基于SMARTRUNK协议的集群通信系统应用性研究.docx
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基于SMARTRUNK协议的集群通信系统应用性研究
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本科生毕业论文(设计)
题目:
基于SmarTrunk协议的集
群通信系统的应用性研究
学生姓名:
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学号:
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专业班级:
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指导教师:
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完成时间:
2011年5月5日
摘要
目前国内对讲机都是采用常规通信方式,这样信道的利用率比较低,而且速度慢,功能少,不适合调度通信。
而集群通信系统是共享资源、分担费用、共用信道设备及服务的多用途、高效能的无线调度通信系统。
因此使用集群系统的需要,已经为国内通信行业提出了越来越紧迫的需求。
本文研究基于SmarTrunk协议的集群通信系统的应用,介绍了该集群系统的性能,组建,规划,操作原理和发展趋势等内容。
用ST-853控制器,转发器,无线终端,天线系统及系统软件等组成SmarTrunk集群通信系统,然后对ST-853控制器及可能用到的参数进行编程,编程完成后就可以进行系统操作了。
该系统给用户和管理者能提供很大的方便,容量可以很方便的扩展,尤其第二代SmarTrunkⅡ是具有更多性能,更快,更安全的数字信令协议。
为信道的集群化管理提供了一种比较先进的方法和思路,提出了中小城市完善城市通信功能的有效解决方案。
把原来的常规通信信道转变成集群管理的系统,不仅可显著地增大系统容量和灵活性,同时可提供保密、系统安全性、其他诸如选呼、紧急呼叫等等这些先进功能。
关键词:
信道;利用率;集群;通信系统
Abstract
Allthedomesticwalkie-talkieworkinconventionalmodeatpresent,theutilityratioofchannelislowandthespeedisslow,moreover,thefunctionislack.Thetrunkingcommunicationsystemisasharedresource,cost-sharing,sharingofequipmentandserviceschannelmulti-purpose,highperformancewirelessdispatchcommunicationsystem.Soitisnotadapttoassemblecommunicationnow.UsingTrunkingsystemhasbeenputforwardmoreandmorepressingneedsfordomesticcommunicationsindustry.
Thispaperresearchapplicationoftrunkcommunicationsystembasedonsmartrunkprotocol,introducesthecapability,installation&setup,programming,operation.andtrendsofSmarTrunkcommunicationsystemandsoon.UsingST-853controller,repeater,wirelessterminals,antennasystemsandsystemsoftwarecomponentsSmarTrunkcommunicationsystem,andthenST-853controllerandthesystemparametersmaybeusedcanbeprogrammed.Thesystemcanprovidetousersandmanagersagreatconvenience,capacitycanbeeasilyextended,Especiallythesecondarygenerationprotocol-SmarTrunkⅡismorecapable,morequickandsafe,Itprovidesanadvancedmethodandmeansforintegrationofchannel,andthatputforwordaneffectiveresolventforconsummatethecommunicationsfunctioninmiddlingandsmallcity.Turntheregularcommunicationchannelintoatrunkingmanagementsystem,notonlycansignificantlyincreasesystemcapacityandflexibilityandsystemcanprovidesecurity,systemsecurity,andotheradvancedfunctionssuchasselectedcalling,emergencycalls,etc.
Keywords:
channel;utilityratio;trunk;communicationsystem
目录
摘要I
AbstractII
第1章绪论1
1.1课题的研究意义及背景1
1.2集群通信系统发展概况2
1.3论文内容及结构安排3
第2章集群系统概述4
2.1控制器功能概述4
2.1.1系统用户容量大4
2.1.2用户友好的编程软件5
2.1.3两控制器间数据总线通信5
2.1.4高级电话互连操作5
第3章集群系统组建7
3.1控制器安装7
3.1.1材料要求7
3.1.2安装步骤7
3.1.3串行端口连接(J1)8
3.1.4数据总线通信系统连接(J2&J3)9
3.1.5转发连接(J5)10
3.1.6电话线连接(J6和J7)11
3.1.7修改CTCSS编码的范围11
3.1.8安装CTCSS静噪12
3.2软件安装12
3.2.1软件安装13
3.2.2执行和操作13
3.2.3基本软件操作14
3.2.4定制串口的地址14
3.3通信系统设置14
3.3.1A-通过串行端口建立连接14
3.3.2通过串行端口建立一个本地连接15
3.3.3B–管理员配置15
3.3.4密码配置16
3.3.5远程调制解调器安装17
3.3.6C-通过调制解调器建立连接18
3.3.7电脑调制解调器的配置20
3.3.8建立一个调制解调器连接21
3.4控制器校准和调试22
3.4.1校准要求22
3.4.2ST-853硬件描述22
3.4.3完成安装步骤23
3.4.4设置音频电平调整23
3.4.5设定控制单元编号25
3.4.6控制器编号26
3.4.7控制单元编号26
3.4.8设定的时间和日期26
第4章集群系统规划27
4.1存储库文件27
4.2系统参数27
4.2.1A-系统配置27
4.2.2B-电话的前缀30
4.2.3C-控制器选项31
4.2.4D-线路接口33
4.3系统编号34
4.3.1编程的用户单元34
4.3.2选择系统标号35
4.4用户数据库35
4.4.1添加和编辑配置文件36
4.4.2添加一个新配置36
4.4.3编辑配置37
4.4.4优先级37
4.4.5手机活动定时器38
4.4.6类型38
4.4.7线路138
4.4.8线路238
4.4.9发起移动电话的通话38
4.4.10按“#”键断开39
4.4.11Profile前缀限制39
4.4.12最大编号长度39
4.4.13限制前缀39
4.4.14覆盖前缀40
4.4.15设置用户编号40
4.4.16添加和编辑用户编号40
4.4.17复制用户42
4.5在线通信42
4.5.1在线窗口43
4.5.2转移配置数据库文件44
4.5.3转移通话记录数据库44
4.5.4实时无线电遥蔽45
第5章集群系统操作47
5.1用户发起呼叫47
5.2用户接受呼叫47
5.4控制器接收呼叫48
5.5转发器48
5.6控制器资料库48
结语49
参考文献50
致谢51
第1章绪论
1.1课题的研究意义及背景
“集群”这个术语是几十年前出现的,最初用于电话行业。
使用的前提是如果100个客户共用一个通信网络,但对应某个时刻只有10个正在使用,没有必要为100个客户铺装100条干线,只要10条就可以了。
当“集群”被应用于无线通信行业时,由于统一协调地使用公共信道,且同数量的信道可为更多的用户服务,其经济实用性也就提高了。
集群通信系统是主要用于指挥调度的专用移动通信系统,是一种共享无线信道、用户分担费用、可动态重组的多用途、高效能的先进无线电系统。
相比于公众移动通信系统,集群通信系统的优点有:
通话接续时间短、信道利用率高、用户私密性好、易于扩展等。
因此,对指挥、调度功能要求较高的企事业、工矿企业、油田农场、交通运输、公共安全、国防军事等部门都十分迫切需要这种系统。
我国于二十世纪八十年代引入模拟集群通信系统,外国公司在一段较长的时间内占据着我国模拟集群通信市场80%以上的份额。
九十年代起,集群通信系统进入数字化时代,数字集群系统具备频谱利用率高、信号抗信道衰落能力强、系统保密性好、可提供的业务类型多、网络管理控制更加有效和灵活等特点。
我国慢慢开始有人认识到这种系统的重要性,进而投身于对它的研究和探索中去。
进入二十一世纪,随着社会经济的发展,政府部门、企事业单位对移动调度服务的需求愈加广泛和迫切。
2008年的北京奥运会、2010年的上海世博会都对专用移动通信系统提出了很高的要求,特别是美国的“9·11”事件和我国2003年“非典”流行以后,更加深了人们对专用移动通信和数字集群的理解,加强了对它们在处理突发事件和特殊事件中的重要作用的研究。
同国外的发展情况相比,国内的数字集群通信规模及技术水平都明显落后。
因此,从市场的发展前景和发展机遇的角度来说,研究和开发符合我国实际需求的数字集群通信系统不仅能有力地满足政府部门、企事业单位的专用通信需求、振兴民族通信工业,也能创造良好的社会和经济效益。
根据我国中小城市完善城市通信功能应用特点开发的smartrunk数字集群通信系统将极大地满足在指挥调度时通信保障的需要,并且终端手持机作为系统的一个重要组成部分,其研制和开发是十分必要的。
1.2集群通信系统发展概况
集群通信系统的发展主要经历了三个阶段:
二十世纪六十年代通信双方使用约定的特定频点完成通话的无线电对讲机方式;七十年代由单/多频道、单/多基站台构成的模拟集群通信系统;九十年代发展起来的数字集群通信系统。
1998年3月,国际电信联盟根据世界各国提交的集群通信系统标准推荐了7类国际标准,包括Project25、EDACS、FHMA、iDEN、IDRA、TETRA和Tetrapol。
其中,iDEN和TETRA的应用范围最广。
iDEN(集成数字增强型网络)是美国Motorola公司研制和生产的数字集群通信系统标准,它是全球第一个把数字调度通信、数字蜂窝通信和移动数据等功能综合在一起的移动通信标准。
iDEN系统利用先进的16QAM、TDMA、VSELP及越区跟踪等技术,能在25kHz的信道内容纳6个话音信道,在现有的800MHz模拟集群信道上增容6倍,再加之频率复用技术和蜂窝组网技术,从而使得有限频点的集群通信网具有大容量、大覆盖区、高保密和高通话清晰度的特点。
该系统在美国的发展非常迅速,在日本、新加坡等地区也有应用。
TETRA(陆地集群无线电系统)是ETSI(欧洲通信标准协会)为了满足欧洲各国的专业部门对移动通信的需求而设计、制定的统一标准。
TETRA同样采用TDMA的多址方式,信道带宽为25kHz,单信道分为4个时隙,总体通信速率最高可达28.8kb/s。
TETRA比以往的集群通信系统可以提供更高的频率利用率、高稳定的系统覆盖、综合话音及数据通信、以及高速数据传输。
时至今日,TETRA已经为专业移动通信创建了一个真正充满竞争力的开放的全球市场。
然而800MHZ频段的TETRA和iDEN等全数字集群系统造价高,中小城市用户量小,单位用户成本过高,运营商很难收回投资。
1992年,美国SELECTONE公司面向发展中国家推出了物美价廉的无线集群协议—SmarTrunk。
1994年,该公司又推出了功能更多、更快速、更可靠的数字集群协议SmarTrunkⅡ。
SmarTrunkⅡ是一个分散控制双向数字无线集群协议,使用800MHZ以下频段。
它的专利数字信令与现有的无线电转发台、对讲机完美结合在一起,可组成一个低成本的无线集群调度系统,提供许多昂贵无线电集群系统的功能,广泛地应用于无线调度的各个领域。
经十年的发展,SmarTrunkⅡ逐步被国际著名的对讲机制造商如ALINCO、ICOM、KENWOOD、MO-TOROLA、STANDARD和YAESU/VERTEX所认同,纷纷与其兼容。
该系统在世界上近100个国家已拥有50万用户,成功应用于个人、医院、农业、铁路、航空、酒店、银行、安全机构、警察及紧急救援团队、造船厂、运动场等领域。
为信道的集群化管理提供了一种比较先进的方法和思路,提出了中小城市完善城市通信功能的有效解决方案。
1.3论文内容及结构安排
本文的课题是smartrunk数字集群通信系统应用研究,研究smartrunk协议的系统工作流程及在对讲机中的应用,使其具备更灵活更高效的通信效果。
本文包括以下几个章节:
第一章介绍本课题的研究意义及背景,并给出国内外数字集群通信系统的发展现状。
第二章介绍系统的组建,包括控制器的安装、软件设置、通信设置、控制器排列和设置。
第三章介绍系统规划,包括存储库文件、系统参数、系统编号、用户资料库、在线通信的介绍。
第四章介绍系统的操作,包括用户发起呼叫、控制器接收呼叫、控制器发出呼叫、用户接收呼叫、转发器、控制器资料库的介绍。
第2章集群系统概述
该系统给用户和管理者能提供很大的方便,容量可以很方便地扩展,从支持几个用户的单信道系统到支持几千个用户的16信道系统均可使用。
本系统使用的SmarTrunkⅡ是目前最先进的数字集群协议,利用传统的无线通信设备,可以提供成本低,范围广的高级转发作用。
同时系统提供高水平的系统安全保障,能支持任何组合的业务调度、无线、无线本地回路中的应用。
具体的性能特点总结如下:
(1)系统容量大。
可对4096个组群或个体用户配置编号,每个系统控制器可存储4500呼叫记录。
(2)软件使用方便。
系统软件由SmarTrunk公司提供并给予技术支持,界面友好,功能全面。
(3)系统控制器互连。
每个信道都有一个ST853控制器进行管理,控制器之间通过数据总线互相传递信息。
(4)高级通信方式。
系统提供很多高级功能如遥毙、自动转移、无线终端(这里指对讲机)按*键接通,按#键断开等等。
在SmarTrunkII集群通信系统中通过允许用户共享频率来提高信道有效利用率。
SmarTrunkII可以叠加在现有的常规通信设备上,提供了一个从常规通信到集群通信的平稳过渡。
对于无线电话系统,SmarTrunkII提供了一种有效、安全的方式使用少量的电话线路为大量用户提供电话服务。
系统经营者可以提供电话或用户用户服务却不需要投资昂贵的移动通信基础设施。
2.1控制器功能概述
ST-853是一种可以提供多至16个信道的集群多功能中央控制器,优越的数字综合传输系统具有很高的接续率及较短的接续时间。
2.1.1系统用户容量大
*可编程最多4096个个呼和组呼用户。
*单控制器可以存储4500个通话记录。
*存储呼叫记录可编程。
*二级系统监控密码。
*许多功能参数可编程,例如来电响铃、移动电话动态定时器、长途限制和电话线寻址。
*寻呼代码和系统ID为每个用户提供了一个高层次系统安全(320,000组合)。
2.1.2用户友好的编程软件
*菜单驱动的软件支持离线编程。
*电话记录管理标记新或者旧的记录到控制器。
*下载时通话记录被自动保存到磁盘。
*允许分配用户“配置文件”到指定的用户群以改变统称。
*复制功能使得建立用户快速容易。
*本地串口和调制解调器设置数据可自动保存到磁盘。
*在线窗口显示已连接的控制器的编程信息。
*可监视正在使用的信道。
*文本转换工具可以用户库资料转换成相应文件打印出来。
2.1.3两控制器间数据总线通信
*所有的数据可以从一个控制器上传或下载。
*同一系统的任一控制器可以作本地或远程连接。
*外置调制解调器选项提供高速、无错误的数据传输。
*当通话同时发起时,协调信令排除错过电话的可能性。
*通话进行时或者正忙于另一个通话时接到新的通话请求,返回忙音通知。
*数据总线通过转发操作传输数据,在传输过程中甚至在系统中的部分控制器已关闭的情况下也能进行
2.1.4高级电话互连操作
*每个“profile(分派给系统中任何用户号的参数集合)”可限制或允许最多8个前缀号码。
*自动路由功能将系统中的任何用户呼叫转接至指定的用户。
*翻页特点使得整个群组可以完全参与呼入或者呼出的电话。
*移动台动态定时器结束前可话音清除定时器。
*电话主叫时可拨“*”以提高连接速度。
*电话方的忙音拨号音或“#”使控制器关闭。
*任何电话线都可以编程呼叫或呼出功能。
第3章集群系统组建
3.1控制器安装
系统采用积木式结构,根据用户容量可以很方便的进行扩展。
ST-853控制器适宜安装在标准为19英寸的设备架子上。
根据系统的需求每个ST-853被连接到转发器和电话线。
此外,所有这个站点的ST-853控制器都被连接到通信系统的数据总线数据库。
系统的组建如图3.1所示。
图3.1系统组建图
3.1.1材料要求
下列每项都是安装每个ST-853必须的:
*一台ST-853控制器。
*一台转发器(全双工基站发射机/接收机组合)。
*DB-25控制器与转发器连接线。
*4线数据总线连接线,以连接ST-853到相邻控制器。
*RJ11C电话线接头。
3.1.2安装步骤
为了减小电缆长度,控制器、转发器通常成对安装。
所有ST-853连接端口在控制器后面板上,并有相应标识。
以下章节描述了它是如何安装的,安装时不能带电操作。
ST-853连接器的后面板上标有J1、J2、J3、J5、J6和J7如图3.2所示。
图3.2连接器后面板示意图
3.1.3串行端口连接(J1)
DB-9连接线用于连接ST-853串行端口(J1)和电脑。
一个连接可以通过计算机串口或通过远程电脑调制解调器建立本地或远程连接。
安装步骤完成后,每个ST-853控制器必须先访问局域网。
对于本地通信系统、ST-853的串口以一个RS-232或9引脚电缆连接到计算机串口。
参考通过调制解调器建立连接中如何在一个站点安装一台调制解调器的信息。
ST-853的串行端口可以设定为本地和远程通信。
出厂默认是本地通信(DTE)。
改变串行端口的设定可以按下列步骤。
表3.1是两种不同的配置:
表3.1串口配置
Typeofcommunications
SettingRequired
Localviacomputerserialport
Remoteviamodern
(DCE)
DateTeminalEquipment(DTE)
DateCommunicationsEquipment
改变串行端口的配置:
1、移除ST-853的顶盖。
2、查看靠近串行端口的跳线开关(J1)。
3、设定需要的配置。
a)为当地通信来配置串行端口(DTE)、设置跳线开关JU16,JU17JU18和JU19,如图3.3所示:
图3.3串口跳线开关配置
b)为远程通信来配置串行端口,设置跳线开关JU16,JU17JU18和JU19,如图3.4所示。
只有控制器连接到调制解调器需要设定远程通信。
图3.4串口跳线开关配置
3.1.4数据总线通信系统连接(J2&J3)
4线数据连接线是用来形成位于同一站点的ST-853控制器之间传输数字信号的串口数据总线。
即使一些控制器关闭或出现问题这个数据总线也可以继续发挥作用。
数据总线的连接采用4线电缆串连到每个控制器。
电缆连接到J2或J3控制器连接到J2或J3中的另一个。
举例ST-853控制器的连接描述如下:
1、从第一个控制器的J3连接电缆到第二个控制器的J3。
2、从第二个控制器的J2连接电缆到第三个控制器的J2。
3、从第三个控制器的J3连接电缆到第四个控制器的J3。
4、继续这个连接模式,直到连完所有的控制器,如图3.5所示。
图3.5控制器连接示意图
3.1.5转发连接(J5)
每个ST-853控制器能够控制一个全双工转发器。
这个连接头是25引脚、类型“D”包含ST-853之间所有的转发器连接要求。
要完成安装这个转发器需要一条25引脚电缆。
下图3.6说明转发器各个引脚连接要求:
图3.625引脚电缆功能示意图
引脚说明:
引脚1-电源地输入。
2至7引脚-音频屏蔽,音频信号地。
8、9和10引脚-特殊应用连接(可选)。
这些引脚可提供特殊应用。
11引脚–控制器禁止端(可选),这个引脚的功能是由系统配置窗口外部输入参数控制。
当引脚在逻辑低电平这个引脚的功能被激活。
该引脚用于特殊应用。
12引脚-载波静噪输入(可选)。
13引脚-电源正极输入:
+13.6VDC±2%。
这种电源通常是从转发器电源获得。
14引脚-特殊应用连接(可选)。
15引脚-接收音频输入,连接到转发器的检测接收机输出。
16引脚-发射音频输入,连接这个引脚到麦克风或者转发器的发射机调制输入。
17引脚-CTCSS(ContinuousToneControlledSquelchSystem)连续语音控制静噪系统即亚音频输入(直接调制)。
18、19和20引脚-PTT继电器输出
21、22、23引脚-备用继电器接点(可选)。
24引脚-特殊应用端(可选)。
25引脚-CTCSS抑制(可选)。
3.1.6电话线连接(J6和J7)
RJ-11C连接线用于电话线连接。
标准的6芯的标准电话线用于连接。
这些标准的接头对3引脚的响铃和4引脚的TIP。
根据系统的要求,一个或两个电话线路可能被连接到控制器。
连接器J7被指定为1号线使用和连接器J6被指定为2号线。
基本的电话业务(一个用户环路)要向电话公司申请。
如果有的话,使用一条线进行通话或致电搜寻服务有超过一条的电话线推荐给系统。
这些服务都可以向电话公司申请,当一条线路正忙线时,把来电转接到另一条可用线路。
这要求打电话者只有一个电话打到系统里面来。
只有当所有的系统线条都投入使用时才会收到忙音。
3.1.7修改CTCSS编码的范围
系统工作后,整个发射过程中,控制器产生一个CTCSS系统信
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