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无线对讲系统方案设计【建议收藏】
来源: | 作者:威仕普 | 发布时间: 2021-06-26 | 651 次浏览 | 分享到:

无线对讲系统方案设计

一、系统介绍

1.1 系统概述 

无线对讲系统的建设是为便利公司管理各部门、保安及操作等人员的日常工作,在紧急或意外事件出现时可以及时对所有相关部门工作人员进行统一的调度和指挥,实现高效、即时的处理,**的限度减少了可能造成的损失。

随着国民经济和当代科技的飞速发展,城市建筑智能化程度越来越高,人们对建筑设施内部的无线通信的信号质量、通话安全、系统容量等问题提出了更高的要求。无线对讲系统作为建筑智能化系统中不可或缺的一环,无线对讲系统方案设计经过几代技术改进与创新,已应发展为采用数字中继技术、小功率天线、多点分布、全域信号覆盖的全新数字通信系统,它以稳定的通讯安全保障和强大的综合调度功能大大方便了有关部门的日常工作,并在紧急和意外事件出现时,起到人员统一调度指挥、资源集中调配的关键作用。威仕普无线对讲系统在各行业众多领域被广泛地使用,成为人们不可或缺的生产生活工具。

 

1.2系统特点

全新的数字无线对讲通信系统,有区别于以往技术的无线对讲系统,结合调度软件平台,从根本上解决了:因建筑物本身产生的信号盲区和阴影区的问题;因地下室过于封闭无法通信的通病;因室内天线功率过大造成电磁环境不达标的结症;因信号外泄而不能具备有区别于公网的专网真实特性;充分利用频率资源,增加系统容量,建立多信道通信增加系统功能,提高通信保密性;实现快速沟通,提高系统调度与管理效率。主要品牌有摩托罗拉无线对讲系统、建伍无线对讲系统、海能达无线对讲系统、欧标无线对讲系统、科立讯无线对讲系统和威仕普无线对讲系统。

全新的数字无线对讲通信系统有以下显著特点:

Ø 无盲区覆盖

系统采用小功率微波天线多点分布的天馈系统的布线方式,实现建筑设施内部的信号无盲区覆盖,既保证了室内信号强度满足符合国家相关电磁环境标准,同时降低了工程造价。

Ø 高级虚拟集群功能

一个数字中继台在同一时间*多可以支持两路呼叫,如果企业有多个部门则需要建设多个中继台才能满足各部门的使用。虚拟集群功能可通过共享中转台的逻辑信道资源,扩展了通信容量,降低系统建设成本及频率申请难度。虚拟集群功能在个别中继台出现故障时自动切换至备用中继台,大大的提高系统运行的稳定性。

Ø 紧急报警功能

移动终端启动紧急报警功能后,调度员可以在界面上立即看到该移动终端的紧急报警提示,且优先接入紧急呼叫的语音。

Ø 保密性增强

全新的数据多重加密方式,防止利用扫描设备进行窃听,安全等级提高,固有的保密性增强。

Ø 多基站IP 互联

支持*多15台中继的IP互联,实现对讲通信的跨域的大区域的覆盖和跨地区的基站的互联与通信。

Ø 支持第三方软件开发及系统集成

具有网络IP接口和USB接口,支持第三方软件与系统集成,从而延伸了系统其它扩展功能的开发与应用。

Ø 支持远程管理与监控

支持远程诊断和相关控制软件,实现系统的远程监控。

 

Ø 出色的环境噪音抑制功能

采用数字语音技术,强化语音纠错功能,大大提高了防串扰及对环境噪声的抑制能力,使背景噪声被极大削弱,在非常嘈杂的环境下讲话对方也能收到清晰的语音。

 

Ø 强大的调度功能(使用调度软件平台)

功能包括:个呼、全呼、录音、GPS定位、实时巡更、紧急报警、远程监听控制无线写频、对讲机检查、遥毙等。 调度平台功能如下图所示:

 

 

 

 

二、方案设计

2.1设计目标

Ø 系统容量要求

本项目在消防控制中心设置1套系统管理工作站,1套数字电台,2台数字中继台。每台中继台提供2个数字信道,共提供4个固态数字信道,本系统可根据需求实现8-10个动态信道。经分合路平台信号混合后,再通过射频同轴电缆或光纤线缆主干传输至各层天馈系统。对讲信号有效覆盖区域:根据现场情况设置天馈,保证信号在建筑物的公共区域及经常活动的区域(包括各设备机房内)有效、均匀、稳定地覆盖。

Ø 系统功能要求

系统通信中心设在消防控制中心,物业及安保人员持无线对讲机与中心电台双向通信。系统需支持全网录音、个呼、组呼、全呼、紧急呼叫、私密呼叫、遥毙等功能。无线对讲机本身自带紧急报警按钮,保安人员在紧急情况下按下按钮,可激活紧急报警功能,对讲机将自动向监控中心发送紧急报警信息,通知值班人员自己处在危急情况之中,同时对讲机上的麦克风可以让中心人员监听现场情况。无线对讲机配置中文短信功能,用于控制中心将信息传递到现场人员(如火警地点、设备故障位置等)。

Ø 通话质量要求

无线对讲覆盖区域内可接通率要求在无线对讲信号覆盖的 95%位置、99%的时间中继台可接入无线对讲网络;室内覆盖区误码率(RxQual)等级为 3 以下的地方占 95%以上,室外 90%以上;

Ø 信号强度要求

室内覆盖信号强度要求 95%的区域信号强度≥-85dBm;

Ø 掉话率要求:

话音信道(TCH)的呼损低于 2%;控制信道(SDCCH)的呼损低于 0.1%;

Ø 室内分布系统的信号在室外泄漏的要求:

根据国家电磁波卫生标准,室内天线的发射功率为<15dBm;系统覆盖范围:本项目室内区域及周边 50 米;辐射到建筑外 50 米处的信号强度≤ -105dBm;

2.2频率选用

根据无线电管理局的相关规定及目前无线频率的使用条件,我们可以选用400MHz(UHF403-423.5MHz)频段作为本项目的无线通信频率。

本方案暂选用 403-423.5MHz 频段进行设计,具体选用什么频率需由用户向无线电管理局申请,待无线电管理局批准后才能决定。

2.3设计依据

2.3.1、国家标准

Ø 国家无委核发《无线电发射设备型号核准证》

Ø 工信部无【2009】666 号《工业和信息化部关于150MHz~400MHz频段专

用对讲机频率规划和使用管理有关事宜的通知》

Ø 中华人民共和国国家标准 GB9175-88《环境电磁波卫生标准》

Ø 《中华人民共和国无线电管理条例》

Ø GB/T15844.1《移动通信调频无线电话通用技术条件》

Ø GB6280《25~1000MHz 陆地移动通信网的容量系列及频道配置》

Ø GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》

 

2.3.2、地方法规

Ø 当地无线电管理局颁发《超短波无线电台(站)和移动通信网的技术设计内容》

Ø 当地《150MHz400MHz专用对讲机频率中长期频率分配、指配与使用规划》

Ø 当地无线电管理委员会《超短波无线电固定台(站)和移动通信网的技术设计内容》

Ø 地方工程建设规范的《移动通信室内信号覆盖系统设计与验收规范》

 

2.3.3、计算依据

Ø 无线信号传播损耗分析:

根据 400M 无线微波信号在空气中的传播特性,以及建筑物内无线通讯的环境条件,考虑  到发射天线安装于天花板内,其覆盖范围较小,从天线到移动终端之间的直射信号较强,故移动终端至天线之间的传播损耗,采用自由空间传播模型的计算公式:

Lbs=-27.55+20log(fMHz)+20log(dm)

F:工作频率,单位 MHz

d:天线至移动台的距离,单位 m

Lbs:自由空间传播损耗,单位为 dB

在实际环境中,我们还考虑以下修正因子参数:

建筑物建材和结构产生的平均信号损耗;

传播路径损耗考虑瑞利衰落;

考虑人体影响产生的损失;

设计余量。Ø

Ø 下行链路分析

下行 95%的覆盖区域内、语音质量 3 级以上(即接受功率-85dBm 左右)的情况下计算边缘场强,采用自由空间传播模型,覆盖范围为 25m,故损耗值:

Lbs=-27.55+20log(fMHz)+20log(d )=-27.55+20log400+20log25=52.45dBm

建筑物为混凝土结构,取损耗值 15dB;考虑到非视距小幅度衰落的*坏情况下,其信号强度**衰减值将达到 20dB;人体损失和设计余量损耗共计取值 5dB。故损耗值:

52.45+15+20+5=92.45dB。Ø

Ø 上行链路场强分析

判断移动终端发射功率为 1W 时到达接收机的场强能否满足接收机的灵敏要求。根据互易定理,即对于任一移动终端位置,上行路损等于下行路损的原则。中继台技术参数中灵敏度为-117dBm。发射功率 1w 时,即 30dBm。

上行链路**场强=30-92.45+2-2.1-14-0.35-8-0.35-2.3-3=-90.55

-90.55dBm>-117dBm,所以能够满足发射机灵敏度要求,实现通话功能。

Ø 边界场强控制

建筑物外红线内接收机输入端场强值 400MHz 的要求:≤-105dBm。

本方案设计时充分考虑了场强控制问题,下行链路**场强为-77.55dBm,50 米建筑红线距离,损耗值为 10lg50=34dB,故边界场强为-77.55-34=-111.55dBm≤-105dBm,

三、系统设计

应项目的用户要求,项目设置一套无线对讲系统,包含 1 无线对讲系统设备,共计 4 固态数字频道, 1 套天馈覆盖系统;无线信号覆盖到各部门相关工作区域及公共区域,做到各部门内独立对讲时彼此信号互不串扰:

系统设备分布:后端设备(数字中继台、合路器、分路器、双工器、光纤近端机)放置于消防控制中心的智能化机柜内;前端设备(光纤远端机、干线放大器、耦合器、功分器、室内天线、连接器、射频同轴线缆)分布至各楼层的天馈系统。终端设备(系统工作站、手持对讲机、数字调度电台),安装至消防控制中心操作台上。具体设备数量详见系统清单。

天馈分布系统(两种方式,详见设计图纸及系统清单)

1)采用小功率室内吊顶天花内暗藏式吸盘/吸顶天线、无源定向耦合器件、无源功率分配器件,主干线使用光纤线缆到达各楼层汇接层远端机再由分支线缆均匀地分送至各个天线使用光纤线缆、光纤直放方式在信号衰减严重时仍然可以使用干线放大器进行信号补充

   主干线采用光纤线缆的优点:利用智能化监控布线原有光纤线缆,更加节省建设成本,方便维护。

系统扩容:系统采用窄频带宽的无源设备,以后再增加信道资源时,可以实现系统的平滑扩容,对现有覆盖系统不会造成任何影响。

系统信道分配:

   智能化无线对讲系统(固态)

工作组

频道级别

覆盖面

进入专网系统

频率性质

对讲机容量

Group1

1

全域

异频

由用户选定

Group2

2

全域

异频

由用户选定

Group3

3

全域

异频

由用户选定

Group4

4

全域

异频

由用户选定

   

智能化无线对讲系统(动态组)

工作组

频道级别

覆盖面

进入专网系统

频率性质

对讲机容量

Group1

1

全域

异频

由用户选定

Group2

2

全域

异频

由用户选定

Group3

3

全域

异频

由用户选定

Group4

4

全域

异频

由用户选定

Group5

5

全域

异频

由用户选定

Group6

6

全域

异频

由用户选定

Group7

7

全域

异频

由用户选定

Group8

8

全域

异频

由用户选定

 

3.1系统构成

本项目的无线对讲覆盖系统有以下主要设备组成(详见设计图纸及系统清单)

Ø 基站中心设备:数字中继台合路器分路器双工器、光纤近端机、数字电台、系统工作站

Ø 弱电井设备:光纤远端机干线放大器、耦合器、功分器

Ø 天馈分布系统(包含耦合器、功分器、天线、电缆连接器等)

Ø 手持对讲机(根据系统功能要求选配数字对讲机

 

无线对讲系统原理图无线对讲系统组成

 

系统构成示意图

(注:具体架构请查阅本项目“无线对讲系统图”

3.2功能介绍(结合调度系统软件平台)

3.2.1 基本功能

 

Ø 组呼

通过数字组呼,通话组可以共享一个信道,而不会干扰其它对讲机用户;发射端和接收端的对讲机都必须在同一个逻辑信道(频率和时隙)上;不同通话组的两个对讲机即使在同一个逻辑信道(频率和时隙)上,也不能互相通话。

 

Ø 私密呼叫(需手持终端支持此功能)

通过私密呼叫,对讲机用户可以直接与另一位对讲机用户进行通信,而不论其是否属于同一个通话组列表;通常,需要互相通信的对讲机用户可组成一个通话组,被配置为该通话组的成员;通过私密呼叫,可以在发射端和接收端的对讲机之间,进行一对一通信;员工可以通过私密呼叫,秘密地向特定管理者提示某个安全意外事件,而不是发起组呼,使全组成员都知道。

 

Ø 全部呼叫(需手持终端支持此功能)

通过全部呼叫,某个特权对讲机可以与同一个逻辑信道上的其它对讲机用户进行单向通话;发射端对讲机利用一个特殊的全部呼叫通话组,使得在同一个逻辑信道上的所有其它对讲机用户(不论其属于哪个通话组)都能接收到该通信;这个功能特别适用于主管与在同一个逻辑信道(频率和时隙)上的所有对讲机,而不是单独的通话组或用户,进行通信。

 

Ø 数字信令功能

数字信令功能可以通过网络发送特殊的报文包。数字信令功能包括,遥毙对讲机、远程监控、检查对讲机、呼叫提示和数字紧急呼叫等;发起方对讲机将收到一条确认消息。使用任何数字信令功能,发起方对讲机都会收到一条确认消息。

 

Ø PTT ID和别名(需手持终端支持此功能)

别名-通过客户端软件(CPS)或前面板进行编程时,屏幕将显示一个简单明了的“名称”;PTT ID-允许目标对讲机识别呼叫发起方。

 

Ø 遥毙对讲机(需手持终端支持此功能)

通常,主管对讲机可利用该功能,通过无线信令,遥毙另一台对讲机;被遥毙的对讲机屏幕将显示空白,并且不能发起呼叫或接收呼叫;只能通过客户端软件(CPS)或另外一台主管对讲机发出的对讲机解毙命令,启用被遥毙的对讲机;利用该功能,可以阻止任何不当使用对讲机,或使被窃对讲机无法工作。

 

Ø 远程监控(需手持终端支持此功能)

通常,远端用户可以利用这个功能,在一段时间内激活目标对讲机的麦克风和发射机;从而不知不觉地在目标对讲机上建立呼叫,并远程控制其 PTT 功能,而*终用户对此却一无所知;该功能主要用于探明已开机但无响应的目标对讲机的状态;

包括诸如对讲机被窃、对讲机用户不会使用等情况,或者允许紧急呼叫发起方在紧

急状况下进行免提通信。

 

 

 

Ø 检查对讲机(需手持终端支持此功能)

利用这个功能,发起方对讲机可以检查系统中的目标对讲机是否处于激活状态,而

其用户不会知道;除了繁忙 LED 指示灯,发射 LED 指示灯也会点亮(以表明都送

了确认消息)。目标对讲机上不会出现可以看见或听见的指示;目标对讲机用户无

响应,那么,可以借助检查对讲机功能,确认目标对讲机是否开机并监控信道;如

果目标对讲机发出了确认消息,那么,发起方可以执行其它操作,如发出远程监控

命令,激活目标对讲机的 PTT。

 

Ø 呼叫提示(需手持终端支持此功能)

利用该功能,发起方对讲机基本上可以确保呼叫到另一位对讲机用户;当目标对讲

机收到呼叫提示命令后,将发出持续的视听提示,并显示该呼叫提示的发起方;如

果当呼叫提示屏幕处于激活状态时,目标对讲机用户按下了 PTT 键,那么,目标

对讲机会向该呼叫提示的发起方发起私密呼叫。

 

Ø 数字紧急报警(需手持终端支持此功能)

对讲机允许处于危急状况的对讲机用户,向系统中的主管对讲机发送

经确认的紧急报警消息和紧急呼叫;紧急报警消息包含了发起方的对讲机ID;可以

指定专用于紧急状况的回复信道。

 

3.2.2 高级功能

 

Ø 通话组扫描功能

系统支持扫描模拟语音信号、数字语音信号和通过中继台或直接从另一台对讲机发

出的数字信令,监视哪个通话组(在特定信道/时隙上)在使用特定信道。

 

Ø 信道扫描功能

监视列表所列系统中的不同信道。

 

Ø 文本信息功能(需手持终端支持此功能)

对讲机之间可以相互发送文本消息,而无需使用数据应用;文本消息创建方式有状

态或固定消息(快捷文本)和受限制的自由格式文本消息两种;仅在数字运行模式

下才能支持文本消息;对讲机*多可以同时保存 30 条消息;数字模式下支持电脑

发送消息给对讲机,但需配置调度系统软件才能实现。

 

Ø GPS定位功能(需手持终端支持此功能)

GPS 对讲机可支持位置追踪;开机后,对讲机将自动登录上线通知器;对讲机将定期发送 GPS 信息,表明其当前位置;然后,该信息将显示在地图上。需配置调度系统软件才能实现;

 

Ø 录音功能(需手持终端支持此功能)

调度台自动录制由调度员发起、接收或监听的语音,将录音文件存储在本地,并通过录音回放播放录制的 语音。录音保存了重要通话,并且在特殊情况下方便用户调查取证。

 

Ø 实时巡更功能(需手持终端支持此功能)

调度台可以对巡更人员、巡更点、巡更路线进行统一管理,可以对巡更打卡记录和巡更结果进行查询,还 可以监控巡更计划状态。需配置调度系统软件才能实现;