利用GoTa数字集群通信系统解决中小型水库预警通信研究

□刘 缓 □李倩瑜 □刘志强

（1河南省农田水利水土保持技术推广站 2漯河水利技工学校 3河南省水利第一工程局）

1 概述

1975年8月，河南省淮河流域发生的震惊世界的特大洪水灾难，给国民经济建设和人民生命财产带来了重大损失，其重要原因之一就是在发生暴雨洪水的关键时刻，通信中断，水库与外界失去联系，库区情况不明，指挥调度系统失灵，水库陷入孤立无援的被动状态，最终导致大坝溃决，给下游的人民生命财产造成了惨痛损失。为吸取“75.8”特大洪水的惨痛教训，开始建设河南省防汛通信专用网。经过多年发展，网络规模不断扩大，逐步建立起以郑州为中心，由干线、支线和基层网组成的可通达各市及省直属大型水管单位的防汛专用通信网络。河南省共有2242座中小型水库，是防汛工程体系和水利基础设施的重要组成部分。据统计，全省2242座中小型水库中，有60%的水库没有任何通信预警手段，即使已有的水库通信设施也大多陈旧落后，可靠性差，在发生暴雨洪水时，非常容易发生通信中断或拥塞，给水库调度带来很大的难度。因此，解决中小型水库的预警通信问题，已成为防汛指挥部门的当务之急。

随着科技的发展，各种新兴的通信技术应运而生，数字集群通信作为一种专用的调度通信系统非常适用于中小型水库密集地区的通信预警，中兴公司基于CDMA技术的GoTa开放式集群结构（GlobalopenTrunkingArchitechture），是我国自主创新，拥有自己的关键技术和核心知识产权。与其他集群系统相比，GoTa具有价位、高速多媒体增值业务能力、演进潜力及安全保密处理等方面的优势。因此，这里就利用GoTa数字集群通信系统作为解决河南省中小型水库通信的方案之一进行介绍和探讨。

2 集群通信与GoTa数字集群通信系统

2.1 集群通信的定义

集群通信系统（TrunkingCommunicationSystem）是专用调度通信系统，最早是从对讲机发展起来的。专用指挥调度通信从一对一对讲的形式、同频单工组网形式、异频单工组网形式、单信道一呼百应以及进一步带选呼的系统，发展到多信道自动拨号系统。随着通信技术的发展逐步向更高层次演进，成为多信道用户共享的调度系统，这种系统称为集群通信系统。系统内多个用户共用一组无线电信道，并动态地使用这些信道。

2.2 数字集群通信系统

集群通信早期是模拟集群通信，系统内采用模拟话音进行通信，没有数字技术。后来为了使通信连接更为可靠，采用了数字信令，使用户连接可靠性和连通速度有所提高，系统功能也相应增加。

数字集群通信系统各个环节都是数字处理的，除数字信令外，其中最重要的是多址方式、语音编码技术、调制技术，还需配合使用同步技术、检错纠错技术及分集技术等。数字集群具有抗干扰能力强、分组调度灵活、迅速的接续速度、保密的话音通信，智能化的网络管理、高效的频谱利用和优良的资源共享等技术优势，已成为无线通信调度指挥的主要手段。

2.3 GoTa数字集群通信系统

GoTa的含义是开放式集群结构（GlobalopenTrunkingArchitechture），它是中兴公司开发的基于CDMA的数字集群通信系统。GoTa的空中接口在cdma2000技术基础上进行了优化和改造，使之能够满足现代集群通信的技术要求。GoTa采用的呼叫方式是集群通信中所特有的PTT方式的话音呼叫；为了提高呼叫接续速度，GoTa定义了一套相应的体制结构和协议栈，以满足集群通信系统的快速连接；为了支持群组呼叫，GoTa优化了空中接口，从而达到在同一个小区／载频下同一群组的用户在呼叫时能够共享同一条空中信道的目的。GoTa在处理通信连接时也采用了共享的方式，这将减少网络处理呼叫时的时延。对用户来说，信道选择和分配的过程却是透明的。因此，GoTa具有快速的接入、高信道效率和频谱使用率，较高的用户私密性、易扩展性和支持业务种类多等技术优点。

3 GoTo技术在中小型水库通信中的应用模式

3.1 系统网络结构

利用GoTa数字集群通信系统可以组成中小型水库通信的解决方案，GoTa数字集群通信系统在中小型水库通信中可以用作点到点的报警通信和组网通信，如果传输距离不够或传输途径有高山阻挡，可以在适当位置加移动台，以扩展数字集群的通信距离。以市/县水利局为中心节点，与若干个村镇和水库库区的通信点之间组成星型网络结构，见图1；网络拓扑示意图见图2。

3.2 GoTa网络模式

GoTa系统的网络结构如图3所示。

3.3 GoTa数字集群解决中小型水库通信的优点

第一，信道稳定，通信质量好。

第二，有单呼、组呼、全呼、紧急呼叫等丰富的调度功能，给防汛指挥统一调度提供方便。

第三，手持对讲机体积小、重量轻，适用于在防汛抢险现场指挥通信。

第四，可进行数据传输并可与其他通信网络互联，可以进行水文和水情信息传输，组成自动水文或水情测报系统。

图1 GoTa数字集群水库通信示意图

图2 GoTa数字集群通信网拓扑图

图3 GoTa系统网络结构图

第五，在应急机动通信车上可安装超短波电台进行应急机动通信，作为现场指挥的通信手段之一。

第六，组网灵活，集群通信系统的基本形式是单区单基站网，随着网络容量和覆盖区扩大，可发展以基本系统为基本模块，由基本模块叠加而成的多基站、多区的区域网，甚至成为多区、多层次网络，便于多个水库群之间通信网络的连接。

第七，具有完整的自主知识产权，GoTa数字集群通信系统为国内公司自主研发，无须向国外公司支付知识产权费，网络和终端设备成本低，易于系统升级和网络演进，适合投资额小的小型水库群通信项目。

4 结语

加快中小型水库通信预警设施建设，切实改善通信条件，因地制宜地制定切实可行、可靠的水库通信方案，确保每座中小型水库都具备两套互为有效备用的通信预警手段，从根本上扭转中小型水库通信落后状况，是各级防汛指挥部门的迫切要求。GoTa数字通信系统以其优越的技术性能，更适应中小型水库抢险救灾、预警调度的现实需求，建议推广应用。