无线集群通信是一种高级移动调度系统，主要用于为多个部门或单位提供专用的指挥调度通信服务。它通过信道共用和动态分配技术，使大量无线用户能够共享少量的无线信道，从而提高频谱的利用效率。
无线集群通信系统具有以下显著特点：
- 高效的频谱利用：通过分组和调度技术，能够高效地利用有限的频谱资源，提高通信效率。
- 多用户支持：系统能够同时支持多个用户的通信需求，确保在高密度环境下的稳定连接。
- 高可靠性：采用分布式的通信架构，当集群内的某个设备出现故障时，其他设备可以自动接管其任务，保证通信的连续性和可靠性。
- 自组织网络：设备可以自动发现并加入集群，形成自组织网络。
- 快速呼叫接续：呼叫接续速度快，通常在300～500ms之间。
- 灵活的网络拓扑：支持多种网络拓扑结构，适应不同的应用场景。
- 多种通信方式：支持单工、半双工和全双工的通信方式，满足不同的业务需求。
- 优先级呼叫：可以建立通话优先级别，进行优先等级呼叫和紧急呼叫。
- 私密性和安全性：通过话音加密等手段保证通话的私密性和安全性。
- 广泛的应用前景：在物联网、工业自动化、医疗健康和城市管理等领域有广泛的应用前景。
无线集群通信系统因其高效、可靠和灵活的特点，在公共安全、城市管理、工业控制等领域得到了广泛应用。
一、 无线集群通信系统中的信道共用和动态分配技术是如何实现的?
无线集群通信系统中的信道共用和动态分配技术主要通过以下几种方式实现：
- 信道共用：集群通信系统允许大量用户共享相对有线的频率资源，即系统的所有可用信道可以为系统内所有用户共用。这种机制使得有限的无线信道资源能够被更高效地利用。
- 动态分配技术：动态信道分配技术是提高无线集群通信系统容量和通信效率的关键手段。它包括慢速动态信道分配(DCA)和快速动态信道分配(DCA)。慢速DCA通常将资源分配给小区，而快速DCA则将资源分配给承载业务，并且包括信道分配和信道调整两个过程。
- 多信道共用技术：使用多信道共用技术可以显著提高集群系统的无线频率使用效率。当一个信道在空闲时，会按照先来先服务的原则重新分配给排队申请的用户。
- 交换技术和计算机技术的应用：集群移动通信系统运用交换技术和计算机技术，把有限的信道动态地、自动地、迅速地和最佳地分配给整个系统的所有用户，以最大程度上利用系统的信道频率资源。
- 频率共享和设备共享：集群调度系统采用信道公用、动态分配空闲信道的技术，使得多个调度系统可以频率共享、设备共享且互不干扰，从而提高了信道利用率并缩短了接续时间。
二、 在无线集群通信中，如何确保高密度环境下的稳定连接?
在无线集群通信中，确保高密度环境下的稳定连接需要综合运用多种技术和策略。根据华为的AP8050DN & AP8150DN接入点详版彩页，华为采用定制小角度天线、CCA优化、终端接入控制等技术，提高空口利用率，优先支持5G频段，实现负载均衡，提升用户体验。智能漫游技术基于802.11k、802.11v及802.11r协议，优化多AP环境下的信号质量。此外，华为还提供有线无线双重保障，支持多种认证/加密方式，确保无线网络安全。
Z-COM SP250 802.11ax双频室外无线接入点产品规格书指出，该设备具备Wi-Fi 6高性能带宽，总带宽达1774 Mbps，确保在高密度应用场景下大容量用户稳定使用无线网络。它还提供2.5Gbps以太网口支持802.3at PoE+标准，实现快速灵活部署。工业级设计适应极端温度和环境，支持IP67防水防尘等级，可在恶劣天气下正常工作。
Grandstream的GWN7660E企业级Wi-Fi 6接入点适用于高密度环境下的新一代Wi-Fi网络，支持2.4 GHz和5 GHz频段的MU-MIMO技术，提供最大网络速度和广阔的Wi-Fi覆盖范围。它采用分布式网络管理设计，无需控制器即可轻松安装和管理。GWN7660E还支持QoS功能，确保实时应用程序的性能。
IP-COM的AP375三频高密度无线AP产品简介提到，该设备内置专业的双频天线，功率1dBm线性可调，既能满足高密度环境覆盖要求又能有效降低AP间信号干扰。通过AP内置的“强覆盖”和“高密度”两种部署模式，能够轻松满足不同场景下用户各种无线业务的速度要求。
为了保障高密度场景下的最佳体验，需要科学的部署、动态负载均衡和动态流量均衡。这涉及到合理的信道和功率规划，以及网络设备的射频优化功能，降低每个信道的并发终端数量，减少不必要的网络发送，减少TXOP就可以减少与之相关的帧间隔。
在无线集群通信中，确保高密度环境下的稳定连接需要采用先进的接入点设备，如华为的AP8050DN & AP8150DN、Z-COM的SP250、Grandstream的GWN7660E以及IP-COM的AP375等。这些设备具备高性能Wi-Fi 6、大容量连接、灵活的以太网供电方式、适应恶劣环境的安全特性以及简易的安装方式。
三、 无线集群通信系统的分布式通信架构是如何设计的?
无线集群通信系统的分布式通信架构设计，旨在确保在设备故障时能够自动接管，以维持系统的稳定性和可靠性。这种设计通常采用以下几种策略：
- 分布式控制与任务分配：在基于无线网络的分布式控制设计方案中，系统控制任务被分散成多个子任务，并分布在无线网络的节点上执行。这意味着即使某个节点发生故障，其他节点可以继续承担其任务，从而保证整体系统的正常运行。
- 自愈能力与代理逻辑：分布式网络架构中包含自愈能力的代理逻辑和感知设备，这些设备能够实时检测网络中的故障并采取相应的恢复措施。例如，在微电网系统中，当检测到故障时，电流和电压数据会被实时记录并传输到MATLAB的OPC服务器，然后由故障定位算法确定故障段，并计算所需采取的行动(如断路器或开关的切换)以快速恢复负载。
- 冗余与负载均衡：通过将控制器功能分布到集群中的所有接入点，而不是集中在一个物理或虚拟位置，可以消除网络中的单点故障。如果一个接入点宕机，其余的接入点将增加功率以抵消故障接入点在网络中丢失的能力，从而确保数据包路由是最短的，降低延迟并确保流量能够满足单个用户和应用程序的需求。
- 故障感知与实时宣告：在移动自组网(MANET)系统中，客户端负责采集设备类型、编号、故障等信息并发送至无线自组网;中间服务器汇总数据并转发给中心服务器;中心服务器则面向用户提供数据查询、分析和地理信息显示等功能。这种架构允许系统实时感知并宣告设备故障，确保故障信息的准确传递和处理。
四、 无线集群通信系统支持的多种网络拓扑结构具体包括哪些?
无线集群通信系统支持的多种网络拓扑结构包括星型结构、环型结构和网状结构。这些不同的网络拓扑结构可以满足不同的应用需求和环境要求，以保证通信的可靠性、安全性和稳定性。此外，ZigBee标准中也提到星型链接、网状链接和路由器等网络拓扑结构。
五、 无线集群通信在物联网、工业自动化、医疗健康和城市管理等领域的应用案例有哪些?
无线集群通信在物联网、工业自动化、医疗健康和城市管理等领域的应用案例非常广泛，以下是几个具体的应用实例：
1. 物联网领域：
在智能家居自动化中，无线集群通信技术如Z-Wave被用于连接家庭内的各种设备，实现自动化控制。
在智慧城市中，通过传感器和用户友好的应用程序，结合大数据技术，提供智能交通和智能医疗等城市服务。
2. 工业自动化领域：
在钢铁厂和焦化厂中，无线集群通信系统被用于无线传输和控制系统，例如堆取料机无线控制系统和推焦车无线控制。
工业级无线远程IO开关量信号的采集和输出控制也是无线集群通信的重要应用之一。
3. 医疗健康领域：
ZigBee无线模块在智慧医疗中的应用，通过健康档案区域医疗信息平台，实现患者与医务人员、医疗机构、医疗设备之间的互动。
医疗物联网(IoMT)利用蓝牙低功耗(BLE)、Zigbee、Wi-Fi等无线通信技术，实现远程患者监控、可穿戴设备和医院设备监控系统。
物联网技术还被用于无线输液监控、生命体征监测系统、无线体温采集、病房环境监测和无线冷链管理。
4. 城市管理领域：
POC数字集群通信系统基于WCDMA 3G网络，应用于城市应急联动和交通运输等领域，提供高效能的无线调度通信。
