TETRA数字集群数据传输设备的工业应用

随着数字集群TETRA技术在全球的广泛应用，包括中国在内的世界许多地方都成功地开发了多种基于TETRA标准的数据业务应用，有效地满足了各地和各行业用户的特色通信需求，提高了专业用户的工作效率。TETRA标准的数据业务已经成为TETRA系统建设和推广的重要组成部分。

1 数字集群TETRA标准中定义的数据业务及其功能

TETRA数字集群通信标准中的业务包括V+D，即话音和数据业务，它是指在25kHz带宽中的4个时隙可传话音，也可传数据。TETRA数字集群的数据业务包括短消息数据、电路数据和分组数据业务，支持每时隙数据传输速率最高达7.2kbps，单载频4时隙最高可支持28.8kbps。数据业务的综合应用使TETRA数字集群通信具有更好的适应性与实用性。

1.1 短消息数据

短消息数据在不影响话音通信的情况下通过控制信道传输，具有延时小、速度快、字符数有限的特点，能够支持移动终端发起和接收的单呼或组呼消息。短消息数据可以预先定义存储在用户台或调度台中（状态消息Status），也可以通过键盘输入（短消息SDS）。短消息数据业务可以承载实时性较高、数据量较小的应用，如水利、电力、公安和交通行业中的现场勘测信息与传感设备信息的传送。

1.2 电路数据

电路数据业务传送需要建立端到端的电路连接，电路连接可以采用低保护和高保护模式，以保证数据传送质量。电路数据传输可占用一个或多个业务信道（时隙），数据传送期间独占信道，实时性好、速率稳定，但利用率不高。电路数据业务适用于快速可靠传输类应用，如警察、消防、地铁等行业对实时性要求较高的现场数据信息传送。

1.3 分组数据

分组数据业务采用无连接分组数据方式，利用移动IP协议从一个源节点向一个或多个目的节点传送数据包。在分组数据业务中，一个用户可占用多个业务信道（时隙），也可多个用户共享一个信道（时隙），使资源得到充分利用。当前在公安、交通、机场、港口、公共事业等行业中，绝大部分数据应用都是基于分组方式的数据业务，如WAP浏览以及Java应用等。

1.4 数据安全加密

表1 TETRA标准中的数据业务

表2 Modem DT600需求设计特点

TETRA标准中定义的空中接口加密AIE和端到端加密E2EE不仅支持对语音业务的加密保护，而且可以实现数据业务的多重保护，有效保证了用户数据的安全性。

2 专业数据传输设备TETRA Modem DT600

基于TETRA标准强大而丰富的数据业务功能，结合各地各行业的特色需求，可以开发出多样化的数据应用，满足专业用户日益发展的指挥调度通信要求。TETRA Modem DT600正是基于专业用户对工业现场数传设备的实际需求开发的，主要利用TETRA标准的短消息和分组数据业务进行数据采集、监视和远程控制，并综合考虑了对工业现场通信标准协议的支持，以及防水防尘等对恶劣工作环境特点的要求。Modem DT600的需求设计特点见表2。

图1 Modem DT600示意图

图2 远程电力监控数据流设计示意图

图3 远程电力监控数据流和设备连接整体设计图

3 Modem DT600在电力工业和交通运输行业的应用

3.1 电力网络远程电力监控数据传输

某国电力网络采用控制中心（Control Center）集中控制，并大量应用智能配电监控终端单元FRTU设备实现远程端点分散分布。随着全境覆盖的数字集群TETRA专网的建设，希望通过TETRA专网实现远程电力监控数据的实时传送和远端设备的远程控制。

分析项目实际情况，我们根据传送数据的特点和物理连接的需要为客户设计了基于DT600的整体应用方案。远程FRTU端点和控制中心传送的数据可以分为两类，状态检测信息和设备事件控制指令信息。其中设备现场状态和监控状态等状态检测信息数据量较小（<1024bits）、实时性较强，采用DT600的短数据业务SDS承载；远端设备的事件报告以及控制中心下发的控制指令都归类到指令信息，此类数据信息数据量较大（>1024bits）、实时性要求较高，而且未来扩展需要更多业务资源，采用DT600的分组数据业务Packet Data承载。考虑物理连接的特点和实际需要，方案采用标准的RS232端口与FRTU的远端设备连接；考虑DT600设备供电的需要以及电力工业传输协议的转换需要，在DT600和FRTU设备之间设计了PAD连接设备。因此，DT600直接通过RS232串口连接PAD设备，DT600的另一端通过TETRA标准无线空口协议与控制中心的接收设备通信，PAD设备的另一端通过RS232连接FRTU。

3.2 公交网络站台指示系统

法国南部某城市公交车控制中心规划应用新的公交运行指示系统，希望通过覆盖整个城市的公共安全数字集群TETRA网络，实现城区100多个公交车站台动态实时运行状态信息显示。

实地考察公交站台现场，发现站台状态指示系统需包括信息显示装置和无线通信模块，以及温、湿度等检测传感器等。公交网络控制中心通过无线通信模块发送公交运行状态信息到站台，状态信息包括前方到站车次、到站车的目的地、到站剩余时间和当前的时钟时间，站台接收并在信息显示装置中正确显示，同时站台现场的温度和湿度等信息也可以在显示装置上显示出来。

根据分析，公交控制中心和站台指示装置通过无线通信模块发送公交运行状态信息，数据量较小（<1024bits）且实时性不高（30s），采用DT600短数据SDS业务实现项目需求。DT600通过RS232与站台指示系统的显示装置连接，并通过标准AT指令下发控制显示信息，DT600通过TETRA无线通信网络与公交控制中心实现信息交互。

图4 公交网络站台指示通信网络示意图

图5 公交网络站台指示现场

4 展望专业数据传输设备的发展

随着TETRA数字集群标准的演进，TETRA 2代标准的设备将支持更高的数据速率（>150kbps），可以进一步满足较高速率的数据传输的需求。未来工业现场数据传输设备除了提高数据业务承载方面的能力外，更需要设计多种工业接口和支持各种工业标准协议，并需要考虑数据存储的冗余和备份，对于高危环境还要考虑特殊工作条件下的高等级防护和安全，如7级防水、IIC级防尘防爆等。

专业无线通信的用户对数据业务有着特殊的需求，数据业务也在越来越多的行业中得到实际应用，例如数据库查询、遥测和遥控、机器间的数据传输、事故现场照片传送、野外场地视频监控等。根据实际情况合理高效地应用数字集群TETRA标准中的各种数据业务功能，保证在紧急状况下快速、畅通、实时、安全地传送数据，实现专业用户各种现场和恶劣环境下的数据传输以及控制指令系统，是专业无线数据传输设备未来长期的应用发展方向。