麒麟区森林防火通信系统建设技术方案Word文档格式.docx
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构建指挥中心管理平台----在调度指挥中心，通过管理系统可以实现通话记录、通话录音、定位跟踪、短信收发、现场图片查看、电台分组管理、活动人员列表、遥毙遥开功能、紧急报警、遥感遥测、远程控制等功能，管理每一个基站、每一部终端、每一人，有效提高森林防火的管理效率。
构建应急指挥平台----在扑火现场，队员可以与队友和指挥中心快速建立通话，及时对外呼救，同时指挥中心可以通过系统内的GIS系统和卫星定位功能，准确了解求救队员所在位置，以便于及时有效的处置；
构建全网统一管理平台----统一规划、统一建设、集中管理。
森林防火通信系统建设，在整体规划和设计上，坚持统一领导，统一规划，统一技术标准，统一技术方案，协调一致地进行系统建设，以保证整个系统的兼容性、协调性和实用性，并为建成后的系统维护提供便利，保证通信畅通，确保防火通信网工作的创新发展。
1.3指导思想
以“坚持以人为本，树立全面、协调、可持续的发展观”为指导，围绕保护和改善生态环境为重点的林业发展基本思路，贯彻预防为主，积极消灭的森林防火方针，按照国家林业局下发的《关于森林防火通讯系统建设项目建设方案的几点建议》的要求，从保护森林资源、维护生态安全、保持社会稳定、促进经济社会可持续发展的高度对整个项目的建设进行科学选比、资源共享、统筹规划。
努力建设遍布全区、完善有效的森林防火通讯系统，提高森林防扑火能力，确保森林防火应急指挥通信的畅通。
1.4设计原则
本项目建设遵循以下基本原则：
Ø
先进性原则----整个系统开发应采用国际上先进成熟的数字无线通信技术、计算机技术、传输技术，力求方案的先进、灵活、高效。
可靠性原则----系统所有选用设备及电缆线材均采用工业级的标准，可保证系统连续24小时不间断的常年工作。
易用性原则----管理系统做到人性化设计，操作简便；
设备采用较少的数量，操作简便，方便管理。
可扩展性原则----系统的设计既考虑当前的实际需要及承受能力，又考虑长远发展的需要，保证系统的扩展性。
可维护性原则----系统在用户界面上要做到直观清晰，通过系统的远程功能，实现基本的维护操作，并提供详尽完善的技术手册和维护手册，方便系统维护。
1.5设计依据
1.《中华人民共和国森林法》
2.《森林防火条例》
3.《国家处置重、特大森林火灾应急预案》
4.《全国森林防火通信和信息指挥系统中长期发展规划》
5.《森林防火工程技术标准》
6.《150MHz、400MHz频段数字对讲机设备无线射频技术指标》
7.《森林重点火险区综合治理工程项目建设标准》
8.《全国森林防火“十二五”及中长期规划》
9.《关于150MHz、400MHz频段专用对讲机频率规划和使用管理有关事宜的通知》
1.6建设目标
本次麒麟区森林防火通信网计划在麒麟区建设3套固定数字无线集群基站。
1、麒麟区森林防火指挥中心配置一套调度指挥中心，接入地面internet网络，作为麒麟区森林防火的指挥中心，配套相应的调度管理软件实现全区防火工作的调度管理。
2、在林区内建设固定数字无线集群基站，组建麒麟区的数字超短波无线语音通信基础网，实现全区日常管理和森林扑火的指挥调度。
3、配置移动式指挥平台，当发生森林火灾时，在火灾现场搭建前方音视频指挥中心，同时移动式指挥平台可通过卫星或4G网络接入麒麟区调度管理控制中心，实现火灾现场、麒麟区林业指挥中心之间的调度通信。
该系统建成后可提供语音、数据、视频和调度管理等业务：
提供数字化的语音通信服务
●实现麒麟区林区无线通信信号全覆盖
●可在嘈杂环境中实现清晰的语音通信
●可提供单呼、组呼、全呼、紧急报警等语音呼叫功能
●具有优先呼叫功能，决策者具备最高权限的话语权
●实现对讲机或车载台在基站覆盖范围内的自动漫游通话
提供实时、可靠的数据业务服务
●可提供实时的短信收发，可方便下单日常巡护任务
●可人员定位、数据指令下发等数据业务应用，在日常巡山护林作业中，可以对巡护员进行定位、点名、行进轨迹监督和轨迹回放，有效提高日常管理故障的效率；
同时在扑火过程中可查询扑火人员的位置，快速调派救援力量，实现统一的调度指挥。
构建全区森林防火指挥中心
●可将数字无线通信系统基站通过有线链路方式连接到麒麟区森林防火指挥调度中心，实现远程指挥调度；
●通过与现有GIS平台的融合，可实现后方可视化调度指挥。
与视频监控系统、电话系统进行融合对接，提供统一的调度指挥接口
现有视频监控系统可接入调度指挥平台，进行统一音视频可视化调度指挥。
2系统建设方案
项目建设以数字集群技术、视频传输技术、计算机网络技术等形成的通信网络为基础，着力构建麒麟区森林防火通信指挥系统，全面提高森林防火通信的覆盖率和传递率，确保在发生森林火灾时，能够使用多种通信手段保障火灾信息传输畅通，从而最大限度减少森林火灾的损失程度。
森林防火通信系统建设内容主要包括森林防火基础通信网络建设，基础网络建设主要在林区内建设数字超短波集群基站与森林防火调度指挥中心，构建森林防火通信的基础网络，在系统搭建的同时，配备适量的数字集群基地台、数字集群车载台、数字集群对讲机。
基础通信网络的建设主要完成林业局日常工作的管理，构建林业局应急防护通信网络基础。
2.1系统总体设计
根据集群系统的规范标准，结合用户对通信系统的使用要求，我们建议在麒麟区建设3套4载波PDT专业数字基站，单区多基站系统是集群系统最常用的组网形式，主要应用于覆盖范围要求不大，使用人数较多的地区。
2.2建设内容
本方案将在麒麟区主要区域建设集群系统3套，系统的设计满足森林防火专网通信的需求。
系统包括控制中心、基站，系统整体功能包括语音调度、电话互联等全面解决方案，为功能强大的无线通信调度平台。
1）覆盖基站建设
PDT无线数字集群系统是采用固定基站的形式进行大范围覆盖，每个基站的覆盖范围，手台覆盖半径6-10公里，而车载台的通讯范围可扩展到10-15公里。
根据建设规划，计划在麒麟区范围内来建设系统基站，通常要求天线相对高度为50米左右。
集群系统基站包括机房内的收发射频部分、控制部分、天线馈线系统。
基站建设情况如下：
2）控制中心建设
无线数字集群通信平台的控制中心将建设在麒麟区林业局指挥中心机房，将有利于管理人员对整个网络设备的监察、维护，控制中心设备将实时显示基站工作状态、通话情况、链路情况、并且中心可自动对基站进行简单故障修复，控制中心可为用户提供故障弱化、系统运行日志、数据库备份等功能。
3）系统组成
第一部分：
基站系统
基站系统负责按照空中接口协议与移动终端建立通信，控制基站内部呼叫建立、维护，基站无线资源的管理，基站设备的操作维护以及基站与调度台之间的接口控制等功能。
基站系统物理设备主要由信道单元、基站控制单元、供电单元、风扇单元、分路器、路由器、合路器和基站接口单元、天馈设备、接地避雷设备和其他附属设备。
基站系统功能为完成对位于其服务区域内终端的话音等业务进行控制。
基站系统结构图如下所示：
第二部分：
调度系统
有线调度台系统支持组呼、单呼、短信、人员定位功能，还提供了多方通话、多路语音监听、终端状态监控等功能。
有线调度台支持C/S架构，支持多级调度管理权限，能够有效支撑各业务部门的调度需要。
调度员如果需要了解某个移动台的位置信息，通过调度台发起相关操作，通过系统通知移动台。
移动台将采集到的最新自身位置信息上传到系统，调度台将移动台的位置信息标注到相应的电子地图上。
这样就可以非常直观的了解到移动台的地理位置。
系统可以记录移动台位置信息，一段时间内通过对移动台位置信息的统计，还可以在地图上描绘出移动台的移动轨迹等信息。
数字对讲系统可以对所属辖区内的终端用户进行调度与人员跟踪、定位。
系统可以实现对某个终端单次上拉位置信息，也可以对不同的终端分别配置不同的上拉周期，还可以在通话过程中同步上拉终端的位置信息。
调度台采用采用C/S架构，支持多级调度管理权限，麒麟区各部门可根据业务范畴建设分调度台，实现对本部门的调度指挥，调度系统结构图如下所示：
第三部分：
PSTN电话网关
PSTN网关主要功能是通过PSTN网关将PSTN系统与无线数字对讲系统进行连接，主要完成PSTN终端呼叫数字对讲机，数字对讲机呼叫PSTN终端的工作。
PSTN系统段端采用E1/IP,FXO,FXS连接，其组网拓扑图如下：
2.3基站无线覆盖
本次数字对讲系统建设，采用的数字对讲基站要求具备国家的无线电发射设备核准，符合国家对发射设备电磁干扰的最高指标。
室内外天线的布放位置严格参考电磁信号传播模型，通过多个天线组成覆盖网，实现较好的信号覆盖，使对讲机在网内使用中话音质量稳定。
无线数字对讲系统信号覆盖距离计算：
1）市区准平滑地形传播损耗经验公式
无线对讲系统通信距离预测，Okumura预测模型是以准平滑地形的市区作基准，其余各区的影响均以校正因子的形式出现，市区准平滑地形传播损耗经验公式：
Lp=69.55+26.16lgf-13.82lgHb-α（Hm）+（44.9-6.55lgHb）（lgd）α
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----移动台与基站之间的距离（Km）
α---距离衰减因子，α（Hm）---移动台天线高度因子
当1<
d≤20Km时，α=1
当20km<
d≤100km时，
α=1+（0.14+1.87*10-4f+1.07*10-3*Hb）（lg（d/20））0.8
当Hm=1.5m时，移动台天线高度因子α（Hm）≈0
当Hm≠1.5m时，按大小城市及中、小城市二种情况来确定α（Hm）值。
2）电波传播路径损耗中值参考
基站天线高度（m）
30
40
50
60
70
80
90
100
距离（kM）
10
153.0
150.4
148.5
146.9
145.5
144.3
143.3
142.3
15
159.2
156.5
154.4
152.3
151.3
150.0
148.9
147.9
20
163.6
160.8
158.6
156.9
155.4
154.1
152.9
151.9
25
165.7
162.8
160.6
158.8
157.3
156.0
154.8
153.8
168.4
165.5
163.2
161.4
159.8
158.5
156.2
35
169.0
167.7
165.4
162
159.4
158.3
170.7
169.7
167.3
163.8
162.4
161.2
160.1
备注：
安装基站400MHz发射频率来计算。
基站安装位置提示：
由上表可看出：
如果基站天线架设高度为30米，距离基站15公里的地方市区场强中值衰耗至少为159dB；
在距离基站15公里的区域对讲机接收到基站最大的场强为－107dBm（基站输出信号42dBm+10dB天线增益），对讲机可靠通话场强要求为－108dBm以上；
如果有楼宇或树木遮挡，则场强值会有所衰减。
2.4频率设计要求
本系统需要向当地无委申请频率，为了减少频率干扰，减少天线架设，扩大通信范围，本系统采用了合路器和分路器设备，对频率要求如下：
信道之间间隔最少在250KHz以上，并且不均等间隔，UHF（400-470MHz）频段要求信道内发射和接收频率间隔10MHz。
3系统功能与特点介绍
3.1系统功能介绍
系统采用分布式控制与集中式控制有机结合的系统架构设计，各单元模块化设计，具备独立信令信道，产品具备极高的可靠性和效率。
系统具备故障弱化功能，当基站设备与中心交换机的链路发生故障时，基站部分仍然可弱化成单站集群系统，不影响单站集群系统的常规呼叫和接续控制功能，信道机时隙仍然可动态分配。
系统业务能力
系统具有登记/注销、ESN检查、鉴权等移动性管理能力。
能够提供单呼、组呼、全呼、调度台互连呼叫等基本语音业务。
系统支持中文短信传输、GPS数据传输（选配）等基本数据业务。
提供迟后进入、用户优先级管理、端到端加密等补充业务。
系统可实现的功能
1）入网登记：
基站会自动接受用户的登记，要求在基站下登记的用户数量没有限制；
2）信道动态分配：
基站会自动为用户的呼叫请求动态分配空闲的信道；
3）组呼：
组呼可由无线用户发起；
用户可同时编入多个不同的通话组；
4）个呼：
由无线用户发起的一对一语音呼叫；
5）迟后进入：
在群呼过程中，迟来的成员可以加入一个正在进行中的群呼；
6）短数据信息：
移动台与移动台、移动台与调度台之间能够进行点到点及点到多点的短数据信息发送；
7）呼叫显示：
手持机个呼时显示主叫方或被叫方的识别码；
8）讲话方识别码显示：
组呼之中用户台显示讲话方的识别码；
9）广播呼叫，广播呼叫是一种特殊的点对多点组呼。
终端发起广播呼叫时，只有主叫方具备发射权限，被叫方只具备接收权限。
仅允许主叫在一次通话中多次PTT按讲。
10）遇忙排队和自动回叫；
11）遇忙排队是当系统业务信道资源全忙时，用户发起呼叫，系统将该呼叫排入队列，并提示用户该呼叫已进入排队队列，等待系统回呼，这是遇忙排队。
当系统有空闲业务信道资源时，系统为排在队列最前的呼叫分配业务信道，建立呼叫。
12）紧急呼叫功能，调度台或终端具备紧急呼叫权限，紧急语音呼叫的优先级为系统最高优先级，无需遇忙排队，系统无资源需拆除低优先级呼叫建立紧急语音呼叫；
紧急语音呼叫建立之后不能被打断；
13）调度台具备实时跟踪、监听某个组或某个移动终端功能。
3.2系统特点及MTBF指标
（1）高可靠性设计
采用分布式控制与集中式控制有机结合的系统架构设计，各单元模块化设计理念，支持多级故障弱化模式，有效提高产品的可靠性和效率。
（2）丰富的业务能力
具有登记/注销、基站漫游、简单鉴权、标准鉴权等移动性管理能力。
能够提供单呼、组呼、紧急呼叫、广播呼叫、全呼等基本语音业务。
支持中文短信传输、GPS数据传输和状态消息等基本数据业务。
提供丰富的二次开发接口。
用户可以根据自己的需要量身定制，对系统进行二次开发，扩展更多种类的数据应用业务。
提供迟后进入、用户优先级管理、强拆/强插、录音（选配）、终端远程检测、端到端加密等补充业务，其中某些功能为调度台功能，需要配套调度台。
（3）灵活组网
基于全IP架构，组网灵活，对链路实时性要求低。
设备可以灵活布置在网络的各个位置，方便增删网络节点。
能够支持多种传输承载方式（IP、E1、无线等）和组网拓扑类型（树型、星型等）。
（4）强大的系统管理功能
支持SNMP远程网管和操作维护功能，便于设备维护和远端管理。
网管系统采用C/S结构，保证操作维护系统具有良好的组网能力和扩充性。
网管系统可以集中管理各系统网元，界面友好，功能全面，支持远程升级和平滑扩容。
（5）先进的设计思想
基站采用插板式结构设计，体积小，操作维护方便，散热性能更优。
软件无线电设计，利用软件切换调制解调方式，轻松实现技术体制的切换，从而提供长期技术演进的能力。
模块化设计，可以根据用户需要灵活裁剪系统功能。
（6）平滑技术演进
完全遵循PDT标准，继承MPT模拟集群拥有的全部业务，保持原有的用户使用习惯。
每载频宽带为12.5kHz，与现有已授权PMR频点完全兼容，因此无需重新配置或重新购买频点。
（7）MTBF指标--平均无故障时间10万小时
MTBF-MeanTimeBetweenFailures：
针对可维修产品的平均无故障时间（两次故障间的时间平均值）。
这个数值的定义是最初在做系统的整体可靠性论证时参考了通信行业内的对于系统基站内产品的MTBF值（定义了10万小时），目前通信行业内对外宣称的MTBF值均是来源于可靠性预计（通信行业普遍参考的可靠性预计标准是：
BellcoreSr-332）。
在PDT系统的规划中，也进行过系统可靠性的分配。
根据对系统的系统的架构、实际测试验证和MTBF的计算方法，得出MTBF实际达到10万小时。
3.3基本业务功能
（1）移动性管理
登记
登记用于确定移动终端和调度台在系统中的位置和状态信息。
由系统设置或移动终端根据开机登记开关参数来确定是否需要登记。
●移动终端开机后，需向系统发起登记请求，待系统确认其身份及服务权限后方可为其提供服务。
●移动终端从一个基站覆盖区域漫游到另一个基站覆盖区域时，移动终端向系统发送登记请求，系统确认其身份后，移动终端才能在此网络上进行业务活动。
漫游
移动终端从一个基站（位置区）移动到另一个基站（位置区）时，发生位置区改变的过程，移动终端需要通过新的基站向系统进行位置更新登记，向系统更新自己所处位置区信息。
越区切换
越区切换为处于通话过程中的终端提供在系统所有基站之间的越区切换功能，终端在切换过程中语音不掉话。
终端在切换后通话不会中断，并能正常显示讲话方ID。
切换完成后，终端在结束通话后再返回当前基站控制信道发起登记功能。
（2）安全功能
安全功能主要包括鉴权和加密。
鉴权：
移动终端在使用某些业务时，会与系统通过约定的加密算法来验证合法性。
在安全认证时，可以是移动终端验证系统的合法性，也可以是系统验证移动终端的合法性，或双方相互验证。
加密（可选）：
主要包括移动终端和基站之间的空口加密和移动终端之间的端到端加密。
（3）基本话音业务
基本语音业务包括单呼、组呼、调度台互连呼叫、电话互连呼叫、、系统全呼等。
单呼
自动摘机单呼：
呼叫发起后，被叫移动终端自动接通呼叫，不需要做任何操作。
手动摘机单呼：
呼叫发起后，被叫移动终端显示有呼叫，需要按接听键接通呼叫，或按挂机键结束呼叫。
组呼：
多个移动终端用户（可以包含调度台）之间相互通话的呼叫。
一个组成员发起呼叫，其他组成员加入并参与通话，是一种一对多的半双工语音呼叫业务。
电话互连呼叫（可选）：
移动终端用户与PABX/PSTN用户的相互通话。
（4）基本数据业务
基本数据业务：
短数据传输、短数据上拉和状态消息等基本数据业务。
短数据传输：
用户之间或用户与调度台之间发送短信。
短数据上拉（配合带GPS功能对讲机实现）：
系统或移动终端邀请移动终端发送某种类型的短数据到系统。
应用最为广泛的是系统邀请移动终端发送GPS定位信息。
状态消息：
收发双方预先编码设定好的一些信息，如巡逻。
3.4补充业务功能
（1）紧急呼叫
紧急呼叫是指用户在紧急情况下发起的呼叫。
通过紧急呼叫按键发起的紧急呼叫，一般采用“热麦”方式，即移动终端的麦克风为常开状态，用户无需压下PTT即可随时讲话，只有调度台可以打断用户的讲话，这种紧急呼叫一般是用户处于危险状态且操作不方便的情况下使用。
（2）呼叫优先级
系统会根据不同的呼叫发起用户、呼叫的类型、参与呼叫的人员结构等，对这些呼叫分优先级别进行处理，先处理优先级别高的呼叫，再处理优先级别低的呼叫。
系统繁忙时，可以主动结束级别比较低、不重要的通话，将资源分配给高级别、高紧急程度的呼叫。
（3）用户等级
系统根据重要程度将用户分成不同的等级。
（4）通话时长限时
为了更合理地利用系统资源，保证信道资源不被少数呼叫独占，系统对单次呼叫时长以及呼叫过程中讲话方单次发言的时长进行限制，当呼叫时间超过系统设定的时长后，系统会主动将呼叫拆除。
（5）迟后进入
迟后进入功能确保未加入组呼的成员在具备条件后能加入到该组呼中。
迟后进入在呼叫已经建立且已经为该呼叫分配了业务信道之后发起，呼叫结束且业务信道释放后结束。
主要适用于以下几种情形：
●呼叫发起时，移动终端未开机，呼叫建立成功后移动终端才开机。
●呼叫发起时，移动终端处于通话组工作区域外，呼叫建立成功后移动终端进入通话组工作区域内。
●呼叫发起时，移动终端在业务信道上参与其他呼叫业务，其他呼叫业
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