5 2 北京交通大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t a b s t r a c t ：t e t r a d i g i t a lt r u n k e ds y s t e m ，c h a r a c t e r i z e db yg o o dc o m p a t i b i l i t y , o p e n n e s s ， f r e q u e n c yu t i l a n c ea n ds e c u r i t y , h a sb e e nm o r ea n dm o r ew i d e l yu s e di np u b l i cs e c u r i t y , r a i lt r a m c a n ds o m eo t h e rf i e l d s g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ( o i s ) c a nr e p r e s e n t st h eg e o 脚m c i n f o r m a t i o ni nv i s u a lf o r m , a n dh a st h ec a p a b i l i t i e so f g e e - s p a t i a la n a l y s i sa n dp r o c e s s i n g s ot h e d e v e l o p m e n to ft h ed i s p a t c h e rs y s t e me m b e d d e dg i sc a r lk n o wt h er e a l - t i m es a t u a t i o nm o r e c o n v e n i e n ta n dm a k ed i s p a t c h e r s w o r ke x a c t l y t h i sp a p e rg i v e st h ed e s i g n i n ga n dd e v e l o p m e n to ft h eg i ss h o r td a t as e r v i c es y s t e m i n c l u d i n gd i s p a t c h e ra n dg i so v e rb e i j i n g8 0 0 m hd i g i t a lt m n k e dr a d i on e t w o r k i na d d i t i o n , a c c o r d i n gt ot h eu s e r s r e q u i r e m e n t s ，t h ef u n c t i o no fg r o u pc a l ls e tu pb yg i si sa l s od e v e l o p e df o r d i s p a t c h eh a b i t t h i sp a p e ru s e sl i pa st h et r a n s m i s s i o np r o t o c o lo fl o c a t i o ni n f o r m a t i o n , w h i c hi sc o m m e n d e d b yt e t r a 。a n ds d sa ss e r v i c e t h es y s t e mi nt h i sp a p e ri n c l u d e sac e n t e rd i s p a t c h e ra n du s e r t e r m i n a o si no r d e rt oi n c r e a s ec o m p a t i b i l i t y t h ec e n t e rd i s p a t c h e ra c c e s s e sb e i j i n g8 0 0 m h zd i 西t a l t m n k e dr a d i on e t w o r kb y1 s ，a n du s e st c sa p io fe a d sf o rc o m m u n i c a t i o n a n dl i pi su s e d h e r ef o rc o l l e c t i o no fl o c a t i o na n dm a n a g e m e n to fu s e rt e r m i n a l s u s e rt e r m i n a l sa c c e s sb e i j i n g 8 0 0 m h zd i g i t a lt m n k e dr a d i on e t w o r kt h r o u g ha i r - i n t e r f a c e l i pi nt h e mi su s e df o rr e p o r t i n ga n d a p p l i c a t i o no fl o c a t i o ni n f o r m a t i o n b e c a u s eg i sc a n tb ec o n n e c t e d 诵t l lb e i j i n g8 0 0 m h zd i g i t a l t m n k e dr a d i on e t w o r kd i r e c t l yf o rs e c u r i t y , t h i sp a t e rd e v e l o p e dg r o u pc a l lf r o me - m a pi n d i s p a t c h e rb ys o c k e t t h eg i ss h o r td a t as e r v i c es y s t e mi nt h i sp a p e rc a r lb eu s e db ye v e r yu s e ro fb e i j i n g8 0 0 m h z d i g i t a lt r u n k e dr a d i on e t w o r k ri sc o m p a t i b l ew i t hu s e rt e r m i n a lo fm o t o r o l aa n ds e p u r a i th a s b e e na l r e a d yu s e di nb e r i n gt r a f f i cm a n a g e m e n tb e r e a u n o wi ti sv e r yi m p o r t a n ti nn o r m a lw o r k k e yw o r d s ：咖a ；d i 舀t a lt r u n k e d ；s h o r td a t as e r v i c e ；l i p ；g i s g l a s s n o ：t n 9 2 9 5 2 北京交通大学硕士学位论文图 图1 1 图2 1 图2 - 2 图2 3 图2 4 图3 1 图3 2 图5 1 图5 2 图5 3 图5 4 图5 5 图5 - 6 图5 7 图5 8 图5 - 9 图5 1 0 图5 1 l 图5 1 2 图5 1 3 图5 1 4 图5 1 5 图5 1 6 图5 1 7 图5 1 8 图6 1 图6 2 图6 3 图6 - 4 图 t e t r a 数字集群移动通信系统接口3 北京8 0 0 m h z 数字集群无线政务网网络结构8 通过e 1 连接的t c s 单用户系统1 0 通过i s d n 连接的t c s 单用户系统。1 1 t c s 多用户系统。1 2 g i s 短消息服务系统1 4 g i s 短消息服务系统工作原理1 5 指挥中心服务器网络结构2 8 t c s 用户应用和t c sa p i 的交互。3 0 指挥中心服务器的流程图3 l 指挥中心服务器界面3 5 用户终端显示界面3 6 刷新时间设置的界面3 6 用户统计信息晃面3 7 用户信息明细界面3 8 打开位置信息的界面。3 9 输入用户终端i s s i 界面3 9 关闭位置信息晃面4 0 输入用户终端i s s i 界面4 0 设置g p s 上传时间间隔界面4 1 输入用户终端i s s i 界面4 1 输入上传时间界面4 2 设置g p s 上传距离界面4 3 输入用户终端i s s i 界面4 3 输入上传距离界面。4 4 用户终端硬件结构4 5 用户终端软件结构4 6 用户终端的流程图4 8 g i s 程序主界面4 9 北京交通大学硕士学位论文 图 图6 5g i s 程序程序主菜单5 0 图6 6 组管理界面。5 l 图6 7 预设显示用户界面。5 2 图6 8 组用户位置显示界面5 3 图6 - 9 折叠右侧按钮后的界面5 4 图6 1 0 打开和关闭g p s 模块的界面5 4 图6 11查找卫星状态界面5 5 图6 1 2 设置刷新时间界面5 6 图7 1电子地图发起组呼的流程图。5 9 图7 - 2 发起组呼界面一6 l 图7 3 发起组呼时指挥调度模块的界面。6 2 图7 4申请讲话权界面6 2 图7 5 结束组呼界面。6 2 北京交通大学硕士学位论文 表 表4 1 表4 - 2 表4 3 表4 - 4 表4 5 表4 6 表4 7 表4 8 表4 9 表4 1 0 表4 1 1 表5 1 表5 - 2 表7 1 表7 2 表7 - 3 表7 4 ：表 短位置报告p d u 2 1 位置报告打开请求p d u 2 1 位置报告关闭请求p d u 。2 2 位置报告打开响应p d u 2 2 位置报告关闭响应p d u 2 2 修改上传时间间隔请求p d u 2 3 修改上传距离间隔请求p d u 2 3 修改上传时间间隔响应p d u 2 4 修改上传距离间隔响应p d u 2 5 时间间隔编码2 6 距离间隔编码。2 6 t c sa p i 组件3 0 字段组合含义3 4 发起组呼请求格式5 7 申请讲话权请求格式5 7 释放讲话权请求格式5 8 结束组呼请求格式5 8 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交 通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 导师签名： 占新 f 签字日期；剃年占月r l e l 签字日期：乒男年多月像且 北京交通大学硕士学位论文独创性声明 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除 了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的 同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意 学位论文作者签名：讳睁 签字日期：加占 年易月j ) ，日 6 7 致谢 本论文的工作是在我的导师孙昕副教授的悉心指导下完成的，孙昕教授严谨 的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年来孙 昕教授对我的关心和指导。 孙昕教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，对于我的科研工作和论文 都提出了许多的宝贵意见，在学习上和生活上给予了我很大的关心和帮助，再次 向孙听教授表达我诚挚的谢意。 在实验室工作、学习和生活中，黄清老师也给予了我很大的关心和帮助，在 此也向黄清老师表示衷心的感谢。 在实验室科研以及撰写论文期间，陈妍师姐、陈志平、金照丰、马最、马浩、 陈杰、杜硕师兄给了我很多宝贵的意见和参考，张伟男、卢瑞峰等同学对我论文 中的研究工作给予了热情帮助，正是和他们不断的交流和热烈的讨论使我对我的 科研工作保持了极大的热情和信心，才使得我的开发工作得以顺利完成，在此要 向他们表达我的感激之情。 此外，还要感谢在开发、调试阶段给予我大力支持的北京信息办和交管局， 他们提供的现场环境及设备也为我的开发工作提供了很大的帮助。 最后，我要感谢我的家人，是他们给了我很多精神和物质上的鼓励和支持， 他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。 i i 北京交通大学硕士学位论文 引言 1 引言 1 1 概述 集群通信诞生于2 0 世纪7 0 年代，是一种共享资源、分担费用、共用信道设 备及服务的多用途、高效能的无线通信系统。集群通信通过中央集中控制管理系 统信道，以动态方式迅速把空闲信道分给需要发起呼硼的用户，以实现用少量信 道为大量用户提供通信服务的目的，可以缓解频率资源紧缺的状况。集群通信是 处理紧急或突发事件的最有效的调度指挥通信工具，适用于一些对于指挥、调度 功能有较高要求的部门。 集群通信系统诞生之初为模拟系统，随着数字通信的迅速发展，模拟集群通 信系统显示出了频带利用率低、不能提供高速率数据服务、保密性差、移动设备 成本高、网管控制存在一定的问题等诸多缺点，已经不能满足信息时代人们对通 信的需求，所以模拟集群通信系统正逐渐被数字集群移动通信系统所取代。 数字集群通信系统利用了当今先进的数字通信技术。它采用数字信令方式、 语音数字编码技术，使得网络内传输的全部是数字信号，从而实现了系统接续速 度快、可靠性高的特点。调度功能强是数字集群通信系统突出的优点，它除了具 有无线通信的语音功能外，还具有一些更适合指挥调度网的功能，例如：紧急呼 叫、动态呼叫限时、动态重组等。由于具有诸多优点，它在专用指挥调度通信领 域一直扮演着十分重要的角色。目前国际上主要的数字集群通信系统标准主要有： 欧洲电信标准协会( e t s i ) 推荐的陆地集群无线电t e t r a 、m o t o r o l a 的i d e n 和以色列的f h m a 。在这些系统标准中，t e t r a 数字集群系统以其完善的公开 信令和标准将会成为最受欢迎的数字集群系统【l 】。 目前国外在数字集群无线通信系统的建设和应用方面已经很成熟，许多公司 已开发出大量完整的集群通信产品，并广泛应用于公共安全、轨道交通和工矿企 业嘲。 在国内，政府已经意识到了数字集群无线通信系统的重要作用。2 0 0 0 年1 2 月8 日，信息产业部发布了电子行业 ：数字集群移动通信系统体制行业标准， 该标准推荐了t e t r a 和i d e n 2 种体制。目前，我国已经建设了铁路、地铁、轻 轨、水利、公安、安全、机场等很多t e t r a 数字集群通信网。2 0 0 3 年，公安部 制定了3 5 0 m h zt e t r a 数字集群行业标准j 。 北京交通大学硕士学位论文引言 1 1 1t e t r a 数字集群通信系统 t e t ra ( t e r r e s t r i a lt r u n k e dr a d i o ，陆地集群无线通信) 数字集群标准是欧 洲电信标准协会( e t s i ) 制定的一套开放的数字集群无线通信系统标准，能够满 足集群用户在不断发展环境中的多种需求。t e t r a 系统可提供集群和非集群业 务，包括话音、电路数据、短数据信息、分组数据等，能够在直接模式( 移动台 对移动台) 下进行通信，并支持多种附加业务。t e t r a 数字集群系统是一种非常 灵活的数字集群标准，其主要优点是兼容性好、开放性好、频谱利用率高、保密 功能强，是目前国际上制定得最周密、开放性好、技术最先进、参与生产厂商最 多的数字集群标准。 在数字集群移动通信系统体制中，t e t r a 数字集群移动通信系统灵活的网络 结构，使得t e t r a 适用于小、中、大容量系统。t e t r a 借鉴了大量g s m 概念， 采用时分多址( 1 1 ) m a ) 方式以及g s m 类似的逻辑信道，载波带宽2 5 k h z ，分4 个时隙，工作频段为4 0 0 m h z 和8 0 0 m h z 。它采用较先进的a c e l p ( 改进型码激 励线性预测) 话音编码和j i 4 d q p s k 数字调制技术，支持蜂窝式连续覆盖 6 1 。 t e t r a 数字集群移动通信系统网络结构有2 类：一类为单交换中心数字集群 移动通信系统；另一类为多交换中心数字集群移动通信系统。 单交换中心数字集群移动通信系统由网络基础设施、移动台和有线台组成。 有线台和移动台是用户使用的设备。有线台是与网络基础设施有线连接的设备。 移动台按业务可分为话音终端和数据终端2 类，话音终端是由移动终端单元和终 端设备单元组成，提供用户终端业务和承载业务；数据终端仅包含移动终端单元， 提供数据承载业务。移动台按工作方式可分为集群移动台和双模移动台2 类。集 群移动台是指只能工作于集群方式的移动台：双模移动台是指既能工作于集群方 式、又能工作于直通方式的移动台，其中可以同时监视集群和直通方式的移动台 又称为双监视移动台。 对于基站较少的本地网络，可以由一个交换控制中心进行集中交换。对于基 站数量较多、覆盖范围较广、业务量较大的区域网络，也可以采用多个交换控制 中心进行分散交换。各交换控制中心的连接采用灵活的配置连接方案，如树型、 星型、网型或环型连接 6 1 。 t e t r a 数字集群移动通信系统规定了6 个标准接口，如图1 - 1 所示。 2 北京交通大学硕士学位论文引言 图西困 图1 - 1t e t r a 数字集群移动通信系统接口 f i g u r e l o l i n t e r f a c eo f t e t r ad i g i t a lt r u n k e dr a d i oc o m m u n i c a t i o ns y s t e m ( 1 ) 空中接口 空中接口分为2 种类型：集群方式空中接口和直通方式空中接口。 集群方式空中接口 该接口是移动台与基站之间的空中接口。经此接口可在网络基础设施的控制 下实现移动台与移动台之间、移动台与p s t n 、i s d n 、p d n 和p n t 用户之间的 通信。 直通方式空中接口 该接口是移动台与移动台之间的空中接口。经此接口使移动台之间能不经网 络基础设施而直接进行通信。 ( 2 ) 数字集群系统间的接口 该接口用来实现不同生产厂商的系统交换机互连。 ( 3 ) 终端设备接口 该接口用来实现移动台与外部终端设备( 例如：计算机等) 之间的连接。 ( 4 ) 与其他公网和专网的接口 该接口用来实现与p s t n 、i s d n 、p d n 和p t n 等的连接。 ( 5 ) 网管接口 该接口用来实现与网管设备的连接。 3 北京交通大学硕士学位论文引言 ( 6 ) 有线台接口 该接口用来实现与本地有线用户台的连接川。 1 1 2 t e t r a 数字集群系统业务 通过章节1 1 1 中描述的接口，t e t r a 数字集群系统可以提供以下业务。 ( 1 ) 语音业务 个呼 无线用户单个呼叫无线用户的功能，可分为带摘挂呼叫、直接呼叫和环境监 听。 组呼 无线用户可同时呼叫同一组内的多个用户。 广播呼叫 网内有权无线用户可向系统中所有用户进行单向广播呼叫。 紧急呼叫 网内的无线用户在紧急的情况下可以发起权限最高的紧急呼叫，如果系统的 资源被全部占用，则拆掉级别最低的呼叫。 ( 2 ) 数据业务 t e t r a 数字集群系统最高可传输2 8 8 妊i z 的数据，可以按照数据传输的方式 分为电路方式数据业务、短数据业务和分组数据业务。 ( 3 ) 补充业务 t e t r a 数字集群系统提供下列2 类补充业务： 专用移动无线电类补充业务 专用移动无线电类补充业务包括接入优先、抢占优先、优先呼叫、内部呼叫、 控制转移、迟后进入、调度员授权呼叫、环境监听、监听、地区选择、缩位寻址、 通话方识别、动态重组等业务。 电话类补充业务 电话类补充业务包括列表搜寻呼叫、呼叫转移、呼叫禁止、呼叫报告、呼叫 等待呼叫被连接线路身份表示、呼叫被连接线路识别限制等业务。 ( 4 ) 移动台的直通功能 普通直通功能 移动台能在脱离系统时相互间直接通信。 双监直通功能 当移动台在系统覆盖范围内时，既可以和移动台直通，同时可以监视系统进 4 北京交通大学硕士学位论文引言 行的通信。 网关直通功能 移动台可以将脱网的移动台转信入网，起到直通网关的作用。 中继直通功能 移动台可以作为转信台对2 个脱网移动台起到中继作用【羽。 t e t r a 数字集群系统能够在同一技术平台上提供指挥调度、数据传输和电话 服务，它不仅提供多群组的调度功能，而且还可以提供短数据信息服务、分组数 据服务以及数字化的全双工移动电话服务。t e t r a 数字集群系统还支持鉴权、空 中接口加密和端对端加密。t e t r a 数字集群系统同时还具有虚拟专网功能，可以 使一个物理网络为互不相关的多个组织机构服务。t e t r a 数字集群系统具有丰富 的业务种类、更高的频率利用率、高通信质量、灵活的组网方式，许多新的应用 ( 例如：车辆定位、图像传输、移动互联网、数据库查询等) 都已在t e t r a 数 字集群中得到广泛的实现。 1 2 国内外g i s 短消息服务器的发展 地理信息系统( g i s ) 最先从北美、加拿大等先进的国家发展起来，这个技 术传入到中国的时候大概是上个世纪8 0 年代初期。最早g i s 技术主要用来做地 学研究，辅助科研，由于当时计算机都没普及，g i s 更没有普及。随着i t 的发展， 9 0 年代g i s 技术进入了电子政务化时代，再往后随着互联网、大众信息化的推动， g i s 逐步为这些领域提供服务。此时g i s 开始从专业的应用走向政府社会化应用， 包括企业级应用网。 目前在我国，g i s 主要有一下4 大类用户。 第一大类是政府，包括国家用的比较早的像国土部门，做土地利用调查、土 地利用检测等，都需要这样的技术；水利部门，做防汛、抗旱、水资源管理、农 田水利工程等都需要地理信息；环境保护、林业、农业、房产、规划等部门。还 有其他包括工商、税务等政府部门也都需要地理信息系统技术。像交通、公安领 域做自然管理、形式管理、交通管理等，地理信息技术在政府领域可以得到广泛 地应用。 第二大类是企业用户。例如：电力、电信、有线电视，是属于需要对网络设 备空间进行管理的，也需要地理信息技术。现在包括城市的自来水公司、管线、 煤气、热力、管道的供应都需要地理信息系统。另外还有一些商业规划的选址， 这些都是在企业领域的应用。 第三大类是军事，例如：军事演习，主要应用于国防领域。 北京交通大学硕士学位论文引言 第四大类是社会大众化领域。目前比较常见的基于w e b 浏览器的电子地图， 其后台核心都是用地理信息服务做支撑的。还有导航、p d a 等都能提供位置服务， 其后台也是以地理信息技术为支撑的【1 0 1 。 从g i s 的用户可以看出，大多数需要应用g i s 的用户同时也是t e t r a 数字 集群通信系统的用户。目前，大多数t e t r a 数字集群终端设备都带有g p s 功能 模块，能够获取自身的g p s 信息并将该信息上传到指定位置。这就为在t e t r a 数字集群通信系统的基础上开发g i s 应用奠定了基础。此外，2 0 0 5 年e t s i 公布 的e t s it s1 0 03 9 2 1 8 1 中推荐u p ( l o c a t i o ni n f o r m a t i o np r o t o c 0 1 ) 协议作为在 t e t r a 数字集群通信系统中传输g p s 信息的标准协议，将各终端设备生产商自 定义的g p s 信息传输协议进行了统一这使得在t e t r a 数字集群通信系统的基 础上开发出兼容各厂商终端的g i s 服务系统成为可能。 1 3 论文的选题意义及主要工作 目前国内还没有将数字集群调度台与g i s 短消息传输、用户位置显示功能相 结合的综合服务系统，国外虽有类似的系统，但大多不符合国内的业务需求和操 作习惯。因此，本选题具有很强的实用性。 本文详细论述了g i s 短消息服务系统的设计和具体开发过程，同时详细分析 了t e t r a 数字集群标准为g p s 定位功能推荐的l i p 协议，为以后的进一步开发 提供依据，最后分析了从电子地图发起组呼时，调度台的处理过程。 第2 章首先描述了北京8 0 0 m h z 数字集群无线政务网，其中详细地论述了为 g i s 短消息服务系统提供接入接口的t c s 服务器；第3 章分析了( 3 i s 短消息服务 系统的设计原理，对系统的硬件结构、数据流程和具体功能进行设计；第4 章对 l i p 协议进行了分析，并对一些重要部分进行解码；第5 章阐述了指挥中心服务 器的开发过程；第6 章说明了用户终端的开发过程；第7 章说明了对从电子地图 发起的组呼的处理。 6 北京交通大学硕士学位论文北京8 0 0 m h z 数字集群无线政务网 2 北京8 0 0 m h z 数字集群无线政务网 为迎接2 0 0 8 年北京奥运会，作为“数字北京 、“数字奥运 的无线通信指挥 调度网络平台，由卫通公司于2 0 0 3 年建设了北京政府6 0 项重大工程之一北 京8 0 0 m 陇数字集群无线政务网，目前已经投入使用并扩容该网络在净化北京 电磁化境、节约频率资源和社会资源的同时，极大地提高北京国际化大都市的应 急指挥调度能力，满足公安、安全、卫生、消防、司法、应急等政府部门的指挥 调度能力u 。 2 1 网络结构 北京8 0 0 m i - i z 数字集群无线政务网使用欧洲的e a d s 公司提供的数字集群通 信系统组网方案，这是一套完全依据t e n 认数字集群标准开发的数字集群通信 系统，不但提供了网络所需的全部设备，还为用户的第三方应用提供了接口，便 于用户按照自己的特殊需求进行自定义开发【1 2 1 。 e a d s 数字集群通信系统为用户提供两种第三方应用的接口。一种为无线方 式接口，也称为离线方式接口，即位于无线终端的终端设备接口( p e i ) ，使用r s 2 3 2 接口将无线终端和运行第三方应用的终端p c 设备相连接，终端p c 设备通过 p s 2 3 2 接口发送a t 命令，实现对无线终端的控制。该方式将无线终端作为接入 数字集群网络的接入设备，能够实现的功能只有无线终端的功能，无线接入方式 的数据传输速率有限，在指挥调度过程中具有一定的局限性。但这种方式不需要 进行额外的网络建设，只要在数字集群通信系统覆盖范围内都可以使用，移动性 较好。 e a d s 为用户提供的另一种第三方应用接口为有线方式接口，即与网络设备 通过有线链路相连接的有线台接口。运行第三方应用的终端p c 设备通过固定的 线路直接或间接与数字集群通信系统的交换设备相连接，通过e a d s 为用户提供 的专用第三方应用接口( t c sa p i ) 实现通信、数据传输、管理等功能。e a d s 数字集群通信系统中提供一个t e t r a 连接服务器( t c s ) ，并通过口网将t c s 与交换设备相连接，第三方应用通过t c s 间接的连接到交换设备上。该方式的缺 点为需要有线链路( 碑或e 1 链路) ，设备不能移动。由于第三方应用间接与交换 设备相连接，能够实现多种无线终端不能够实现的功能，例如：多组呼叫、派接、 动态重组等，同时可以实现较高速率的数据传输，从而为无线终端定位信息的传 输提供基础，另外该方式还可以对无线终端进行管理。 7 北京交通大学硕士学位论文北京8 0 0 m h z 数字集群无线政务网 北京8 0 0 m h z 数字集群无线政务网的网络结构如图2 - l 所示，由于使用t c s a p i 作为系统的接入方式，所以在网络结构中给出了该设备，但不使用调度台或 第三方应用的网络可以不具有该设备【1 引。 断一 终端 国 i r i “c ： - - 图2 1 北京8 0 0 m h z 数字集群无线政务网网络结构 f i g u r e2 l n e t w o r ks t r u c t u r eo f b e i j i n g8 0 0 m h zd i g i t a lt r u n k e dr a d i on e t w o r k 北京8 0 0 m h z 数字集群无线政务网的设备主要包括：t e t r a 数字交换机 ( d x t ，d i g i t a le x c h a n g ef o r t e t r a ) 、t e t r a 基站( t b s ，t e t r a b a s e s t a t i o n ) 、 调度台工作站( d w s ，d i s p a t c h e rw o r k s t a t i o n ) 、配置和数据分布服务器( c d d ， c o n f i g u r a t i o na n dd a t ad i s t r i b u t i o ns e r v e r ) 、i p 骨干网、t e t r a 连接服务器( t c s ， t e t r a c o n n e c t i v i t ys e r v e r ) 及第三方应用、网关g p r s 支持节点( g g s n ，g a t e w a y g p r ss u p p o r tn o d e ) 、域名服务器( d n s ，d o m a i nn a m es e r v e r ) 、网管系统 ( n e t a c t ) 、鉴权密钥管理服务器( a k e s ，a u t h e n t i c a t i o nk e ym a n a g e m e n ts e r v e r ) 竺 可o t e t r a c o n n e c t i v i t ys e r v e rf r c s ) 是e a d st e t r a 数字集群通信系统为t c s 客户端提供的一个应用程序编程接口( a p i ：a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ) ， 第三方用户应用通过t c s 可以使用t e t r a 全网范围内的一整套业务，本文会对 该设备进行更详细的论述。 黔旱 北京交通大学硕士学位论文北京8 0 0 m i - i z 数字集群无线政务网 t e t r a 基站将无线终端无缝隙的连接到e a d st e t r a 系统，通过提供空中 接口和交换机接口，实现无线用户单元( 终端) 与t e t r a 系统的连接，在无线 用户单元和t e t r a 数字集群系统基础设施之间传送所有的语音和数据信息。基 站也是模块化结构，每个机柜可以配置l 4 个载波( 4 - q 6 个无线信道) ，每个基 站可扩展成2 个机柜，最多8 个载波3 2 个无线信道。基站发射功率2 5 w ，接收 采用分集接收的方式。 d x t 用来传递呼叫双方的语音和数据，在t e t r a 数字集群系统中，d x t 是 全网的交换和控制中心，用于连接基站、c d d 服务器、调度系统、网管系统和其 他外部网络，以及在呼叫方之间传输数字化的语音和数据。它可以处理个呼和组 呼。交换机结构模块化，载波容量可以从1 6 - - 2 5 6 个( 6 4 - 1 0 2 4 个信道) ，用户容 量可以从1 0 0 0 - - 1 0 0 0 0 0 进行扩展。 a k e s 为系统中的终端提供鉴权服务。 c d d 为t c s 提供数据管理服务。 d n s 为系统中的设备提供域名服务，但并不与互联网相连接。 g g s n 为无线用户提供婵数据包网关和地址分配服务，此外，g g s n 还提供 m 服务的权限管理。 n e t a c t 负责整个系统的管理，是对设备技术和运行进行管理的主要部分。 2 2t c s 服务器 t c s ( t e t r a c o n n e c t i v i t ys e r v e r ) 服务器是e a d s 为第三方客户端应用程序 提供的一个a p i 接口，使第三方客户端应用程序可以通过网络实现各种业务。所 提供的业务包括语音呼叫、状态消息、文本消息、回呼请求、用户数据管理及跟 踪网络数据的变化。 2 2 1t c s 第三方应用 t c s 第三方应用的范围很广，归纳起来可以分以下3 种类型： 命令和控制系统 命令和控制系统( c o s ) 可以通过t c s 服务器接入t e t r a 系统的业务中， c c s 服务器可以同时为一个或者更多的c c s 用户应用提供服务。这就为基于t c s 的二次开发提供了极大的便利，开发人员可以在此基础上开发更高级的c c s 系统 应用，例如：通过空中接口将现存组添加到终端中。在指挥调度中起到重要作用 的调度台便是命令和控制系统。 9 北京交通大学硕士学位论文北京8 0 0 m h z 数字集群无线政务网 数据业务应用 典型的数据业务应用主要包括发送和接收测量数据信息集( 例如：自动车辆 定位( a v l ) 等) 以及操作命令或指令。调度员可以通过a v l 在地图上看到当前 车辆的位置，操作命令应用可以通过t c s 发送和接收运行控制程序中的消息( 例 如：操作命令) 。本文所设计的g i s 短消息服务系统便是基于数据业务的应用 1 1 4 1 5 1 用户管理 用户管理包括组织块、通信组、工作站用户、用户应用以及无线用户的管理。 通过t c s ，可以实现外部系统使用第三方应用来管理t e t r a 系统中的用户【1 6 1 。 2 2 2t c s 网络结构类型 根据t c s 服务器的用户数量，t e t r a 数字集群通信系统的t c s 网络结构分 为2 种类型：t c s 单用户系统和t c s 多用户系统。其中根据用户与服务器的连接 方式的不同，t c s 单用户系统又分为通过e l 连接的t c s 单用户系统和通过i s d n 连接的t c s 单用户系统【1 7 1 2 2 2 1 通过e 1 连接的t c s 单用户系统 对于t c s 单用户系统，可以通过e l 连接来传输语音、信令和数据业务，进 而接入到t e t r a 系统中。这种连接情况需要一个 ：g e a r 卡，连接在调度终端( p c ) 的p c i 插槽上，主要完成t e t r a 编解码工作。在这种情况下，还需要一个c d d 服务器完成数据管理业务，但c d d 必须通过d x t 为t c s 提供这些业务。 图2 2 示出了通过e 1 连接的t c s 单用户系统结构。在该结构类型中，用户 应用与t c s 服务器共存于同一台调度终端( p c ) 上，该p c 的p c i 插槽上插有一 块x g e a r 卡，x g e a r 卡通过一条e l 链路与d x t 连接，数据和信令都通过这条线 路传输。 图2 - 2 通过e l 连接的t c s 单用户系统 f i g u r e2 - 2s i n g l e - u s e rt c ss y s t e mb yc o n n e c t i n ge l 1 0 北京交通大学硕士学位论文北京8 0 0 m h z 数字集群无线政务网 2 2 2 2 通过i s d n 连接的t c s 单用户系统 对于t c s 单用户系统，还可以通过i s d n ( i n t e g r a t e ds e r v i c e sd i g i t a ln e r o ) 来传输语音、信令和数据业务，进而接入t e t r a 系统中。在这种情况下，如果 用户应用需要语音业务，则还需要一块e d s t c ( e n h a a c 冶dd i s p a t c h e rs t a t i o nf o r 1 e t r ac o n t r o l l e r ) 卡在网络和音频外设之间完成t e t r a 编解码工作。同e 1 连 接的t c s 单用户系统一样，还需要一个c d d 服务器完成数据管理业务，但c d d 必须通过d x t 才能为t c s 提供这些业务。 图2 - 3 示出了通过i s d n 连接的t c s 单用户系统结构，t c s 应用与t c s 服务 器共存于一台p c 上。对于具有语音功能的用户应用，其用户端需要一个e d s t c 卡，用户应用通过这个卡与i s d n 网络相连；没有语音功能的用户应用则不需要 e d s t c 卡，可直接连至i s d n 网络。在d x t 与i s d n 网络之间还需要一个e p c o ( e 1 i s d np r o t o c o lc o n v e r t e r ) 转换器来完成e 1 i s d n 协议转换，e p c o 通过e 1 口与d x t 相连。 有语音的用户应用 蕊豳岁器 无语音的用户应用 图2