我國數字集群的標準發(fā)展和趨勢分析

 
摘要　制定數字集群標準是專(zhuān)業(yè)無(wú)線(xiàn)通信發(fā)展的核心要求，尤其是制定我國具有自主知識產(chǎn)權的數字集群技術(shù)標準具有更加重要的戰略意義。文章介紹了我國目前應用的四種數字集群通信標準，并對我國數字集群通信的發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析。 

1、引言 

　　數字集群技術(shù)從20世紀90年代中期在全球范圍內興起，得到了廣泛的應用并取得了良好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。在我國，隨著(zhù)社會(huì )活動(dòng)和經(jīng)濟活動(dòng)節奏加快、范圍擴大以及信息傳輸量劇增，社會(huì )作為一個(gè)有機整體，更需要各方面的協(xié)調配合，許多專(zhuān)業(yè)團體對可用于廣域調度指揮的集群通信網(wǎng)絡(luò )的需求日益迫切，為我國發(fā)展集群通信系統提供了經(jīng)濟和市場(chǎng)基礎。 

　　目前在我國的社會(huì )生活中，主要應用的數字集群技術(shù)是TETRA、iDEN、GoTa和GT800。TETRA和iDEN是由國外研制開(kāi)發(fā)的數字集群技術(shù)，而GoTa和GT800是具有我國自主知識產(chǎn)權的數字集群技術(shù)。 

2、我國數字集群通信標準發(fā)展情況 

　　數字集群通信的概念進(jìn)入國內是在1993～1994年，首先是摩托羅拉公司的摩托羅拉綜合無(wú)線(xiàn)電（MIRS）系統，以后MIRS改為綜合調度增強性網(wǎng)絡(luò )（iDEN）系統，接著(zhù)是歐洲的陸上集群無(wú)線(xiàn)電（TETRA）系統。 

　　從1997年開(kāi)始，信息產(chǎn)業(yè)部專(zhuān)門(mén)組織了數字集群通信標準組來(lái)制定我國的數字集群通信標準，并于2000年12月發(fā)布了我國《數字集群移動(dòng)通信系統體制》電子行業(yè)標準SJT11228-2000。SJT11228-2000中確定了兩種數字集群體制，即TETRA（體制A）和iDEN（體制B）。TETRA系統比較適合作專(zhuān)網(wǎng)用，iDEN系統比較適合作共網(wǎng)用。 

　　SJT11228-2000的發(fā)布，在我國數字集群通信領(lǐng)域，無(wú)論對生產(chǎn)制造業(yè)，還是運營(yíng)商，無(wú)論對規范市場(chǎng)，還是對專(zhuān)利技術(shù)在國內的推廣和應用都有積極的推動(dòng)作用。但是，iDEN和TETRA畢竟是國外的技術(shù)，它們對于國內發(fā)展數字集群通信還是形成了一定的技術(shù)壁壘。因此，發(fā)展我國具有自主知識產(chǎn)權的數字集群通信標準成為當前十分迫切的需求。 

　　信息產(chǎn)業(yè)部一直都大力推動(dòng)我國自主知識產(chǎn)權的數字集群標準的制定工作，國內的廠(chǎng)家也積極的研制開(kāi)發(fā)自己的數字集群技術(shù)，其中以華為公司提出的基于GSM技術(shù)的數字集群系統（GT800）和中興公司提出的基于CDMA技術(shù)的數字集群系統（GoTa）發(fā)展的最為成熟和完善。 

　　信息產(chǎn)業(yè)部專(zhuān)門(mén)成立了數字集群專(zhuān)家組和標準組對GT800系統和GoTa系統進(jìn)行技術(shù)討論和標準制定。并于20004年6月制定了《基于GSM技術(shù)的數字集群系統總體技術(shù)要求》和《基于CDMA技術(shù)的數字集群系統總體技術(shù)要求》兩個(gè)通信標準文件。這兩個(gè)標準的制定極大的推動(dòng)了我國自主知識產(chǎn)權的數字集群通信技術(shù)的發(fā)展，并且為GT800和GoTa下一步的標準化工作提供了堅實(shí)的基礎。 

3、四種數字集群技術(shù)標準 

　?。?）TETRA技術(shù)標準 

　　TETRA是由歐洲電信標準協(xié)會(huì )（ETSI）推薦的標準。TETRA系統是一個(gè)空中接口信令開(kāi)放的系統，并大量借鑒了GSM的概念。它基于TDMA方式，在25k帶寬內分4個(gè)信道，采用較先進(jìn)的ACELP語(yǔ)音編碼方式和QPSK數字調制技術(shù)。它支持連續覆蓋，在大區制的方式下，最大覆蓋半徑是56km。 

　　TETRA系統在調度功能上是比較完善的，所以它非常適合做專(zhuān)網(wǎng)，尤其是軍隊、武警、公、檢、法等單位。它有一些功能是iDEN所不具備的，如脫網(wǎng)直通和端到端加密等。脫網(wǎng)直通可以脫離運營(yíng)商的管理，單獨分配直通頻率實(shí)現通信。端到端加密采用GSM的加密方式，即鑒權功能加上空中加密。 

　　ETSI正在努力實(shí)現TETRA標準的Release 2版本，以使TETRA的性能有一個(gè)提高。Release 2的主要目標包括兩個(gè)方面：一是使附加特性標準化，以建立和改進(jìn)TETRA在因特網(wǎng)上的許多優(yōu)點(diǎn)，如分組數據傳送、提高話(huà)音質(zhì)量和擴大覆蓋區域（120～200km）等；二是提供與其他一些網(wǎng)絡(luò )的互通能力，包括GSM、GPRS、EDGE和UMTS等。 

　?。?）iDEN技術(shù)標準 

　　iDEN是由摩托羅拉公司推出的，它也采用TDMA制式，在25kHz的信道上分6個(gè)時(shí)隙（目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出25k帶寬上分成12個(gè)時(shí)隙）。它的VSELP語(yǔ)音編碼和16QAM調制技術(shù)都比較先進(jìn)。iDEN系統的起源設計就是作共網(wǎng)用的，所以它是集指揮調度、雙工互連、分組數據和短消息于一體的工作方式。 

　　iDEN系統是以調度為主的，又是根據公網(wǎng)考慮設計的系統，所以它的基本調度系統功能包括：組呼通話(huà)、私密通話(huà)、通話(huà)提示、來(lái)電顯示。調度的先進(jìn)功能包括：優(yōu)先級、緊急呼叫、狀態(tài)信息、多組掃描、區域限制、孤立站運行、調度臺等。iDEN系統也有虛擬網(wǎng)功能，通過(guò)虛擬專(zhuān)網(wǎng)（VPN），最終用戶(hù)可以管理其終端用戶(hù)的終端配置，包括開(kāi)戶(hù)，增加新業(yè)務(wù)，更改調度私密號、組號、電話(huà)號碼，重新編組以及隨時(shí)取得詳細通話(huà)清單和使用統計等。 

　　iDEN系統每年都要推出2至3個(gè)新的軟件版本。目前摩托羅拉公司已經(jīng)實(shí)現在25kHz帶寬內安排12個(gè)時(shí)隙（語(yǔ)音編碼改為AMBE）和64QAM的調制技術(shù)等。這樣它的系統容量又將提高一倍，數據傳輸速率也將大大提高。 

　?。?）GoTa技術(shù)標準 

　　全球開(kāi)放式集群架構（GoTa，Global　Open Trunking architechture）是由中興公司自主研發(fā)，基于CDMA 1X技術(shù)面向新技術(shù)演進(jìn)的數字集群通信系統，目標是滿(mǎn)足共網(wǎng)集群需要，兼顧專(zhuān)網(wǎng)集群應用。 

　　GoTa系統基于CDMA多址方式，它采用16QAM和QPSK的調制方式，QCELP語(yǔ)音編碼技術(shù)，頻分雙工，上下行各1.25MHz帶寬，間隔45MHz。GoTa的空中接口在CDMA2000技術(shù)基礎上進(jìn)行了優(yōu)化和改造，核心網(wǎng)采用獨立的分組數據域，基于A(yíng)8／A9和A10／A11標準接口，可以公開(kāi)并標準化。 

　　GoTa具有一定的技術(shù)優(yōu)勢，解決了基于CDMA技術(shù)實(shí)現集群業(yè)務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)。GoTa采用的呼叫方式是PTT方式的語(yǔ)音呼叫。為了提高呼叫接續速度，GoTa定義了一套相應的體制結構和協(xié)議棧，以滿(mǎn)足集群通信系統的快速連接。為了支持群組呼叫，GoTa優(yōu)化了空中接口，從而實(shí)現了同小區下同一群組的用戶(hù)在呼叫時(shí)能夠共享同一條空中信道。GoTa在處理通信連接時(shí)也采用了共享的方式，這將減少網(wǎng)絡(luò )處理呼叫的時(shí)延，而對用戶(hù)來(lái)說(shuō)，信道選擇和分配過(guò)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(hù)私密性、易擴展和支持業(yè)務(wù)種類(lèi)多等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。由于GoTa是在CDMA2000技術(shù)基礎上發(fā)展起來(lái)的，因此GoTa還可以集成大量的業(yè)務(wù)如呼叫普通用戶(hù)、短消息、定位以及無(wú)線(xiàn)數據業(yè)務(wù)等。這些業(yè)務(wù)組合起來(lái)為專(zhuān)業(yè)集團用戶(hù)提供綜合業(yè)務(wù)解決能力。 

　　在GoTa系統的設計中充分考慮了數字集群通信共網(wǎng)的特點(diǎn)和移動(dòng)商務(wù)用戶(hù)的需求，面向移動(dòng)運營(yíng)商開(kāi)發(fā)設計，可以用一部終端將集群調度業(yè)務(wù)、普通語(yǔ)音業(yè)務(wù)、分組數據業(yè)務(wù)、眾多增值業(yè)務(wù)（短信、定位）等多種通信服務(wù)集成于一個(gè)網(wǎng)絡(luò )中。GoTa系統的靈活性高、性能價(jià)格比優(yōu)異和功能全面等特征可以為運營(yíng)商開(kāi)辟出更多的贏(yíng)利空間。 

　　GoTa系統針對沒(méi)有CDMA網(wǎng)絡(luò )的運營(yíng)商，可以作為單獨的專(zhuān)業(yè)集群通信系統，供專(zhuān)業(yè)集群網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商和新運營(yíng)商建網(wǎng)運營(yíng)，提供專(zhuān)網(wǎng)集群業(yè)務(wù)和傳統移動(dòng)業(yè)務(wù)。對傳統CDMA網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商，可以在已建設的中興CDMA系統上通過(guò)系統升級方便疊加集群調度業(yè)務(wù)子系統，提供集群調度業(yè)務(wù)。 

　?。?）GT800技術(shù)標準 

　　GT800系統是由華為公司研制開(kāi)發(fā)的基于GSM技術(shù)的數字集群系統。GT800基于GPRS和GSMR技術(shù)開(kāi)發(fā)的系統，其第二階段將與TD-SCDMA技術(shù)結合。華為公司研發(fā)GT800系統是面向國內數字集群市場(chǎng)需求，參考現有數字集群系統的業(yè)務(wù)特性，尤其是在快速呼叫、群組業(yè)務(wù)、優(yōu)先級控制、安全保密、故障弱化方面進(jìn)行了大量工作，可提供國內專(zhuān)業(yè)移動(dòng)需求的完整集群調度業(yè)務(wù)。同時(shí)，為滿(mǎn)足用戶(hù)對高速數據業(yè)務(wù)的需求，GT800通過(guò)GPRS技術(shù)，實(shí)現更改速率的數據傳輸功能。GT800的第二階段通過(guò)引入TD-SCDMA，進(jìn)一步提供最高速率為2Mb／s的數據業(yè)務(wù)。 

　　GT800主要有以下技術(shù)特點(diǎn)：第一，以公眾移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)鏈為支撐，基礎技術(shù)比較完善，發(fā)展有保障，而且標準開(kāi)放，多廠(chǎng)家參與，有利于供貨商之間的競爭，打破專(zhuān)利壟斷和技術(shù)設備制造壟斷，可以降低建網(wǎng)和運營(yíng)的成本；第二，具有良好的接續性能，系統的集群模式快速呼叫建立時(shí)間能夠滿(mǎn)足用戶(hù)的需求；第三，系統基于華為的強大的智能平臺，能提供各類(lèi)的特色業(yè)務(wù)；第四，安全可靠。支持空中接口加密和端到端的加密等。 

　　GT800可以提供廣泛的業(yè)務(wù)，包括基本通話(huà)、短信、集群調度、優(yōu)先級搶占、快速接續以及基于位置的路由等。同時(shí)還提供基于GPRS的數據業(yè)務(wù)。適合集群通信的共網(wǎng)運營(yíng)，也適合民航、鐵道、水利、市政、交通、建筑、搶險救災、礦區等專(zhuān)業(yè)部門(mén)自建專(zhuān)網(wǎng)。 

4、我國數字集群通信發(fā)展趨勢分析 

　　我國數字集群通信的發(fā)展現狀同國外發(fā)達地區相比還處于初期階段，具有民族自主知識產(chǎn)權的數字集群系統也剛剛開(kāi)始發(fā)展，無(wú)論從數字集群通信的市場(chǎng)發(fā)展還是民族產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度來(lái)看，都存在著(zhù)很大的發(fā)展空間，這種現狀對于我國今后數字集群通信系統的發(fā)展是挑戰也是機遇。 

　　在我國數字集群通信發(fā)展的過(guò)程中首先應處理好和公眾移動(dòng)通信系統的關(guān)系。數字集群通信是面向集團用戶(hù)提供以指揮調度業(yè)務(wù)為主的專(zhuān)用移動(dòng)通信系統，而公眾移動(dòng)通信是面向普通大眾用戶(hù)以提供話(huà)音和數據業(yè)務(wù)為主的公共移動(dòng)通信系統。二者的定位不同，技術(shù)特點(diǎn)也不同，應避免重復過(guò)去通過(guò)集群系統提供公網(wǎng)業(yè)務(wù)的彎路。同時(shí)，從公眾移動(dòng)通信系統目前的技術(shù)發(fā)展水平來(lái)看，至少在相當長(cháng)的時(shí)間內還不能替代集群系統，公網(wǎng)提供PTT業(yè)務(wù)只能作為一種增值業(yè)務(wù)，其性能指標遠不能滿(mǎn)足集團用戶(hù)對專(zhuān)業(yè)指揮調度通信的需求，同時(shí)也不能提供集群通信所需要的各種服務(wù)質(zhì)量級別和優(yōu)先級，這些功能在集群網(wǎng)絡(luò )中，尤其是在集群共網(wǎng)中是非常重要的。 

　　其次在數字集群發(fā)展的過(guò)程中應分為共網(wǎng)和專(zhuān)網(wǎng)兩種發(fā)展方式。共網(wǎng)集群通過(guò)VPN的方式，在同一張網(wǎng)絡(luò )中向不同的集群用戶(hù)群體提供不同需求和不同優(yōu)先級的服務(wù)，這種應用方式同專(zhuān)網(wǎng)專(zhuān)用的方式相比，具有網(wǎng)絡(luò )資源和頻率資源利用率高的優(yōu)勢，同時(shí)由網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商運維網(wǎng)絡(luò )，可以向用戶(hù)提供更為專(zhuān)業(yè)的服務(wù)，降低網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)成本，并有利于各個(gè)集團和部門(mén)之間的通信，做到協(xié)同配合。集群共網(wǎng)是集群通信未來(lái)的發(fā)展方向，但也應認識到，有些專(zhuān)網(wǎng)是共網(wǎng)集群不能替代的，對一些通話(huà)質(zhì)量和優(yōu)先級要求很高的部門(mén)來(lái)說(shuō)，可能難以滿(mǎn)足要求，或者是需要付出很高的網(wǎng)絡(luò )成本。因此在促進(jìn)集群共網(wǎng)發(fā)展時(shí)，也不能忽視專(zhuān)網(wǎng)的發(fā)展。 

　　最后，在集群網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)方面，應嚴格管制集群共網(wǎng)許可證的發(fā)放，鼓勵具有一定實(shí)力的運營(yíng)商發(fā)展集群共網(wǎng)，保證網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量，避免重復投資和建設。同時(shí)應引導運營(yíng)商對集群網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行正確的定位，將重點(diǎn)放在專(zhuān)業(yè)集群用戶(hù)上面，避免造成與公眾移動(dòng)通信系統的用戶(hù)重疊。應開(kāi)拓新的市場(chǎng)空間，同時(shí)也應鼓勵運營(yíng)商在集群業(yè)務(wù)的基礎之上面向集群用戶(hù)發(fā)展增值業(yè)務(wù)，實(shí)現社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。 

5、結束語(yǔ) 

　　數字集群通信應用中的一個(gè)重要服務(wù)對象是對于調度和安全性要求很高的行業(yè)用戶(hù)，因此發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權的數字集群通信非常重要，而在這當中，制定相關(guān)的技術(shù)標準具有更加重要的戰略意義。對于GoTa和GT800，基于已經(jīng)制定的兩個(gè)總體技術(shù)要求標準規范，未來(lái)還將制定從空中接口、無(wú)線(xiàn)接入到核心網(wǎng)一系列標準，從而促進(jìn)我國具有自主知識產(chǎn)權的數字集群通信產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展。