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上海电信数字集群工程可行性研究报告

发表时间:2012-03-15 阅读次数:6963次

 

 

上海邮电设计咨询研究院有限公司

【项目背景】

上海作为一个特大型国际都市,人口密集、结构复杂,人流、物流、信息流、资金流高度集中。建立保障政府处置各种突发事件的紧急处置和应急联动、满足城市建设和发展需要的统一的无线指挥通信系统保障体系是上海市实现“国际经济中心、国际金融中心、国际贸易中心和国际航运中心”总体目标的重要基础之一。进入二十一世纪的上海,面临着新一轮的建设与发展的机遇,除了全面加强上海灾害事故和城市公共安全应急处置工作外,以洋山深水港、外高桥各期码头、黄浦江老港区改造为核心的上海国际航运中心的建设,上海化工区等先进制造基地配套设施的完善,以浦东国际机场、虹桥国际机场为核心的民用航空等事关上海国计民生的重要领域都提出了数字集群网的需求。因此,根据上海城市总体规划和“十五”发展计划,全面加强上海灾害事故和城市公共安全应急处置工作,尽快建设数字集群应急指挥通信网络,对强化城市综合减灾工作、保证经济正常运行和维护社会稳定,提高上海城市综合竞争能力、加快现代化国际大都市建设,进一步改善上海的城市软环境都具有特别重要的战略意义。

至2005年底,上海有市政府办公厅、市公安局、中卫国脉、上海轨道交通等政府部门或企业独立运营的集群网络共有11个,其中有8个为模拟集群网络,2个为TETRA数字集群网络,1个iDEN数字集群网络。由于这些网络采用了不同的制式标准,而且没有形成统一的管理,这就使得全市各个系统、各部门之间难以的协调配合、联合行动、统一指挥,无法对一些突发的紧急与灾害事故做出快速、有序及高效的反应,这种状况与上海市作为国际经济大都市的地位及发展水平不相匹配。因此,上海市政府拟建设一个能覆盖全市并统一指挥多个部门的上海市800MHz数字集群政务共网。上海市政府通过招标方式确定集群政务共网的承建企业,最终由上海电信中标承建。上海邮电设计咨询研究院有限公司受上海电信委托,进行该项目的可行性研究。

【工作过程】

自2006年1月开始,我院接受上海电信的委托开始该项目的可行性研究,数字集群网络属专用网络,上海市政府的对建设时间、网络质量及可靠性方面提出很高要求。为此上海邮电设计咨询研究院有限公司专门成立数字集群项目组,仔细研究上海市800MHz数字集群政务共网的网络特点、网络安全等需求,对国际国内流行的集群设备、标准、技术参数进行比较,和多家设备厂商进行技术交流,研究分析各厂商系统设备的特点,仔细查阅及勘察上海电信现有资源分布情况,提出了切实可行的网络建设方案,于2006年3月完成了“上海电信数字集群工程可行性研究报告”(以下简称:集群可研)的编制,并通过了上海电信的评审并立项实施。

【咨询工作特点】

1、集群政务共网的建设符合国家宏观经济发展的政策

随着国家经济发展,各种资源越来越紧缺,如何合理使用现有资源,确保经济可持续发展是当今国内经济建设的一大重点,统一建设共享资源是国家经济建设发展的必由之路。无线频率资源也是一样。以前各单位各自为政,各自建设通信指挥系统占用频率资源,使得现在频率资源非常紧缺,800MHz集群通信使用的频段2×15MHz频带是非常宝贵的频谱资源。它处于IMT—2000扩充频谱资源频段806—960MHz范围内。数字集群系统设计本身具有分组及虚拟专网功能,互不相关的用户可以通过编组实现资源共享。分散建设不能充分发挥集群系统的功能和效益,从社会全局考虑统一建设统一维护可以减少维护建设成本。因此,建设上海800MHz政务网符合国家宏观经济发展的政策。

2、多方案论证,选定最安全的网络结构

当今国内国际上流行多种制式的集群系统,考虑到将来和上海已有网络(公安、地铁)的互联互通,资源共享。选择了欧洲制式的TETRA标准集群系统。上海市800MHz数字集群政务共网作为上海政府各部门、各企业日常以及应急调度的专用网络,在遭遇突发的紧急与灾害事故时能提供可靠的通信是至关重要的,而保证无线网络在全市大部地区的可用性是关键。因此,我们在系统组网时通过系统设备模块的冗余配置、交换中心备份设置以及基站与交换中心最优的连接方式来实现整个系统最大程度的可靠性保障。

交换机主备用方案有三种:其一为1+1异地主、备方式;其二为异地“备份交换控制中心”,交换中心与基站的连接采用双路由方式;其三为异地“备份交换控制中心”,交换中心与基站的连接采用“交叉连接”方式。

方案一:1+1异地主、备方式。

 

这种方式下每个交换中心有主用、备用2套交换机,备用交换机与主用交换机在硬件的配置上完全相同。在正常运行时,备用交换机与基站的连接不被激活。当主用交换机发生故障时,通过传输链路倒换将基站与故障交换机的连接切换到备用的交换机,由备用交换机接管故障交换机的全部功能。

该方案每个交换中心需配置一台备用交换机投资较大,而且主备用交换机的切换涉及到传输链路的倒换,备用交换机的启用,就是在周密的预案、富有经验的工程人员操作的条件下系统的切换所需的时间也是小时级的,这是应急系统所不允许的。

方案二:异地“备份交换控制中心”,交换中心与基站的连接采用双路由方式。

 

这种方案2个交换机中心分别放置在不同物理地点的电信机房内,2个交换中心均正常工作,负荷分担,互为备份。每个基站通过分别通过2条传输电路连接至2个交换中心,一条为主用链路,另一条为备用链路,每个基站按地域归属1个主交换机,另1交换机作为其备用交换机,当主用交换机发生故障时通过传输链路的倒换将基站切换至备用交换机。

该方案与一般商用的移动系统(GSM,CDMA等)交换中心备份相类似,主备冗余,负荷分担。不需另建备份交换机,投资节省,但是其切换时间与交换机连接基站数量有关,在上海市800MHz数字集群政务共网这样规模的网络其切换所需的时间也是应急系统所不能容忍的。

方案三:异地“备份交换控制中心”,交换中心与基站的连接采用“交叉连接”方式,如下图所示

 

这种方案下2个交换机中心分别放置在不同物理地点的电信机房内,2个交换中心均正常工作,负荷分担,互为备份。物理位置相邻的基站归属于2个不同交换中心,这样在一个交换中心瘫痪时,另一交换机所带的一半基站仍还能基本覆盖上海地区,提供应急通信。

该方案建设不用另外新建异地备份交换机,主备交换机均工作,负荷分担,节约投资。其切换时间为0,与交换机连接基站数目无关,能保障应急调度通信的要求,但是由于相邻基站归属2个不同交换中心,这可能造成越局切换频繁,消耗大量系统资源。

经过综合考虑,我们选定了第三种方案,即异地“备份交换控制中心”,交换中心与基站的连接采用“交叉连接”方式,此外结合方案二对于一些重点区域的基站还可以通过双路由分别连接到2个交换中心,以充分保证这些重点区域的通信调度。

3、精心布局,快速、低投入的建设精品网络

集群政务共网根据上海市府要求,应在06年底开通,从项目可行性研究开始到投入使用只有不到1年的时间,为了保证网络的顺利建设,充分利用上海电信现有资源,集群项目组在短短时间里对所有上海电信分部在全市各个区县的局房进行了普查,并根据普查信息不断地调整网络规划,使集群基站在满足覆盖容量需求同时能充分利用上海电信现有资源,缩短了建设周期,降低了建设成本。

最终通过覆盖预测软件仿真分析,确定全市共需建设130个室外基站,其中50个位于市区(外环线以内),其余80个位于郊区(外环线以外,包括小洋山基站),基站的分布情况详见下图,此外,但考虑到由于上海市区无线传播环境非常之复杂,无线传播环境会受到一些高大建筑物的阻挡,为了确保达到无线覆盖目标,本工程为今后的网络优化预留了10个室外基站。

根据Agilent公司Wizard软件对上海市数字集群政务共网的全市与市区无线覆盖预测结果如下。

覆盖预测图(全市)


 

覆盖预测图(市区)


各项预测指标统计结果如下表:

    TETRA系统无线覆盖预测结果统计表(全市)

 

手持机输入信号电平(dBm)

>-60

>-70

>-75

>-80

>-85

>-95

其他

全市覆盖面积比例(%)

17.46

36.92

50.28

69.32

90.07

98.59

100

市区覆盖面积比例(%)

25.20

54.28

64.76

81.27

95.96

99.93

100

由覆盖预测结果可知,本次上海市数字集群政务共网的TETRA系统能满足网络覆盖的要求。

4、项目实施后,社会效益显著

数字集群政务共网让上海更畅通、更安全。数字集群政务共网作为2006年上海市十大实事项目之一,于2006年12月30日正式开通,覆盖了上海行政区域和洋山深水港地区,与上海市公务网、政务外网共同构成同一的电子政务基础网络框架,主要服务对象为上海市各级人民政府(即市委市政府和19区、县政府)、医疗卫生、公安消防、检验检疫、海关港口、城市管理、交通运输及各类企事业部门和单位用户,范围涵盖了上海市各级政府机构单位。政务共网提供的服务领域主要有三个方面:政府应急联动及日常管理调度通信;大型企事业单位生产管理调度通信;重大活动及重大突发事件应急调度通信。

网络运行至今,主要服务于市应急条线(主要用户群包括市委、市政府、19个区县委、政府、市政法委、市应急委、市信息委、市应急联动中心、警备区、市发改委及卫生局、公安局、民政局、市政局、交通局、人事局、财政局、体育局、劳保局、文广局等120多家局、委办等应急突发事件处置主要成员单位),洋山深水港、120急救中心,承担了上海特奥会、北京奥运会以及即将召开的上海世博会等重大活动的调度、安保任务,取得的骄人的成绩,为上海的发展提供了强有力的保障。

 

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