主頁（http://www.by236.com）：鄭祖輝老師公開課：TETRA VS DMR

近些時候，我們陸續收到了一些讀者提出的有關集群通信的看法和問題，考慮到集群通信已從模擬發展到數字，又從窄帶向寬帶發展。而國際上又提出了關鍵通信這個新詞。我們特請鄭祖輝老師來回答這些問題。

鄭祖輝老師早在上個世紀80年代就開始研究集群通信系統，在90年代末期又跟蹤數字集群通信系統和關注我國的數字集群通信系統標準的建立。iDEN和TETRA是他最早關注和學習的數字集群通信系統。后來他又陸續撰寫和出版了多本數字集群通信的著作。近幾年來他又開始關注寬帶LTE專網。所以他確實是我國集群通信發展的見證者。開始我們確實考慮到鄭祖輝老師年事已高，又加上目前又正處于酷暑，我們怕他會拒絕。但他還是答應了我們的要求，只是希望不要太急，他會盡力做好這件事。

此后我們將陸續刊登鄭祖輝老師的一些文章。

問：請介紹下DMR，它與TETRA有何不同？

答：有些讀者希望講一講DMR，講一講DMR和TETRA有什么不同？這些都沒有問題。但還有說TETRA是上個世紀90年代的東西，而DMR是2006年剛推出的，比TETRA晚了十幾年，所以DMR要比TETRA先進等等說法，倒是可以商榷一下的。

DMR是Digital Mobile Radio的縮寫，直譯是數字移動無線電。

DMR是ETSI技術委員會的 ERM（Electromagnetic compatibility and Radio spectrum Matters）于2006年制訂發布的“ETSI 102 361-1 V1.2.1 （2006-01）Digital Mobile Radio Systems Part 1：DMR Air Interface protocol技術規范（TS）”。除Part 1外，還有：Part 2：DMR voice and generic services and facilities；Part 3：DMR Data protocol和Part 4：DMR trunking protocol，以后又有補充和修改。

DMR為常規標準，分三個層次：

tier I：6.25kHz FDMA（0.5W），最高業務速率4.8kb/s，普通專用對講機點對點通信，適合低端商業用戶；

tier II：12.5kHz 2時隙TDMA，最高業務速率9.6kb/s（連續模式）。利用另一個時隙作中轉信道，不僅有點對點通信，還可作具有中繼功能的通信；

tier III：12.5kHz 2時隙TDMA，最高業務速率9.6kb/s。利用另一個時隙作控制信道，使之具有集群通信功能的通信。

DMR設備分三類：

第I類：視距通信模式、免執照；

第II類：直通模式或轉發模式、需審批執照；

第III類：采用中心控制器進行通信控制，需審批執照的DMR集群通信系統設備

DMR使用2.4kb/s AMBE++編碼，4FSK調制。

DMR支持的業務見下表：

綜上可以得見，DMR是較成熟而又較完善的體制。

下面再以TETRA和DMR的對比來談談。

自從歐洲電信標準協會（ETSI）于2005年發布DMR（Digital Mobile Radio）和dPMR（Digital Private Mobile Radio）標準后，國際數字對講機的市場就開始活躍起來了。

我國也于2005年開始對數字對講機的研究。因為在那個時候，唯獨對講機還處于模擬階段，還沒有數字化。但是也是從那個時候開始，出現了許多說法，特別是對DMR在還不十分了解的時候，有些不很確切的話出現了。例如：“DMR已經對TETRA造成威脅，TETRA將被DMR排擠，市場將被DMR占領了，TETRA沒有多少時日了”；又如：“DMR數字集群通信要比TETRA數字集群先進得多，因為DMR比TETRA要晚十多年才推出，DMR采用的技術當然也會比TETRA要先進得多”；“DMR是大區制，TETRA是小區制，價格也比TETRA要便宜得多，TETRA太貴了”，等等。不久也出現了一些“DMR數字集群要比TETRA數字集群先進”的文章等等。似乎TETRA馬上就要被DMR所替代，TETRA就要“壽終正寢”了。

難道作為制訂TETRA和DMR兩種體制和系統和設備標準的ETSI就是那么“糊涂”？他們用自己制訂的DMR來替代自己制訂的TETRA標準？可是筆者并沒有搜尋到ETSI發表取消TETRA的任何信息，筆者甚至直接詢問過TCCA的CEO Phil Kinder先生是否有這樣的想法，他稱根本沒有這回事。那么，難道他們故意要使兩種不同體制自己“打架”？還是故意要將DMR來取代TETRA呢？

看來對這些不同的看法有必要商榷了。

TCCA曾發布了一個 “TETRA versus DMR”的白皮書。作者閱讀以后，覺得是有很大幫助的，因此想借用這個國際權威機構發布的白皮書的內容提出個人的一些看法。

TETRA和DMR標準都是歐洲電信標準協會（ETSI）制訂的，原則上DMR和TETRA都是開放型標準。許多制造商和用戶都參與了這兩個標準的工作組，并參與制訂要求和起草規范。ETSI對這兩個標準的某些詳細要求仍然允許制造商采用其專有的方式來實現（特別是DMR標準）。

TETRA是一個很成熟的、功能豐富的、并已得到廣泛支持的標準，早在上個世紀90年代，ETSI就開始論證和規劃TETRA系統，經過了將近十年的時間，才開始推出，所以是比較成熟的。我國也于2000年底確定TETRA為我國數字集群通信推薦型的四個標準之一。目前，TETRA已經成為各國任務關鍵型（Mission Critical）和安全關鍵型（Safety Critical）通信的首選技術。從1997年TETRA開始商用到現在，已經在全球超過了125個國家部署TETRA網絡，并已有數百萬用戶終端在政務、公共安全、運輸、石油天然氣、機場、港口、市政工程及工礦企業等行業領域使用。

DMR標準是2005年正式發布的，DMR和dPMR實際上都是屬于數字對講機的體制。其中，DMR檔次較高，屬于專用對講機范疇（本文不涉及dPMR）。

隨著發展，無線電的信道利用率越來越高，可以回憶到最早是200kHz、100kHz的信道間隔，至上個世紀60年代，采用了50kHz的信道間隔。后來采用數字技術，100kHz的信道可以傳輸64kb/s的PCM；50kHz則可傳輸32kb/s的增量調制（△M）；而后縮小至25kHz則開始可傳輸1個16kb/s的CVSD；后又發展到25kHz可傳輸4~6個4kb/s左右CELP編碼的時分復用（如TETRA和iDEN）；而間隔減至12.5kHz后，則可傳輸至少2個的2.4kb/s的CELP。

DMR就是這種情況。說DMR比TETRA先進，當然采用12.5kHz信道間隔確實比25kHz要先進。

由于采用TDMA接入技術，DMR在12.5kHz的信道間隔中安排了2個時隙。正因為有時隙的安排，因此DMR在使用點對點的單路通信時，似乎沒有必要一個用戶用兩個時隙與兩個不同的用戶同時通話。那么怎樣利用另一個時隙呢？于是DMR提出了上面已經提及的3個層次（tier）。

DMR第一代產品定位于第2層次（tier II）中轉操作模式，即作為模擬常規無線中轉臺的直接替代解決方案。從2007年第一代產品商用化以后，已經建成大量的單基站中轉臺和一定數量的同播網。第一代第3層次（tier III）產品在2012年商用化，其定位是代替模擬集群通信系統（例如MPT-1327系統）。而第1代產品（tier I）最近國內已有十幾家企業開始推出。

作者非常同意2012年10月TCCA發布的白皮書“TETRA與DMR的比較”中有一個極為重要的結論，即這“兩個標準確是互為補充的”。因此，必須準確理解這兩個標準的優點和局限型，才能正確選擇從模擬無線通信網絡向數字無線通信網絡過渡方式。

其實真正比較的兩個系統是指TETRA和DMR的tier III（具有集群通信業務功能的DMR第三層次）。而DMR的tier I和II是對講機體制根本沒有與TETRA（網絡通信）的可比性。

現在借用白皮書中TETRA與DMR性能對比的內容。主要從頻譜效率、數據吞吐量、功率效率、鄰道功率和選擇性、頻譜和覆蓋、互操作性和與現有網絡的互操作等幾個方面來作比較。

1、頻譜效率

TETRA和DMR都指配每個話音信道占6.25kHz的頻譜，所以TETRA和DMR的頻譜效率是一樣的，即TETRA每25kHz信道提供4路話音（4時隙），而DMR每12.5kHz載波信道提供2路話音（2時隙）。但1個TETRA載波支持4個邏輯信道，除了1個作控制信道外，其他3個信道可以組成不同的3個組通話；而DMR作集群通信模式時，它的1個載波可提供2個邏輯信道，除了1個作控制信道外，只有1個通信信道可以提供1個組通話。

雖然DMR可在非專用控制信道模式工作，但當控制信道被用于業務信道時，一些包括漫游或者建立呼叫等功能將不能支持。

可見，在相同的頻譜下，TETRA顯然能夠提供更多的話音和數據容量及更多的功能，使話音和短數據業務的增長超過DMR。具體的講，若要求建一個4信道的系統，TETRA只要一套設備，DMR要兩套設備，但要經過處理，也能做到一個信令信道、3個通信信道，但還要加上合路、分路設備。從這一點講，DMR算先進嗎？

2、數據吞吐量

由于采用不同的數字調制（DMR為4FSK；TETRA為π/4 DQPSK），所以它們的IP分組數據業務吞吐量也不同：（注：作者將在以后的課中介紹TETRA為什么要采用先進又昂貴的π/4 DQPSK調制？）

DMR的4FSK調制每時隙最多可傳輸3.6kb/s的數據；而TETRA的π/4 DQPSK調制每時隙可傳輸7.2kb/s的數據。在TETRA標準中明確指出，每載波中的4個時隙可以捆綁使用，因此捆綁后，能達到28.8kb/s數據速率。當然以上都是指傳輸速率，真正的信息速率（去掉開銷比特外），一般為50%~75%，這樣，DMR的1個時隙提供約2.0kb/s的數據吞吐量，TETRA提供每時隙約3.6~4.8kb/s的數據吞吐量。TETRA以每載波25kHz的頻譜資源可以多提供約75%的容量。因為一個25kHz信道的TETRA 若作4時隙捆綁，則可提供約14.4~19.2kb/s的分組數據吞吐量，而DMR沒有捆綁的能力，只能提供1個時隙約為2kb/s，故TETRA是DMR的7~10倍左右。當然有人會說怎么能這樣比較呢？這是因為TETRA使用25kHz的頻道，只能按25kHz的信道間隔來作比較。

3、功率效率

（1）省電：由于移動通信網中的每個基站都需要有一個連續的控制信道，而以往，都是靠關閉發射機來省電，是不合適的。TETRA網絡早就采用了關閉不用載波的省電技術，最近又采用了增強型省電技術，即在不用作業務信道的時隙不發射輸出功率。但DMR還沒有這種技術。

（2）耗電：DMR的優勢是采用了效率較高的、比較簡單的C類功放（4FSK調制），4FSK模塊的價格目前也很便宜；而TETRA采用了高度線性化的調制技術（p/4DQPSK），所以它的功放沒有DMR的效率高，而且模塊價格也要高的多。但TETRA已經采用特別的線性化技術來改善功放，使之并已經接近DMR的效率。與C類功放相比，線性化的好處是超強的功率控制能力和減少輸出功率的性能。

（3）價格：TETRA是在25kHz中4時隙工作，DMR要做到與1個TETRA收發信機相當（也是25kHz4時隙工作），則要采用2個DMR收發信機并加上合路、分路設備（即發射機合路器和接收機多路耦合器），顯然價格更貴，并且和TETRA相比由于合路設備損耗使得功率效率都得減半。所以TETRA比DMR具有更高的功率效率，但只有一個例外，即只需要1個DMR收發信機（即2時隙工作已經能滿足使用要求）的情況。當然，已在前面講到，4FSK模塊價格要遠比p/4DQPSK的低得多。

所以在這個問題上，最終要看用在什么地方，采用什么系統，不能一概而論。

4、鄰道功率和選擇性

設計數字移動通信網絡，要求它能與模擬和數字通信網的現有頻段同站、共址工作，所以對數字移動通信系統的鄰道功率和選擇性都有嚴格要求。在這一點，我國無線電管理局早就規定了數字集群通信的共址鄰道干擾的指標為-70dB。據了解，當時TETRA的實測水平為-66dB，還差4dB，而iDEN因為采用了16QAM調制，只有-62dB（16QAM的效率比p/4DQPSK高，而抗干擾性能比p/4DQPSK差）。GSM和CDMA等蜂窩通信系統的鄰道功率和選擇性性能都不夠好，需要設置保護頻帶來防止干擾。

實際上，另兩個數字集群通信系統（GoTa和GT800）在建網時，無線電管理局規定需要設置保護頻帶（±100kHz）來防止干擾，因為，它們分別采用GMSK和QPSK調制。TETRA采用了較先進的數字調制（p/4 DQPSK），抗干擾性能較好，雖然指標還差一些，但無需設置保護頻帶。DMR的tierIII是否需要尚不得而知，但它的4FSK調制的抗干擾性能肯定比TETRA的p/4 DQPSK調制要差得多。

5、頻譜和覆蓋

工作在VHF頻段的DMR比工作在UHF頻段的TETRA具有較大的覆蓋優勢，這對于低用戶密度的網絡特別有吸引力。TETRA也可以在VHF頻段商用化，ETSI已經著手修改標準以覆蓋VHF頻段，已有多個制造商已經聲明支持這一修改。TETRA的2信道或3信道分集進一步提升覆蓋能力（在大多數DMR中并不具有這一特性），這對于抗多徑衰落至少能改善5~8dB的接收機靈敏度，如果使用更多分集，改善效果更佳。目前，具有較高輸出功率的DMR基站和用戶機也已商用，它也為低用戶密度的網絡帶來好處。

6、靈敏度和載干比

目前，TETRA接收機靈敏度和載干比（共道干擾）已經有極大改進。接收機靈敏度已經達到-119dBm（1995年發布的原標準規定為-115dBm）；載干比已經改善到9dB（1995年發布的原標準規定19dB）。這兩個指標的改進都有助于TETRA獲得與相同頻段的模擬無線信道相同的覆蓋能力。因此，這方面它已做到與DMR的性能相仿。

7. 互操作性

TETRA的成功很大程度上歸功于多個廠家的網絡和用戶機可以互操作。開放的標準，多供應商供貨，已形成高度競爭的市場，以及針對各種行業的大量解決方案。為把TETRA發展成為真正的開放的多家供應商的標準，TETRA的互操作過程（IOP）起了很大的作用。TETRA的IOP是一個持續不斷的進程，包含進入市場的所有新功能特性的全面測試等，通過它驗證所有基本業務已超過1000項的測試，TETRA IOP是真正獨立完成的，為全球所接受的過程。

目前，還沒有其他數字通信系統像TETRA一樣有這樣定義完整的、獨立監督的、復雜的涵蓋所有特性的互操作過程。

用戶可以采用不同制造商的用戶機在任一制造商的TETRA網絡中工作。因此用戶可以從大量網絡供應商和用戶機供應商中做選擇，這對于建網價格有著正面的影響，可以少依賴某一供應商。由此產生的良性競爭也引起網絡產品和用戶機產品更多的創新。

DMR是否會取得相同的互操作結果還是個問號，DMR標準沒有規定組成部分和功能特性（包括話音編解碼和加密選件），也沒有規定允許制造商的專有技術（包括tier III 的集群通信系統和網絡）。雖然可以建議不同品牌的DMR對講機和網絡一起工作，由互操作測試來證明，但實際上，它僅是針對基本功能，仍然允許制造商采用不同的專有技術。在采購完整的DMR解決方案時，乍一看，采購誰都可以，但實際上在后續采購時，只能依靠某一個供應商。這是因為特定供應商擁有其他供應商所沒有的基于知識產權的專有特性。

8、與現有網絡的互操作

為減少投資而選擇重復使用已現有的基站設施是可以的，但需要進行調研。調研包括再利用基站設備間或者建筑物、天線桿、天線、電纜和傳輸網絡等。如果期望新的數字集群通信基站（包括TETRA和DMR tierIII）的覆蓋至少要和原有的模擬集群通信基站一樣，不僅可以重復使用這些基站的站址，而且如果設備的剩余壽命足夠，則天線、電纜和天線桿都有可能再利用。

對于DMR，雖然可以認為已有的模擬集群通信的射頻合路設備和電源設備可再利用，但由于新設備的具有更優越的性能和更小的體積。特別是電源方面對冷卻、備用電池和基站租用成本等獨有新的變化，從而使新設備的總擁有成本大大低于再利用已有設備的成本。

另外，過去多基站模擬集群通信網絡使用模擬租用線路互連或數字（部分）E1 / T1電路，兩種鏈路運行費用都較昂貴。而TETRA和DMR tierIII都可以采用IP鏈路或者E1 / T1電路工作（如果由于商業原因需要被保留）。在這種情況下要指出的是，它們只使用很少帶寬，通常只需要模擬鏈路四分之一的帶寬。多路復用音頻線或慢速調制解調器連接銅導線不適宜建設DMR tierIII網絡。而與DMR tierIII相比，TETRA不需要更多的鏈路容量來傳輸話音、數據和信令。

模擬通信網絡向數字通信網絡的平滑過渡是一個必須考慮的因素。理想的情況是，在新的數字通信網絡中能夠繼續使用現有的模擬通信設備。通常，在全面安裝和調試新的網絡以后，才把老設備逐步換成新的數字設備。由于DMR使用的是與模擬通信技術相當接近的技術。所以，許多DMR tierII的轉發器和電臺都支持模擬和數字兩種操作，允許逐步從模擬向數字過渡。但是，這種雙模操作不適用于DMR tierIII的數字集群通信工作模式，現有的模擬通信設備根本與DMR tierIII的數字集群通信協議不兼容。

實際上，確實沒有任何模擬集群通信協議（例如MPT-1327、LTR或Smartnet等）向DMR tierIII平滑演進路徑。盡管有些DMR制造商提供雙模的tierIII終端企圖支持MPT-1327和DMR以獲得過渡簡化的想法，但在逐步過渡到DMR之前，這些網絡的擁有者不得不購買DMR的專用終端設備。

一種通用的互操作的方法是在原有模擬和新數字網絡之間部署一個網關。實際上在TETRA網絡早已提供可以與其他包括模擬通信系統和網絡連接的的網關，它支持這些系統和網絡與TETRA網絡之間的互操作。這就使原有用戶可以從以話音為主的操作發展到以信息為中心的操作，充分使用TETRA的先進功能。

TETRA和DMR的tierIII各有自己的用戶群，這兩個標準基本上是互為補充。不能說是一個系統替代另一個系統。更重要的是TETRA是數字集群通信系統，是以網絡形式出現的；而DMR是數字對講機體制，只有它的tierIII才具有部分數字集群業務和功能。TETRA是一個成熟的的標準，是一個不斷演進和提高、且在不斷更新的標準。到目前為止，除了聽到反映價格偏高和早期的設備偏重外，從體制和技術上還沒有聽到不滿的意見，而且TETRA在保障一些重大的國際和國內活動中一直是零故障出現的系統。ETSI也還在研究TETRA的第三代解決方案，它將進一步做到功能先進，安裝簡單，高度可靠，價格合理。

DMR也是一個比較成熟的數字對講機標準，它的特點是在對講機點對點通信的基礎上，研發出中繼及有部分集群業務和功能的系統。DMR是一個從終端向網絡發展的系統，所以是很可貴的。由于它的技術限制，只能具有部分數字集群通信的業務和功能，因此和TETRA的技術、性能相比是有差距的，可以說不在一個檔次上。DMR是屬于常規通信范疇，其出發點并不是想和數字集群通信競爭市場。

但是DMR仍然有比較廣闊的市場，它可用于一些對于指揮調度要求不很高的專業部門：如一些小型城市（縣城等）、中、小型港口，中、小型民航機場，部分高鐵、城鐵和鐵路站臺，輕軌、地鐵，中、小型工礦企業和電站，大、中型展覽場館以及高級賓館和酒店的指揮調度通信用。可預見DMR也將會和TETRA一樣會受到世界各國認可的。

DMR tierIII的數字集群和TETRA是沒有根本性的矛盾，DMR可以作為數字集群通信的補充，彌補數字集群通信市場的不足，應該說可以與數字集群通信競爭低端市場 。所以這兩個系統同時并存，各自開拓自己的市場是基本沒有矛盾的。如果說有矛盾，也主要在數字集群通信低端用戶的市場上有競爭。

如果非要說出DMR和TETRA哪個更好，那么，從上面的一些簡要分析中，就可見一斑了。即主要是TETRA的靈活性和功能特性比DMR tier III強，而話音容量和數據吞吐量也是TETRA較大。

TCCA的CEO Phil Kinder先生曾表示說：“雖然我承認DMR有它的位置，但是對于關鍵（Mission Critical）通信的用戶，如果他們去看全壽命時間成本和全壽命擁有的好處，那么答案只有一個，那就是TETRA”。

隨著針對工業和商業應用的小型TETRA解決方案的實施，即使最受成本約束的應用，例如建造業、私人保安、零售、餐飲和倉儲等，也都將會采用TETRA系統。由于TETRA是基于開放標準，還能保證不同供應商提供的網絡和設備的互操作。故用戶可受益于一個豐富的專用無線通信設備應用的生態系統，不必鎖定于某一廠家。

上面的分析對比僅供參考，望商榷。