集群通信解决方案.docx
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集群通信解决方案
中石油科技园区数字集群通信系统解决方案
1.概述
1.1.项目背景
随着国家经济建设的发展，生产调度和应急指挥工作量也变的日趋繁重，工作通讯也成为比较重点的问题。
原有的常规模拟通讯网已经无法满足各项工作的调度指挥需求，为了提升工作效率，高质量的完成各项任务，需建立一套安全保密、迅速快捷、方便有效、稳定可靠的超短波通讯系统。
中石油科技园区通信系统建设更是直接使用先进的数字集群通信。
中石油科技园区数字集群通信系统工程为A12地块一期数字集群系统，A12地块一期A区、B区、C区各楼为二类高层建筑，高度为45米，地下一层，地上11层，裙房3层。
地下一层为汽车库、设备用房及库房；地下一层分两期建设，总建筑面积为204479.6平米，地上建筑面积为165398.6平米，一期为111532.0平米，二期为53866.6平米，地下建筑面积为39081.0平米，一期为31896.0平米，二期为7185.0平米，汽车库均在一期建设，地下汽车库停车约为650辆，为一类汽车库；整个汽车库在战时作为人防，共7个人防单元。
地上部分的主要功能为科研试验及办公，建筑共分四个区，即A区（楼）、B区（楼）（B-1、B-2区）、C区（楼）、D区（楼）（D-1、D-2区）；四个区共分为两期建设，A区（楼）、B区（楼）（B-1、B-2区）、C区（楼）为一期建设范围，D区（楼）（D-1、D-2区）为二期建设范围。
根据整个科技园区的总体规划要求，整个园区将建设10个地块（即10个建筑群），该系统应预留出园区后期的扩展条件。
1.2.数字集群通信优势
首先是可以更好地利用频谱资源。
与蜂窝数字技术相似，数字对讲机可以在一条指定的信道上装载更多用户，提高频谱利用率，这是一种解决频率拥挤的方案，具有长远的意义。
其次是提高通话质量。
由于数字通信技术拥有系统内错误校正功能，和模拟对讲机相比，可以在一个范围更广泛的信号环境中，实现更好的语音音频质量，其接收到的音频噪音会更少些，声音也更清晰。
最后一点是，提高和改进语音和数据集成，改变控制信号随通讯距离增加而降低的弱点。
与类似集成模拟的语音及数据系统相比，数字对讲机可以提供更好的数据处理及界面功能，从而使更多的数据应用可以被集成到同一个双向无线通信基站结构中，对语音和数据服务集成更完善，更方便。
这三大特点，使得数字对讲机成为未来对讲机发展的必然趋势。
北京ICOM数据集群通信系统更是建设、扩充灵活，更好地适应中石油科技园区的各期通信系统建设。
1.3.设计原则
1.3.1.先进性和适用性
本系统设计具有较强的前瞻性，系统的网络平台、硬件平台、系统软件平台技术代表当今技术发展的方向，并经实践证明有很强的实用性，符合发展潮流，同时充分考虑到在未来若干年内发展的需要，技术上保证在相当长的一段时间内不落后。
系统平台提供二次开发接口，可以保证该项技术可不断地更新并顺利升级以维持系统的先进性。
1.3.2.标准性和开放性
本系统技术方案和设备具有良好的互联、互操作能力及升级能力，能支持多种网络协议和多种软硬件平台，以充分兼容现有资源。
系统设计遵循最新的国际标准、国家标准和行业标准，具有良好的开放性，以满足未来与其他部门的网络互通互联，信息共享的需要。
1.3.3.可靠性和稳定性
系统采用性能稳定可靠的国际主流设备，以保证系统的高质量和高稳定性，集成世界上稳定且优秀的技术及组件，以降低系统的不稳定因素，集成世界上稳定且系统采用先进的容错技术以提高可靠性，提供详尽的故障处理方案，以保证系统的快速恢复性，同时对关键数据采用冗余容错措施，保证系统数据不丢失和安全性。
1.3.4.灵活性和兼容性
系统采用符合具有国际发展潮流趋势的技术和设备，使系统有可靠性强，可扩展和可升级等特点，保证今后可迅速采用出现的新技术，同时为现存不同的设备提供接入和互连手段。
1.3.5.实用性和经济性
系统设计充分考虑整个系统的便利性、连贯性、操作的方便性，着眼于近期和长期目标的发展，选用先进的设备，进行最佳性能组合，利用有限的投资构造性能最佳的系统。
1.3.6.安全性和保密性
公安系统工作的特殊性对系统数据的保密性和安全性提出了更高的要求，特别是在当前网络互联，信息共享的时代，一点崩溃可能殃及全局，造成不可挽回的重大损失。
因此，系统设计更加注重系统安全性，采用可信用网关及加密卡等方式，保证数据完备和网络安全等。
1.3.7.扩展性和升级能力
系统采用模块化设计的方法，系统结构易于扩充，以适应今后可能出现的更大任务负载，避免投资的重复和浪费，充分适应未来的扩容的需要。
硬件平台具有可升级性，保证原有资源的充分利用。
1.3.8.可管理性和易维护性
系统设计中建立完善了维护体系，便于工作人员进行管理和维护。
应用软件界面友好，安装、使用、维护应简单快捷。
业务流程清晰，符合常规业务处理习惯。
1.4.建设目标
集群系统能够实现同时多路语音通信，IP互连多基站能够实现大范围覆盖。
因此总的系统规划，建议IP互连多基站数字集群系统。
主要实现以下功能：
1.4.1.集群系统
建设多基站IP互联的数字集群系统，通讯基站通过IP互连。
实现覆盖大区域的IP数字集群系统。
在任意基站内用户可以实现无缝自动漫游，对讲机在以上有信号覆盖的范围内能实现任意的呼叫及语音接收。
1.4.2.组呼、单呼、群呼
通过数字集群技术应用，实现对讲机与对讲机、对讲机与异种终端之间实现组呼、单呼、群呼功能。
可以通过调度平台实现动态远程对对讲机进行分组管理，呼叫管理，用户也能通过监控中心实现对对讲机进行远程管理的调度方式。
1.4.3.调度台通讯
通过调度平台，用户可以直接在计算机上选择想要呼叫的终端用户，实现：
内部调度通话：
直接按PTT讲话，一呼百应，组内全呼。
调度台监听通话：
同一组内，可以随时监听通信情况。
调度台呼叫工作人员：
调度台能调度一个、多个或所有的工作人员。
对讲机呼叫调度台：
建立用户与调度台间的通话。
调度台监听：
调度台能设置监听多个或全网监听。
录音（对所有通话进行录音）：
通话录音可检索回放，能录音所有通过系统核心交换机的所有的人员的通话。
1.4.4.语音管理
通过对IDAS数字网络的数据存储分析，可以实现对IDAS进行自动语音存储和管理，并提供多种的数据查询方式和管理方式。
1.4.5.远程管理
具备后台管理调度模块，可以实时对系统内网络信息和状态进行跟踪和管控。
实现远程设备管理等功能。
1.4.6.设备定位
通过GPS定位方式，实现设备定位功能。
同时，还可以通过数字网络实现位置信息共享，广播等功能。
在监控中心或监控平台上可以清楚了解每台对讲机的位置信息并能接收对讲机上报的自定义坐标信息并在地图上显示
2.系统总体设计规划
2.1.系统结构图
该系统属于IP互连多基站多信道数字集群系统，其具体设备连接示意图如下图:
本系统初步规划若干个基站（基站数目可以根据实际需求来决定）并以IP技术实现无缝的信息链接，实现超大范围信号覆盖。
系统以智能化、信息化为特征，通过IP网络技术实现基站之间的互连。
多基站实现了超大范围的覆盖，同时成熟的技术，使系统的设计和施工简便可行。
通过IP网络，可以在计算机上实现可视化调度、智能录音。
所有基站通过有线或无线的IP网络，链接到安装有北京艾可慕智能调度平台的服务器上，服务器会自动识别并接受远端通讯基站的链接，实现数据智能化传输和调度,并且所有已注册并可用的ICOMiDas数字对讲机均可在以上任意基站内实现任意的呼叫和语音接收，不需要人工或手动地进行信道切换和变更，手台能自动识别所在的区域完成漫游通话。
系统建成后该频段无线对讲通讯系统将完全覆盖以基站为中心的覆盖区域，单个基站覆盖范围根据实际情况有所不同，所有中继台覆盖区域内的对讲机，均可以通过中继台所有区域内的语音呼叫。
同时通过iDas智能调度台功能，终端用户可以在需要发起紧急呼叫，用于应急指挥和调度的时候，以上区域内所有在网待机的用户，均可以接收指令，实现对讲机的跨区域语音通话，并将第一手消息传递给重要生产管理部门的其他超短波电台。
在对讲机启动时会跟据状态参数开关中的记录信息，向指定的设备号发送状态数据信息。
对讲机在登录时会自动向iDas平台发送一条状态记录以通知服务器当前设备上线。
这时，若iDas平台收到设备上线的状态通知后，便会服务器上记录设备的上线状态和纪录信息，同时也可以为iDas调度台提供相应的设备在线服务，向iDas调度台自动发送设备上线通知，则其他的服务也可以针对在线设备进行相应的设备操作。
而iDas调度台也可以通过iDas平台向在线设备送一系列的操作指令，如要求设备主动上报GPS数据、要求设备重启、要求设备断线等。
2.2.系统功能
2.2.1.IP网络互联、实现超级覆盖
我们以IP网络为基础，在iDasServicePlatform的规则管理及语音分发基础上实现大规模超距离的通讯方案，大大降低用户的使用成本及部署难度。
而IP基站互联可以将多个位置分散的相同或不同频段的基站通过IP网络连接起来，形成一个不受地域限制的无线通信网络，移动终端可以在该网络下自动漫游，实现语音和数据的超远距离超大范围传输。
通过ＩＰ技术，实现多集群站点间的数据互通，实现超大范围的部署和互通。
内置支持北京艾可慕的DirectTalk技术，能轻松实现与模拟系统，ＰＣ网络系统，ＶＯＩＰ平台实现语音互通，节省用户的多次投资。
对讲机通过对控制信道的动态扫描，自由实现无缝漫游实现前所未有的方便与快捷。
2.2.2.无缝漫游
在建成的系统内，iDas对讲机从一个基站漫游到其他基站，全自动，用户不需要任何设置，在任何的一个基站使用，都没有任何区别。
用户在多基站的系统下使用，就像只有一个基站的系统中使用一样使用简单、可靠。
2.2.3.全面的选呼功能
组呼、单呼、遥毙、复活，高速率的数字指令使这些传统的呼叫功能应用的更高效、可靠。
在艾可慕数字系统中，进行组呼时，只有有组分布的基站会响应。
因为在系统中会动态的生成ID分布和组分布的拓扑图，从而系统就会有更高的使用效率。
2.2.4.GPS定位
北京艾可慕是国内最新将GPS与FM通讯平台进行结合，同时将GPS定位应用扩展到对讲机监控上的首家企业，而且是建立在模拟通讯基础上的。
而在iDAS数字通讯平台上，我们丰富了GPS的应用，系统自动规划终端设备的GPS上传时间，上传方式和上传信道。
系统可以指定任意终端设备任意时刻上传GPS定位信息。
GPS定位功能是艾可慕数字系统的标配功能，是实现可视化调度的基础。
2.2.5.可视化调度
系统集成GIS组件，实现地理信息系统的标准应用，在GIS系统中看到通过GPS定位的终端用户的位置。
在地图上直接选择一个或者多个终端，通过计算机调度平台进行通讯，实现最直观的指挥调度，可视化调度是系统智能功能之一。
2.2.6.直通（DirectTalk）技术
通过直通（DirectTalk）技术，艾可慕数字系统可以和有线电话、移动电话、计算机、数字手持设备等其他种类语音通讯设备互通。
艾可慕数字系统提供DTI（DirectTalkInterface）接口和SDK来进行二次开发，为系统提供了优异的可扩充性。
DTI艾可慕提供的一个开放的软件接口，通过这个接口，可以将外部的模拟语音数据数字化后，接入数字系统。
2.2.7.系统管理
系统实时掌握每一个基站、信道机和终端设备的工作状态，可以对任意一个系统内的设备进行实时管理。
通过iDasMonitor你可以快速地对每个站点下的每个信道进行管理和实时的调度操作实现前所未有的方便和灵活管理。
在调度台操作界面中，您可以通过快速选定某个信道并查看信道信息，以了解当前选择的信道实时状态，iDasServer会跟据当前信道的状态实时向iDasMonitor发送，所以你便尤如置身于iDas系统的中枢系统中，获取设备的全部状态和通话信息就是如此的易如反掌。
2.2.8.智能录音
通讯中所有的语音信息全部都可被录音。
录音以多种数据格式存储，便于管理和查询，在查询时，可以按照时间、使用者、通话内容等条件进行查找。
3.调度平台应用
iDasServiceMonitor（调度平台控制中心）为用户提供监控调度等操作。
通过可视化的调度中心，用户可以在地图上直观的查看设备位置及进行临时调度、分组等操作。
调度中心分三大部分：
3.1.数据配置
数据配置模块，主要是为用户提供数据管理功能。
对数据集群通信系统内所有设备相关数据进行调整。
同时，也可监控设备情况。
下面详细介绍此模块提供的各个功能：
3.1.1.设备管理
【设备管理】模块功能是供用户对系统内使用的对讲机设备和其他设备（如手机）进行管理和查询的，系统内需要使用的设备必须在此功能里进行设备登记才可以使用，并且只有登记后的设备才允许在系统内发起呼叫请求和进行通话信道的分配
3.1.2.群组管理
【群组管理】可为用户提供群组数据管理功能。
用户可在这里添加删除群组，或者使某一群组失效或有效。
3.1.3.人员管理
【人员管理】可提供用户管理内部人员数据功能。
每一个部门都存可可能的人员变动，可通过这里添加或删除人员，可修改人员数据。
3.1.4.信道管理
【信道管理】为用户提供信道管理功能。
用户可通过信息管理来操作信息数据。
可添加信道或锁定信道，同时也可以修改信道信息。
3.1.5.站点管理
【站点管理】为用户提供站点管理功能。
用户可在这里添加或删除站点或修改站点信息。
3.1.6.DirectTalk
【DirectTalk】技术是由北京艾可慕研发并在iDasServicePlatform上使用的一种快速语音数据交换技术，支持数据从iDasServicePlatform平台向模拟通讯系统分发、或从其他的模拟设备（如手机，ＰＳＴＮ电话、模拟机等）中取得模拟语音数据向iDas数字对讲系统进行分发。
管理人员通过此功能可以在系统加增加DirectTalk的配置信息和链接信息，只要配置对信道数据配置了DirectTalk的链接规则，则该信道下全部的语音呼叫信息都会向配置好的设备进行分发。
3.2.实时调度
实时调度是本系统的主要功能。
在这里可实现设备监控及调度功能。
同时，北京ICOM还提供语音监听功能。
3.2.1.语音监听
【语音监听】模块为用户提供设备监听功能。
用户选择站点，可对站点下所有设备进行监听。
向远程设备发送一个监听请求，收到请求后的设备会自动打开PTT并发起呼叫，此时管理人员可以在调度中心中接听远程设备的语音内容。
同时，也可以向选择的设备发送语音。
3.2.2.调度台
通过【调度台】你可以快速地对每个站点下的每个信道进行管理和实时的调度操作实现前所未有的方便和灵活管理。
在调度台操作界面中，您可以通过快速选定某个信道并查看信道信息，以了解当前选择的信道实时状态，iDasServer会跟据当前信道的状态实时向iDasMonitor发送，所以你便尤如置身于iDas系统的中枢系统中，获取设备的全部状态和通话信息就是如此的易如反掌。
在这里，你还可以实现如下的操作：
功能
说明
对选定的设备创建动态群组（即任意对任何设备归到一个独立的信道下进行通讯）
对选择的信道进行锁定，必须是选择的是语音信道，锁定后的信道不会被系统分配，也不能被设备所解除
解除由服务器或设备锁定的语音信道，信道解除后，原有在该信道下的设备全部会被切换回控制信道下
将选择的设备踢出当前信道，并在此信道解锁前不能再将反回该通话信道
远程要求选定的设备重启。
设备重启后会自动返回当前选择的信道
人为地向选定的设备发送跳频信息，指定设备当前接收和发送无线频点，设置后的设备在收到下次跳频信息前不会脱离设置的信道频点
向选定的设备发送远程短信息，信息内容可以是100个英文字符或50个中文字，支持中文短信息。
设备将在显示屏中显示接收到的信息。
同时iDasMonitor调度台也具备远程呼叫和通话的语音通讯功能，管理员可以通过iDasMonitor同时向多台设备或多个信道发送语音呼叫信息，也能接收来自不同设备不同群组、不同信道的语音信息。
3.2.3.可视化调度
系统集成GIS组件，实现地理信息系统的标准应用，在GIS系统中看到通过GPS定位的终端用户的位置。
在地图上直接选择一个或者多个终端，通过计算机调度平台进行通讯，实现最直观的指挥调度，可视化调度是系统智能功能之一。
可视化调度是语音调度的进一步延伸，通过可视化调度，使调度更加直观。
3.3.查询分析
查询分析模块，主要是向用户提供数据查询及分析功能。
管理人可以通过此功能实现对系统内的呼叫数据及录音信息数据进行查询和呼叫量分析，以帮助管理人员有效分析系统的资源利用度，有效地对系统内的资源进行合理调整。
3.3.1.呼叫记录
【呼叫记录】为用户提供记录查询功能。
根据呼叫ID或被叫ID等参数，查询设备某时间段内的呼叫记录。
3.3.2.录音搜索
调度系统支持同时对多个语音信道进行同时录音，并且是自动在信道被启用时自动对呼叫的信息和呼叫数据保存到数据库中，用户可以进行对语音数据的检索查询，所查询的语音数据记录包括有呼叫者ID，接收者ID，呼叫时间，呼叫时长，呼叫时所在的位置信息等，用户对搜索的结果进行双击即可以实现对录音数据的播放。
3.3.3.数据分析
【数据分析】功能为用户提供分析信道数据功能。
可分析出某时间段时，信道的使用情况，有利于调度系统分配，提供资源利用。
3.4.监控/设置中继台
此管理模块允许用户对系统已经配置好的集群系统进行远程的参数修改和配置，以便用户实现对中继台的远程管理，在集群系统的网络环境中常常有些中继需要安装在高山上或比较偏避的地方，如果每次都需要维护人员进行本地的配置和管理的话不单单是浪费时间和人力，更可能因为对本的设备记录不全或信息缺失导致配置错误。
系统会自动记录远程中继的地址信息位置及详细的配置信息，更能通过IP网络进行远程维护和管理，大大地方便用户及直接降低了用户的使用成本。
4.系统建设设备需求
因为本系统所需基站数目未定，单个基站所需要设备如下（以四信道为例）：
1
控制信道机
IC-BDC001
1
1
数字信道机
IC-FR6000
4
2
控制逻辑板
UC-FR5000
4
3
系统控制器
IC-BDC002
1
4
合路器
5
分路器
6
双工器
7
语音接驳器
CT-24
1
升级会员 