MPT1327模拟集群通信系统数据传输的分析及应用

李军 于光辉

1．福建省福州市公安局 2．北京汇鑫泰岳数字通信技术有限公司

一、引言

MPT规范从20世纪90年代开始在中国获得较广泛的应用，经过二十多年的发展，在公安系统已拥有符合MPT规范的2000多套系统、30多万终端，350MHz警用MPT1327模拟集群通信系统已成为中国最大的专用无线通信网。

但是，这一系统在发展中也遇到了难以突破的“瓶颈”，如安全、保密、频谱利用率、功能等问题，所以公安部自21世纪初开始推动350MHz警用集群通信系统的数字化工作，从早期的TETRA直至现在的PDT数字集群标准，成效显著。

发展数字集群过程中，可通过以下途径减少原有模拟集群系统的损失，一是从模拟集群平滑过渡到数字集群，二是深入挖掘模拟集群的固有功能。下面以MPT1327模拟集群通信系统的数据传输功能为例，进行技术分析和应用探讨。

二、MPT1327信令概述

MPT规范是由英国政府电信职能部门联合多个厂商制定的模拟集群公开信令，它有别于随路信令，是一种共用信令，于1986年开始在英国商用，1988年成为公认的欧洲乃至国际标准。

MPT规范包括MPT1327信令标准、MPT1343电台与系统的界面规范、MPT1347电台界面规范，还有MPT1318、MPT1323、MPT1352等其他一些规范。其中MPT1327信令标准规定了集群系统控制器（Trunking System Controller,TSC）与无线单元（Radio Units， RU）之间的空中通信协议，该信令通过基站的控制信道传输[1,2]。

三、MPT1327信令标准下的数据传输

MPT1327信令标准重点在语音传输上，但是在数据传输方面也有涉及。

（一）数据分类

MPT1327信令标准的数据分为两大类：规定数据（Prescriptive Data）、非规定数据（Non-prescriptive Data）。状态（Status）和短数据（Short Data）都属于规定数据。

（二）信道分类

MPT1327信令标准的信道分为两大类：话务信道（Traffic Channel）、数据信道（Data Channel）。控制信道（Control Channel）和标准数据信道（Standard Data Channel）都是数据信道。

（三）数据传输分类

规定数据（含状态和短数据）在控制信道上传输，非规定数据在话务信道或标准数据信道上传输。

1．控制信道上的数据传输

控制信道不处理语音信号，只传输按照MPT1327信令标准编码的FFSK（Fast Frequency Shift Keying）数据信令，空中传输速率为1200 bps。它大部分时间用于处理其他呼叫业务，不是专门用于传输数据。它传输数据的能力有限，只限于附带性地传输规定数据（含状态和短数据），最长数据为184 bit，经扩展后可达736 bit。一旦在控制信道上传输的数据过多、过繁，将影响控制信道的工作效率，造成呼叫堵塞、不畅，后果严重。

数据传输会遇到失败需要重新传输的主要原因有3个方面：信令格式或数据格式不正确、误码率高、信号碰撞。当系统繁忙时，在控制信道上发生信号碰撞的几率会增加，数据传输的成功率会下降。MPT1327信令标准采用动态帧长时隙ALOHA方式，较好地解决了信号碰撞问题。

2．话务信道上的数据传输

话务信道主要处理语音信号，也可以处理数据传输。这种数据传输过程与一般的语音呼叫类似，先由电台进行呼叫申请，接着由集群系统控制器分配一个话务信道，再通过MAP27（Mobile Access Protocol for MPT1327 equipment）数据接口和外接无线调制解调器，将非规定数据转换成模拟信号，而后在该话务信道上传输。传输速率一般为2400～9600 bps。它的优点是数据量较大、速度较快，缺点是结构较复杂、操作不是很方便。

MPT1327信令标准对外接无线调制解调器的特性没有规定，用户可以自己选用。

随着传输速率的提高，对接收信号强度的要求也越高，通信距离就越短，可移动速度也越慢，即传输速率的提高在实际应用中会打折扣。

3．标准数据信道传输数据

标准数据信道在早期的MPT1327模拟集群基站里是没有的。早期基站里的信道机，除了一个控制信道，其余的都是话务信道。现在不同了，除了控制信道和话务信道，还可根据传输数据量的多少，在基站里设一个或多个标准数据信道。它最大特点是只传输数据不处理话务，以一种标准、规范方式进行数据传输，减轻控制、话务信道负担，提高系统畅通率。该数据传输既可单呼，也可组呼，还可根据需求设置不同的传输优先等级。与控制信道传输数据相比，其空中传输速率提高一倍（从1200 bps提升到2400 bps），空中传输能力提高十几倍（数据长度从736 bit扩大到11994 bit）。与话务信道传输数据相比，它与系统控制中心之间有专门的数据通路，而不再通过音频链路。

1988年1月发布、出版的MPT1327信令标准中，未涉及标准数据传输问题，而1997年6月修订、再版的信令标准就增加了第17章——标准数据过程（17 STANDARD DATA PROCEDURES）[1]。同样，电台号码分队方案从最早的MPT1343，发展到诺基亚的MPT1343-ANN，直至中国的MPT1343-CPS（China Police Signal）。从标准数据传输和MPT1343-CPS分队方案这两个成功案例，可以看出先前制定的MPT规范已经预留足够的空间和功能，确实感受到MPT规范的灵活性、可扩展性，说明MPT规范不是墨守成规，而是与时俱进，在可能的情况下不断拓展、满足用户需求，同时也造就了它强大的生命力。

四、具体应用

以状态、短数据、非规定数据的处理为例，探讨MPT1327模拟集群通信系统数据传输的具体应用。

（一）状态处理

在电台键盘上依次按下*0NN*AAA#键，便可发送状态。其中NN是状态代码，取值00～31，AAA是接收方的电台号码。

为了直观显示状态，建议使用全中文显示电台，它既可以按照上述办法用状态代码的方式，也可以在电台上直接调出某个具体状态（例如“紧急集合”）后，先按确认键，再按*AAA*键的方式发送状态。第二种方式比较直观，不用记忆状态代码与具体状态之间的一一对应关系，不易出错。

1．注意事项

（1）MPT1327信令规定最多32种状态，第1、第32个状态是固定的，用户不能改变，它们是“请回话”或“摘机”（状态代码00）、“取消回呼请求”或“挂机”（状态代码31），用户只能定义其余30种状态（状态代码01--30）。[1,2]

我们事先将业务中常用的词组编成30条状态报文，并通过写频电脑输入到要开通“状态”功能的所有电台中。

（2）状态可长可短，以福州市公安局电台主力机型为例，每个状态最多14个英文字符，或5个中文字符，或4个中文字符加6个英文字符。

（3）收、发双方编写状态要完全一致，否则将导致接收到的具体状态出错。

（4）在状态操作时，电台无法接收语音呼叫。

2．状态的应用

（1）以福州市公安局为例，30个状态分配如表1所示：

在表1里，工作状态13个（状态代码0113），命令状态8个（状态代码1421），电台状态5个（状态代码222 6），注意状态4个（状态代码2730），均具有一定的代表性。

（2）在电台键盘上依次按下*018*246#键，则号码为246的电台将显示“紧急集合”，类似于手机上的短信。

（3）便于电台一对一的常用固定信息的单播。

（4）不足之处是状态有限，且被固化在电台里，难以修改。若要修改，必须将所有的电台都收上来重新写频，费工耗时。

状态仅限于个呼，不能发起状态组（群）呼。若要对同一组（群）的多部电台发送相同的状态，必须重复多次操作。

（二）短数据-单段处理

短数据分为单段短数据和多段短数据，单段短数据最多25个英文字符。

在电台键盘上依次按下*2*NNNNNN*AAA#键。其中NNNNNN是单段短数据，AAA是接收方的电台号码（个呼、组呼均可）[3]。

1．注意事项

（1）单段短数据NNNNNN的最大长度取决于接收方电台号码AAA的位数。以MPT1343-CPS分队方案为例，当接收方电台号码为三位数（如905），则单段短数据最多25位英文字符；当接收方电台号码增加为五位数（如22-905），则单段短数据最多23位英文字符；当接收方电台号码增加到八位数（如303-22-905），单段短数据最多20位英文字符。

综上所述，单段短数据字符数＋接收方电台号码位数≤28位英文字符。换而言之，在发起单段短数据呼叫时，电台键盘输入的英文字符，即：*2*NNNNNN*AAA，不得超过32位。

（2）在进行单段处理时，电台无法接收语音呼叫。

2．单段处理的应用

（1）若要在电台输入“jin＿wan＿11:30＿ji＿he”单段短数据(“＿”代表空格，连空格在内共19个拼音、数字等字符，代表“今晚11:30集合”)，以福州市公安局电台主力机型为例，键盘操作参照表2。

“⑤jkl”键按一下，电台屏幕出现“j”；“①”键按两下，屏幕出现“1”，若按十下，则出现“：”;“)”键按一下，屏幕出现空格。其他字符不一一细述。

（2）在电台键盘上依次按下*2*jin＿wan＿11:30＿ji＿he*22905#键，则22905这个组（群）里的所有电台将显示“jin＿wan＿11:30＿ji＿he”。

（3）便于指挥员对一组（群）电台的非固定信息的通播。

（4）不足之处是单段短数据以拼音或英文的形式出现，键盘输入也不是很方便。

（三）短数据-多段处理

多段短数据是将4个单段短数据链接在一起，最多100个英文字符。

借助已安装MAP27.EXE程序的电脑可实现多段处理：用MAP27电缆将电脑与电台B连接，通过MAP27.EXE程序键入命令“send＿82＿电台A号码＿00＿f7＿多段短数据＿00＿00”[4]，电台B便将多段短数据发向电台A。

1．注意事项

（1）电台要支持MAP27。

（2）电台A的号码必须是十六进制的MPT1327号码，因此要将平常使用的十进制MPT1343-CPS号码（例如303-20-246），先转换成十进制的MPT1327号码（前缀103、ID号47），再转成十六进制的MPT1327号码（前缀67、ID号002F）。

（3）多段短数据必须是十六进制的ASCⅡ码，以“jin＿wan＿11:30＿quan＿ti＿ji＿he”为例(连空格在内共27个字符，代表“今晚11:30全体集合”)，其十六进制ASCⅡ码为：6A 69 6E 20 77 61 6E 20 31 31 3A 33 30 20 71 75 61 6E 20 74 69 20 6A 69 20 68 65。

2．多段处理的应用

（1）在电脑MAP27.EXE程序中键入命令“send＿82＿67＿00＿2F＿00＿f7＿6A＿69＿6E＿20＿77＿61＿6E＿20＿31＿31＿3A＿33＿30＿20＿71＿75＿61＿6E＿20＿74＿69＿20＿6A＿69＿20＿68＿65＿00＿00”，303-20-246(十进制MPT1343-CPS号码)电台将显示“jin＿wan＿11:30＿quan＿ti＿ji＿he（超过25个英文字符，代表“今晚11:30全体集合”) ”。

（2）以卫星定位GPRMC格式为例，待传输的GPS数据：$GPRMC,hhmmss.ss,a,ddmm.mmmm,n,dddmm.mmmm,w,zzz.z,yyy.y,ddmmyy,ddd.d,v*cc，是ASCⅡ码串，包含日期、时间经纬度、速率、方向等信息。25个＜该数据的字符数＜100个，正好用多段处理方式来传输。

（四）非规定数据处理

主要应用于信息查询和车辆定位。MPT规范中*31用于非规定数据传输。

1．在话务信道上处理非规定数据

利用外接调制解调器和MAP27数据接口，通过话务信道传输非规定数据，数据长度取决于传输速率和通话时间上限。国内专业公司经过开发，使话务信道空中传输数率最高达到9600 bps，这里不再赘述。

2．在标准数据信道上处理非规定数据

标准数据信道的出现，将逐步取代控制信道和话务信道的数据传输业务。国际知名公司在北京做过此类实验，下图显示实验基站有一个控制信道、一个话务信道、两个标准数据信道（每个基站最多4个标准数据信道，一个节点最多120个标准数据信道），带GPS接收机的电台与控制信道之间空中速率仍为1200bps，与标准数据信道之间空中速率则为2400bps，每个标准数据信道都有一个控制器、数据管理器，并通过9600bps Rs232专属数据链路（而非音频链路）连到集群系统控制中心、数据应用中心。专属数据链路与音频链路相比，更加可靠和完善。

值得一提的是，要实现以上4类数据应用，先让MPT1327集群系统对电台开放“状态”或“短数据”、“非规定数据”功能，再激活电台自身的这些功能。

五、结论

模拟集群系统最终要向数字集群方向发展，但在现有条件下，不可能在短时间内大范围上数字集群，已建成的庞大的模拟集群系统也不可能一夜之间完全淘汰，完全有必要挖掘现有模拟集群系统的潜能。综上所述，充分利用现有模拟集群系统的数据传输功能，就是一个不错的过渡解决办法。

[1]MPT1327．MPT1327A Signalling Standard For Trunked Private Land Mobile Radio Systems[S], 1997.

[2]靳海云, 李霞．集群专用陆地无线移动系统信令标准(MPT1327)[M], 北京: 机电部通信广播电视发展研究中心,1988.

[3]摩托罗拉．MCX760 MPS用户手册[Z], 2005:29-30,8-9.

[4]摩托罗拉．PTX700/PTX760 MPS用户手册[Z], 2004:54-55.