主頁（http://www.130131.com）：警用數(shù)字集群PDT專網(wǎng)在地面高速移動(dòng)應(yīng)用中的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化
【摘要】本文通過介紹PDT通信原理、PDT網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化原理、PDT網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法等內(nèi)容，采用實(shí)地測試、調(diào)研與分析的方法，深入研究PDT終端在高速運(yùn)行狀態(tài)下（如高鐵、高速），實(shí)現(xiàn)快速越區(qū)切換，保證良好的通話效果，單基站下有較多數(shù)量的PDT終端用戶同時(shí)入網(wǎng)注冊時(shí)，實(shí)現(xiàn)所有終端的快速入網(wǎng)，多個(gè)交換控制中心的互聯(lián)互通及終端在多個(gè)交換控制中心之間的快速漫游切換。【關(guān)鍵詞】高速鐵路；高速公路；移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)；信號(hào)覆蓋；優(yōu)化原則
一、概述隨著高速公路、高速鐵路建設(shè)的不斷發(fā)展，警用數(shù)字集群PDT專網(wǎng)也逐步對高速公路和鐵路進(jìn)行全面覆蓋。在復(fù)雜的無線環(huán)境中，高速行進(jìn)中的移動(dòng)終端受到的影響越來越大。為了保障公安干警在高速公路和高速列車執(zhí)勤和重大安保工作，高速移動(dòng)應(yīng)用中的PDT網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量已成為亟待解決的問題。1.1 警用數(shù)字集群PDT專網(wǎng)在高速移動(dòng)應(yīng)用中的現(xiàn)狀目前警用數(shù)字集群PDT專網(wǎng)主要的高速移動(dòng)應(yīng)用的場景為高速鐵路和高速公路。高速鐵路系統(tǒng)的運(yùn)行速度已經(jīng)達(dá)到350公里/小時(shí)，高速公路的行駛速度限制在120公里/小時(shí)。要保證高鐵乘客的通信暢通和通信質(zhì)量，需重點(diǎn)解決高速運(yùn)行下PDT用戶通信時(shí)發(fā)生的切換混亂、接通率低和掉話等現(xiàn)象，提出高速鐵路移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的總體解決方案。在高速移動(dòng)通信過程中，由于通信節(jié)點(diǎn)處在快速移動(dòng)中，噪聲干擾較大，造成信號(hào)誤差，引起可參與通信的節(jié)點(diǎn)距離特征不斷變化，一旦速度過快，最優(yōu)通信節(jié)點(diǎn)的選擇不能與距離特征變化匹配，存在信號(hào)延遲錯(cuò)位，通信效果變差，常常出現(xiàn)無法接通、信號(hào)干擾、異常掉話、切換混亂等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和客戶滿意度。1.2 高速移動(dòng)PDT專網(wǎng)信號(hào)覆蓋面臨的技術(shù)難題高速行進(jìn)的列車或汽車車體密封性能好，運(yùn)行速度快，車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量較差，高速移動(dòng)中網(wǎng)絡(luò)覆蓋具有以下的特點(diǎn)：1、高速移動(dòng)運(yùn)行中，受多普勒頻移影響明顯。多普勒頻移可表示為：頻移大小和運(yùn)動(dòng)速度及運(yùn)動(dòng)方向相關(guān)，速度越快頻偏越大。因信號(hào)入射角度關(guān)系，頻移具有時(shí)變特性，合成頻率在中心頻率上下偏移。當(dāng)列車駛向基站時(shí)，頻偏為正，當(dāng)列車駛離基站時(shí)，頻偏為負(fù)。另外，移動(dòng)的手機(jī)終端以下行頻率為基準(zhǔn)發(fā)送上行信號(hào)，因此基站接收機(jī)將承受2倍于終端的多普勒頻移。2、高速列車穿透損耗大，車體損耗最大達(dá)到12～20dB左右。為了保證車內(nèi)覆蓋信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到-90dBm，行進(jìn)中高速公路的汽車車外信號(hào)至少需要達(dá)到-80dBm左右，而行進(jìn)中的在高鐵車廂密閉性能更好在車外的信號(hào)需達(dá)到-70dBm左右。因此高速移動(dòng)的移動(dòng)終端必須有較好的信號(hào)質(zhì)量。3、高速列車運(yùn)行速度快，按照現(xiàn)行高鐵CRH3車型最高時(shí)速380km/h計(jì)算，列車每秒運(yùn)行約105.6米。以PDT制式為例，根據(jù)切換算法時(shí)間的估算，完成2次快速切換的時(shí)間為5～6秒，為了保證切換的順利完成，需要足夠大的小區(qū)重疊覆蓋距離（切換帶）。1.3 高速移動(dòng)PDT專網(wǎng)信號(hào)覆蓋難題的解決方案為了保障公安干警使用的PTD集群終端在高速移動(dòng)中具有良好的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶體驗(yàn)，需對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行性能優(yōu)化，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化目標(biāo)如下：（1）PDT終端在高速運(yùn)行狀態(tài)下（如高鐵），實(shí)現(xiàn)快速越區(qū)切換，保證良好的通話效果和用戶體驗(yàn)。（2）單基站下有較多數(shù)量的終端用戶同時(shí)入網(wǎng)注冊時(shí)，實(shí)現(xiàn)所有終端的快速入網(wǎng)。（3）多個(gè)交換控制中心的互聯(lián)互通及終端在多個(gè)交換控制中心之間的快速漫游切換。 二、影響PDT網(wǎng)絡(luò)高速移動(dòng)通信質(zhì)量問題分析2.1 多普勒頻移移動(dòng)通信電波在空氣中傳播時(shí)，受到不同的地形地貌、建筑物、氣候、其它電磁干擾以及通信終端移動(dòng)速度等情況影響，會(huì)呈現(xiàn)不同的衰落特性。主要有：隨傳播距離變化而導(dǎo)致的傳播損耗，也稱為遠(yuǎn)近效應(yīng)；由大型建筑物或其它物體對電磁波傳輸形成阻擋導(dǎo)致的接受區(qū)域信號(hào)衰落，也稱為陰影效應(yīng)；傳播環(huán)境的復(fù)雜多變，移動(dòng)終端最終接收的信號(hào)不僅有發(fā)射臺(tái)傳播過來的直射波，更有周圍環(huán)境中地形地物作用下產(chǎn)生的反射、繞射和散射波，這種來自多個(gè)路徑的信號(hào)疊加，將導(dǎo)致嚴(yán)重的衰落，也稱為多徑效應(yīng)；當(dāng)終端高速移動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生信號(hào)發(fā)射頻率和接收頻率之間的偏差，稱為多普勒效應(yīng)。高速移動(dòng)的場景中，前三種信號(hào)衰落特性與其它普通場景類似，所以如何克服多普勒效應(yīng)就成為高鐵場景下保證移動(dòng)通信質(zhì)量的重要技術(shù)問題之一。終端用戶在信號(hào)覆蓋區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí)從一個(gè)小區(qū)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)小區(qū)，從一個(gè)市局交換中心管轄的基站切換到另一個(gè)市局交換中心管轄的基站，必然出現(xiàn)跨基站跨中心切換。為了保證用戶的通信質(zhì)量，在用戶終端高速移動(dòng)的環(huán)境中切換過程必須切換時(shí)間快且切換成功有效。因此，如何設(shè)計(jì)一個(gè)快速而又可靠的切換策略和算法，是決定高速移動(dòng)環(huán)境下移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)性能好壞的一個(gè)關(guān)鍵因素。 在無線語音通信過程中，參與本次通話的很多移動(dòng)臺(tái)都處于移動(dòng)狀態(tài)，由此可能導(dǎo)致某些基站內(nèi)沒有移動(dòng)臺(tái)駐留、參與通話，該基站的無線信道資源處于無用戶狀態(tài)，如果繼續(xù)保持通話狀態(tài)，導(dǎo)致無線資源的使用浪費(fèi)，同時(shí)增加系統(tǒng)運(yùn)行的負(fù)荷。因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)資源回收策略保障資源的有效利用。 PDT系統(tǒng)最常用的業(yè)務(wù)是無線語音組呼業(yè)務(wù)，組呼業(yè)務(wù)的呼叫范圍根據(jù)呼叫發(fā)起時(shí)組成員的活動(dòng)范圍進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，該種分配方式既可以保證有效的呼叫范圍，同時(shí)也可以節(jié)省無線信道資源。因此設(shè)計(jì)一種快速分配信道資源是實(shí)現(xiàn)快速切換的有效方法。 在移動(dòng)終端高并發(fā)場景下，例如大量移動(dòng)臺(tái)同時(shí)登記注冊，在短時(shí)間內(nèi)，大量的呼叫請求產(chǎn)生，多個(gè)呼叫請求產(chǎn)生碰撞在所難免，請求數(shù)量越多，發(fā)生碰撞的概率越大。一旦呼叫請求信令產(chǎn)生碰撞可能導(dǎo)致碰撞的信令都出現(xiàn)錯(cuò)誤，這些請求可能不能被正確解析，導(dǎo)致呼叫失敗。此后，移動(dòng)臺(tái)將根據(jù)ALOHA信令中接入?yún)?shù)隨機(jī)延時(shí)一定時(shí)間后，重新發(fā)起呼叫請求，如此反復(fù)。如果超過一定重試次數(shù)，請求仍然不能成功，則判定本次呼叫失敗。如何能夠避免這些呼叫失敗，需設(shè)計(jì)一種快速接入機(jī)制。 三、高速移動(dòng)中PDT系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法及優(yōu)化結(jié)果 針對移動(dòng)終端在高速環(huán)境出現(xiàn)的問題，提出PDT系統(tǒng)解決切換、接通率低和掉話等現(xiàn)象的解決方案。本章節(jié)根據(jù)某高鐵和高速公路項(xiàng)目的實(shí)施優(yōu)化效果，對提供PDT優(yōu)化技術(shù)和優(yōu)化策略進(jìn)行論證。 項(xiàng)目要求在鐵路沿線建設(shè)PDT基站覆蓋鐵路沿線，解決車內(nèi)PDT通信、車地之間PDT通信。PDT系統(tǒng)采用萬格VT-3系統(tǒng)設(shè)備。 VT-3系統(tǒng)基于IP組網(wǎng)，軟交換架構(gòu)，采用分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)，單交換中心可支持256個(gè)基站聯(lián)網(wǎng)，并可擴(kuò)展。該項(xiàng)目在高速鐵路和高速公路沿線六個(gè)地市分別建設(shè)了交換控制中心，以及近200座PDT基站，交換中心與基站間采用E1鏈路（2M）。基站覆蓋半徑不小于3km，基站距離平均達(dá)到5km�；境舒湢罡采w，兩基站之間都有重疊切換區(qū)。其網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖6所示。圖 某項(xiàng)目VT-3集群系統(tǒng)部署示意圖 各個(gè)基站設(shè)置1個(gè)控制信道，1個(gè)定位的業(yè)務(wù)信道。系統(tǒng)開戶2000人，設(shè)置2個(gè)全線指揮保障組，2個(gè)鐵路公安組，若干個(gè)本地調(diào)度組。憑借VT-3系統(tǒng)優(yōu)化的越區(qū)切換機(jī)制，實(shí)現(xiàn)動(dòng)車車內(nèi)、沿線值勤、安保指揮中心隨時(shí)隨地通話。 在項(xiàng)目建設(shè)階段對鐵路和公路沿線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行詳細(xì)測試，測試線中出現(xiàn)了切換、接通率低和掉話等現(xiàn)象。針對所出現(xiàn)的問題采用以下方法進(jìn)行了優(yōu)化。 PDT系統(tǒng)最常用的業(yè)務(wù)是無線語音組呼業(yè)務(wù)，組呼業(yè)務(wù)的呼叫范圍根據(jù)呼叫發(fā)起時(shí)刻組成員的活動(dòng)范圍進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，該種分配方式既可以保證有效的呼叫范圍，同時(shí)也可以節(jié)省無線信道資源。在組呼通話過程中，參與本次通話的每個(gè)業(yè)務(wù)信道需要廣播鄰近基站參與本次通話的業(yè)務(wù)信道信息。廣播的方式可以是業(yè)務(wù)信道周期性下發(fā)的方式，或者移動(dòng)臺(tái)主動(dòng)查詢的方式，或者兩者兼而有之。本項(xiàng)目中采用根據(jù)參與基站的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行實(shí)時(shí)推送的方式。 在組呼通話過程中，交換中心實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地維護(hù)每個(gè)基站的鄰近基站信息，當(dāng)某一個(gè)基站的鄰近基站信息發(fā)生變化時(shí)，交換中心自動(dòng)、實(shí)時(shí)更新鄰近基站信息，并且立即將更新后的鄰近基站信息推送給該基站。鄰近基站信息無變化的基站將不更新，降低系統(tǒng)的總體負(fù)荷。 系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前所有組成員的位置進(jìn)行智能分配信道，因此當(dāng)前通話組的參與基站是動(dòng)態(tài)變化的，當(dāng)有新增基站參與本次通話后，交換中心根據(jù)新增基站的位置，推算出該新增基站與現(xiàn)有參與通話的哪些基站是鄰近基站，然后將該新增基站的業(yè)務(wù)信道信息推送給相關(guān)的其他基站，與該新增基站無鄰近關(guān)系的基站，系統(tǒng)將不會(huì)推送變化的基站信息。 PDT系統(tǒng)無線語音業(yè)務(wù)建立后，每個(gè)參與本次通話的基站如果配置了鄰近基站，并且有鄰近基站參與了本次通話，那么業(yè)務(wù)信道將按照一定的廣播策略將參與本次通話的鄰近業(yè)務(wù)信道信息在空口進(jìn)行廣播。本項(xiàng)目對廣播鄰近基站業(yè)務(wù)信道信息的策略進(jìn)行了針對性的優(yōu)化。 為了適應(yīng)快速移動(dòng)場景，系統(tǒng)將提高廣播鄰近基站業(yè)務(wù)信道信息的頻率。業(yè)務(wù)信道發(fā)送多個(gè)鄰近基站信息指令P_BCAST，將所有鄰近基站的業(yè)務(wù)信道信息廣播完畢，然后再發(fā)送P_PROTECT（PK=EN_PTT）指令,允許移動(dòng)臺(tái)申請PTT講話，如此循環(huán)往復(fù)，以保證移動(dòng)臺(tái)能夠快速獲得參與本次通話的鄰近業(yè)務(wù)信道信息。獲得鄰近基站的業(yè)務(wù)信道信息后，移動(dòng)臺(tái)將按照參與站方式進(jìn)行越區(qū)切換，達(dá)到最快、最優(yōu)的越區(qū)切換效果。 同時(shí)為了確保有移動(dòng)臺(tái)正在講話的時(shí)候其他移動(dòng)臺(tái)可以正常接收到鄰近基站的業(yè)務(wù)信道信息，業(yè)務(wù)信道將同樣在語音超幀的嵌入式信令中使用P_EMSD_BCAST廣播鄰近基站的業(yè)務(wù)信道信息。同時(shí)如果本次組呼是明文通話，則語音超幀中交替嵌入P_EMSD_BCAST和講話方信息指令P_EMSD_GRPV；如果本次組呼是密文通話，則語音超幀中交替嵌入P_EMSD_BCAST、講話方信息P_EMSD_GRPV和加密控制幀P_EMSD_E2EE。 在無線語音通信過程中，參與本次通話的很多移動(dòng)臺(tái)都處于移動(dòng)狀態(tài)，由此可能導(dǎo)致某些基站內(nèi)沒有移動(dòng)臺(tái)駐留、參與通話，該基站的無線信道資源處于無用戶狀態(tài)，如果繼續(xù)保持通話狀態(tài)，將導(dǎo)致無線資源的使用浪費(fèi)。 本項(xiàng)目的系統(tǒng)中加入了無線信道資源智能回收策略，交換中心實(shí)時(shí)監(jiān)測參與本次通話的所有移動(dòng)臺(tái)的實(shí)時(shí)位置，如果發(fā)現(xiàn)某一個(gè)基站內(nèi)已經(jīng)沒有參與本次通話的有效活動(dòng)用戶，則交換控制中心自動(dòng)向該基站發(fā)出信道回收指令，強(qiáng)制收回該基站的無線信道資源，最大限度地提高無線信道資源的利用率。 3.1.4無線信道資源智能預(yù)分配技術(shù) PDT系統(tǒng)最常用的業(yè)務(wù)是無線語音組呼業(yè)務(wù)，組呼業(yè)務(wù)的呼叫范圍根據(jù)呼叫發(fā)起時(shí)刻組成員的活動(dòng)范圍進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，該種分配方式既可以保證有效的呼叫范圍，同時(shí)也可以節(jié)省無線信道資源。 越區(qū)切換主要包括兩大類場景：一種是越區(qū)切換到參與基站，另一種是越區(qū)切換到非參與基站。 越區(qū)切換到參與站是指移動(dòng)臺(tái)在發(fā)起越區(qū)切換時(shí)，目的基站就是本次通話的參與基站，系統(tǒng)已經(jīng)在目的基站分配了無線信道資源，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)在當(dāng)前基站的信道弱到指定門限，并且目的基站的信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到切換要求后，移動(dòng)臺(tái)可以直接切換到目的基站的業(yè)務(wù)信道載波上繼續(xù)本次通話，該場景越區(qū)切換速度最快，效果最好。 越區(qū)切換到非參與站是指移動(dòng)臺(tái)在發(fā)起越區(qū)切換時(shí)，目的基站并不是本次通話的參與基站，目的基站并沒有為本次通話分配無線信道資源，此時(shí)移動(dòng)臺(tái)可以有兩種選擇，其一是在當(dāng)前業(yè)務(wù)信道向系統(tǒng)發(fā)出申請，申請?jiān)谀康幕緸楸敬瓮ㄔ挿峙錈o線信道資源，然后等待系統(tǒng)分配成功后以廣播信息的形式告知移動(dòng)臺(tái)，移動(dòng)臺(tái)獲得目的基站的無線信道信息后，進(jìn)行越區(qū)切換，其二是移動(dòng)臺(tái)直接切換到目的基站的主控信道，在主控信道發(fā)起業(yè)務(wù)恢復(fù)接入，申請分配無線信道資源，系統(tǒng)分配成功后，移動(dòng)臺(tái)轉(zhuǎn)入目的基站新分配的業(yè)務(wù)信道，繼續(xù)語音通話業(yè)務(wù)。越區(qū)切換到非參與站的場景下，選擇一由于需要移動(dòng)臺(tái)發(fā)起申請并等待系統(tǒng)的回復(fù)，該交互的時(shí)間少則幾百毫秒，多則幾秒鐘，而在高速移動(dòng)的場景下將直接影響越區(qū)切換的效果和成功率；選擇二由于需要切換到目的基站的主控信道，離開通話的業(yè)務(wù)信道，必將導(dǎo)致當(dāng)前語音通話中斷。 本項(xiàng)目中為了保證移動(dòng)臺(tái)優(yōu)先使用越區(qū)切換到參與站的方式，使用了無線信道智能預(yù)分配策略，該策略是在現(xiàn)有動(dòng)態(tài)分配基站的基礎(chǔ)上，為每個(gè)參與基站的鄰近基站自動(dòng)預(yù)分配無線信道資源。 在組呼通話過程中，如果組成員發(fā)生越區(qū)切換或者有新的組成員開機(jī)并加入組呼，或者有新的移動(dòng)臺(tái)組附著到當(dāng)前組呼，系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄當(dāng)前組呼的呼叫范圍，同時(shí)檢查當(dāng)前組呼范圍內(nèi)每個(gè)基站的鄰近基站，如果某一個(gè)鄰近基站內(nèi)沒有組成員活動(dòng)并且也沒有參與本次呼叫的業(yè)務(wù)信道，則系統(tǒng)自動(dòng)在該鄰近基站為本次組呼分配無線信道資源，并通知相關(guān)基站的業(yè)務(wù)信道，更新鄰近基站業(yè)務(wù)信道信息。但是由于該鄰近基站內(nèi)暫時(shí)沒有組成員活動(dòng)，因此不再繼續(xù)檢查該基站的鄰近基站，避免組呼范圍的無限擴(kuò)大。當(dāng)該鄰近基站內(nèi)有組成員進(jìn)入后，則系統(tǒng)將繼續(xù)檢查該基站的鄰近基站。 該策略保證所有組成員當(dāng)前所在基站的所有鄰近基站均預(yù)先為本次組呼自動(dòng)預(yù)分配無線信道資源，確保移動(dòng)臺(tái)在發(fā)生越區(qū)切換時(shí)，使用越區(qū)切換到參與站的方式，保證最優(yōu)的越區(qū)切換效果。 3.1.5移動(dòng)臺(tái)快速掃描策略 移動(dòng)臺(tái)在待機(jī)狀態(tài)下，當(dāng)本基站的主控信道的無線信號(hào)場強(qiáng)降到預(yù)設(shè)的背景掃描臨界值時(shí)，將啟動(dòng)后臺(tái)的背景掃描機(jī)制，移動(dòng)臺(tái)掃描并記錄每個(gè)鄰近基站的主控信道的信號(hào)場強(qiáng)。如果主控信道的信號(hào)場強(qiáng)繼續(xù)降低到越區(qū)切換臨界值時(shí)，移動(dòng)臺(tái)將進(jìn)行自動(dòng)漫游，切換到無線信號(hào)最強(qiáng)的基站。 如果移動(dòng)臺(tái)在通話過程中，當(dāng)本基站的業(yè)務(wù)信道無線信號(hào)場強(qiáng)降到預(yù)設(shè)的背景掃描臨界值時(shí)，將啟動(dòng)后臺(tái)的背景掃描，移動(dòng)臺(tái)掃描并記錄每個(gè)鄰近基站的參與本次通話的業(yè)務(wù)信道的信號(hào)場強(qiáng)。如果業(yè)務(wù)信道的信號(hào)場強(qiáng)繼續(xù)降低到越區(qū)切換臨界值時(shí)，移動(dòng)臺(tái)將發(fā)生越區(qū)切換，自動(dòng)切換到無線信號(hào)最強(qiáng)基站的業(yè)務(wù)信道繼續(xù)通話。 移動(dòng)臺(tái)背景掃描策略的好壞直接影響到漫游和越區(qū)切換的速度和效果。 移動(dòng)終端的掃描臨界值和切換臨界值一般根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶋H電測來定，如臨界值設(shè)為-85dbm，切換值設(shè)為-90dbm。系統(tǒng)也可根據(jù)基站的覆蓋情況指定各基站的臨界值，通過鄰近基站的廣播信息發(fā)送到終端。 掃描一個(gè)鄰近基站一次所需時(shí)間為60ms，一般需要多次掃描確認(rèn)（如連續(xù)3次掃描的同一基站信號(hào)符合要求），才認(rèn)為該基站達(dá)到切換條件，終端在掃描時(shí)，需權(quán)衡掃描時(shí)間、掃描間隔、如何掃描多個(gè)鄰近基站等多方面因素，需要一定的策略確保掃描既快又準(zhǔn)。對于鐵路沿線，各基站的鄰近基站一般只有2-4個(gè)，通常掃描時(shí)間在2秒左右，對時(shí)速180km的動(dòng)車，終端在當(dāng)前基站臨界值開始啟動(dòng)掃描，大概行駛100m即能完成掃描。 PDT系統(tǒng)的各種業(yè)務(wù)呼叫采用邀請/隨機(jī)接入機(jī)制，PDT系統(tǒng)主控信道周期性下發(fā)隨機(jī)接入邀請信令（ALOHA），邀請有業(yè)務(wù)需求的移動(dòng)臺(tái)發(fā)送業(yè)務(wù)請求指令（RAND）。 ALOHA信令中攜帶多個(gè)接入?yún)?shù)，可以用于控制移動(dòng)臺(tái)的各種呼叫請求和隨機(jī)接入效果，C_ALOHA的PDU結(jié)構(gòu)如下： | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| 系統(tǒng)保留，預(yù)留給加密設(shè)備，見相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn) | | | | | | |
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其中MASK、SF、WT、Backoff可以用于調(diào)整移動(dòng)臺(tái)的隨機(jī)接入?yún)?shù)，各參數(shù)說明如下： - BackOff：重發(fā)退避TDMA幀長。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)的呼叫請求未得到系統(tǒng)的回復(fù)，導(dǎo)致呼叫超時(shí)后，取1-BackOff之間的一個(gè)隨機(jī)數(shù)作為延時(shí)時(shí)間，重發(fā)呼叫請求。超過一定的重試次數(shù)后，移動(dòng)臺(tái)判定本次呼叫失敗。
- WT：隨機(jī)接入響應(yīng)定時(shí)等待時(shí)隙數(shù)。移動(dòng)臺(tái)發(fā)起呼叫請求后，在WT時(shí)間內(nèi)，必須得到系統(tǒng)的明確響應(yīng)結(jié)果。如果超過WT時(shí)間移動(dòng)臺(tái)仍然沒有收到系統(tǒng)的響應(yīng)結(jié)果，則判定本次呼叫超時(shí)，啟動(dòng)重發(fā)機(jī)制。
- Taddr/Mask：邀請目的用戶地址和比特地址掩碼。這兩個(gè)參數(shù)類似與INTERNET網(wǎng)絡(luò)中的IP地址和網(wǎng)絡(luò)掩碼，只有匹配TADDR和MASK地址的用戶才允許接入當(dāng)前系統(tǒng)。
- SF：邀請的隨機(jī)接入業(yè)務(wù)種類。
在高并發(fā)場景下，例如大量移動(dòng)臺(tái)同時(shí)登記注冊，在短時(shí)間內(nèi)，大量的呼叫請求產(chǎn)生，多個(gè)呼叫請求產(chǎn)生碰撞在所難免，請求數(shù)量越多，發(fā)生碰撞的概率越大。一旦呼叫請求信令產(chǎn)生碰撞可能導(dǎo)致碰撞的信令都出現(xiàn)錯(cuò)誤，這些請求可能不能被正確解析，導(dǎo)致呼叫失敗。此后，移動(dòng)臺(tái)將根據(jù)ALOHA信令中接入?yún)?shù)隨機(jī)延時(shí)一定時(shí)間后，重新發(fā)起呼叫請求，如此反復(fù)。如果超過一定重試次數(shù)，請求仍然不能成功，則判定本次呼叫失敗。本項(xiàng)目中加入了動(dòng)態(tài)調(diào)整隨機(jī)接入?yún)?shù)的策略。系統(tǒng)在處理各種呼叫業(yè)務(wù)的過程中，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)當(dāng)前的負(fù)載狀態(tài)，以主控信道的各種信令作為參考，主要包括：業(yè)務(wù)發(fā)起和呼叫指令C_RAND、短數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)指令C_UDTHU和恢復(fù)接入指令C_RESTORE。根據(jù)當(dāng)前的負(fù)載狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整ALOHA信令中的一個(gè)或者多個(gè)隨機(jī)接入?yún)?shù)，降低系統(tǒng)的負(fù)載和信令碰撞的概率。如果系統(tǒng)的負(fù)載變高，碰撞的概率也相應(yīng)的增加，那么系統(tǒng)可以： - 通過調(diào)整BACKOFF參數(shù)降低呼叫請求碰撞的概率，
- 通過調(diào)整WT可以降低移動(dòng)臺(tái)重發(fā)請求的間隔時(shí)間，給系統(tǒng)更多的業(yè)務(wù)處理時(shí)間，
- 通過調(diào)整TADDR/MASK，限制一部分移動(dòng)臺(tái)的呼叫請求，從而降低系統(tǒng)負(fù)載和呼叫碰撞的概率，
- 也可以通過SF邀請更少的業(yè)務(wù)請求，從而也可以降低系統(tǒng)負(fù)載和呼叫碰撞的概率。
反之，如果系統(tǒng)的負(fù)載在降低，那么系統(tǒng)可以反向調(diào)整這四個(gè)參數(shù)。 通過對路測數(shù)據(jù)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，網(wǎng)絡(luò)的切換成功率、掉話失敗、接通失敗得到了較好的改善。 通過以上優(yōu)化方法，基站間切換成功率有大幅度的提升。高速公路切換成功率由64.23%提升到98.41%，高鐵由58.55提升到95.95%。路測數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分析如下：
 3.2.2掉話優(yōu)化結(jié)果 通過以上優(yōu)化方法，終端掉話次數(shù)有較好的改善。高速公路掉話次數(shù)由優(yōu)化前的27次較低到3次，高鐵由由優(yōu)化前的42次較低到6次。路測數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分析如下：
通過以上優(yōu)化方法，終端接通失敗有較好的改善。高速公路接通失敗次數(shù)由優(yōu)化前的9次較低到1次，高鐵由由優(yōu)化前的15次較低到2次。路測數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分析如下： 四、全文總結(jié)4.1 主要結(jié)論項(xiàng)目在六個(gè)地市分別建設(shè)了交換控制中心，近200座PDT基站，建成的通信系統(tǒng)覆蓋了某鐵路和高速公路沿線及其周邊重點(diǎn)區(qū)域，通過不斷對以上6項(xiàng)技術(shù)策略的研發(fā)和優(yōu)化，首先，開創(chuàng)了區(qū)域合作通信指揮調(diào)度的先河：首次實(shí)現(xiàn)多地市指揮調(diào)度一體化，解決了高速移動(dòng)中無法多地地統(tǒng)一指揮的難題，滿足跨區(qū)域統(tǒng)一調(diào)度的通信需求。其次，開創(chuàng)了高速移動(dòng)專業(yè)通信的先河：攻破了高速列車上實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示和語音通信的難題，達(dá)到列車高速移動(dòng)時(shí)添乘人員與地面指揮中心的實(shí)時(shí)高質(zhì)量通話，開創(chuàng)了全國警用數(shù)字集群PDT系統(tǒng)高速列車與地面實(shí)時(shí)通訊的先河。通過對網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和優(yōu)化，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到了較好效果。目前項(xiàng)目已建設(shè)完成正式投入實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用，在多次重大保障任務(wù)中均發(fā)揮了不可替代的作用，并在全國多個(gè)地市的地鐵項(xiàng)目中也得到了成功應(yīng)用，解決了地鐵列車運(yùn)行中頻繁切換的難題。基于已經(jīng)取得的技術(shù)成果，后期可以將該技術(shù)和優(yōu)化方案推廣到全國的鐵路線路和高速線路上，也可以將該方案應(yīng)用到其他高速移動(dòng)的應(yīng)用場景，尤其包括高速公路、軌道交通等其他高速運(yùn)行環(huán)境和場景。項(xiàng)目成果同樣適用于普通的PDT建設(shè)項(xiàng)目，將大大提升PDT系統(tǒng)的性能和使用效果。總的來說，警用數(shù)字集群（PDT）通信系統(tǒng)在高速移動(dòng)中場景的成功應(yīng)用，將在很大程度上擴(kuò)展警用數(shù)字集群通信的應(yīng)用范圍，同時(shí)將大幅度提升PDT通信系統(tǒng)的系統(tǒng)性能，將為全國公安通信保障提供更有力支撐。
(中國集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陸濤) |
