主頁（http://www.by236.com）：集群專用移動通信的現(xiàn)狀與對策研究

    ２１世紀(jì)的專用移動通信如何發(fā)展，是通信業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)營、應(yīng)用部門十分關(guān)注的問題。它所涉及的技術(shù)和市場也是值得深入探討和研究的重大課題。專用移動通信的發(fā)展，是離不開移動通信技術(shù)發(fā)展這個大環(huán)境的。因此，有必要了解代表陸地移動通信技術(shù)主流的蜂窩公眾移動通信的發(fā)展，審視以集群調(diào)度通信為代表的專用移動通信應(yīng)用的現(xiàn)狀，從而探討集群專用移動通信的發(fā)展趨勢。

蜂窩公眾移動通信技術(shù)發(fā)展的總趨勢
    第一代蜂窩移動通信的主要技術(shù)特征是：采用模擬（ＦＭ）調(diào)制技術(shù)、ＦＤＭＡ多址接入方式、以頻率重用為基礎(chǔ)的小區(qū)（蜂窩）結(jié)構(gòu)、面向模擬話音業(yè)務(wù)的窄帶傳輸系統(tǒng)。它的技術(shù)貢獻(xiàn)在于為蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)的概念和網(wǎng)絡(luò)的管理與控制，實(shí)現(xiàn)了移動終端在網(wǎng)絡(luò)中的越區(qū)切換和漫游。
    第二代的蜂窩移動通信的主要技術(shù)特征是：采用數(shù)字技術(shù)包括數(shù)字話音、數(shù)字調(diào)制／解調(diào)、信道編碼與數(shù)字信號處理、數(shù)字控制信道和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信道、保密與認(rèn)證等，在采用數(shù)字技術(shù)下，使ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ多址技術(shù)的采用成為可能。由于采用了ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ技術(shù)，第二代蜂窩移動通信系統(tǒng)的頻譜資源利用率大為提高，使系統(tǒng)容量成倍增長，系統(tǒng)帶寬為３００ＫＨｚ－１．２５ＭＨｚ，數(shù)據(jù)速率小于等于５６ｋｂｉｔ／ｓ。采用數(shù)字技術(shù)還帶來了其它的好處：提供多種通信服務(wù)（話音業(yè)務(wù)和非話業(yè)務(wù)）；用戶信息保密；數(shù)字信號的傳輸性能優(yōu)良，提供高質(zhì)量的通信服務(wù)；便于網(wǎng)絡(luò)管理與控制，以及與公眾固定通信網(wǎng)（ＰＳＴＮ，ＰＤＮ，ＩＳＤＮ）的互連；采用ＶＬＳＩ技術(shù)，有利于減少功耗、小型化、降低造價。但是第二代數(shù)字蜂窩移動通信的系統(tǒng)容量遠(yuǎn)不能滿足全人類通信的需求，其系統(tǒng)的設(shè)計基本上還是面向話音而不是面向數(shù)據(jù)的，尚且不能提供寬帶、高速率的多媒體服務(wù)。
    因此，人們希望下一代的移動通信應(yīng)當(dāng)是全球化、個人化、綜合化和網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)。從目前提出的第三代移動通信的方案和標(biāo)準(zhǔn)來看，它的帶寬將達(dá)到１０ＭＨｚ，數(shù)據(jù)傳輸速率小于等于２Ｍｂｉｔ／ｓ。網(wǎng)絡(luò)方面引入基于ＩＰ網(wǎng)絡(luò)的無線接入技術(shù)（移動ＩＰ），仍然是一個地面移動通信系統(tǒng)。值得注意的是，ＣＤＭＡ多址接入方式將成為第三代的主流接入技術(shù)。
    當(dāng)前，第一代的模擬蜂窩移動通信逐漸被第二代的數(shù)字蜂窩移動通信所取代，已建成的第二代的數(shù)字網(wǎng)正向第三代過渡。第三代的數(shù)字移動通信系統(tǒng)將在不久的將來投入運(yùn)營。目前已經(jīng)開始討論第四代移動通信。縱觀移動通信的發(fā)展，其勢頭異常迅猛，我國也將在２００５年以前基本完成向數(shù)字網(wǎng)的過渡。

集群專用移動通信及其技術(shù)進(jìn)步
    專用移動通信是指供各部門和單位內(nèi)部使用的移動通信系統(tǒng)，主要提供調(diào)度通信服務(wù)，故也稱無線調(diào)度通信。調(diào)度通信系統(tǒng)的特征為：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇樾菭罱Y(jié)構(gòu)，便于實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心對各個移動終端的指令傳輸；網(wǎng)絡(luò)功能應(yīng)當(dāng)包括動態(tài)重組、優(yōu)先級、組呼、選呼等；網(wǎng)絡(luò)覆蓋為大區(qū)制或中區(qū)制；通信方式是以單工通信為主。
    早期的專用移動通信是由對講機(jī)構(gòu)成，８０年代發(fā)展成為大區(qū)制覆蓋的單頻道單基站系統(tǒng)，隨后發(fā)展成為多頻道單基站系統(tǒng)。在引入多頻道共享技術(shù)之后，于１９８５年發(fā)展成為第一代（模擬）集群調(diào)度系統(tǒng)，即多頻道共享（集群）的單基站或多基站調(diào)度通信系統(tǒng)，并于１９８７年商業(yè)化。隨著引入數(shù)字化技術(shù)，產(chǎn)生了第二代的數(shù)字集群通信系統(tǒng)。
    集群系統(tǒng)是一種共用無線頻道的專用調(diào)度移動通信系統(tǒng)，它采用了現(xiàn)代通信中的多信道共用和動態(tài)分配信道技術(shù)。第一代模擬集群系統(tǒng)的貢獻(xiàn)在于：頻率、設(shè)備、服務(wù)的資源共享，費(fèi)用分擔(dān)和系統(tǒng)的集中維護(hù)與管理。在單工通信方式下，利用多頻道共享技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“消息集群”和“傳輸集群”，提高了頻道利用率。
    數(shù)字化對集群系統(tǒng)帶來的好處正如蜂窩系統(tǒng)數(shù)字化一樣。采用ＴＤＭＡ多址方式的第二代數(shù)字集群系統(tǒng)，其頻譜利用率比模擬系統(tǒng)大為提高，因而，數(shù)字集群系統(tǒng)具有更大的系統(tǒng)容量。目前，欲進(jìn)入我國市場的具有調(diào)度功能的數(shù)字移動通信系統(tǒng)，有歐洲的ＴＥＴＲＡ系統(tǒng)、ＭＯＴＯＲＯＬＡ的ｉＤＥＮ系統(tǒng)、歐洲的ＧＳＭ－Ｒ系統(tǒng)、以色列的ＦＨＭＡ系統(tǒng)，它們都是基于ＴＤＭＡ多址方式系統(tǒng)。
    ＴＥＴＲＡ是一個多功能移動無線電標(biāo)準(zhǔn)，具有集群通信、非集群通信、直接通信工作模式等特點(diǎn)。提供的服務(wù)包括：話音、電路方式的數(shù)據(jù)、短數(shù)據(jù)報文及分組數(shù)據(jù)，當(dāng)移動臺超出移動網(wǎng)的覆蓋區(qū)時，提供移動臺與移動臺間的直接通信。在集群通信方式下，采用４時隙／２５ＫＨｚ的ＴＤＭＡ多址方式，其信息速率為１９．２ｋｂｉｔ／ｓ，傳輸速率為３６ｋｂｉｔ／ｓ。
    ＦＨＭＡ 是一個采用跳頻和低速率數(shù)字語聲處理技術(shù)的大容量集群系統(tǒng)。它具有靈活性、低成本和高頻譜效率的特點(diǎn)，其容量是模擬系統(tǒng)的２５～３０倍。它可支持綜合話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包括專用話音網(wǎng)、調(diào)度、移動電話、分組數(shù)據(jù)及車輛位置。采用３時隙／２５ＫＨｚ的ＴＤＭＡ多址方式。傳輸速率為３９．６ｋｂｉｔ／ｓ。
    ｉＤＥＮ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ）是一個調(diào)度通信／蜂窩電話的組合系統(tǒng)。提供的服務(wù)有：調(diào)度通信、雙工電話通信、分組交換數(shù)據(jù)、電路數(shù)據(jù)、數(shù)字短信息等。調(diào)度通信中，可提供直接無線通信方式（同頻單工對講），調(diào)度通信具有蜂窩電話功能，采用６時隙／２５ＫＨｚ的ＴＤＭＡ多址方式．電路交換數(shù)據(jù)的信息速率為４．８／９．６ｋｂｉｔ／ｓ，可為傳真及個人電腦提供ＲＳ２３２接口。分組數(shù)據(jù)的速率為９．６ｋｂｉｔ／ｓ，采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議ＴＣＰ。
    ＧＳＭ－Ｒ系統(tǒng)是歐洲鐵路專用移動通信系統(tǒng)，它是在８時隙／２００ＫＨｚ ＴＤＭＡ多址方式ＧＳＭ蜂窩系統(tǒng)上增加調(diào)度通信功能構(gòu)成的一個綜合專用移動通信系統(tǒng)。它所增加的功能有：優(yōu)先級和強(qiáng)插功能、話音組呼及廣播功能、以滿足鐵路專用調(diào)度通信的要求。為了完成調(diào)度通信的功能，ＧＳＭ－Ｒ系統(tǒng)與ＧＳＭ不同的是在其結(jié)構(gòu)中增加了組呼寄存器（ＧＣＲ）。
    由上可見，目前具有調(diào)度功能的專用數(shù)字移動通信系統(tǒng)都是基于ＴＤＭＡ的多址方式，尚未見到基于ＣＤＭＡ方式的系統(tǒng)。第三代數(shù)字集群通信如何發(fā)展，是否采用基于ＣＤＭＡ的系統(tǒng)也未得到到討論。但是，第三代蜂窩系統(tǒng)采用ＣＤＭＡ技術(shù)是毫無疑問的。從ｉＤＥＮ和ＧＳＭ－Ｒ可以看出，數(shù)字無線調(diào)度通信系統(tǒng)發(fā)展的一個方向是在傳統(tǒng)集群移動通信的調(diào)度功能之外，還提供了象公眾蜂窩移動通信系統(tǒng)的雙工電話通信和短信息業(yè)務(wù)，可在多基站覆蓋區(qū)進(jìn)行漫游甚至越區(qū)切換等功能。另一個方向是在傳統(tǒng)意義下的公眾蜂窩移動通信系統(tǒng)中，增加了象專用移動通信系統(tǒng)的調(diào)度通信功能。
    由于技術(shù)的發(fā)展，目前可以利用一個共用硬件平臺和不同的移動性管理，將專用網(wǎng)和公眾網(wǎng)融合。換句話說，將不再顯著區(qū)分集群專用調(diào)度通信和公眾蜂窩通信系統(tǒng)，而將集群調(diào)度功能融合其中。是否區(qū)分專用系統(tǒng)還是公用系統(tǒng)，將取決于用戶的應(yīng)用環(huán)境和使用要求。需要指出的是，技術(shù)僅是決定系統(tǒng)成功的要素，而市場則是決定網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的要素。

我國集群專用移動通信的現(xiàn)狀與發(fā)展
    我國于１９８９年開始引進(jìn)模擬集群系統(tǒng)，１９９０年投入使用，１９９３年已得到了較快的發(fā)展。但是，從１９９５年以后發(fā)展滯緩，到１９９９年全國模擬集群系統(tǒng)信道總數(shù)不超過１萬，用戶總數(shù)大約只有２０萬。在計劃經(jīng)濟(jì)嚴(yán)格的部門管理下， 模擬集群專用移動通信得到了一定的發(fā)展。但是，其發(fā)展空間取決于集群專用移動通信的用戶數(shù)，一方面，價格居高不下，用戶數(shù)量很小，投資不能回報，造成市場狹小，形成惡性循環(huán)；另一方面，部門所有制限制了發(fā)揮“集群”的“一大二公”的特點(diǎn)，未能充分體現(xiàn)資源、設(shè)備、服務(wù)的共享和集中維護(hù)管理。在我國，即使以運(yùn)營公司的形式提供所謂集群通信服務(wù)，也只是為用戶部門提供無線信道建立移動終端之間的通信。在系統(tǒng)中，用戶部門的調(diào)度中心仍然是處于一個移動終端的地位，實(shí)際上，這樣的應(yīng)用方式對寶貴的頻率資源是極大的浪費(fèi)，未能真正體現(xiàn)頻率和設(shè)備的資源共享。
    因此，開拓集群系統(tǒng)在調(diào)度指揮移動通信方面的應(yīng)用范圍，充分發(fā)揮“集群”的優(yōu)勢和特點(diǎn)，擴(kuò)大用戶數(shù)量和培育市場，是我國集群移動通信所面臨的問題。我國專用移動通信的需求可概括為三種類型：面狀大區(qū)域覆蓋的大容量、多用戶部門系統(tǒng)即面向城市公用服務(wù)的專用調(diào)度移動通信和專用數(shù)據(jù)移動通信，適合建立公眾接入的集群移動通信網(wǎng)來提供服務(wù)；鏈狀覆蓋的中小容量、多用戶部門系統(tǒng)即面向公路、水運(yùn)、鐵路、交通運(yùn)輸服務(wù)的專用調(diào)度移動通信和面向數(shù)據(jù)分發(fā)和采集的專用移動通信，適合建立專用集群移動通信網(wǎng)來提供服務(wù)；面狀大區(qū)域覆蓋和鏈狀覆蓋相結(jié)合的全國聯(lián)網(wǎng)的大中容量、增強(qiáng)安全的多用戶部門系統(tǒng)，可稱作增強(qiáng)型集群移動通信網(wǎng)，它是面向公安、鐵路等需要高可靠、高保密、高安全信息傳輸?shù)牟块T，提供專用調(diào)度移動通信和專用數(shù)據(jù)移動通信服務(wù)。
    發(fā)展我國集群專用移動通信應(yīng)當(dāng)考慮的技術(shù)問題有：（１）目前應(yīng)停止新建模擬集群系統(tǒng)，并研究已有模擬集群系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)的過渡；（２）需從根本上解決傳統(tǒng)集群系統(tǒng)在移動性方面的先天不足。模擬集群系統(tǒng)雖然可采用多層次、多控制中心的多區(qū)系統(tǒng)來構(gòu)成大區(qū)域覆蓋，或全國的鏈狀覆蓋通信網(wǎng)，但是其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)管理，特別是移動性管理將是十分復(fù)雜和龐大的，這個問題即使是第二代的數(shù)字集群系統(tǒng)也未能完全予以解決；（３）第二代數(shù)字集群通信系統(tǒng)向下一代（第三代）的發(fā)展和過渡問題。
    以上技術(shù)和應(yīng)用的問題將影響投資者和經(jīng)營者對建立第二代數(shù)字集群系統(tǒng)信心和決心。比較上述幾種具有調(diào)度功能的數(shù)字移動通信系統(tǒng)的體制，我們認(rèn)為，ＧＳＭ－Ｒ體制具有潛在優(yōu)勢。因為在技術(shù)方面，它可隨著ＧＳＭ的進(jìn)步比較容易地過渡到第三代；在市場方面，目前ＧＳＭ－Ｒ的價格與ＧＳＭ持平，雖然ＧＭＳ－Ｒ中Ｒ的原意是ｆｏｒ Ｒａｉｌｗａｙ（鐵路專用），市場較為狹窄，但筆者建議將Ｒ的含義擴(kuò)大，變?yōu)榘�括鐵路（Ｒａｉｌｗａｙ）、水路（Ｒｉｖｅｒ）和公路（Ｒｏａｄ），從而擴(kuò)大市場空間。總之，技術(shù)的可持續(xù)進(jìn)步和市場的可擴(kuò)展性，是推動通信網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展的強(qiáng)大動力。