北京市智能调度系统28页.docx

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北京市智能调度系统28页

第一章概述

北京作为我国的首都，政治、文化、经济的中心，她的任何举措都将成为全国乃至世界关注的热点和焦点，她的形象就是中国的形象。

如何建设好北京，提高北京的形象，是一个政府的头等大事，是每一个老百姓支持和拥护的大事。

北京市公交系统现有车辆10000辆左右，如何实施调度以达到最高效、最及时，是一个非常复杂的工程，是关系到北京市人民日常生活的大事。

北京公交系统领导结合本系统的特点，提出建立一个具有现代高新技术的智能调度系统，对于提高北京公交的形象是非常有意义的，因为智能调度系统是现代智能交通的一部分，而智能交通是一个现代化国际大都市的一个形象标志。

“畅通工程”是政府工程，民心工程，是符合国情，顺乎民意的大事，全国上下都在抓。

抓“畅通工程”不仅要在政策上领导，思想上重视，更要落实到行动上。

北京公交系统建立一个高水准的智能调度系统是当前政府提出的“畅通工程”的具体体现。

本公司根据北京公交的具体需求，对北京智能调度系统进行方案论证，本公司本着用户至上，认真负责的态度，对北京智能调度系统进行了12种技术方案的比较、论证，在考虑了各自的优缺点基础上，并结合了北京的具体情况，我们建议采用Datacell+GSM方案。

第二章各种技术方案介绍及比较

北京公交GPS监控调度系统采用GPS作为定位手段，采用无线通讯系统作为监控调度信息的传输手段。

针对北京公交的具体情况，从技术方案上看，可供选择的无线通讯系统有以下12种，下面逐一介绍。

2.1模拟集群通讯系统

模拟集群通讯系统是一种高级移动指挥调度系统，产生于80年代中期，是一种共享资源、分担费用，向用户提供优良服务的多用途、高效能的先进无线电调度通信系统，具有以下特点：

1）接续时间短，能在300~500ms内获取信道和脱离信道；

2）采用1200bps~9600bps的数字信令，信令传输准确、快捷，功能丰富；

3）采用分散式交错处理，有故障弱化功能；

4）采用灵活的多级分组；

5）传输采用集群方式工作，无线电信道利用率多。

只有当用户按下PTT讲话时才分配信道，松开PTT则释放信道；

6）高级别优先分配信道工作；

7）具有详细的管理报告；

8）具有自动监视和报警功能；

9）可进行动态重组；

10）可进行紧急呼叫；

11）可进行2400bps以下的低速数据传输；

12）具有电话互联功能。

在国际上，模拟集群通信系统很多，进入国内市场的主要有MOTOROLA公司的SMARTNET（Ⅱ）、ERICSSON公司的DALS（EDACS）、E.F.JHONSO公司的AMERICOM、UNIDEN公司的ESAS、TECOM公司的TCM-1-SMR、FORWARD公司的APF-Link、NOKIA公司的ACTIONETTAIT公司的MPT1327。

北京华讯公司建有一个800MHZ的SMARTNET向政府及大型企事业单位提供运营服务。

模拟集群通信系统由于产业时间早，主要针对话音调度功能进行设计，因此话音调度功能很强，数据通讯功能很弱，将逐步被数字集群通讯系统所取代。

自建或租用模拟集群通讯系统用于公交车GPS监控调度具有以下优点：

1）技术成熟，设备采购容易，有利于尽快实施工程建设；

2）话音调度功能强；

3）通过建设多个基站（4个以上）可实现北京市的良好覆盖。

相应地，具有以下缺点：

1）系统容量小。

按每辆公交车每30秒采集一次GPS数据计算，通过改造集群系统使集群车台传输GPS数据时进入脱网状态并采用TDMA方式，理论上可使一个集群信道每秒最多传输4辆公交车的GPS数据，则一个集群信道所能容纳的最大用户数为120，8000辆公交车需要67个信道，这在北京显然不具有现实性。

2）移动站的造价昂贵。

单是集群车台的价格就不低于6000元/套，加上GPS和无线MODEM，其造价更为高昂。

2.2常规对讲机通讯系统

常规对讲机通讯系统由一个基地台和若干个移动台组成，根据地形及覆盖范围要求，它也可以有一至几个中继站。

它的特点是在其服务区域内，只有一个基地站，所以对于需要自成体系，限定空间的单位非常通用。

基地台可以由多个信道组成，并接入电话网，无线信道的分配采用固定方式。

常规对讲机通讯系统产生于五、六十年代，是一种较为落后的无线通讯方式，在技术档次上远低于模拟集群系统，应用于北京公交车GPS监控调度具有以下优点：

1）技术成熟，实现简单；

2）采用常规电台，造价相对较低；

3）具有一呼百应的广播调度功能，能基本满足公交车的话音调度需求。

相应地，具有以下缺点：

1）没有多基站技术，采用的中继站技术无法使移动台实现自动漫游和越区，需移动台人工选择中继站，这对公交车来说，显然没有现实性；

2）系统容量小。

按每辆公交车每30秒采集一次GPS数据计算，一个常规信道每秒最多可传输4辆公交车的GPS数据，则一个常规信道所能容纳的最大用户数为120辆，8000辆公交车需要67个信道，这在北京显然不具有实施的现实性。

2.3CDPD系统

CDPD/GPS系统指采用CDPD作为通讯平台，采用GPS作为定位手段的智能调度系统。

CDPD标准是美国为满足移动数据通讯市场的需要，由美国移动通讯公司（AMCI）、贝尔大西洋移动系统公司、PACTEL和西南贝尔公司等一些大的蜂窝业务公司于1993年7月19日推出的。

该标准的制订，标志着无线数据传输成为现实，标志着在蜂窝移动通信系统中，话音、分组数据可共享同一个基础平台。

CDPD在国内采用专用的821-825/846-870MHz频段，国家“无委”划给邮电2MHz带宽，每个信道占用30KHz带宽。

CDPD采用分组数据方式，数据速率可高达19.2kbps，标准的TCP/IP通讯协议使其易于和广域网相结合。

CDPD的基本原理是按一定的规则，把一整份数据报文分割成若干定长的数据段，并给每一数据段加上收、发终端地址及其他控制信息，以“分组”为单位在蜂窝网上进行传输。

CDPD的终端系统ES有移动终端系统（MES）和固定终端系统（FES）。

MES是一种便携式无线电脑装置，就像个人数字助理（PDA）一样，能够从一个小区漫游到另一个小区，并通过MDBS与CDPD网络进行通讯。

FES通常由一个服务器或一个直接与CDPD网络连接的受限的主机系统组成。

CDPD为了便于移动管理，特意把MES和FES区别开。

MDBS在多个MES之间为正向和反向通讯建立一个由双工无线信道组成的空中联络，正向通道是一个无竞争的、从MDBS传向MES的广播性信道。

每个MES可以通过具有碰撞探测机制的时分式载波侦听多址访问（CSMA/CD）方法进入反向信道，这种方法与以太网（Ethernet）使用的方法很相似。

正向通道发送同步和定时信号，如果MES在同一时刻进行发送，MDBS就会探测到碰撞，并生成一个指示数据分组传送失败的标志，告诉MES停顿片刻，稍后再重新发送数据。

CDPD系统应用于北京公交具有以下优点：

1）多基站蜂窝式结构，容量巨大，能轻易满足北京公交GPS数据的吞吐量要求；

2）提供多功能的数据通讯服务，可根据发展需要不断开发公交调度新业务；

3）无需投资建设基站，无需申请专用频率；

4）移动终端的体积小巧，造价低于8000元/套（含GPS）。

相应地，具有以下缺点：

1）没有话音通讯功能，只能实现数字化文本调度；

2）只能覆盖北京市五环以内，无法覆盖五环以外；

3）每月不低于100元的月租费，每辆公交车五年内至少需支付6000元租金。

按1万辆公交车计算，五年内共需支付至少6000万元租金。

4）由于GPRS即将实用化，信息产业部已决定不再发展和推广CDPD系统，导致系统维护和长期运营无保障。

2.4GSM/GPS系统

2.4.1GSM/SMS概述

GSM作为国际标准化的数字蜂窝电话系统，不仅提供了话音业务，而且还提供了短信息业务（SMS）。

SMS是一种类似于传呼机的业务功能，但与传呼业务相比，它有很大的改进。

GSM短信息服务GPS系统（简称双G系统）是一套采用GSM短信息业务传输车辆信息及GPS定位信息的监控调度系统。

GSM/SMS包括点对点短信息业务（SMS-PP）和小区广播短信息业务，其中SMS-PP在技术上已成熟并已大量投入国内使用；而SMS-CB到目前为止还没有商用化的例子。

短消息业务是GSM系统中唯一不需要端到端通信的业务，它通过GSM的信令信道来传送短消息。

由于具有这种特点，即使移动台处于通话状态，还能同时发送或接收短消息。

对于点对点短消息，每条消息最长为160个ASCII码或最长70个汉字编码。

2.4.2GSM点对点短消息中心及相关协议

点对点短消息中心是通过移动交换中心（SMS-GMSC）及交换工作移动交换中心（SMS-IWSC）设备与GSM网络联系的，其中SMS-GMSC是用于移动台接收短消息的，而SMS-IWSC用于移动台发出短消息的。

SMS-GMSC及SMS-IWMSC系统称为SMS关口站。

一般情况下，与短消息业务中心相连接的MSC都是短消息关口站，涉及短消息管理的协议如下图所示。

MSC和SMS关口站之间的协议包括7号信号MAP/H和支持7号信令MAP的底层协议MTP（消息传送部分）、SCCP（信令连接控制部分）和TCAP（事务处理能力应用部分）。

2.4.3GSM/GPS系统构成

基于GSM/SMS的车辆监控调度系统无需建设大量基站，而是直接利用电信部门已建的GSM基站，在其提供的短信业务（SMS）上增值开发的GPS监控调度功能，该系统包括三个部分：

①网控中心；②监控分中心；③用户终端。

各部分之间采用GSM无线通信连接。

网控中心负责全网用户的管理、维护、用户合法性检测、密码管理、话音调度、车辆轨迹跟踪等。

监控分中心可根据具体情况设立多个，但必须经过网控中心授权，分中心只负责监管自己管辖的车辆。

2.4.4基于GSM/SMS的GPS系统的优缺点

GSM/SMS系统应用于北京公交具有如下优点：

1）利用GSM系统的基站及交换设施，无需申请专用频率及建设基站，从而节省基站投资及减少基站设备维护量；

2）移动台既可实现GPS定位监控功能，又可实现点对点电话语音调度功能；

3）移动台的体积小巧，静态功耗低；

4）遵循开放式的标准，不同厂家可提供产品相互竞争，从而有利于移动台价格的降低；

5）能很好地实现北京全辖的良好覆盖，且设备运行维护有很好的保障。

相应地，具有以下缺点：

1）收费高昂。

按每辆公交车每天运行10小时，每30秒传输递一次GPS信息，每条短消息收费0.05元（中国移动集团公司的优惠收费标准）计算，一辆公交车一天需交给移动公司60元，每月负责1800元，10000辆公交车每年需交费2.16亿元人民币，5年需交费10.8亿元人民币。

如此高昂的费用显然不具有应用的现实性。

2）容量无法保证。

按1万辆公交车每辆每30秒传一次GPS信息计算，北京公交需要每秒占用333条短消息的容量，而北京移动局显然无法提供这么大的短信容量供北京公交使用，因为短消息是占用信令信道的，容量有限。

据悉，北京移动局目前的短信较大容量为每秒200条，这个容量供所有用户费用。

3）没有广播调度功能。

公交车需要话音或文本广播调度功能，而GSM/SMS既没有话音调度功能，又没有小区文本广播功能。

2.5数字集群IDEN系统

IDEN系统是MOTOROLA公司开发的最新一代数字集群通讯系统，它兼有标准调度系统性能和蜂窝电话互连系统的性能，采用先进的M-16QAM调制方式和数字语音编码技术，允许在一路25KHz频率间隔的载频上同时传送最多达6路语音信号，其频谱利用率是现有模拟集群系统的6倍。

也就是说，一个20信道的模拟集群系统只能同时供20对用户通话，而一个20信道的IDEN系统却能同时供120对用户同时通话。

IDEN系统由于采用了数字技术还带来了各种业务范围外的好处：

覆盖范围内通话质量更加一致，通话中断概率降低，安全保密性提高以及系统入网更方便。

此外，IDEN具有以下特点：

1）手持设备更为小巧，如大哥大一样；

2）全双工通话，类似于双向寻呼机；

3）文本信息传递，类似于双向寻呼机；

4）支持线路交换和分组交换方式的数据通讯；

5）忙时入网等待时间减少；

6）先进的调度通讯功能；

7）先进的移动电话业务；

8）网络规模有柔性。

与IDEN类似的数字集群系统还有欧洲标准化的Tetra系统，该系统拟成为我国数字集群的标准。

在技术体制上，Tetra采用π/4DQPSK调制方式，每个25KHz载频能同时支持4对用户通话，此外功能与IDEN基本类似。

福建省集群通信公司已在福建沿海建成了我国第一个IDEN系统，耗资3亿元人民币，覆盖了公路300KM范围。

作为一个提供公众服务的集群网，目前用户点有1000左右，离原计划差距甚远。

据悉我国的北京、重庆、深圳也拟上IDEN系统，但因国家相关政策网不明朗，暂无法落实，其中深圳交通局两年前签订的IDEN合同，设备已到深圳海关一年多，但一直无法取货入关。

IDEN系统应用于北京公交有以下优点：

1）能很好满足北京公交语音调度和GPS传输的要求；

2）通过增加大量基站，能很好实现北京多辖的良好覆盖；

3）采用分组交换方式进行数据传输，可以轻易满足北京公交的数据吞吐量。

相应地，具有以下缺点：

1）国家政策不明朗，估计在两年内不会进口和采用；

2）投资量巨大。

若自建系统，估计覆盖整个北京辖区至少需1亿元人民币以上（深圳的合同据悉为1亿多人民币）；若租用系统，其租网费要高于目前的MOTOROLA模拟集群系统。

3）MOTOROLA不开放其手持式车载设备的数据接力，很难把GPS业务连上其手持和车载设备。

福建省集群正与信息产业部第三十研究所联合攻关。

2.6地标系统

地标系统是指在道路两旁每隔100~500米安装一套小功率电台设备（在国外，这些电台设备一般安装在一根标杆上，故简称“标杆”），在每辆车上也安装一套小功率电台设备，由车载设备把GPS及相关信息发送给“标杆”，由“标杆”通过有线或无线发送给指挥调度中心，进行相关处理并显示在电子地图上。

国外从70年代后期开始把地标系统应用于警车及公交车的定位通讯上，其中最出名的是东京警察厅于七十年代后期建设，用于警车定位的地标系统，该系统首期在东京安装了14000多根标杆，以后又陆续安装，到八十年代中期标杆数量达到30000根左右。

据报道，该系统于八十年代末被淘汰。

地标系统应用于北京公交具有以下优点：

1）车载设备小巧，造价低；

2）技术简单，已非常成熟，建设难度小。

相应地，具有以下缺点：

1）“标杆”数量庞大，供电、维护困难。

预计实现北京全辖的良好覆盖需3000根以上标杆，这些标杆跟指挥调度中心的联网若采用无线，显然没有合适的信道；若采用专线联接，庞大的专线数量显然无法承受。

2）没有话音通讯和文本广播调度功能。

3）在实现公交车所需的巨大的数据吞吐量时，因无法实现有效的介质访问控制，因此数据传输可靠性和吞吐量无法保障。

2.7数传电台通讯系统

数传电台通讯系统与常规对讲机通讯系统基本相同，只是常规对讲机通讯系统采用模拟调制技术进行GPS信息传输，传输速率最高为2.4kbps；数传电台通讯系统采用GMSK数字调制技术进行GPS信息传输，传输速率最高为9.6kbps；常规对讲机的收发转换时间为100~200ms。

因此，常规对讲机传输GPS信息时，每信道每秒最多只能传4辆车的GPS信息，若按每辆车每30秒传一次GPS信息计算，一个常规对讲机信道最多只能容纳120辆车；而数传电台每信道每秒最多能传8~15辆车的GPS信息，其信道容量可达240~450辆车。

数传电台应用于北京公交具有以下优点：

1）技术成熟，实现简单；

2）硬件成本与常规车载台基本相同，因此总的车载设备的造价较低；

3）具有文本广播调度功能；

4）信道利用率比常规对讲机高，只需22~42个信道即可满足北京公交10000辆车的GPS传输要求。

相应地，具有以下缺点：

1）没有语音调度及通话功能；

2）没有多基站技术，采用的数字中继技术无法使移动台实现自动漫游和越区，需移动台人工选择中继站，这对公交车来说显然不具有现实性；

3）数据传输可靠性无法得到有效保障，误码率指标较高，时有误码发生。

2.8地面扩频定位与通讯系统

地面扩频定位及通讯系统采用直扩技术进行地面移动目标的定位及抗干扰通讯，该系统原来只使用于军方，近几年才转入民用。

我们知道电磁波在空间是以固定的光速传播的，因此如果测定了传播时间就可测出距离。

扩频定位就是根据这个原理，采用扩频技术测出被测目标与位置确定的三个点的距离，从而算出被测目标的经纬度信息即定位。

具体地说，位置确定的某个点采用一个周期较长的PN码序列作为发射信号，用它与被测目标转回来的PN码序列的相位进行比较，从而算出时间差，也就换算出确定点与被测目标间的距离。

由于PN码时片（chip）可以选得很窄，而测距的基本分辨率为一个码时片，采用特殊处理甚至能使测距精度达到1/10甚至1/50的码片宽度，因此扩频定位在理论上可以达到厘米级精度。

地面扩频定位与通讯系统使用于机动车反劫、防盗联网报警，见之于报道的有美国teletrac的CSS系统和我国的天津市天正达望公司开发的VPWI系统，前者据报道已在美国的多个城市投入运营，后者正在天津市进行试点。

地面扩频定位与通讯系统使用于北京公交系统，具有以下优点：

1）定位、通讯一体化，车载设备较简单，造价只需2000多元人民币；

2）车载设备及天线体积小巧，便于安装；

3）采用扩频通讯，抗干扰能力强；

4）采用专用网方式进行定位及通讯，依附性小，不会受制于电信部门。

地面扩频定位与通讯系统具有以下缺点：

1）没有合适的频率资源，国家“无委办”已分配的2.4GHz频段显然无法满足要求；

2）无论是美国Teletrac公司还是天正达望公司的系统都没有话音通讯功能，无法实现“数/话兼容”

3）移动站需同时与三个基站通讯才能实现定位，在北京这么大的城市，这么复杂的地形，要实现移动站98%以上的定位能力，估计至少需60个基站，而且基站的布置需要投入很大的精力进行精心安排，否则定位能力将直线下降，从而导致系统无法正式开通运行；

4）地面扩频定位及通讯系统是一种非连续定位系统，无法像GPS一样自主定位，因此无法在将来与“智能交通管理系统”接口，也基本不可能开发其他的增值应用；

2.9双向寻呼GPS系统

双向寻呼GPS指采用双向寻呼作为通讯平台，采用GPS作为定位手段的监控调度系统。

目前世界上正在开发的双向寻呼技术及应用系统有五种，分别是MOTOROLA公司的ReFLEXTM/INFLEX系统、AT&T公司的PACT系统、美国通用无线公司（GMCOM）的PLAN/ET系统、荷兰PHILIPS公司的RAMP系统及以色列NEXUS公司的NEXNET系统。

双向寻呼技术的诞生，不仅保留了单向寻呼的所有优点，克服了许多缺点，更重要的是为寻呼业务开拓了新的应用，展现了无线通信的一个崭新领域。

对用户来说，双向寻呼网络可以提供诸如实时摄取、在线交易、Internet网接入等多种新业务，可以让用户更方便、更有效地对寻呼的信息进行应答；对经营者来讲，双向寻呼的实现可以使系统确切地知道寻呼用户所处位置，系统可以从离其最近的基站以最快的方式把信息发送给用户，这为系统的频率复用提供了条件，也可以使系统容量几倍、十几倍扩大，从而降低了基础设施的成本，也为占有更大市场提供了良好的条件。

双向寻呼GPS系统具有以下优点：

1）移动终端体积小巧、功耗低，便于安装；

2）无需投资建设基站，无需申请专用频率；

3）提供综合性的数据通讯服务，可根据发展需要给移动终端提供增值业务。

双向寻呼GPS系统具有以下缺点：

只能提供数据业务，无法提供话音业务。

2.10GPRS/GPS系统

GPRS是一种新的GSM数据业务，它可以给移动用户提供无线分组数据接入服务。

GPRS主要是在移动用户和远端的数据网络（支持TCP/IP或X.25）之间提供一种连接，从而给移动用户提供无线IP和无线X.25业务。

GPRS采用分组交换技术，可为用户提供高达115kbps的接入速率。

GPRS/GPS车辆定位调度系统由三部分组成：

①带GPS定位器和GPRS的移动终端；②控制调度中心，包括大型电子地图和带有调度管理决策软件的电脑监控系统；③提供信息传输的GPRS网络。

该系统应用于北京公交具有以下优点：

1）多基站蜂窝式结构，容量巨大，能满足北京公交GPS数据吞吐量要求；

2）提供多功能的数据通讯服务，可根据发展需要不断开发公交调度新业务；

3）无需投资建设基站，无需申请专用频率。

相应地，具有以下缺点：

1）目前，GPRS系统在北京还未真正建立起来，要开通GPRS系统还有一个过程；

2）目前，GPRS/GPS产品在国内外还未开发出来，技术不够成熟；

3）在新的收费政策未下来之前，北京公交车使用GPRS的费用也是相当惊人的。

2.11Data-TAC/Mobitex系统

Data-TAC是MOTOROLA公司研制和生产的蜂窝移动数据通信网。

Data-TAC可以构成一个全国范围的无线数据通信网，它有多个区域性无线数据系统组成，系统之间通过地面公用数据通信网连接，有一个大的网管中心来统一管理，典型的Data-TAC网最多可由9个区域无线数据通信系统组成，可容纳9万用户，基站的覆盖半径城区为3~5公里、郊区为6~10公里，工作频段包括VHF（132~174MHz）、UHF（403~475MHz）和800M频段、（806~824、851~870MHz），信道间隔为12.5或25KHz，传输速率为48、9.6和19.2kbps。

Mobitex是Ericsson公司在MOTOROLA推出Data-TAC同一时期推出的一种集无线分组交换技术和蜂窝移动通信技术于一体的无线数据通信网。

该系统的网络组成分为三层，即基站（BRS）、区交换局（MOX）和主交换局（MHX），每层设有节点，在最高一层设网络控制中心（NCC）。

这两个系统实际上都是分组无线电技术和蜂窝移动通信技术相结合的系统，有着共同的优缺点。

这两套系统应用于北京公交有如下优点：

1）系统容量大，可满足北京公交要求；

2）技术成熟，产品可靠；

3）可节省通信费用。

相应的有如下缺点：

1）需投巨资建基站，因为摩托罗拉的中心设备以及爱立信的中心设备都非常昂贵；

2）移动终端设备昂贵；

3）需申请很多频率；

4）缺少话音调度功能，不满足北京公交的要求。

2.12Datacell+GSM系统

Datacell系统也是分组无线电技术和蜂窝移动通信技术相结合的系统，是我国信息产业部电子30研究所厦门卫士通网络有限公司研制和生产的一种无线移动数据蜂窝通信系统，具有全国联网漫游能力的多区域，多基站系统。

其网络结构、协议及系统构成基本与DataTac、Mobitex类同。

故有着相类似的优缺点。

但是因为该产品是我国自行研制开发的产品，自有知识产权，有着国外产品不具备的优势——信息安全可靠，技术不受制国外。

考虑到Datacell本身目前通话能力较差，结合GSM系统较强的通话能力，建议把Datacell系统与GSM系统结合起来使用，将克服Datacell的缺点，发挥出两系统的优势。

该合成系统应用于北京公交有如下优势：

1）系统容量大，可满足北京公交要求；

2）技术成熟，质量可靠；

3）可节省定位通信费用；

4）中心设备，移动终端均比国外设备价格低廉；

5）自有知识产权，对于公交的信息安全很有