一、项目研究意义和目的

　　俗话说的好，“要致富，先修路”。路对国民经济建设和发展有着非常重大的意义。在通信领域里，信号的传播也必须有路，这个路就是通信链路。通过不同的链路方式，将各个通信系统连接起来，达到通信传输的目的。一旦通信链路出现问题，势必造成通信中断，产生的后果是无法想象的。2008年的1•25灾害性雪灾、5•12汶川大地震造成了道路和通信和的中断,给救援工作带来了很大的困难。

　　随着通信事业的不断发展，一些城市逐步发展TETRA数字集群系统。该系统以多基站方式进行中、大区域覆盖。通过有线链路将各基站连接，扩大通信覆盖面，为在城市发展和建设发挥着重要作用。但系统离不开通信链路。一旦遇有突发性事件，系统通信链路中断，系统变成单站模式，无法与中心站和其他用户沟通。为此，通信链路在现代通信中，就向道路一样，是不可缺少的。今天我们研究的是TETRA数字集群系统在单站模式下，利用无线通信链路，实现跨站通信目的的研究。

二、各种通信链路在应用中的特点分析

随着无线集群通信不断深入发展，基站之间联网需求日益增多。目前，常用的联网媒介一般采用有线链路、微波链路及无线链路等。

　　1. 有线链路：一般采用光缆、E1及电话线等几种方式。特点：链路传输稳定，链路带宽宽。不足之处，建设投资大，链路出现问题后，恢复时间长。
　　2. 微波：建设方便，投资成本小。不足之处，传输距离短（可视距离），受环境影响， 稳定行差。
　　3. 无线链路：机动性强，架设方便，建设成本低。不足之处，传输链路带宽窄。

　　为此，在TETRA数字集群系统中，根据不同链路的特性，去实现不同方式的需求。平时，利用有线链路传输稳定、带宽宽的特性，实现多基站的连接，达到系统稳定可靠的目的。在应急状态下，一旦有线链路出现问题后，充分发挥无线链路机动性强的特点，迅速实现单站模式下的跨站自动连接，完成多基站应急通话组的正常通信。

　　三、无线链路派接技术在TETRA集群系统单站模式下的实现与应用

　　TETRA无线数字集群系统目前在国内大城市中得到广泛运用。有些地区还建设了几套系统，在不同的行业中发挥作用，在城市建设和通信发展起到了重要保障作用。

　　TETRA系统有中心控制及各基站两大部分组成，通过有线链路将所有基站与中心系统连接而成。主要应用于专网如城市应急的政务网、公安专网、地铁专网、机场专网等重要部门。因此通信的可靠性显的尤为重要。TETRA的设备在设计的过程中考虑了多种冗余、备份并支持降级使用功能。在基站和控制中心失去联系的情况下，基站自动转为单站模式。在这种情况下，同一基站覆盖范围的终端用户仍能保持通话，可以实现组呼。由于不同的基站此时处于彼此孤立的状态，因此，跨站的通信不能进行，直接影响通信指挥调度。

　　为了使系统更加的可靠，在遇有突发性事件基站进入单站模式的情况下，系统还能够继续保持不同基站间进行跨站通信，我们利用无线链路派接技术，实现单站降级模式下跨站的组呼功能。

　　1. 无线链路派接技术在TETRA数字集群系统单站模式下的实现

　　TETRA数字集群系统网络拓扑结构如（图1）。各个基站与控制中心通过传输网相连，正常工作时，跨站组呼的实现主要是通过控制中心的话音交换将各个不同基站的用户联系在一起，从而实现跨站呼叫的无线通信功能。

图（一）

一旦基站有线链路发生中断，基站和控制中心失去链接，那么该基站会自动进入单站模式，在该模式下，同一基站的同一工作组可以实现组呼功能，因为这些用户的话音在该基站内部便可以实现互连，而与其他基站的同组就无法联接，因此不能实现跨站的无线调度。（见图2）

图（二）

在基站单站的情况下，控制中心和基站失去了联系，相关信息和信令无法建立链接，该基站处于独立的状态。为此，我们利用无线链路派接技术，自动建立无线链路，完成跨站的组呼功能。（见图3）

图（三）

无线链路派接设备实现思路是利用该系统的800兆电台，通过对电台的设置，让二个电台设为相同通话组，登入不同基站。当某一基站的派接设备监测到该站进入单站模式后，它将自动开启派接设备，通过二电台工作在同一个通话组，一个电台设为本地站（A），另一个设为远端中心站（B），同时，将二电台进行的话音信号派接。当本地站的用户发起呼叫时，派接设备的本地电台（A）收到后，通过音频派接启动远端电台（B），呼叫基站的同组用户，实现本地基站通话组与远端基站通话组进行跨站呼叫。有线链路恢复正常后，派接设备将自动断开。
 

2. 实现的功能
　　•  单站集群模式下的终端用户能通过指定通话组与系统其他基站下的终端用户保持通信。
　　•  当基站进入单站集群模式下时，系统能第一时间将基站进入单站模式的信息通过无线组呼的方式，向中心远程监控台告知用户。
　　•  进入单站模式后，基站无线链路设备将自动开启，并可进入事先预设的（关键通话组）进行应急全场通话。
　　•  用户也可通过中心远程无线监控控制台，对基站的无线链路派接设备的电台进行通信大组的切换。
　　•  当单站链路恢复后，无线链路设备将自动关闭。进入待机模式。
　　•  当TETRA中心系统链路对各基站失去控制时，所有基站将进入单站模式，无线链路设备将各基站自动形成环路，可以在设定的通话组进行呼叫。

　　3. 实现技术原理分析

　　无线链路派接设备是TETRA数字集群系统的一个应急备份设备。该设备体积小、便于安装，操作简单、使用灵活，智能控制、远程监控，抗干扰性强、覆盖面广等特点。

上图是TETRA数字集群系统有/无线链路互为备分的框架图。他有四大部分组成。其中包括：系统中心控制部分、有线链路部分、基站部分及无线链路派接部分。当有线链路正常的情况下，无线链路派接部分是处于待机监测状态。

只有当有线链路发生故障，如上图，无线链路派接部分监测到有线链路出现问题时，该部分将会自动开启，进行工作。（有线链路工作正常的基站，无线链路派接设备仍处于待机状态）。无线链路设备将按照事先设定好的通信链路进行工作。为此，下面我们重点研究无线链路派接部分。

　　4. 无线链路派接部分的组成
　　无线链路派接部分有：TETRA移动集群系统无线应急链路设备和远程无线监控控制台二部分组成。无线应急链路设备放在每个基站内，作为基站有线链路的应急备分设备。远程无线监控控制台放在中心，进行对各基站的派接设备监控。（下图是无线链路派接部分的实物效果图）

TETRA集群系统无线应急链路派接设备，一般在一套设备中安装四套无线链路派接设备，每套设备都可单独工作，即能够同时保证四路跨基站应急通话组进行工作。根据需求，可扩充更多的通话组设备。同时，通过远程监控控制台，可对无线链路派接设备进行远程通话组的切换。

　　5. 远程无线监控控制台设备
　　远程无线监控控制台设备由远程数据收发电台、数据转换器、电脑及软件等设备组成。其功能首先是监控远端基站有线链路工作及设备、环境工作是否正常。其次通过该设备对原端无线链路派接设备的工作状态进行调整。

上图是远程无线监控控制台，电脑操作界面。通过远程监控电台收到的指令信息，经数据转换器送至电脑显示。该界面能够反映出不同基站的链路工作状态。同时，还能通过该界面操作，去控制远端设备的工作状态。

　　从上图可以看出，当远端基站链路工作正常时，显示为白色。当远端基站的链路出现问题时，在电脑显示器上基站号、基站名为红色。同时，在通话组显示无线链路派接设备开始工作的颜色为黄色。无线链路所连接到的上级主基站的颜色为绿色。在四个通话组上显示不同的通话组。
 

若要对链路派接设备的电台换组，可以选中该站原通话组，按右键，出现上图的组菜单（可下拉菜单），选择所需通话组，双击即可。

　　6. 无线链路派接技术在TETRA数字集群系统应急状态下的应用
　　以下从三个方面解析系统的应用：
　　•  三级主站链路故障应用，即对应以下的单基站故障应用；
　　•  二级主站链路故障，即对应以下的节点基站故障应用；
　　•  二级和三级主站故障，即对应以下的多基站故障应用。

单基站故障
　　如下图所示，当一个三级主站（C）链路故障时，基站进入单站集群模式，该基站的监测到本地电台进入单站集群模式，通过链路电台，利用二级主站（B）信道，向控制中心远程监控控制台以组呼的方式发起单站告警信息，同时打开音频信号交换模块，将本地电台（C）和链路电台（B）的音频信号派接到同一组上。用户通过远程无线监控控制台收到告警信息后，可通过反馈的信令信息对话音派接组的本地和链路电台进行控制。有效的达到单站集群模式的电台和集群模式电台互相通信的目的。

节点基站故障
　　如下图所示，当一个二级主站（B）链路故障时，基站进入单站集群模式，该基站监测到本地电台进入单站集群模式，通过链路电台（A），利用一级主站信道，向控制中心远程监控控制台以组呼的方式发起单站告警信息，同时打开音频信号交换模块，将本地电台（B）和链路电台（A）的音频信号派接到同一组上。用户通过远程无线监控控制台收到告警信息后，可通过反馈的信令信息对话音派接组的本地和链路电台进行控制。有效的达到单站集群模式的电台和集群模式电台互相通信的目的。

多基站故障
　　多基站故障时，以下图为例，当一个二级主站（B）链路和三级主站（C）的链路同时发生故障时，基站进入单站集群模式。三级主站（C）的无线链路派接设备检测的单站后，自动开启无线链路派接设备。同时链路电台（B）向二级主站（B）以组呼方式发出单站告警信息。

　　此时，二级主站（B）的无线链路派接设备检测的单站后，自动开启无线链路派接设备。同时链路电台（B）向主站（A）以组呼方式发出单站告警信息。

　　用户通过远程无线监控控制台收到告警信息后，可通过反馈的信令信息对话音派接组的本地和链路电台进行控制。有效的达到单站集群模式的电台和集群模式电台互相通信的目的。

　　通过以上方式，最终实现脱网的基站的终端用户在指定的通话组内与整个系统保持通信。

四、技术应用的特点

　　TETRA通信系统，链路采用SDH光纤传输系统。该数字集群系统具备多种冗余、备份并支持降级使用功能，如系统的单站集群模式，即在基站和控制中心失去联系的情况下，基站自动转为单站集群模式等。

　　单站集群模式主要是在基站控制器或链路设备故障的情况下，基站与控制中心无法保持正常通信时，基站自动进入单站集群工作模式。在单站集群工作模式，该基站覆盖下的终端用户也自动登陆到单站集群模式，支持在该基站覆盖范围的终端以组呼的方式保持通话，但不能实现跨站通信，即不能与其他基站内的用户保持通信。由此可见，链路在TETRA系统在是不可缺少的。若某个基站电源供电系统发生故障，解决办法可采用发电机或UPS后备电源供电。而链路发生问题，一时半会是无法解决的。这将直接影响正常的无线通信。
而采用无线链路派接技术，就能解决在链路发生故障时应急状态下，TETRA系统还能正常进行应急通话组的工作。其技术特点：

　　•  该设备与系统和基站之间没有直接的物理连接，不会对系统和基站产生任何影响；
　　•  设备体积小、安装方便。在每个基站的机房内安放一个可移动的小机箱，接通电源既可用；
　　•  操作简单、使用灵活。无线链路派接设备不用任何操作。而远程无线监控控制台采用WINDOWS中文操作界面，图标显示，使用灵活；
　　•  智能化程度高、可远程控制。远程监控及网管功能丰富强大，人机界面友好直观，方便用户操作使用。可从监控控制台上显示：链路状态、通话组状态、设备运行状态及机房运行状态等。同时，通过远程无线监控控制台可控上述功能；
　　•  是有线链路的热备分。该设备在基站有线链路正常工作时，处于待机状态。只有当基站有线链路发生中断后，该设备将自动开启运行。具备了有线链路的热备分；
　　•  系统故障弱化能力强，模块结构可互相替换，设计灵活、易于维护。它是有几组电台和相关控制设备组成。若某一通话组设备发生故障，可切换到其他几组电台工作。同时， 设备以模块形式组成，出现问题，只要更换模块即可；
　　•  造价低、利用价值高。该设备造价不高，但实用价值非常大。尤其是系统遇有突发性事件，有线链路发生问题，但又急需通信保障时，该设备就能体现出实际的真正价值。

　　五、运用价值与发展方向

　　在城市公共安全应急联动系统中，无线通信指挥调度有着非常重大的作用。他不仅仅是日常的通信保障，更重要的是在自然灾害、事故灾害及突发社会安全事件中发挥不可或缺的作用。因此，保证无线通信系统的畅通运行、通信链路的正常工作是基本要求。

　　一个无线通信指挥调度系统的建设，要充分考虑到系统的兼容性、安全性、可靠性、可扩展性及共享性和延伸性，能够适应多种管理模式。今天所研究的“无线链路派接技术在TETRA数字集群系统链路应急状态下的实现与应用”项目，就是对TETRA数字集群系统的二次开发，使系统在单站模式时还能够在应急状态下继续工作。
　　
　　目前，该项目的研究，满足了在应急状态下应急通信大组的跨站呼叫。在此基础上，下一步的研究方向是突破在没有有线链路的情况下，实现用无线链路替代的智能多组自动交换的TETRA基站。解决那些光纤不可能铺设到地方，如山区或临时急需架设基站的地方及移动通信车等通信链路问题，完善TETRA数字集群系统可延伸性。