MPT1327模擬集群通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆治黾皯?yīng)用

李軍 于光輝

1．福建省福州市公安局 2．北京匯鑫泰岳數(shù)字通信技術(shù)有限公司

一、引言

MPT規(guī)范從20世紀(jì)90年代開始在中國獲得較廣泛的應(yīng)用，經(jīng)過二十多年的發(fā)展，在公安系統(tǒng)已擁有符合MPT規(guī)范的2000多套系統(tǒng)、30多萬終端，350MHz警用MPT1327模擬集群通信系統(tǒng)已成為中國最大的專用無線通信網(wǎng)。

但是，這一系統(tǒng)在發(fā)展中也遇到了難以突破的“瓶頸”，如安全、保密、頻譜利用率、功能等問題，所以公安部自21世紀(jì)初開始推動(dòng)350MHz警用集群通信系統(tǒng)的數(shù)字化工作，從早期的TETRA直至現(xiàn)在的PDT數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)，成效顯著。

發(fā)展數(shù)字集群過程中，可通過以下途徑減少原有模擬集群系統(tǒng)的損失，一是從模擬集群平滑過渡到數(shù)字集群，二是深入挖掘模擬集群的固有功能。下面以MPT1327模擬集群通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸功能為例，進(jìn)行技術(shù)分析和應(yīng)用探討。

二、MPT1327信令概述

MPT規(guī)范是由英國政府電信職能部門聯(lián)合多個(gè)廠商制定的模擬集群公開信令，它有別于隨路信令，是一種共用信令，于1986年開始在英國商用，1988年成為公認(rèn)的歐洲乃至國際標(biāo)準(zhǔn)。

MPT規(guī)范包括MPT1327信令標(biāo)準(zhǔn)、MPT1343電臺(tái)與系統(tǒng)的界面規(guī)范、MPT1347電臺(tái)界面規(guī)范，還有MPT1318、MPT1323、MPT1352等其他一些規(guī)范。其中MPT1327信令標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了集群系統(tǒng)控制器（Trunking System Controller,TSC）與無線單元（Radio Units， RU）之間的空中通信協(xié)議，該信令通過基站的控制信道傳輸[1,2]。

三、MPT1327信令標(biāo)準(zhǔn)下的數(shù)據(jù)傳輸

MPT1327信令標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)在語音傳輸上，但是在數(shù)據(jù)傳輸方面也有涉及。

（一）數(shù)據(jù)分類

MPT1327信令標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分為兩大類：規(guī)定數(shù)據(jù)（Prescriptive Data）、非規(guī)定數(shù)據(jù)（Non-prescriptive Data）。狀態(tài)（Status）和短數(shù)據(jù)（Short Data）都屬于規(guī)定數(shù)據(jù)。

（二）信道分類

MPT1327信令標(biāo)準(zhǔn)的信道分為兩大類：話務(wù)信道（Traffic Channel）、數(shù)據(jù)信道（Data Channel）。控制信道（Control Channel）和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信道（Standard Data Channel）都是數(shù)據(jù)信道。

（三）數(shù)據(jù)傳輸分類

規(guī)定數(shù)據(jù)（含狀態(tài)和短數(shù)據(jù)）在控制信道上傳輸，非規(guī)定數(shù)據(jù)在話務(wù)信道或標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信道上傳輸。

1．控制信道上的數(shù)據(jù)傳輸

控制信道不處理語音信號(hào)，只傳輸按照MPT1327信令標(biāo)準(zhǔn)編碼的FFSK（Fast Frequency Shift Keying）數(shù)據(jù)信令，空中傳輸速率為1200 bps。它大部分時(shí)間用于處理其他呼叫業(yè)務(wù)，不是專門用于傳輸數(shù)據(jù)。它傳輸數(shù)據(jù)的能力有限，只限于附帶性地傳輸規(guī)定數(shù)據(jù)（含狀態(tài)和短數(shù)據(jù)），最長數(shù)據(jù)為184 bit，經(jīng)擴(kuò)展后可達(dá)736 bit。一旦在控制信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)過多、過繁，將影響控制信道的工作效率，造成呼叫堵塞、不暢，后果嚴(yán)重。

數(shù)據(jù)傳輸會(huì)遇到失敗需要重新傳輸?shù)闹饕蛴?個(gè)方面：信令格式或數(shù)據(jù)格式不正確、誤碼率高、信號(hào)碰撞。當(dāng)系統(tǒng)繁忙時(shí)，在控制信道上發(fā)生信號(hào)碰撞的幾率會(huì)增加，數(shù)據(jù)傳輸?shù)某晒β蕰?huì)下降。MPT1327信令標(biāo)準(zhǔn)采用動(dòng)態(tài)幀長時(shí)隙ALOHA方式，較好地解決了信號(hào)碰撞問題。

2．話務(wù)信道上的數(shù)據(jù)傳輸

話務(wù)信道主要處理語音信號(hào)，也可以處理數(shù)據(jù)傳輸。這種數(shù)據(jù)傳輸過程與一般的語音呼叫類似，先由電臺(tái)進(jìn)行呼叫申請(qǐng)，接著由集群系統(tǒng)控制器分配一個(gè)話務(wù)信道，再通過MAP27（Mobile Access Protocol for MPT1327 equipment）數(shù)據(jù)接口和外接無線調(diào)制解調(diào)器，將非規(guī)定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，而后在該話務(wù)信道上傳輸。傳輸速率一般為2400～9600 bps。它的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)量較大、速度較快，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、操作不是很方便。

MPT1327信令標(biāo)準(zhǔn)對(duì)外接無線調(diào)制解調(diào)器的特性沒有規(guī)定，用戶可以自己選用。

隨著傳輸速率的提高，對(duì)接收信號(hào)強(qiáng)度的要求也越高，通信距離就越短，可移動(dòng)速度也越慢，即傳輸速率的提高在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)打折扣。

3．標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信道傳輸數(shù)據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信道在早期的MPT1327模擬集群基站里是沒有的。早期基站里的信道機(jī)，除了一個(gè)控制信道，其余的都是話務(wù)信道。現(xiàn)在不同了，除了控制信道和話務(wù)信道，還可根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)量的多少，在基站里設(shè)一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信道。它最大特點(diǎn)是只傳輸數(shù)據(jù)不處理話務(wù)，以一種標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，減輕控制、話務(wù)信道負(fù)擔(dān)，提高系統(tǒng)暢通率。該數(shù)據(jù)傳輸既可單呼，也可組呼，還可根據(jù)需求設(shè)置不同的傳輸優(yōu)先等級(jí)。與控制信道傳輸數(shù)據(jù)相比，其空中傳輸速率提高一倍（從1200 bps提升到2400 bps），空中傳輸能力提高十幾倍（數(shù)據(jù)長度從736 bit擴(kuò)大到11994 bit）。與話務(wù)信道傳輸數(shù)據(jù)相比，它與系統(tǒng)控制中心之間有專門的數(shù)據(jù)通路，而不再通過音頻鏈路。

1988年1月發(fā)布、出版的MPT1327信令標(biāo)準(zhǔn)中，未涉及標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸問題，而1997年6月修訂、再版的信令標(biāo)準(zhǔn)就增加了第17章——標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)過程（17 STANDARD DATA PROCEDURES）[1]。同樣，電臺(tái)號(hào)碼分隊(duì)方案從最早的MPT1343，發(fā)展到諾基亞的MPT1343-ANN，直至中國的MPT1343-CPS（China Police Signal）。從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸和MPT1343-CPS分隊(duì)方案這兩個(gè)成功案例，可以看出先前制定的MPT規(guī)范已經(jīng)預(yù)留足夠的空間和功能，確實(shí)感受到MPT規(guī)范的靈活性、可擴(kuò)展性，說明MPT規(guī)范不是墨守成規(guī)，而是與時(shí)俱進(jìn)，在可能的情況下不斷拓展、滿足用戶需求，同時(shí)也造就了它強(qiáng)大的生命力。

四、具體應(yīng)用

以狀態(tài)、短數(shù)據(jù)、非規(guī)定數(shù)據(jù)的處理為例，探討MPT1327模擬集群通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木唧w應(yīng)用。

（一）狀態(tài)處理

在電臺(tái)鍵盤上依次按下*0NN*AAA#鍵，便可發(fā)送狀態(tài)。其中NN是狀態(tài)代碼，取值00～31，AAA是接收方的電臺(tái)號(hào)碼。

為了直觀顯示狀態(tài)，建議使用全中文顯示電臺(tái)，它既可以按照上述辦法用狀態(tài)代碼的方式，也可以在電臺(tái)上直接調(diào)出某個(gè)具體狀態(tài)（例如“緊急集合”）后，先按確認(rèn)鍵，再按*AAA*鍵的方式發(fā)送狀態(tài)。第二種方式比較直觀，不用記憶狀態(tài)代碼與具體狀態(tài)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，不易出錯(cuò)。

1．注意事項(xiàng)

（1）MPT1327信令規(guī)定最多32種狀態(tài)，第1、第32個(gè)狀態(tài)是固定的，用戶不能改變，它們是“請(qǐng)回話”或“摘機(jī)”（狀態(tài)代碼00）、“取消回呼請(qǐng)求”或“掛機(jī)”（狀態(tài)代碼31），用戶只能定義其余30種狀態(tài)（狀態(tài)代碼01--30）。[1,2]

我們事先將業(yè)務(wù)中常用的詞組編成30條狀態(tài)報(bào)文，并通過寫頻電腦輸入到要開通“狀態(tài)”功能的所有電臺(tái)中。

（2）狀態(tài)可長可短，以福州市公安局電臺(tái)主力機(jī)型為例，每個(gè)狀態(tài)最多14個(gè)英文字符，或5個(gè)中文字符，或4個(gè)中文字符加6個(gè)英文字符。

（3）收、發(fā)雙方編寫狀態(tài)要完全一致，否則將導(dǎo)致接收到的具體狀態(tài)出錯(cuò)。

（4）在狀態(tài)操作時(shí)，電臺(tái)無法接收語音呼叫。

2．狀態(tài)的應(yīng)用

（1）以福州市公安局為例，30個(gè)狀態(tài)分配如表1所示：

在表1里，工作狀態(tài)13個(gè)（狀態(tài)代碼0113），命令狀態(tài)8個(gè)（狀態(tài)代碼1421），電臺(tái)狀態(tài)5個(gè)（狀態(tài)代碼222 6），注意狀態(tài)4個(gè)（狀態(tài)代碼2730），均具有一定的代表性。

（2）在電臺(tái)鍵盤上依次按下*018*246#鍵，則號(hào)碼為246的電臺(tái)將顯示“緊急集合”，類似于手機(jī)上的短信。

（3）便于電臺(tái)一對(duì)一的常用固定信息的單播。

（4）不足之處是狀態(tài)有限，且被固化在電臺(tái)里，難以修改。若要修改，必須將所有的電臺(tái)都收上來重新寫頻，費(fèi)工耗時(shí)。

狀態(tài)僅限于個(gè)呼，不能發(fā)起狀態(tài)組（群）呼。若要對(duì)同一組（群）的多部電臺(tái)發(fā)送相同的狀態(tài)，必須重復(fù)多次操作。

（二）短數(shù)據(jù)-單段處理

短數(shù)據(jù)分為單段短數(shù)據(jù)和多段短數(shù)據(jù)，單段短數(shù)據(jù)最多25個(gè)英文字符。

在電臺(tái)鍵盤上依次按下*2*NNNNNN*AAA#鍵。其中NNNNNN是單段短數(shù)據(jù)，AAA是接收方的電臺(tái)號(hào)碼（個(gè)呼、組呼均可）[3]。

1．注意事項(xiàng)

（1）單段短數(shù)據(jù)NNNNNN的最大長度取決于接收方電臺(tái)號(hào)碼AAA的位數(shù)。以MPT1343-CPS分隊(duì)方案為例，當(dāng)接收方電臺(tái)號(hào)碼為三位數(shù)（如905），則單段短數(shù)據(jù)最多25位英文字符；當(dāng)接收方電臺(tái)號(hào)碼增加為五位數(shù)（如22-905），則單段短數(shù)據(jù)最多23位英文字符；當(dāng)接收方電臺(tái)號(hào)碼增加到八位數(shù)（如303-22-905），單段短數(shù)據(jù)最多20位英文字符。

綜上所述，單段短數(shù)據(jù)字符數(shù)＋接收方電臺(tái)號(hào)碼位數(shù)≤28位英文字符。換而言之，在發(fā)起單段短數(shù)據(jù)呼叫時(shí)，電臺(tái)鍵盤輸入的英文字符，即：*2*NNNNNN*AAA，不得超過32位。

（2）在進(jìn)行單段處理時(shí)，電臺(tái)無法接收語音呼叫。

2．單段處理的應(yīng)用

（1）若要在電臺(tái)輸入“jin＿wan＿11:30＿ji＿h(yuǎn)e”單段短數(shù)據(jù)(“＿”代表空格，連空格在內(nèi)共19個(gè)拼音、數(shù)字等字符，代表“今晚11:30集合”)，以福州市公安局電臺(tái)主力機(jī)型為例，鍵盤操作參照表2。

“⑤jkl”鍵按一下，電臺(tái)屏幕出現(xiàn)“j”；“①”鍵按兩下，屏幕出現(xiàn)“1”，若按十下，則出現(xiàn)“：”;“)”鍵按一下，屏幕出現(xiàn)空格。其他字符不一一細(xì)述。

（2）在電臺(tái)鍵盤上依次按下*2*jin＿wan＿11:30＿ji＿h(yuǎn)e*22905#鍵，則22905這個(gè)組（群）里的所有電臺(tái)將顯示“jin＿wan＿11:30＿ji＿h(yuǎn)e”。

（3）便于指揮員對(duì)一組（群）電臺(tái)的非固定信息的通播。

（4）不足之處是單段短數(shù)據(jù)以拼音或英文的形式出現(xiàn)，鍵盤輸入也不是很方便。

（三）短數(shù)據(jù)-多段處理

多段短數(shù)據(jù)是將4個(gè)單段短數(shù)據(jù)鏈接在一起，最多100個(gè)英文字符。

借助已安裝MAP27.EXE程序的電腦可實(shí)現(xiàn)多段處理：用MAP27電纜將電腦與電臺(tái)B連接，通過MAP27.EXE程序鍵入命令“send＿82＿電臺(tái)A號(hào)碼＿00＿f7＿多段短數(shù)據(jù)＿00＿00”[4]，電臺(tái)B便將多段短數(shù)據(jù)發(fā)向電臺(tái)A。

1．注意事項(xiàng)

（1）電臺(tái)要支持MAP27。

（2）電臺(tái)A的號(hào)碼必須是十六進(jìn)制的MPT1327號(hào)碼，因此要將平常使用的十進(jìn)制MPT1343-CPS號(hào)碼（例如303-20-246），先轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制的MPT1327號(hào)碼（前綴103、ID號(hào)47），再轉(zhuǎn)成十六進(jìn)制的MPT1327號(hào)碼（前綴67、ID號(hào)002F）。

（3）多段短數(shù)據(jù)必須是十六進(jìn)制的ASCⅡ碼，以“jin＿wan＿11:30＿quan＿ti＿ji＿h(yuǎn)e”為例(連空格在內(nèi)共27個(gè)字符，代表“今晚11:30全體集合”)，其十六進(jìn)制ASCⅡ碼為：6A 69 6E 20 77 61 6E 20 31 31 3A 33 30 20 71 75 61 6E 20 74 69 20 6A 69 20 68 65。

2．多段處理的應(yīng)用

（1）在電腦MAP27.EXE程序中鍵入命令“send＿82＿67＿00＿2F＿00＿f7＿6A＿69＿6E＿20＿77＿61＿6E＿20＿31＿31＿3A＿33＿30＿20＿71＿75＿61＿6E＿20＿74＿69＿20＿6A＿69＿20＿68＿65＿00＿00”，303-20-246(十進(jìn)制MPT1343-CPS號(hào)碼)電臺(tái)將顯示“jin＿wan＿11:30＿quan＿ti＿ji＿h(yuǎn)e（超過25個(gè)英文字符，代表“今晚11:30全體集合”) ”。

（2）以衛(wèi)星定位GPRMC格式為例，待傳輸?shù)腉PS數(shù)據(jù)：$GPRMC,hhmmss.ss,a,ddmm.mmmm,n,dddmm.mmmm,w,zzz.z,yyy.y,ddmmyy,ddd.d,v*cc，是ASCⅡ碼串，包含日期、時(shí)間經(jīng)緯度、速率、方向等信息。25個(gè)＜該數(shù)據(jù)的字符數(shù)＜100個(gè)，正好用多段處理方式來傳輸。

（四）非規(guī)定數(shù)據(jù)處理

主要應(yīng)用于信息查詢和車輛定位。MPT規(guī)范中*31用于非規(guī)定數(shù)據(jù)傳輸。

1．在話務(wù)信道上處理非規(guī)定數(shù)據(jù)

利用外接調(diào)制解調(diào)器和MAP27數(shù)據(jù)接口，通過話務(wù)信道傳輸非規(guī)定數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)長度取決于傳輸速率和通話時(shí)間上限。國內(nèi)專業(yè)公司經(jīng)過開發(fā)，使話務(wù)信道空中傳輸數(shù)率最高達(dá)到9600 bps，這里不再贅述。

2．在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信道上處理非規(guī)定數(shù)據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信道的出現(xiàn)，將逐步取代控制信道和話務(wù)信道的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。國際知名公司在北京做過此類實(shí)驗(yàn)，下圖顯示實(shí)驗(yàn)基站有一個(gè)控制信道、一個(gè)話務(wù)信道、兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信道（每個(gè)基站最多4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信道，一個(gè)節(jié)點(diǎn)最多120個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信道），帶GPS接收機(jī)的電臺(tái)與控制信道之間空中速率仍為1200bps，與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信道之間空中速率則為2400bps，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信道都有一個(gè)控制器、數(shù)據(jù)管理器，并通過9600bps Rs232專屬數(shù)據(jù)鏈路（而非音頻鏈路）連到集群系統(tǒng)控制中心、數(shù)據(jù)應(yīng)用中心。專屬數(shù)據(jù)鏈路與音頻鏈路相比，更加可靠和完善。

值得一提的是，要實(shí)現(xiàn)以上4類數(shù)據(jù)應(yīng)用，先讓MPT1327集群系統(tǒng)對(duì)電臺(tái)開放“狀態(tài)”或“短數(shù)據(jù)”、“非規(guī)定數(shù)據(jù)”功能，再激活電臺(tái)自身的這些功能。

五、結(jié)論

模擬集群系統(tǒng)最終要向數(shù)字集群方向發(fā)展，但在現(xiàn)有條件下，不可能在短時(shí)間內(nèi)大范圍上數(shù)字集群，已建成的龐大的模擬集群系統(tǒng)也不可能一夜之間完全淘汰，完全有必要挖掘現(xiàn)有模擬集群系統(tǒng)的潛能。綜上所述，充分利用現(xiàn)有模擬集群系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸功能，就是一個(gè)不錯(cuò)的過渡解決辦法。

[1]MPT1327．MPT1327A Signalling Standard For Trunked Private Land Mobile Radio Systems[S], 1997.

[2]靳海云, 李霞．集群專用陸地?zé)o線移動(dòng)系統(tǒng)信令標(biāo)準(zhǔn)(MPT1327)[M], 北京: 機(jī)電部通信廣播電視發(fā)展研究中心,1988.

[3]摩托羅拉．MCX760 MPS用戶手冊(cè)[Z], 2005:29-30,8-9.

[4]摩托羅拉．PTX700/PTX760 MPS用戶手冊(cè)[Z], 2004:54-55.