主頁（http://www.by236.com）：我國數(shù)字集群的應(yīng)用現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展

一、我國集群系統(tǒng)的應(yīng)用

　　隨著指揮調(diào)度和應(yīng)急通信需求的增長，數(shù)字集群通信系統(tǒng)的重要性日益顯著。同時，政府政策部門也在進行積極的支持與引導(dǎo)。從2003年4月起，信息產(chǎn)業(yè)部已批準中國電信、中國網(wǎng)通、中國聯(lián)通等五家基礎(chǔ)電信運營商在國內(nèi)部分城市進行共網(wǎng)數(shù)字集群業(yè)務(wù)商用試驗。其中，中國聯(lián)通國脈（現(xiàn)已歸中國衛(wèi)通，更名為中衛(wèi)國脈）公司在上海開通了iDEN運營共網(wǎng)；北京正通公司已開始在北京建設(shè)TETRA移動政務(wù)共網(wǎng)；中國衛(wèi)通和中國鐵通也分別在天津、重慶等六個城市籌建數(shù)字集群通信試驗運營共網(wǎng)。目前福建集群電話公司、深圳運聯(lián)通公司和上海國脈公司3個運營公司都采用iDEN系統(tǒng)。國內(nèi)數(shù)字集群共網(wǎng)情況見表1。

　　從我國已建設(shè)的專網(wǎng)來看，采用TETRA系統(tǒng)的占多數(shù)，如Motorola公司建成的九龍到廣州鐵路和廣州地鐵的2號與3號線等三個800MHzTETRA（Dimetra）網(wǎng)；Nokia公司在天津建成的我國第一個水利數(shù)字集群通信網(wǎng)；鐵道部采用馬可尼的800MHzTETRA陸地集群無線電系統(tǒng)；廣州110社會聯(lián)動系統(tǒng)；Nokia為濟南國際機場提供的首個民航機場集群通信網(wǎng)；上海市公安局采用Motorola公司的Dimetra系統(tǒng)建成的我國第一個公安警察網(wǎng)等。另外，最近廣州地鐵4號線已由Nokia中標，而成都的應(yīng)急聯(lián)動系統(tǒng)的移動標則由Motorola獲得。城市應(yīng)急聯(lián)動系統(tǒng)是數(shù)字集群應(yīng)用的一個主要方面，目前國內(nèi)南寧、北京、成都、深圳、上海、成都等城市已經(jīng)建設(shè)或開始建設(shè)城市應(yīng)急聯(lián)動系統(tǒng)，其中南寧和上海采用的是iDEN系統(tǒng)，其它幾個城市采用的是TETRA系統(tǒng)。當(dāng)前還有一些部門和單位在積極準備籌建數(shù)字集群通信網(wǎng)。目前進入中國市場的TETRA系統(tǒng)已達到了七八家，廠商間的競爭十分激烈。

　　2005年年初中國鐵通正式公布了首次數(shù)字集群商用試驗網(wǎng)絡(luò)建設(shè)招標結(jié)果。在沈陽、長春、重慶三個城市，國產(chǎn)標準的兩大推行者中興與華為獲得了首批商用訂單，這也是國產(chǎn)數(shù)字集群標準的首次商用。其中，中興通訊的數(shù)字集群標準GoTa獲得了三個標的城市中的兩個——即沈陽、長春的數(shù)字集群網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)權(quán)。而華為基于GSM技術(shù)的GT800標準則獲得了重慶市的數(shù)字集群網(wǎng)絡(luò)建設(shè)權(quán)。本次承建鐵通三城市數(shù)字集群網(wǎng)絡(luò)是國產(chǎn)標準在國內(nèi)的首次商用。中國衛(wèi)通也在濟南、南京等城市分別建設(shè)了GT800和GoTa的商用試驗網(wǎng)絡(luò)。

表1    國內(nèi)數(shù)字集群共網(wǎng)的發(fā)展情況

　　注：（1）還有很多其他的模擬集群網(wǎng)絡(luò)，雖然是專網(wǎng)形式，但是也為其他的單位提供一定商業(yè)服務(wù)；（2）數(shù)字集群網(wǎng)絡(luò)還有更多的專網(wǎng)，主要分布在公安、鐵路、輕軌、地鐵、水利等部門。

二、我國數(shù)字集群標準的發(fā)展

　　為推動集群通信系統(tǒng)在我國的建設(shè)和應(yīng)用，2000年12月28日，我國信息產(chǎn)業(yè)部正式批準發(fā)布了SJ/T11228-2000《數(shù)字集群移動通信系統(tǒng)體制》的行業(yè)推薦標準。標準主要參照國際標準TETRA（體制A）和Motorola公司提出的美國國家標準iDEN（體制B），確定了兩種集群通信體制。體制Ａ面向?qū)Ｓ谜{(diào)度和共用集群通信網(wǎng)，體制B主要適用于共用集群通信網(wǎng)。標準規(guī)定了集群通信系統(tǒng)的工作頻段為806MHz～821MHz／851MHz～866MHz，雙工頻率間隔為45MHz。

　　為了促進民族集群產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，信息產(chǎn)業(yè)部分別針對國內(nèi)基于CDMA和GSM技術(shù)研發(fā)的數(shù)字集群系統(tǒng)發(fā)布了兩項標準：YDC030-2004《基于GSM技術(shù)的數(shù)字集群系統(tǒng)總體技術(shù)要求》和YDC031-2004《基于CDMA技術(shù)的數(shù)字集群系統(tǒng)總體技術(shù)要求》。

三、我國數(shù)字集群技術(shù)的發(fā)展

　　在國內(nèi)，目前能夠提供完整的數(shù)字集群設(shè)備和終端的系統(tǒng)包括華為公司開發(fā)的基于GSM的數(shù)字集群通信系統(tǒng)（GT800系統(tǒng)）和中興公司開發(fā)的基于CDMA的數(shù)字集群通信系統(tǒng)（GoTa系統(tǒng)）。基于TD-SCDMA的數(shù)字集群系統(tǒng)目前也在方案制訂當(dāng)中，下面對GoTa系統(tǒng)以及GT800系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點作一概括介紹。

　　1．GoTa系統(tǒng)

　　GoTa的含義是開放式集群結(jié)構(gòu)（Global open Trunking Architechture）。是為滿足數(shù)字集群通信專網(wǎng)和共網(wǎng)用戶的需要而開發(fā)的。

　　GoTa的空中接口在CDMA2000技術(shù)基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化和改造，使之能夠滿足現(xiàn)代集群通信的技術(shù)要求。GoTa采用的呼叫方式是集群通信中所特有的PTT方式的話音呼叫，為了提高呼叫接續(xù)速度，GoTa定義了一套相應(yīng)的體制結(jié)構(gòu)和協(xié)議棧，以滿足集群通信系統(tǒng)的快速連接。為了支持群組呼叫，GoTa優(yōu)化了空中接口，從而達到在同一個小區(qū)/載頻下同一群組的用戶在呼叫時能夠共享同一條空中信道的目的。GoTa在處理通信連接時也采用了共享的方式，這將減少網(wǎng)絡(luò)處理呼叫時的時延。對用戶來說，信道選擇和分配的過程卻是透明的。因此，GoTa具有快速的接入、高信道效率和頻譜使用率，較高的用戶私密性、易擴展性和支持業(yè)務(wù)種類多等技術(shù)優(yōu)點。

　　（1） GoTa系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　GoTa系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 GoTa系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參考模型

　　系統(tǒng)中包括如下邏輯功能模塊和子系統(tǒng)。

　　*集群終端

　　集群終端為用戶提供CDMA集群系統(tǒng)的各種集群業(yè)務(wù)，同時也為用戶提供傳統(tǒng)的普通電話業(yè)務(wù)、補充業(yè)務(wù)、短消息業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。終端通過空中接口和集群系統(tǒng)相連，提供集群調(diào)度功能。

　　*基站子系統(tǒng)BSS

　　SC組成。主要完成集群業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和普通電話業(yè)務(wù)的接入功能。基站子系統(tǒng)BSS通過標準接口和調(diào)度子系統(tǒng)、CDMA核心網(wǎng)（包括交換子系統(tǒng)以及分組子系統(tǒng)）相連，滿足集群終端的各種業(yè)務(wù)需求，包括集群業(yè)務(wù)、電信業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

　　*調(diào)度子系統(tǒng)DSS

　　DSS由調(diào)度控制中心DCC和調(diào)度歸屬寄存器DHR組成。DSS主要完成集群調(diào)度業(yè)務(wù)。DCC是集群呼叫的總控制點，完成集群調(diào)度呼叫的處理，包括鑒別集群用戶、建立各種集群呼叫如私密呼叫和群組呼叫、判斷集群PTT請求等。DCC作為調(diào)度控制中心，還接收反向鏈路來的集群語音數(shù)據(jù)，根據(jù)呼叫的性質(zhì)再分發(fā)到對應(yīng)的前向鏈路。

　　DHR完成數(shù)據(jù)庫管理和配置功能，為集群用戶提供群組注冊、群組成員注冊，還提供集群成員的本地信息以及集群成員的業(yè)務(wù)權(quán)限記錄，完成呼叫統(tǒng)計和計費功能。

　　*調(diào)度臺

　　調(diào)度臺是用戶組中具有特殊權(quán)限的終端，可以分為移動調(diào)度臺和固定調(diào)度臺。

　　固定調(diào)度臺同時與調(diào)度子系統(tǒng)和操作維護中心相連，可以發(fā)起和參與組呼、廣播等調(diào)度業(yè)務(wù)，也能夠?qū)崿F(xiàn)對群組成員的管理功能。

　　移動調(diào)度臺可以發(fā)起組呼、廣播呼叫等調(diào)度業(yè)務(wù)，在組呼的話語權(quán)控制上有較高的優(yōu)先級，具備簡單的群組用戶管理功能。

　　*CDMA核心網(wǎng)

　　CDMA核心網(wǎng)包括交換子系統(tǒng)和分組子系統(tǒng)。交換子系統(tǒng)主要完成電話互聯(lián)業(yè)務(wù)、普通電話呼叫業(yè)務(wù)和部分增值業(yè)務(wù)功能，并提供相關(guān)業(yè)務(wù)功能用戶信息的存儲和管理功能。分組子系統(tǒng)的主要功能是為用戶提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通道，從而向用戶提供高速的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)。

　　（2）關(guān)鍵技術(shù)

　　與GSM和CDMA公共蜂窩移動通信系統(tǒng)相比，在數(shù)字集群系統(tǒng)中有兩個特有的關(guān)鍵技術(shù)：業(yè)務(wù)信道的共享、呼叫的快速建立。

　　*前向無線業(yè)務(wù)信道的共享

　　由于集群系統(tǒng)提供組呼業(yè)務(wù)，而CDMA系統(tǒng)是針對一對一呼叫的，因此在實現(xiàn)PTT方式的群組呼叫時，必須對CDMA系統(tǒng)進行改造，以實現(xiàn)前向資源的共享。

　　為了實現(xiàn)前向業(yè)務(wù)信道共享，就必須對群組用戶所使用的前向業(yè)務(wù)信道采用相同的調(diào)制參數(shù)，即同一組內(nèi)的每個用戶所分配的前向業(yè)務(wù)信道具有相同的長碼掩碼和WalshCode，這樣相同的載波/扇區(qū)下同一個群組將使用同一個信道，從而達到前向信道共享的目的。

　　為了達到群組用戶在前向信道共享的目的，在信令流程上必須增加相應(yīng)參數(shù)（長碼掩碼和WalshCode）的傳遞。前向共享業(yè)務(wù)信道由F-FCH/F-SCH提供支持，并對前向信道的結(jié)構(gòu)沒有進行改動，與原CDMA1x前向碼道不同的是：建立碼道時原設(shè)置的私有長碼掩碼改為調(diào)度組要求或指定的特殊公共長碼掩碼；不同的群組使用不同的長掩碼和WalshCode。與CDMA1x前向業(yè)務(wù)信道比較，Walsh碼資源與語音用戶相同，信道結(jié)構(gòu)基本不變；長碼掩碼通過加密算法計算得到。

　　*呼叫的快速建立

　　集群系統(tǒng)中PTT呼叫的另一個重要特色就是快速連接。如果CDMA系統(tǒng)未經(jīng)改造，則呼叫建立的時間將不能滿足PTT呼叫應(yīng)用時的需要。

　　為了解決快速連接必須從兩個方面著手，一是將信令流程進行改造，減少不必要的流程和協(xié)商，盡量采用并行處理方式，節(jié)省用戶的接入時間，滿足PTT呼叫方式。另一方面，可通過使用增強型的接入信道，增加基站接入信道數(shù)量以及通過允許集群移動臺增大初始發(fā)射功率、功率增加步長，以及提高系統(tǒng)的接收靈敏度、優(yōu)化搜索策略等技術(shù)，將接入試探控制在極短的時間內(nèi)完成。另外，為了提高移動臺的接入成功率和通話的穩(wěn)定性，系統(tǒng)可以考慮采用AccessProbeHandoff、AccessHandoff、Channel－assignament into soft/softer Handoff 等技術(shù)。

　　2．GT800系統(tǒng)

　　GT800是以GSM－R為基礎(chǔ)進行自主技術(shù)創(chuàng)新，兼容GSM和TD-SCDMA的無線接入技術(shù)，滿足行業(yè)用戶指揮調(diào)度需求的數(shù)字集群系統(tǒng)。

　　GT800根據(jù)基礎(chǔ)技術(shù)發(fā)展的成熟期分兩個階段實現(xiàn)：

　　－PhaseI：定位集群共網(wǎng)運營，采用GSM無線接入技術(shù)，支持現(xiàn)有主流集群系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能，性能指標達到或優(yōu)于現(xiàn)有集群體制（接續(xù)速度等）；

　　－PhaseII：定位專網(wǎng)和共網(wǎng)集群，基于PhaseI核心網(wǎng)增強，同時支持GSM和TD-SCDMA接入技術(shù)，通過終端雙模向TD-SCDMA演進。

　　（1）GT800系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　GT800系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 GT800數(shù)字集群系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)包括如下邏輯功能模塊和子系統(tǒng)。

　　*網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)

　　網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)主要完成交換功能和客戶數(shù)據(jù)與移動性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫功能。NSS由一系列功能實體所構(gòu)成，一個網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS可包括若干個MSC、VLR和HLR。各功能實體之間都通過符合No.7信令協(xié)議互相通信，其中組呼寄存器（GCR：GroupCallRegister）中包含了組ID和組呼區(qū)域，組呼區(qū)域與組ID合在一起稱作組呼參考。其中與錨MSC相連的GCR中包含了與該組呼參考相關(guān)的調(diào)度臺列表、中繼MSC列表、錨MSC直接控制的小區(qū)列表。而與中繼MSC相連的GCR則包含了與該組呼參考相關(guān)的錨MSC地址、本中繼MSC所控制的小區(qū)列表。

　　*基站子系統(tǒng)

　　基站子系統(tǒng)BSS是集群系統(tǒng)中與無線傳輸方面關(guān)系最直接的基本組成部分。它通過無線接口直接與移動臺相接，負責(zé)無線信號發(fā)送接收和無線資源管理。另一方面，基站子系統(tǒng)與核心網(wǎng)中的移動業(yè)務(wù)交換中心（MSC）相連，實現(xiàn)移動用戶之間或移動用戶與固定網(wǎng)路用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信號和用戶信息等。

　　*集群終端

　　該終端由兩部分組成，移動終端(MT)和用戶識別模塊（SIM），支持以下基本的集群功能：點對點私密呼叫、廣播呼叫、組呼。

　　（2）關(guān)鍵技術(shù)

　　*信道共享

　　GT800采用GSM的物理信道結(jié)構(gòu)邏輯信道，增加了組呼信道和廣播通知信道。在GSM系統(tǒng)中每個手機單獨分配一個信道進行通話，而在GT800的組呼中所有手機都使用同一個組呼信道進行監(jiān)聽，監(jiān)聽的手機個數(shù)不受限制，這樣節(jié)省了無線信道資源。

　　*快速呼叫建立

　　呼叫建立時間主要消耗在空中接口與手機的交互消息中。GT800采取減少合并消息的辦法以及系統(tǒng)同步處理技術(shù)節(jié)約了呼叫建立的時間，組呼建立時組成員根據(jù)廣播通知消息中的信道描述立即加入到組呼中不需要和網(wǎng)絡(luò)有任何的消息交互也加快了響應(yīng)速度。

四、我國數(shù)字集群技術(shù)的發(fā)展展望

　　我國數(shù)字集群通信的發(fā)展首先明確市場發(fā)展定位，避免出現(xiàn)模擬集群通信發(fā)展所經(jīng)歷的彎路，應(yīng)將數(shù)字集群通信定位在專業(yè)移動通信上面，充分發(fā)揮集群自身優(yōu)勢，這樣才有正確的發(fā)展方向，這是一個大前提。在大前提明確后，促進數(shù)字集群市場的發(fā)展需要政府的正確管理，特別是管制環(huán)境和頻譜的分配。只有把握好經(jīng)營許可發(fā)放門檻，才能避免網(wǎng)絡(luò)的重復(fù)投資建設(shè)和頻率使用上的浪費。在民族產(chǎn)業(yè)方面，政府應(yīng)在技術(shù)標準、頻率分配以及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的發(fā)展方面予以支持，使民族產(chǎn)業(yè)發(fā)展上去，才能形成多廠家支持的局面，降低設(shè)備成本，為集群產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展提供良好的環(huán)境，提供可靠的安全通信保障。在網(wǎng)絡(luò)運營方面，應(yīng)扶持數(shù)字集群共網(wǎng)的發(fā)展。在集群通信的產(chǎn)業(yè)鏈中運營商是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，政府應(yīng)通過業(yè)務(wù)監(jiān)管等方式在宏觀上引導(dǎo)運營商的網(wǎng)絡(luò)運營發(fā)展，這在集群發(fā)展初期尤為重要，同時應(yīng)通過逐步擴大商用試驗規(guī)模的方式，使運營商不斷積累運營經(jīng)驗，也可以為國內(nèi)集群廠商提供實際的商用經(jīng)驗，促進國內(nèi)集群系統(tǒng)的不斷完善。同時也應(yīng)看到，運營商作為一個企業(yè)必須要考慮自身的經(jīng)濟效益，因此也應(yīng)支持運營商針對集群用戶提供包括數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在內(nèi)的各種增值業(yè)務(wù)，以提高收益，否則單靠基本的集群調(diào)度業(yè)務(wù)是不足以維持網(wǎng)絡(luò)運營的。另一方面，隨著各種信息量的不斷增長，集群用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求也在增長，集群用戶更希望運營商能夠提供綜合的業(yè)務(wù)解決方案，從這方面而言，鼓勵運營商在集群業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上發(fā)展增值業(yè)務(wù)也具有一定的社會效益。