國(guó)內(nèi)數(shù)字集群的發(fā)展和技術(shù)比較

 
　　摘要　數(shù)字集群通信是無(wú)線通信中非常重要的一個(gè)方面，它主要應(yīng)用于對(duì)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)和緊急調(diào)度要求很高的部門和企業(yè)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生產(chǎn)中非常重要的一種通信手段。文章介紹了數(shù)字集群產(chǎn)業(yè)鏈和我國(guó)數(shù)字集群發(fā)展的狀況，并對(duì)幾種數(shù)字集群技術(shù)進(jìn)行了比較。

1、引言

集群通信系統(tǒng)是多個(gè)用戶（部門、群體）共用一組無(wú)線電信道，并動(dòng)態(tài)地使用這些信道的專用移動(dòng)通信系統(tǒng)。集群通信系統(tǒng)與公眾的蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)相比具有呼叫接續(xù)快、群組內(nèi)用戶共享前向信道、半雙工通信方式和支持私密呼叫和群組呼叫等特點(diǎn)。

由于集群通信系統(tǒng)具備特有的調(diào)度功能和組呼功能以及快速呼叫的特性，因此在專業(yè)通信領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用，其主要應(yīng)用對(duì)象包括對(duì)指揮調(diào)度功能要求較高的部門和企業(yè)，主要包括政府部門（如軍隊(duì)、公安部門、國(guó)家安全部門和緊急事件服務(wù)部門）、鐵道、水利、電力、民航等單位。另外，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，出租、物流、物業(yè)管理和工廠制造業(yè)也越來(lái)越需要集群通信。集群通信正逐漸成為公眾移動(dòng)通信之外的一大專用通信系統(tǒng)。

2、數(shù)字集群產(chǎn)業(yè)鏈

集群應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈包括網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供商、終端設(shè)備提供商、用戶應(yīng)用提供商等，在相應(yīng)的集群業(yè)務(wù)模式下，為警察、消防和安全、國(guó)防、公共事業(yè)、政府等其他用戶組織服務(wù)。

我國(guó)政府積極發(fā)揮引導(dǎo)作用，促進(jìn)我國(guó)數(shù)字集群產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的發(fā)展，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈中各個(gè)環(huán)節(jié)的密切合作和相互支持，主要包括下面的三個(gè)方面。

（1）設(shè)備商與集群共網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的合作

隨著通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供商已經(jīng)從單純的設(shè)備提供者發(fā)展成為網(wǎng)絡(luò)方案提供者，并積極參與運(yùn)營(yíng)商的戰(zhàn)略發(fā)展制定和市場(chǎng)推廣。此外，后期各種增值業(yè)務(wù)的推出也需要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供商的積極支持。

（2）終端廠商的支持

由于集群通信應(yīng)用環(huán)境的特殊性，集群終端具有特殊要求，例如脫網(wǎng)直通、防水、防塵等。目前，提供集群終端的廠商比較少，終端價(jià)格比較高，這不利于集群通信的發(fā)展。與3G移動(dòng)通信發(fā)展相似，終端在新技術(shù)發(fā)展過(guò)程已經(jīng)成為關(guān)鍵因素之一。

（3）CP/SP的引入

共網(wǎng)集群的發(fā)展趨勢(shì)之一就是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展。無(wú)線用戶和調(diào)度員可以發(fā)送和接收短數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息以及IP數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可通過(guò)無(wú)線終端、調(diào)度臺(tái)或另外的數(shù)據(jù)終端發(fā)送給其它用戶。這些數(shù)據(jù)主要應(yīng)用于自動(dòng)車輛定位、員工管理、遙控遙測(cè)、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢、E-mail等。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)引入集群通信中，將吸引更多的行業(yè)用戶使用數(shù)字集群共網(wǎng)。

3、我國(guó)數(shù)字集群發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)字集群通信的概念進(jìn)入國(guó)內(nèi)是在1993～1994年，首先是摩托羅拉公司的MIRS（摩托羅拉綜合無(wú)線電）系統(tǒng)，以后MIRS改為iDEN（綜合調(diào)度增強(qiáng)性網(wǎng)絡(luò)）系統(tǒng)，接著是歐洲的TETRA（陸上集群無(wú)線電）系統(tǒng)。

隨著指揮調(diào)度和應(yīng)急通信需求的增長(zhǎng)，數(shù)字集群通信系統(tǒng)的重要性日益顯著。同時(shí)，政府政策部門也在進(jìn)行積極的支持與引導(dǎo)。為推動(dòng)集群通信系統(tǒng)在我國(guó)的建設(shè)和應(yīng)用，2000年12月28日，我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部正式批準(zhǔn)發(fā)布了SJ/T 11228-2000《數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)體制》的行業(yè)推薦標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)主要參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)TETRA（體制A）和Motorola公司提出的美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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。在標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布的同時(shí)，還出臺(tái)了一系列頻率規(guī)劃與頻譜管理規(guī)則和業(yè)務(wù)分類與市場(chǎng)管理要求，營(yíng)造了數(shù)字集群專用通信共網(wǎng)、專網(wǎng)發(fā)展的較好基本環(huán)境。

從2003年4月起，信息產(chǎn)業(yè)部已批準(zhǔn)中國(guó)電信、中國(guó)網(wǎng)通、中國(guó)聯(lián)通等五家基礎(chǔ)電信運(yùn)營(yíng)商在國(guó)內(nèi)部分城市進(jìn)行共網(wǎng)數(shù)字集群業(yè)務(wù)商用試驗(yàn)。其中，中國(guó)聯(lián)通國(guó)脈（現(xiàn)已歸中國(guó)衛(wèi)通，更名為中衛(wèi)國(guó)脈）公司在上海開(kāi)通了iDEN運(yùn)營(yíng)共網(wǎng)；北京正通公司已開(kāi)始在北京建設(shè)TETRA移動(dòng)政務(wù)共網(wǎng)；中國(guó)衛(wèi)通和中國(guó)鐵通也分別在天津、重慶等六個(gè)城市籌建數(shù)字集群通信試驗(yàn)運(yùn)營(yíng)共網(wǎng)。目前，福建集群電話公司、深圳運(yùn)聯(lián)通公司和上海國(guó)脈公司3個(gè)運(yùn)營(yíng)公司都采用iDEN系統(tǒng)。

從我國(guó)已建設(shè)的專網(wǎng)來(lái)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(hào)與3號(hào)線等三個(gè)800MHz TETRA（Dimetra）網(wǎng)；Nokia公司在天津建成的我國(guó)第一個(gè)水利數(shù)字集群通信網(wǎng)；鐵道部采用的馬可尼的800MHz TETRA陸地集群無(wú)線電系統(tǒng)；廣州110社會(huì)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)；Nokia為濟(jì)南國(guó)際機(jī)場(chǎng)提供的首個(gè)民航機(jī)場(chǎng)集群通信網(wǎng)；上海市公安局采用的Motorola公司的Dimetra系統(tǒng)建成的我國(guó)第一個(gè)公安警察網(wǎng)等。另外，最近廣州地鐵4號(hào)線已由Nokia中標(biāo)，而成都的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的移動(dòng)標(biāo)則由Motorola獲得。城市應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)字集群應(yīng)用的一個(gè)主要方面，目前，南寧、北京、成都、深圳、上海、成都已經(jīng)建設(shè)或開(kāi)始建設(shè)城市應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，其中，南寧和上海采用的是iDEN系統(tǒng)，其它幾個(gè)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(zhǔn)備籌建數(shù)字集群通信網(wǎng)。目前進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的TETRA系統(tǒng)已達(dá)到了七八家，廠商間的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。

4、國(guó)內(nèi)集群技術(shù)發(fā)展

從數(shù)字集群通信的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，集群產(chǎn)業(yè)處在初期發(fā)展階段，與公眾移動(dòng)通信的發(fā)展規(guī)模相比，數(shù)字集群通信的規(guī)模處于遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后的狀態(tài)。同時(shí)，國(guó)內(nèi)正在使用的數(shù)字集群通信系統(tǒng)完全采用國(guó)外的技術(shù)和設(shè)備，整個(gè)產(chǎn)業(yè)基本上處于被國(guó)外廠商壟斷的狀態(tài)。而且，無(wú)論是TETRA系統(tǒng)還是iDEN系統(tǒng)，其標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放性不高，iDEN系統(tǒng)被摩托羅拉獨(dú)家壟斷，而TETRA系統(tǒng)雖然在空中接口可以做到兼容，但各個(gè)廠家系統(tǒng)之間不能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，影響了TETRA系統(tǒng)的發(fā)展。這種狀況造成的最直接的問(wèn)題是終端和系統(tǒng)設(shè)備價(jià)格較高，或者是系統(tǒng)維護(hù)、升級(jí)和擴(kuò)容的成本高，這在很大程度上限制了數(shù)字集群通信在我國(guó)的發(fā)展。

由于我國(guó)的集群通信存在著相當(dāng)規(guī)模的市場(chǎng)和發(fā)展?jié)摿Γ瑖?guó)內(nèi)的多個(gè)電信設(shè)備制造商，例如中興、華為和大唐，都在大力研發(fā)數(shù)字集群通信設(shè)備，并已經(jīng)研制出符合集群通信要求的數(shù)字集群系統(tǒng)設(shè)備。為了驗(yàn)證國(guó)內(nèi)集群技術(shù)的可行性和促進(jìn)其在今后的發(fā)展，在信息產(chǎn)業(yè)部相關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)下，進(jìn)行了國(guó)內(nèi)數(shù)字集群技術(shù)的測(cè)試和標(biāo)準(zhǔn)制訂工作，試驗(yàn)工作已經(jīng)完成，并且發(fā)布了兩個(gè)參考性技術(shù)文件（YDC），分別是《基于CDMA技術(shù)的數(shù)字集群總體技術(shù)要求》和《基于GSM技術(shù)的數(shù)字集群總體技術(shù)要求》。

在國(guó)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(kāi)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(kāi)發(fā)的基于CDMA的數(shù)字集群通信系統(tǒng)（GoTa系統(tǒng)）�；�于TD-SCDMA的數(shù)字集群系統(tǒng)目前也在方案制訂當(dāng)中。

（1）GoTa技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

GoTa（Global open Trunking architechture，全球開(kāi)放式集群架構(gòu)）是由國(guó)內(nèi)的中興公司自主研發(fā)，基于CDMA 1X技術(shù)面向新技術(shù)演進(jìn)的數(shù)字集群通信系統(tǒng)，目標(biāo)是滿足共網(wǎng)集群需要，兼顧專網(wǎng)集群應(yīng)用。

GoTa系統(tǒng)基于CDMA多址方式，它采用16QAM和QPSK的調(diào)制方式，和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(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化和改造，核心網(wǎng)采用獨(dú)立的分組數(shù)據(jù)域，基于A8/A9和A10/A11標(biāo)準(zhǔn)接口，可以公開(kāi)并標(biāo)準(zhǔn)化。

GoTa具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，解決了基于CDMA技術(shù)實(shí)現(xiàn)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(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，從而實(shí)現(xiàn)了同小區(qū)下同一群組的用戶在呼叫時(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(duì)用戶來(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、較高的用戶私密性、易擴(kuò)展和支持業(yè)務(wù)種類多等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。由于GoTa是在CDMA2000技術(shù)基礎(chǔ)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、短消息、定位以及無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等。這些業(yè)務(wù)組合起來(lái)為專業(yè)集團(tuán)用戶提供綜合業(yè)務(wù)解決能力。

在GoTa系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中充分考慮了數(shù)字集群通信共網(wǎng)的特點(diǎn)，面向移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，充分考慮了移動(dòng)商務(wù)用戶的需求，可以用一部終端將集群調(diào)度業(yè)務(wù)、普通語(yǔ)音業(yè)務(wù)、分組數(shù)據(jù)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(tǒng)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(yùn)營(yíng)商開(kāi)辟出更多的贏利空間。

GoTa系統(tǒng)針對(duì)沒(méi)有CDMA網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)商，可以作為單獨(dú)的專業(yè)集群通信系統(tǒng)，供專業(yè)集群網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和新運(yùn)營(yíng)商建網(wǎng)運(yùn)營(yíng)，提供專網(wǎng)集群業(yè)務(wù)和傳統(tǒng)移動(dòng)業(yè)務(wù)。對(duì)傳統(tǒng)CDMA網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，可以在已建設(shè)的中興CDMA系統(tǒng)上通過(guò)系統(tǒng)升級(jí)方便疊加集群調(diào)度業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，提供集群調(diào)度業(yè)務(wù)。

（2）GT800技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

GT800系統(tǒng)是由華為公司研制開(kāi)發(fā)的基于GSM技術(shù)的數(shù)字集群系統(tǒng)。GT800基于GPRS和GSMR技術(shù)開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，其第二階段將與TD-SCDMA技術(shù)結(jié)合。華為公司研發(fā)的GT800系統(tǒng)面向國(guó)內(nèi)數(shù)字集群市場(chǎng)需求，參考現(xiàn)有數(shù)字集群系統(tǒng)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(jí)控制、安全保密、故障弱化方面進(jìn)行了大量工作，可提供國(guó)內(nèi)專業(yè)移動(dòng)需求的完整集群調(diào)度業(yè)務(wù)。同時(shí)，為滿足用戶對(duì)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，GT800通過(guò)GPRS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更改速率的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(chǔ)技術(shù)比較完善，發(fā)展有保障，而且標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放，多廠家參與，有利于供貨商之間的競(jìng)爭(zhēng)，打破專利壟斷和技術(shù)設(shè)備制造壟斷，可以降低建網(wǎng)和運(yùn)營(yíng)的成本；第二，具有良好的接續(xù)性能，系統(tǒng)的集群模式快速呼叫建立時(shí)間能夠滿足用戶的需求；第三，系統(tǒng)基于華為的強(qiáng)大的智能平臺(tái)，能提供各類的特色業(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、短信、集群調(diào)度、優(yōu)先級(jí)搶占、快速接續(xù)以及基于位置的路由等。同時(shí)還提供基于GPRS的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。適合集群通信的共網(wǎng)運(yùn)營(yíng)，也適合民航、鐵道、水利、市政、交通、建筑、搶險(xiǎn)救災(zāi)、礦區(qū)等專業(yè)部門自建專網(wǎng)。

5、幾種技術(shù)之間的比較

TETRA和iDEN都是國(guó)外研制開(kāi)發(fā)的數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)。TETRA是由ETSI制定的標(biāo)準(zhǔn)，在系統(tǒng)設(shè)備上，目前有十幾個(gè)公司可以獨(dú)立開(kāi)發(fā)生產(chǎn)，但由于TETRA系統(tǒng)內(nèi)部接口沒(méi)有完全公開(kāi)，因此不同廠家之間的互通和漫游還是存在問(wèn)題。iDEN是由摩托羅拉制定的標(biāo)準(zhǔn)，核心技術(shù)沒(méi)有公開(kāi)，技術(shù)專利壟斷性更高。因此TETRA和iDEN的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備價(jià)格高，不容易引入廠家競(jìng)爭(zhēng)，不適合建設(shè)一張全國(guó)的網(wǎng)絡(luò)。TETRA和iDEN更加適合在本地網(wǎng)中建設(shè)專網(wǎng)或共網(wǎng)，為某個(gè)部門或行業(yè)服務(wù)。由于TETRA系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)脫網(wǎng)直通，因此更加適合應(yīng)用于專網(wǎng)，服務(wù)于專業(yè)集群調(diào)度用戶。

對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，TETRA和iDEN的終端還都過(guò)于昂貴，不適合一般用戶購(gòu)買使用。從標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)的趨勢(shì)來(lái)看，雖然TETRA和iDEN也都在不斷更新和發(fā)展，但是還沒(méi)有看到向下一代系統(tǒng)發(fā)展的方向和趨勢(shì)。

由于TETRA和iDEN的核心技術(shù)完全掌握在國(guó)外廠家的手中，因此TETRA和iDEN不適合應(yīng)用在安全、保密和國(guó)防等重要部門。而由國(guó)內(nèi)廠家研發(fā)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的GoTa和GT800數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題。

GoTa和GT800是國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的系統(tǒng)，它們共同的優(yōu)點(diǎn)是：價(jià)格比較便宜，技術(shù)比較成熟，有政府支持，售后服務(wù)好，數(shù)據(jù)速率高，有自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)等。因此它們可以和iDEN和TETRA可以展開(kāi)很好的競(jìng)爭(zhēng)。

國(guó)內(nèi)研發(fā)的集群系統(tǒng)能夠滿足集群通信的基本業(yè)務(wù)需求和一些關(guān)鍵的與指揮調(diào)度有關(guān)的補(bǔ)充業(yè)務(wù)，關(guān)鍵指標(biāo)也能夠滿足集群通信的要求。而且GoTa和GT800分別是基于CDMA 1X和GSM技術(shù)的數(shù)字集群系統(tǒng)，因此可以通過(guò)對(duì)現(xiàn)網(wǎng)中的設(shè)備進(jìn)行升級(jí)和優(yōu)化而實(shí)現(xiàn)，這樣可以大大節(jié)約建設(shè)網(wǎng)絡(luò)的成本。

但也不能否認(rèn)，由于GoTa和GT800系統(tǒng)推出的時(shí)間相對(duì)TETRA和iDEN系統(tǒng)來(lái)說(shuō)比較短，還有一些方面需要完善。從技術(shù)本身的特點(diǎn)來(lái)看，GoTa系統(tǒng)與GT800系統(tǒng)，更類似于iDEN系統(tǒng)，比較適合在共網(wǎng)集群中使用。對(duì)于專網(wǎng)集群，尤其是那些對(duì)通信質(zhì)量、呼叫建立時(shí)間以及終端專用性要求很高的部門，如公安，從目前我國(guó)的兩個(gè)集群系統(tǒng)的發(fā)展來(lái)看，還需要進(jìn)一步的改進(jìn)和完善，包括終端的類型、組成員容量支持能力等方面。

6、結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)數(shù)字集群通信近幾年得到了快速發(fā)展，尤其是在自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字集群技術(shù)方面有了很大的突破。我國(guó)數(shù)字集群通信目前定位在專業(yè)移動(dòng)通信上，充分發(fā)揮集群自身優(yōu)勢(shì)。未來(lái)，數(shù)字集群共網(wǎng)的發(fā)展是一個(gè)方向。運(yùn)營(yíng)商將會(huì)針對(duì)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，最終促進(jìn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。