監(jiān)獄報(bào)警通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

李東建

【摘要】隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)無線通信質(zhì)量要求的提高以及信息頻率資源的快速高漲，數(shù)字對(duì)講機(jī)廣泛應(yīng)用于交通，運(yùn)輸，制造，建筑，油田，煤礦，公安等行業(yè)，在專用通信領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字對(duì)講機(jī) 調(diào)度通信 話務(wù)量 覆蓋

一、系統(tǒng)簡介

本系統(tǒng)以數(shù)字對(duì)講機(jī)通信為基礎(chǔ)，通過多功能的接口連接警報(bào)器和大功率揚(yáng)聲器，可以在通話的功能基礎(chǔ)上擴(kuò)展出一鍵報(bào)警功能，控制中心接至中繼臺(tái)，能夠查看機(jī)器工作狀態(tài)、錄音內(nèi)容、報(bào)警廣播信息等，具有通信靈活，報(bào)警及時(shí)，通信安全等特點(diǎn)。

二、項(xiàng)目需求

此項(xiàng)目為滿足某監(jiān)獄地區(qū)通信需求。用戶為三地獨(dú)立通信，以及緊急情況下三區(qū)互通，并支持GPS和錄音功能。

該對(duì)講機(jī)覆蓋系統(tǒng)的信號(hào)覆蓋區(qū)域?yàn)槭彝猓饕赜驗(yàn)楸O(jiān)獄以及周邊地區(qū)；

系統(tǒng)設(shè)計(jì)具備三組常規(guī)工作頻道和一組緊急通信信道供三地部門使用，各頻道能同時(shí)使用，不互相產(chǎn)生干擾和影響，緊急情況下三區(qū)切至緊急信道三區(qū)可互通：

采用室內(nèi)小型天線和射頻同軸電纜組成的天饋系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無線信號(hào)的覆蓋，最大限度的保證建筑結(jié)構(gòu)的完整和美觀。

三、系統(tǒng)說明

（一）系統(tǒng)示意圖

（二）系統(tǒng)組成說明

中繼臺(tái)架設(shè)：A區(qū)：一部，用戶A區(qū)內(nèi)部通信。

B區(qū)：二部，分別用于B區(qū)和c區(qū)通信。

這樣各區(qū)域獨(dú)立工作，不相互干擾和沖突。

中繼臺(tái)IP互聯(lián)：三區(qū)中繼臺(tái)采用IP進(jìn)行互聯(lián)，以保證在緊急情況下三區(qū)具有互通性。

緊急報(bào)警：當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，任何一部手持臺(tái)按下報(bào)警鍵，報(bào)警手持臺(tái)所處區(qū)域中繼臺(tái)收到報(bào)警提示后，通過IP網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警信息發(fā)送給另外2區(qū)域中繼臺(tái)，三區(qū)域報(bào)警器發(fā)出警報(bào)，三區(qū)中繼臺(tái)進(jìn)行IP互聯(lián)工作模式，任何一區(qū)呼叫都能通過IP轉(zhuǎn)接至另外2區(qū)。

GPS信息查詢顯示：控制中心采用輪詢的工作方式，逐個(gè)獲得手持臺(tái)的GPS信息，將手持臺(tái)GPS按照現(xiàn)有GIS系統(tǒng)約定報(bào)文格式發(fā)送至指定GIS服務(wù)器。

（三）區(qū)域覆蓋分析

根據(jù)本區(qū)域的地形地貌，覆蓋計(jì)算采用Hata模型。其公式為：

f—工作頻翠（MHz）

ht—發(fā)射天線高度（m）

hr—接收天線高度（m）

a（hr）—接收天線高度修正因子

d—傳播距離（km）

K—小區(qū)類型的校正因子

C_terrain—地形校正因子

具體這個(gè)項(xiàng)目中f=400MHz，ht=40m，hr=1.5m，d=5km，采用普通鄉(xiāng)鎮(zhèn)地形模型，丘陵地區(qū)，

a（hr）=（1.11gf-0.7）*hr-1.561gf+0.8；

K=4.78（1gf）²-18.331gf+40.94；

地形校正因子C_terrain=10dB

可計(jì)算出空間損耗L=126.22dB，

對(duì)于中繼臺(tái)來說：電臺(tái)發(fā)射功率為25W（43.9dBm），7/8“饋線長度為50m（損耗0.745dB），接頭損耗為1dB，發(fā)射天線增益為10dBi，手持臺(tái)天線增益為2.15dBi，可計(jì)算出到達(dá)手持臺(tái)射頻接口的信號(hào)強(qiáng)度為：

S=43.9-0.745-1-126.22+10+2.15=-71.915dBm

手持臺(tái)的接收靈敏度為120dBm（0.25uV），設(shè)計(jì)余量48dB，完全可以滿足接收機(jī)良好接收的需要。

對(duì)于手持臺(tái)來說：電臺(tái)發(fā)射功率為3w（34.78dBm），天線增益2.15dBi，中繼臺(tái)接收天線增益為10dBi，線纜損耗0.745dB，接頭損耗1dB。

可計(jì)算出到達(dá)中繼臺(tái)射頻接口的信號(hào)強(qiáng)度為：

S=34.78+2.15+10-0.745-1-126.22-81.03dBm

塔臺(tái)電臺(tái)的接收靈敏度為-120dBm（0.25uV），），設(shè)計(jì)余量39dB，完全可以滿足接收機(jī)良好接收的需要。

根據(jù)地圖顯示的信息，中繼臺(tái)覆蓋可以達(dá)到5公里（注：中繼臺(tái)天線需確保高度在40米以上）。如下圖。

（四）話務(wù)量計(jì)算

數(shù)字對(duì)講機(jī)系統(tǒng)屬于呼損制系統(tǒng)，應(yīng)使用Erlang B模型進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)呼損率為5%時(shí)，可以得出中繼臺(tái)載頻數(shù)和所支持的用戶數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。話務(wù)量的值是根據(jù)Erlang B模型公式計(jì)算的出的Erlang B參數(shù)表查表所得，每基站支持的用戶數(shù)由每站支持的話務(wù)量除以每用戶的忙時(shí)話務(wù)量得到。該計(jì)算數(shù)據(jù)均為推測估計(jì)值，實(shí)際應(yīng)用中還需按實(shí)際需求進(jìn)行重新計(jì)算確定。有效的管理可以大大提高基站支持的用戶數(shù)。

四、結(jié)論

此方案可滿足該監(jiān)獄報(bào)警的通信需求。