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常见TETRA数字集群通信系统问题

2018-08-17 11:57:45

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  TETRA数字集群通信系统是一种基于数字时分多址(dtma)技术的无线集群移动通信系统。TETRA数字集群通信系统可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。TETRA数字集群系统还支持功能强大的移动台脱网直通(dmo)方式,并可实现鉴权、空中接口加密和端对端加密。TETRA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。TETRA数字集群系统具有丰富的服务功能、高频率利用率、高通信质量、灵活的组网方式,许多新的应用(如车辆定位、图像传输、移动互联网、数据库查询等)都已在TETRA中得到实现。今天小编就和您继续常见的TETRA数字集群通信系统使用过程中会遇到的问题:

  问:大家都知道TETRA的分组数据能力较差,我们已经打算要建设TETRA系统了,应该怎么使用TETRA的数据业务呢?

  答:现在的TETRA设备基本都属于窄带通信(使用25KHz信道带宽),能够提供的分组数据能力的确不容易满足客户的需要。每个分组信道在没有保护的情况下,空中速率为7.2kbps,即使采用四时隙捆绑技术,无保护的理论最高传输速度为28.8kbps。在实际使用时,需要加入数据保护、四时隙协同控制开销、包头包尾、校验冗余等许多开销,实际除去各类信道开销外,每个时隙真正客户能够使用的净速率仅为1.6kbps左右,也就是说每秒中仅能传输约100个中文字符,这是在理想状态下的速率(无线信号质量足够好)。考虑到四时隙捆绑时需要一部分的管理开销,所以四时隙捆绑的传输速度略小于4个单时隙的速度总和。

  除了速度慢以外,使用分组数据还存在着以下突出问题:

  可靠性

  可靠性和速率是相互关联的两个因素,因为速率低,当多用户共享有限的分组信道资源时,每个用户能够被分配的传输带宽将低到难以接受。而分组数据是基于抢占的机制,这就导致了众多无法接收到数据包的用户拼命一直要求数据包的重发,而重发导致了不停地丢包,造成了恶性循环,最终任何用户都无法查询或者是接收到自己想要的数据。这种现象在终端设备越多的情况下,越严重,突出的例子就是紧急状况下,警情图片甚至是彩信的下发,基本上没有用户能够收到正确的信息,信道完全被阻塞了,这就像在乡间小道上开F1赛车,受限于道路,再好的车也跑不快。

  组寻址

  TETRA可以支持短信组呼,即组寻址短信,一条短信可以发给一个组,仅使用一次信道资源就可以通知到全部组员,效率极高。TETRA的分组数据进行群组下发时,例如下发犯罪人员数据,即使每台终端收取的信息是完全相同的,也只能逐个寻址、逐台终端下发数据,效率很低,速度很慢。

  覆盖面积

  对于通信而言,特别是移动通信,速率和覆盖范围是两个不可调和的矛盾,客户只能在二者中取得一个折中值。这意味着高速率代表传输距离短,低速率代表传输距离长。分组数据和短信相比,其速率提高了许多倍,但有效覆盖也降低了许多,实际经验表明,可靠的分组数据覆盖半径约为可靠的话音通信覆盖半径的1/3-1/2,而短信凭借其低速率特点获得了和话音相同的覆盖半径,从而使非常可靠的应用方式。在全球最大规模和最成熟的TETRA网络里,数据应用基本都基于可靠的短信方式,而不采用分组方式。

  变速率传输

  TETRA的话音质量优异,主要得益于采用了ACELP的混合编码方式,这是一种变速率编码方式,这使得无论无线信号质量如何,TETRA总是可以传达可靠的语音指令。而分组数据采用固定速率传输方式,容易使得信号差的地点发生大量的丢包,传输很容易中断。

  漫游和切换技术

  TETRA的话音业务支持在多基站间进行无缝的切换,这保证了通信的持续性;但TETRA的分组业务中断后需要重新建立连接。如果在车辆行进过程中进行分组数据查询,很容易遭遇到跨基站切换,查询将遭遇中断和失败,必须重新请求查询信息,重新建立分组数据通道。

  问:有的TETRA厂家说它的设备支持GPS分组信道上传,速度可以达到2秒一次?

  答:这个问题要分为四个方面解答。

  上传平台的成熟度和稳定度

  TETRA标准规定的GPS上传平台是短信平台,采用的标准是NMEA和LIP格式。分组数据平台占用了话音信道进行GPS信息的传输,通话和GPS的传送不能同时进行,通话将打断GPS的传送,并且分组信道的恢复需要耗费较多的系统资源;相比而言,短信平台的传输距离较远、覆盖面积较大、可靠性强、稳定性较高、对系统资源的占用率较低、通话时不影响GPS信息的发送,综合考虑以上因素并结合项目实际使用情况,TETRA标准最终选用了短信平台作为标准的传输方式。目前,所有主流的系统和终端均支持这种标准的传输方式。从国内外的成熟系统方案来看,全部采用的是短信平台的解决方案,用于公安的日常工作和应急保障,包括北京奥运会、上海世博会、广州亚运会、深圳大运会、济南全运会等。

  上传速度

  从技术上讲,TETRA支持以非常小的间隔发送短信GPS定位信息,有些终端甚至能够做到1秒1次,尽管没有实际案例能够说明这么频繁的发送间隔会对系统造成实质性的严重影响,但必定会增加空中信号冲突和发送失败的几率。从这点上来讲,分组信道传输GPS也存在着相同的问题。

  耗电情况

  将发送GPS定位的时间间隔设置得过小,将大大增加终端的耗电,这对手持台而言是个极大的挑战。并且,因为使用分组数据传送GPS时,终端将处于时时在线时时发送的状态,这将极大地增大耗电,并且极大增加了系统对终端分组数据连接上网、维护、拆除、重建、基站漫游和切换等的巨大开销,在消耗大量信道资源的情况下,并不能获得好的效果。

  资源利用情况

  大量的终端使用分组信道传输GPS的话,势必将占用大量的宝贵信道资源,这对于以确保话音调度和应急方案为主的TETRA网络而言,并不是设计的初衷。GPS使用短信通道传输则可以做到节省宝贵的通话信道。

  其他影响

  分组信道传输GPS时,话音是不能够同时传输的,这就一定会造成传输的中断。优于短信业务支持数话同传,所以,短信平台传输GPS时,并不会造成终端位置信息的丢失,这对于指挥中心实时观测、展开调度任务非常重要。

  问:有些TETRA厂家提出了彩信(WAP-PUSH)功能,这些功能的效果如何,在TETRA系统建设时是否应该考虑采购?

  答:彩信(WAP-PUSH)功能实际上完全基于TETRA分组数据业务,分组数据业务的特点已经在上述问答中进行过解释。

  不可否认,彩信(WAP-PUSH)作为一项功能而言,具有突出的优势,并且已经在GSM,CDMA和3G网络中得到了大规模应用,例如,可以下发带有照片的警情信息,是非常有利于公安用户使用的一项特殊功能。但现阶段要在TETRA网络中使用彩信(WAP-PUSH)功能,有诸多受限的条件,需要客户予以重视:

  速率快慢

  彩信(WAP-PUSH)业务的基础是TETRA分组业务,速率很慢,使用者往往需要等待很长的时间才能得到完整的彩信通知,客户感受差。彩信(WAP-PUSH)和分组数据业务一样,只能一台一台地下发,不能实现组呼或组下发。在实际使用中,有如下经验值-实验室环境中,当终端用户数量较少时(例如3-4台终端),下发一份警情通知,每台终端一般需要2.5分钟时间。

  效率

  警情信息的下发不仅用在日常工作中,更为了保证重大事件发生时,信息下达的准确性和时效性。在发生突发状况时,指挥中心往往需要针对大量用户下达彩信通知,这时往往容易造成信道阻塞,会造成大量的接收失败,难以达到客户需要的效果。

  成本

  为了实现相对“较高”速率的传输,一些厂家通常采用多时隙捆绑的方式,这在提高效率的同时,牺牲了大量宝贵的信道资源,牺牲了组呼和个呼的通话路数,这对于TETRA这种以保证公安话音调度业务优先的体制来说,是舍本逐末的方式。同时,为了提高一点传输速率,而购买和架设大量TETRA信道机,意味着增加很多硬件成本、频率成本和维护成本。

  不成熟?

  TETRA在全球已经应用近20年,纵观全球和中国的大型TETRA网络,彩信(WAP-PUSH)业务还没有在任何一个大型网络内得到规模应用,实际应用案例还停留在实验室阶段或小规模演示商用(例如,给不超过10台终端下发彩信数据)。

  兼容性

  标准的WAP查询业务隶属于TETRA标准,所以得到了全部TETRA厂家的支持,包括系统和终端都能顺利地操作和使用WAP查询业务。但彩信(WAP-PUSH)业务不属于TETRA标准范围,所以不同系统和终端供应商的实现方式略有不同,在兼容性上存在一定限制,并且这也限制了客户自由选择适合的系统和终端的能力,同时也造成了彩信(WAP-PUSH)业务不能得到大规模的应用。