800兆集群通讯网方案-河北银星原稿.doc

800兆集群通讯网方 案河北银星电子有限公司二二年三月二十九日 序 河北银星电子有限公司在此荣幸地将UNDEN ESAS 800MHZ 集群介绍给 ，友利电最新型的ESAS 集群无线系统是新一代集群系统，它将提供多区覆盖，用户全自动漫游和无线信道机资源的高效率使用，等多种功能。ESAS 集群系统是通信技术和计算机技术相结合的高科技产品，集群系统可使许多用户共享相对有限的频率资源，并将系统信道动态地分配给每个用户，从而使整个系统工作于最佳状态。第一章 概 述1.1 当前集群通信系统技术概况移动通信从应用角度可分为公众移动通信和专用移动通信。专用移动通信是移动通信中发展最早的门类之一，应用领域十分广泛。国外于80年代推出的集群通信系统已作为新的专用无线电调度系统得到了应用和发展，从而专用移动通信进入一个新的阶段。集群通信系统是一种多信道、多用户共用的无线调度通信系统，一般使用800MHZ频段，采用大区多基站覆盖和按需分配方式。其主要特点是共用频率与设施、共享覆盖区、共享通信服务。因此，它是一种用途多、效能好、质高价廉的先进专用移动通信系统。集群通信系统的工作方式有三种，即：消息集群、准传输集群和传输集群。如采用消息集群（Message Trunking）方式，在通话过程中，用户始终占一固定信道，信道利用率低，因为它不是信道动态分配方式，而是按需分配方式。传输集群（Transmission Trunking）是动态分配信道，通话双方不在同一固定信道上通话，当发话人按下通话开关时由系统控制中心随机分配一个信道。所以传输集群方式提高了信道利用率，但有通话不连续性，甚至丢失信息的弊端。准传输集群(Quasi Transmission Trunking)是为克服上述两种方式的缺点并兼顾其优点而设计的一种集群方式，就是当讲话间隔超过一定时间时才更换信道。集群通信系统的信道控制方式有集中控制（或称专用信道控制）和分散控制（或称分布式控制）两种。但无论是集中控制还是分散控制均通过系统内的计算机软、硬件来实现，用户并不参与操作。考虑到集群系统性能价格比，我国大部分城市的专业集群通信系统均采用分散控制方式。分散控制方式是一种随路信令的控制方式。它用随路信令调制话音频带300HZ以下的亚音频，信令和话音同时在一个信道里传输。在这种系统中移动台可预先获得可用信道，无需扫描，因而接入时间短。另外，由于每个信道独立完成信令交换，可在任何空闲信道上实现接入系统的操作，减少系统的交换负荷，提高可靠性。分布式控制集群系统，不用专用控制信道，所有信道都可用于通话，而且当某一转发器发生故障，系统中的其它转发器仍能正常工作。1.2 建网规模及覆盖范围本网基站为5信道，天线挂高60米，以覆盖作业区为目的，实现以主基站为中心站的区域电话互连和调度指挥网。第二章 建网要求2.1 对系统功能的要求（一）本系统采用单工、双工工作方式，应有群呼调度功能。网内双工无线用户间，无线与有线用户间，有线与无线 用 户 间 实 行全自动 拨号。 （二）系统具有紧急呼叫功能。（三）系统要有先进的网络管理功能。（四）用户具有自动越区登记和自动漫游功能。（五）信道拥挤情况下，具有自动排队功能。（六）系统应能提供的业务种类：1电话业务2数据传输3语音邮箱4特种业务服务（七）对用户通话进行计时、计费、呼叫成功、呼叫失败等业务量的统计记录。记录内容包括：1主叫号码2被叫号码3呼叫日期4起呼时间5终止时间6通话时长7呼叫类型8占用信道号（八）对用户通话时间，通话权限进行限制或禁用。（九）用户对信道使用应具有三级以上优先权。（十）用户应具备以下基本功能：1号码重拨2号码存储3自动回叫4语音提示（十一）系统对重点用户应有专用话音信道予以保障。2.2 系统用户覆盖半径1双工车载台大于40KM2双工手机大于 20 KM2.3 对系统容量的要求1首期全网用户：25部2SMS316车台（双工）：5部3SPS8000EDB（双工）：20部2.4 站址位置说明站址位于 内：地理位置： X= Y=海拔高度： 米天线挂高：60米第三章 设计依据3.1 设计依据根据对方提供的有关资料。3.2 设计原则（1）充分合理利用频率资源，发挥集群通信网的功效；统一规划，最大限度地节省投资。（2）集群通信系统基本能覆盖用户要求。（3）基站站址的选取，应尽量选用基础设施较完备的地点，以充分利用现有的机房和交换机，降低系统造价，方便系统的运行维护。3.3 技术建议书内容建议书内容包括：设备选型、频率选取、通信网规划、网络结构定型及描述、编号方案、话务量计算、通信覆盖范围计算、相关接口设备及有关施工条件等内容。第四章 工程总体方案4.1 设备选型拟定采用日本UNIDEN（友利电美国及菲律宾公司生产）公司的ESAS集群调度系统，频段为800MHZ频段。4.2对所选设备的定性描述ESAS-Extended Sub Audible Signaling 是UNIDEN（友利电）公司为满足中国不断发展的通信市场的需要，开发并推出的新一代800MHZ集群系统，ESAS信令在技术上完全与现有LTR信令系统兼容。ESAS系统采用亚音频随路数字信令，传输集群工作方式，信令采用300BIT/S亚音频FSK调制方式与话音同时传送，不需专用控制信道，全部信道均作为话音信道，保证了系统的高效利用和较大的用户容量。ESAS系统的兼容特性，允许ESAS无线电台可同时工作于ESAS和LTR系统中；而原有LTR无线电台亦可通过升级，在ESAS系统中获得新的功能。基于LTR系统的基本集群功能，ESAS系统提供了许多新功能，如：自动漫游和自动位置登记的大范围联网；集成话音邮箱；最佳路由选择；快速拔号；呼叫转移；多种有线、无线接口；多种服务等级等。这种多性能的产品为集群操作者提供了有利的竞争地位。除了软件上增加新的功能外，与LTR系统相比，ESAS系统在硬件上增加了集群基站控制器（Trunking Site Controller）,为实现上述功能提供了硬件保证。TSC在联网系统中起着有无线交换机的作用，完成系统的接续控制和信令交换等工作，并可及时用备份转发器替代故障转发器，维持系统正常工作；若TSC发生故障，系统仍能实现基本的集群功能，保证了系统的可靠性。ESAS系统是一广域网络系统，多个单基站系统可连接组成一个网络，移动用户可在网络系统中漫游。这是因为ESAS系统在保留LTR系统GID（GROUP ID）码的同时，又新设计了一个UID（UNIQUE ID）码。ESAS系统的网络功能是通过UID码实现的。4.3 通信网规划根据天线挂高在60米左右，尽量保证所组建的800MHZ集群移动网有较为理想的覆盖范围。在高大建筑物密集、基站辐射受到严重阻碍的工作区域，可增设直放站弥补。4.4 网络结构分析（*）ESAS网络的控制采用分布式控制方式，这种分布式网络控制方式为集群操作者的组网提供了极大的灵活性。使它们能针对不同的需用要灵活地分配网络系统资源，使这些资源得到最经济最合理的利用。ESAS网络结构分为两部分：数据网络和话音网络。话音网络是通过电话接口板拔号线来实现的，一般均为网型结构。数据网络可根据连接方式分为线性链状网、环型网或它们的组合。4.5 频率配置方案国家对800MHZ集群移动通信频段的使用规定如下：基地站发射频率（移动台接收频率）：851.000 - 866.000MHZ基地台接收频率（移动台发射频率）：806.000 - 821.000MHZ收发频率间隔：45MHZ 相临频道间隔：25kHZ4.6 有线互连及编号方案系统有线接口支持二线E&M接口标准。可支持DTMF、MF,脉冲拨号方式。通过选择相应的中继线可实现有无线双向等位拨号。该网允许移动用户入有线网，因此对移动用户间的调度呼叫、选呼呼叫和有线互联呼叫以及部分移动台的自身号码作如下描述：（1）移动用户间的调度呼叫允许同一小组内的用户呼叫本组用户，通话方式为按下讲话开关，即能呼叫本组用户，如允许也可实现不同组内的用户间呼叫。（2）移动台选呼移动台有自身号码的移动用户间可进行选呼，选呼方式为主呼方发起呼叫后，直接拨打对方移动台号码即可。（3）有线互联移动台发起呼叫后，直接拨打所要联系的电话号码即可，如有线方要找移动台，可直接拨号联系。（4）编号方案为方便操作，全网统一编号。4.7 系统用户量概算话务量是度量通信系统通话业务繁忙程度的指标。话务量计算，不仅要计算系统的话务量，并且应根据已知的数据及统计结果确定出系统的容量。衡量通信的接续质量的主要标准是呼损率，它以发起呼叫次数的百分数表示。集群通信系统的呼损率通常取5%-15%，专业网可适当放宽，在此按10%的呼损率进行设计。在工程设计中，需要忙时话务量的指标，忙时话务量是工程设计的依据。一些移动通信网的统计数字表明，对于专用移动电话网，不同业务性质用户忙时话务量也不一样，一般可按0.0080.03ERL来考虑。在本设计中采用忙时话务量AB=0.03。对于一个无线通信系统，系统可容纳用户数与无线信道数允许呼损率和平均每用户的忙时话务量有关，有以下计算公式。 CKT A AB=- M=-3600 3600 ABM-系统用户量 A-总话务量AB-忙时话务量 C-通话次数K-忙时集中系数 T-每次通话时间已知信道数和呼损率由爱尔兰呼表可知：基站（5信道）的总话务量为：A=2.881Erl 由以上公式计算得基站的用户容量：A2.881 M = -=- = 96个 AB 0.03由以上结果可知，全网总的用户量为：M = 96个4.8 系统用户量概算移动通信的理论计算是工程设计中不可缺少的一部分，它从理论上说明了本技术方案的可行性。以下对系统的通信概率，上下行覆盖半径等指标给出了理论计算。4.8.1 通信概率通信概率是指移动台在无线覆盖区内或覆盖边缘进行通信时，满足一定话音质量要求的成功概率。对大区制结构，其覆盖半径较大，一般中小城市均采用一个基站，边缘的大部分地域人口稀少，因此，采用此结构的覆盖区边缘的通信概率一般设为50%为宜。4.8.2 系统覆盖范围移动通信系统中，系统的通信覆盖范围取决于系统参数和环境因素。系统参数包括频率、发信功率、收信功率、收信灵敏度、天线增益、传输线损耗、天线高度等，环境因素包括地形、地貌变化、建筑高低和密度、树木密度、电波多径传输等。系统参数很容易确定，但环境因素的确定非常困难。因此，移动通信系统的通信覆盖范围没有精确的计算公式可用，工程上一般采用经验公式和传播预测模型来预测通信覆盖范围。本报告采用工程上常用的奥村传播预测模型来预测通信覆盖范围。以下，首先给出计算用到的设计方程和经验公式：SM=SG-SLSG=Pt+Gt+Gr+Pr.minSL=Lpath+Lt+Lr式中：SM-系统余量（dB）SG-系统增益(dBW)SL-系统损耗(dB)Pt-发射输出功率(dBW)Gt-发射天线增益(dB)Gr-接收天线增益(dB)Pr.min-接收机所需的最低保护功率电平(dBW)Lpath-电波传播路径损耗中值(dB)Lt-发射端总的附加损耗(dB)Lr-接收端总的附加损耗(dB)Lp=69.55+26.16lgf-13.82lghb-(hm)+(44.9-6.55lfhb)(lgd)Lp-市区准平滑地形电波传播损耗中值(dB)f-工作频率(MHz)hb-基站天线有效高度(m)hm-移动台天线有效高度（m）d-移动台与基站之间距离(km)-距离衰减因子(hm)-移动台天线高度因子 基站发射参数：天线高度 hb = 60m天线增益 Gmt = 10dB总附加损耗 Lbt = 6dB发射机输出功率 Pbt = 90w = 19.5dBW基站接收有关参数：天线高度 Hb = 60m天线增益 Gbr = 10dB+7dB(分路器增益)=17dB总附加损耗 Lbr = 6.0dB接收机灵敏度 Sv.b = 0.25uv双工车台SMS316TSDE发射参数：天线高度 hm = 2.5m天线增益 Gmt = 3dB总附加损耗 Lmt = 1.5dB发射机输出功率 Pmt = 12W = 10.79dBW双工车台SMS316TSDE接收参数天线高度 hm = 2.5m天线增益 Gmt = 3dB总附加损耗 Lmr = 1.5dB接收机灵敏度 Sv.b = 0.35uv双工防爆手机SPS8000EDB发射参数 天线高度 hm = 1.5m 天线增益 Gmt = 0dB 总附加损耗 Lmt = 0dB 输出功率 Pmt = 600Mw双工防爆手机SPS8000EDB接收参数 天线高度 hm = 1.5m 天线增益 Gmt = 0dB 总附加损耗 Lmt = 0dB 接收机灵敏度 Sv.b = 0.25uv 根据奥村公式计算：双工车台SMS316 的通信距离大约为40公里双工防爆手机SPS8000EDB的通信距离大约为20公里 第五章 功能描述5.1组(群)呼按用户要求，应用GROUP ID码，将系统内若干电台编为一个小组，实现通话小组内各电台的无线组呼。 01-001 01-001 01-001 01-0015.2电话互联通过设置具有电话互联功能的GROUP ID，可以实现单个移动用户呼叫有线电话用户，有线电话用户呼叫单个移动台用户。5.3脱网调度用户可以在越出集群系统覆盖范围后，在需要直接对讲的情况下，实现常规无线对讲功能。 01-001 01-001 5.4遇忙排队和组呼当所有信道被占用系统处于繁忙状态时，系统将向发起呼叫的用户发出系统繁忙提示音，用户以先后次序进入排队。当系统一有空闲信道时，系统向用户发出提示讯号，通知其可以进行通话。5.5出界指示和通讯自动恢复当移动台处于覆盖区外或盲区内,若用户发出呼叫申请,系统将告警,有越界音提示.当移动台再进入覆盖区后,系统将自动恢复通讯。5.6紧急呼叫ESAS系统支持移动电台在紧急情况下的呼叫,ESAS可以通过动态负荷控制为紧急呼叫的处理保留信道，使紧急呼叫得到最迅速的处理。5.7呼叫转移ESAS为每一移动用户开辟了一个话音邮箱，将对移动台的呼叫转至话音邮箱系统，寻呼系统，另一移动电台或有线电话。5.8话音邮箱ESAS为每一移动用户开辟了一个话音邮箱。用户可以通过移动台或有线电话接收话音邮件。5.9系统寻呼ESAS提供了完整的数字寻呼功能，寻呼信息可以由移动电台或有线电话直接发送，也可以通过呼叫转移完成。5.10话音提示ESAS交换机提供了完整的话音提示功能。系统提供了标准的提示话音和供用户使用的话音编辑器，此外，还可以为用户提供专业设备以录制提示话音。5.11多级优先ESAS系统有14级优先权设置，在系统繁忙时，保证优先权高用户能够优先行得到信道并获得系统的服务。5.12动态限时系统根据预先设定的负荷量自动分配调度与互联电话的有效通话时间，并按用户不同优先级限制通话时间。5.13通话权限设定对移动用户网内通话权限进行限制。5.14计费要求ESAS系统具有完善的计费、统计功能，对移动台任何类型的呼叫都有其详细的记录，并能对本地用户分类计费。根据用户需要，本公司可满足不同类型的计费要求。记录的主要内容有： 完成标志 通话日期 主叫用户号码 主叫类别 优先级别 被叫号码 通话的起始时间（时、分、秒） 通话的终止时间（时、分、秒） 通话时间（分）计费设备为一台微机，最低配置为：466MHZ主频64M内存20G硬盘一个3”软驱计费信息由ARX3105控制器产生在本地硬盘上，可由软盘拷贝或取出，也可通过遥控终端远程拷贝取出，计费信息的详细格式请见表系统中所有的计费记录都以ASCII码形式存储，通用的记录格式如下： 域 长度 名称 说明01完成标志0-完成 1-未完成18结束时间包含年/月/日/时/分/秒 十六进制22呼叫类型十六进制32优先级别46源基站号56目的基站号612主叫ID73源申请ID未定义，现设为000812被叫ID 依呼叫类型而定93目的申请ID未定义，现设为000108起始时间包含年/月/日/时/分/秒 十六进制118通话时间以秒单位 十六进制123资源1呼叫的第一个应用资源133资源2呼叫的第二个应用资源143资源3呼叫的第三个应用资源153资源4呼叫的第四个应用资源163资源5呼叫的第五个应用资源173资源6呼叫的第六个应用资源183资源7呼叫的第七个应用资源193资源8呼叫的第八个应用资源2064可选域1依呼叫类型而定，如电话号码等2164可选域2依呼叫类型而定话单格式：集群ESAS系统用户收费单据 2002年3月29日15：42 星期五 用户：3835294 计费区间：02/03/29 06：20：11至02/03/29 20：05：41 无线通话次数：22次 无线通话时间：66分 无线通话费：22.00 市话通话次数: 5次 市话通话时间: 5分 市话通话费: 2.50元 直拨通话次数: 3次 直拨通话时间: 3分 直拨通话费: 30.00元 国际直拨次数: 1次 国际直拨时间: 3分 国际直拨费: 50.00元 基础话费: 30.00元 总计:134.50元 收款单位: 用户盖章5.15话务量统计ESAS能对用户呼叫持续的通话量进行统计，以便操作人员能够随时调整负荷量的分配，以便保证不同优先级的用户最佳的使用该系统。 第六章 工程施工技术要求 6.1 机房要求为保证设备的正常运行，机房条件应符合下列基本条件：（）机房应有足够的空间安装ESAS设备，机房净空高米，5信道面积510平方米。 （）防净电：地线与地板相连，并保持电阻不超过欧姆。（）地面负荷：500kg/平方米以上。（）在基站内应备有220Vac50HZ的电源线及专用断路保护器，如有条件还应配备容量足够大的不间断电源。（）机房有防尘和防潮设施建议机房配置空调设施，使室温保持在25,相对湿度：25%-80%。6.2 供电要求机房内应有稳定的220VAC-50HZ交流电源。每信道耗电功率2500W。为保证系统的正常供电，建议每套基站自备相应容量的UPS一套或发电机一台，以免因停电或者自然灾害等原因而造成整个系统不能正常运行，发电机房应单独设立。6.3 接地与防雷要求为了有效的防止雷击并减少干扰，系统工程一定有良好的地线，并与建筑物的地线良好连接如果建筑物本身没有地线，应建设新的地线系统设备在接地时，一定采用串联方式，每台系统设备都单独接地。具体要求：（）铁塔防雷接地小于欧姆。（）机房保护接地小于欧姆。（）机房工作接地为欧姆。 第七章 系统的安装7.1 天线的安装收发天线必须安装在避雷针45度保护角的范围内 天线塔应建于大地网上，并将天线固定在塔的设计高度上可抵抗9-10级风力。收发天线的位置应为水平距离大于3.4米，垂直距离大于1.2米同时，把接地夹安装在馈线外层铜皮上，再把馈线固定好，最后用防水胶带密封好各连接头。7.2 主设备安装（）ESAS系统的硬件安装在19英寸宽的标准机架上，机架底角螺丝固定在机房事先设计好的位置，背距墙米，两架并排用螺丝钉固定牢固（）收发馈线由空中线桥引到设备后上方，220VAC电源线，保护地、工作地及市话中继线由地沟导向设备后下方。（）将避雷器安装在收发馈线的设备端。（）将保护地、工作地接好。7.3 设备平面图下图是机房内系统平面图:ESAS 5信道各设备排列 RM43008分路器ARX804E ch1ARX900 1ARX804E ch2ARX340*2ARX900 2ARX804E ch3ARX900 3ARX3105RTC5800-5合路器ARX804E ch4ARX340*2ARX900 4ARX804E ch5ARX340ARX900 5图7-3-1 5信道基站平面图 第八章 系统性能指标 UNIDEN ESAS系统主设备和移动台的技术参数如下：8.1 系统主要技术指标项目 ESAS系统性能频段 800MHZ联网基站数 最多128个基站信道数 最多20个网络用户数 100万UID64万GID单基站用户数 8192UID 5000GID语音信箱容量 24小时(可扩充)8.2 功放技术指标项目 ARX900功率输出 60-90W可调工作时间 过热保护开关传感电路 冷却风扇100%工作模式电 源 13.6VDC最大消耗电流 18A工作温度范围 -20-+508.3 信道机技术指标信道机型号：MRS804EX项目 MRS804EX信道 1电源输入 13.6VDC备用电源输入 13.6VDC 发射(全功率) 1000mA接收(守候) 600mA工作温度 -3060信道间隔 25KHZ频率控制 PLL8.4 电源技术指标电源型号： ARX340A项目 ARX340输入电压 220VAC-50HZ输出电压 13.6VDC直流电流 40A保护 过载,超压和短路保护8.5 天线技术指标天线型号：SRL480项目 SRL480增益 10dB最大输出功率 500W极化方式 垂直极化雷电防护 直接接地馈线阻抗 50欧频率范围 806866MHZ方向图 全方向带宽 60MHZ长度 4750mm重量 12.3Kg承受风力 161KM/H8.6 馈管技术指标馈管型号：LDF550A项目 LDF550A标准尺寸(英寸) 7/8”类型 泡塑绝缘阻抗(欧姆) 50欧内导体/直径(mm) 紧密微孔聚乙烯/23.6外导体/直径(mm) 波纹铜24.9标准护套/直径(mm) 黑色聚乙烯27.6重量(公斤)/米 0.49最小弯曲半径(mm) 250张力强度(公斤) 147衰耗dB/100米 820MHz 3.8 870MHz 3.958.7 发射合路器技术指标发射合路器型号：RTC5800RA项目 RTC5800RA信道数量 5频率范围 851866MHZ最大插入损耗 2.5dB频率间隔 1MHZTXTX隔离度 最小70dB每信道功率输入 最大150W驻波比 =1.5温度范围 -30-+608