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關鍵詞 數(shù)字集群 共網(wǎng) 專網(wǎng) 民族產(chǎn)業(yè)
1、引言
數(shù)字集群技術從20世紀90年代中期在全球范圍內興起，如美國的NEXTEL公司集群網(wǎng)絡的成功運營已經(jīng)得到了廣泛應用并取得了良好的社會和經(jīng)濟效益。在我國，隨著社會和經(jīng)濟活動節(jié)奏加快、范圍擴大以及信息傳輸量劇增，社會作為一個有機整體，更需要各方面的協(xié)調配合，許多專業(yè)團體對可用于廣域調度指揮的集群通信網(wǎng)絡的需求日益迫切，為我國發(fā)展集群通信系統(tǒng)提供了經(jīng)濟和市場基礎。目前在我國，數(shù)字集群還屬于新興產(chǎn)業(yè)，尤其是缺乏民族產(chǎn)業(yè)化的基礎。從目前的情況看，我國數(shù)字集群移動通信設備的商業(yè)化幾乎還是空白，仍以引進為主。因此，無論從市場發(fā)展前景或市場發(fā)展機遇來看，大力發(fā)展我國數(shù)字集群的民族產(chǎn)業(yè)化的工作，提供更高性能價格比的數(shù)字集群系統(tǒng)，無論對設備制造商還是運營商在當前都是十分必要和緊迫的。
2、數(shù)字集群通信的定義和特點
國際無線電協(xié)商委員會(CCIR)將集群通信系統(tǒng)命名為“Trunking Communication System”，國外將其稱為PMR(Private mobile Radio)或SMR(Specialized Mobile System)。我國曾將Trunking Communication System譯為中繼通信，1987年改譯為集群移動通信系統(tǒng)，常稱為集群通信系統(tǒng)或集群系統(tǒng)。
集群通信系統(tǒng)是多個用戶(部門、群體)共用一組無線電信道，并動態(tài)地使用這些信道的專用移動通信系統(tǒng)。集群通信系統(tǒng)與公眾的蜂窩移動系統(tǒng)相比具有呼叫接續(xù)快、群組內用戶共享前向信道、半雙工通信方式，PTT方式、支持私密呼叫和群組呼叫、呼叫和講話時，需按住PTT鍵，被叫不需摘機。
由于集群通信系統(tǒng)具備特有的調度功能和組呼功能以及快速呼叫的特性，因此在專業(yè)通信領域發(fā)揮著巨大的作用，其主要應用范圍包括對指揮調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、公安部門、國家安全部門和緊急事件服務部門)、鐵道、水利、電力、民航等單位。另外，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，出租、物流、物業(yè)管理和工廠制造業(yè)也越來越需要集群通信。集群通信正逐漸成為公眾移動通信之外的一大專用通信系統(tǒng)。
集群系統(tǒng)與其他移動通信系統(tǒng)類似，也經(jīng)歷了從模擬系統(tǒng)到數(shù)字系統(tǒng)的發(fā)展過程。數(shù)字集群通信系統(tǒng)與模擬集群通信系統(tǒng)相比，采用了先進的數(shù)字信令方式，語音數(shù)字編碼技術，先進的調制解調技術。在頻譜利用率、抗無線信道衰落、保密性、業(yè)務支持等方面具有明顯優(yōu)勢，能夠提供指揮調度、電話互聯(lián)、數(shù)據(jù)傳輸、短消息收發(fā)等多種業(yè)務，可以為一些要求通話建立速度快、通話成功率高的指揮調度領域和部門(如公安政法、消防等)提供有效的通信手段，具有較高的社會效益和經(jīng)濟效益。
集群通信系統(tǒng)根據(jù)應用方式的不同，可以分為共網(wǎng)集群系統(tǒng)和專網(wǎng)集群系統(tǒng)。集群專網(wǎng)是指由某一部門單獨建設和維護，并僅在本部門內部使用的集群網(wǎng)絡。集群共網(wǎng)則有運營商負責建設和維護，多個集團或部門可以通過VPN等方式共同使用網(wǎng)絡，并實現(xiàn)一定的服務質量保證和優(yōu)先級功能。
3、目前我國數(shù)字集群技術發(fā)展的現(xiàn)狀
從數(shù)字集群通信的發(fā)展現(xiàn)狀來看，集群產(chǎn)業(yè)處在初期發(fā)展階段，與公眾移動通信的發(fā)展規(guī)模相比，數(shù)字集群通信的規(guī)模處于遠遠落后的狀態(tài)。同時，國內正在使用的數(shù)字集群通信系統(tǒng)完全采用國外的技術和設備，整個產(chǎn)業(yè)基本上處于被國外廠商壟斷的狀態(tài)。無論是TETRA系統(tǒng)還是iDEN系統(tǒng)，其標準的開放性不高，iDEN系統(tǒng)被摩托羅拉獨家壟斷，而TETRA系統(tǒng)雖然在空中接口可以做到兼容，但各個廠家系統(tǒng)之間不能實現(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題是終端和系統(tǒng)設備價格較高，系統(tǒng)維護、升級和擴容的成本高，在很大程度上限制了數(shù)字集群通信在我國的發(fā)展。
由于我國的集群通信市場存在著相當規(guī)模的市場和發(fā)展?jié)摿Γ瑖鴥鹊亩鄠�電信設備制造商，如中興、華為和大唐，都在大力研發(fā)數(shù)字集群通信設備，并已經(jīng)研制出符合集群通信要求的數(shù)字集群系統(tǒng)設備。和目前較為成熟的國外幾種集群技術所不同的是，這些系統(tǒng)具有很多中國企業(yè)的自主知識產(chǎn)權，系統(tǒng)的體系結構采用了目前更為先進和公開的移動通信技術，并在此基礎上引入了自主專利技術，實現(xiàn)了數(shù)字集群系統(tǒng)的關鍵技術。與國外技術的壟斷和相對封閉相比，國內廠家研制的集群系統(tǒng)可以完全公開并標準化。
在國內，目前能夠提供完整的數(shù)字集群設備和終端系統(tǒng)的包括華為公司開發(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中。為了驗證國內集群技術的可行性和促進其在今后的發(fā)展，在信息產(chǎn)業(yè)部相關部門的領導下，進行國內數(shù)字集群技術的測試和標準制訂工作，試驗工作已經(jīng)完成，并且發(fā)布了兩個參考性技術文件(YDC)，分別是《基于CDMA技術的數(shù)字集群總體技術要求》和《基于GSM技術的數(shù)字集群總體技術要求》。
從技術的角度來講，GoTa系統(tǒng)是基于cdma2000系統(tǒng)的基礎上開發(fā)的，除了集群的一些關鍵技術和業(yè)務已經(jīng)達到集群通信的要求并且與TETRA和iDEN的指標相當之外，在今后通信未來發(fā)展的潛力方面也比TETRA和iDEN存在更大的優(yōu)勢。對于GT800，則在GSM-R的基礎上作了大量的改進工作以支持更多的業(yè)務和功能，計劃在第二階段的系統(tǒng)中基于TD-SCDMA系統(tǒng)開發(fā)。在未來數(shù)字集群通信的發(fā)展中，除了集群的話音通信模式與蜂窩通信有著較大差別外，在其他應用領域，如數(shù)據(jù)業(yè)務等眾多功能，兩者將越來越接近，以滿足未來集群通信用戶的綜合需求。
4、我國發(fā)展數(shù)字集群通信的幾點考慮
根據(jù)歐洲和美國的情況，計算集群通信的用戶群與公眾移動市場的比例值約為10%，雖然這一估計不一定符合我國的國情，但至少從一定程度上反映了我國集群通信發(fā)展與公眾移動通信的規(guī)模相比是遠遠落后的。為了發(fā)展我國的數(shù)字集群通信產(chǎn)業(yè)，結合當前的集群發(fā)展現(xiàn)狀以及過去集群發(fā)展過程中曾經(jīng)遇到的問題，在我國發(fā)展數(shù)字集群通信中重點需要處理好以下幾個方面的問題：
(1)如何處理蜂窩通信(公網(wǎng))與集群通信之間的關系；
(2)集群通信專網(wǎng)和共網(wǎng)的關系如何處理，共網(wǎng)集群是否能夠替代專網(wǎng)集群；
(3)如何更有效地分配和管理有限的集群頻譜資源；
(4)如何支持民族產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；
(5)集群通信網(wǎng)如何能夠得到良好的運營，形成良好的產(chǎn)業(yè)鏈。
4.1 正確處理蜂窩通信(公網(wǎng))與集群通信之間的關系
從表1可以看出，集群通信系統(tǒng)和公眾移動通信系統(tǒng)各自的定位不同。從技術指標來看，集群通信系統(tǒng)的指標要求高于公眾通信系統(tǒng)，支持的通信方式也比公眾通信系統(tǒng)豐富，這就增加了系統(tǒng)的復雜程度，同時這些功能和技術指標，如組呼、快速呼叫建立對以點對點全雙工通信的大眾用戶應用而言是沒有必要的，因此兩種系統(tǒng)在設計之初就定位于不同的用戶群體，公眾移動通信系統(tǒng)定位于普通大眾用戶，而集群系統(tǒng)通信系統(tǒng)定位于對指揮調度有需求的專業(yè)用戶。雖然在技術上數(shù)字集群通信系統(tǒng)可以提供普通用戶的點對點話音業(yè)務，但同目前已經(jīng)得到大規(guī)模發(fā)展，全國覆蓋率很高的公眾移動通信網(wǎng)爭奪大眾用戶市場來看，無論是從話費、網(wǎng)絡投資成本上、終端類型的豐富程度上都無法與之競爭，因此我國發(fā)展集群通信系統(tǒng)應定位于專業(yè)用戶。
隨著公眾移動通信技術的不斷發(fā)展，在2.5G和3G系統(tǒng)上，一些廠家和標準組織提出了在GPRS，WCDMA和cdma2000網(wǎng)絡中提供PTT業(yè)務，通常稱之為PoC(PTT over Cellular)。PoC技術可以在網(wǎng)絡提供點對多點的呼叫，同時呼叫建立時間也相對普通點對點呼叫有所提高。因此，一些觀點認為，基于3G系統(tǒng)上實現(xiàn)PoC功能后，公共移動通信系統(tǒng)可以代替數(shù)字集群通信系統(tǒng)。同樣，從表1的比較可以看出，到目前為止，在技術指標和功能實現(xiàn)上PoC還遠不能滿足專業(yè)用戶別集群調度的功能要求，PoC功能只能作為在公共移動通信網(wǎng)中的一種增值業(yè)務應用提供給大眾用戶，而不能為專業(yè)用戶提供調度功能和可靠的服務質量保證。
| 公眾移動通信 | 集群通信 |
發(fā)揮的作用不同 | 滿足移動通信要求面向個人用戶 | 滿足指揮調度需求面向行業(yè)用戶 |
主要通信方式不同 | 點對點呼叫為主(全雙工通信) | 以點對多點的群組呼叫為主 |
信道占用方式 | 點對點通話，用戶獨占信道 | 點對多點通話，用戶共享信道是集群的關鍵技術，要求一個組具有容納多個用戶的能力 |
呼叫建立時間 | 一般幾秒到十幾秒 | 必須在1s之內完成組呼的呼叫建立 |
業(yè)務安全性 | 公眾用戶使用，業(yè)務安全性要求一般 | 行業(yè)用戶使用，業(yè)務安全性要求較高 |
呼叫的優(yōu)先級設置 | 基本相同 | 要求有多種業(yè)務優(yōu)先級，組優(yōu)先級，組內用戶優(yōu)先級 |
網(wǎng)絡發(fā)展規(guī)范 | 廣泛應用 | 規(guī)模較小 |
網(wǎng)絡復雜程度 | 較低 | 較高 |
根據(jù)集群通信系統(tǒng)和公共移動通信系統(tǒng)二者的技術比較和發(fā)展現(xiàn)狀可以看出，二者存在各自的發(fā)展空間。在公共移動通信系統(tǒng)已經(jīng)大規(guī)模發(fā)展和激烈競爭背景下，集群通信系統(tǒng)與目前的公共移動通信系統(tǒng)定位同一用戶群體顯然是不切實際的。雖然以點對點通信為主的公共移動通信系統(tǒng)也在不斷發(fā)展，已經(jīng)能夠提供支持點對多點的PoC功能，但還遠沒有達到集群通信系統(tǒng)支持的性能，也不能滿足專業(yè)用戶的要求，對于需要集群調度功能的專業(yè)用戶群體而言，集群通信系統(tǒng)仍是目前惟一的選擇。集群通信系統(tǒng)應把握好自身的定位，應以發(fā)展專業(yè)用戶為定位目標，充分發(fā)揮專業(yè)移動通信網(wǎng)的功能。
4.2 正確處理集群通信專網(wǎng)和共網(wǎng)之間的關系
集群共網(wǎng)由運營商負責建設和維護，多個集團或部門可以通過VPN等方式共同使用網(wǎng)絡，實現(xiàn)一定的服務質量保證和優(yōu)先級功能。集群專網(wǎng)則是指由某一部門單獨建設和維護，并僅在本部門內部使用的集群網(wǎng)絡。
從圖1可以看出，數(shù)字集群專網(wǎng)針對政府強力部門為主的用戶提供服務(公安、消防、城市應急聯(lián)動系統(tǒng))應用，側重的是社會效益。數(shù)字集群共網(wǎng)則定位于商用為主的應用(物業(yè)、油田、銀行、大眾)，側重經(jīng)濟效益，兼顧社會效益。
數(shù)字集群共網(wǎng)與數(shù)字集群專網(wǎng)的不同之處在于：
(1)共網(wǎng)是一個商業(yè)性實體，由運營公司來運營，向用戶提供服務，而不是僅供一個部門內部使用的專網(wǎng)；
(2)共網(wǎng)是以體現(xiàn)社會效益的基礎上體現(xiàn)經(jīng)濟效益為主的，而專網(wǎng)主要是體現(xiàn)社會效益的；
(3)共網(wǎng)的用戶范圍分布面很廣，專網(wǎng)的用戶只限本部門；
(4)共網(wǎng)可以集中使用頻率，使這些頻率能為更多的用戶范圍服務，提高了頻率利用率。
隨著社會對于高效處理緊急突發(fā)事件、信息安全的要求不斷提高，原來單一的話音通信已經(jīng)完成了話音、圖像和計算機數(shù)據(jù)的多媒體通信，各個行業(yè)或專業(yè)部門對通信的要求一方面在網(wǎng)絡的傳輸與交換中在數(shù)字化的形勢下趨于統(tǒng)一，另一方面又開始突破原有的單一性、不斷出現(xiàn)日新月異的多種需求，加之頻率資源的日趨緊張，如何提高頻率利用率，實現(xiàn)資源的最佳配置，已經(jīng)成為我們面臨的首要任務。在這種情況下，數(shù)字集群的專網(wǎng)建設方式就存在著一定的不足和限制。從公眾服務和公眾安全角度來講，共網(wǎng)與專網(wǎng)相比更能有效利用有限資源，加強應對緊急、突發(fā)事件的快速反應和抗風險的能力，提高管理效率。多個部門可以共享一個基礎網(wǎng)絡，可由運營商運營，提供集群、普通語音、數(shù)據(jù)等各種業(yè)務的綜合服務，可以靈活的在多個部門之間進行統(tǒng)一調度，協(xié)同工作。
共網(wǎng)與專網(wǎng)相比，共網(wǎng)最大的優(yōu)勢是可以有效地利用各種資源，由運營商來專門運營維護網(wǎng)絡基礎設施，在提高網(wǎng)絡運營的質量同時也將低了運營成本。但共網(wǎng)方式對一些通話質量和優(yōu)先級要求很高的部門來說，可能難以滿足要求，或者是需要付出很高的網(wǎng)絡成本。圖1中所示的涉及公共安全的消防、武警、公安、司法等部門，以及一些通信質量非常嚴格的企業(yè)如機場、鐵路、地鐵／輕軌等，這些部門往往是一些國家政府的強力部門，主要以體現(xiàn)社會效益為主，另外一些則是通信質量往往與交通人身安全密切相關的部門，這些部門對通話的要求是非常嚴格的，不允許出現(xiàn)網(wǎng)絡阻塞、掉話甚至延遲或抖動。對于這些部門對通信的需求，在特定情況下，通過商用的共網(wǎng)來實現(xiàn)是存在一定風險性的，為了保證社會效益和公共安全，這方面的調度指揮通信需求應該是做到專網(wǎng)專用，網(wǎng)絡成本等運營因素往往是次要的。
4.3 如何更有效地分配和管理有限的集群頻譜資源
目前，在800MHz頻段有TETRA，iDEN兩種數(shù)字集群制式在采用，部分地區(qū)還有模擬集群在繼續(xù)使用，近年也陸續(xù)建設了一些數(shù)字集群共網(wǎng)和數(shù)字集群專網(wǎng)。2003年4月起，信息產(chǎn)業(yè)部批準中國電信、中國網(wǎng)通、中國聯(lián)通等五家基礎電信運營商在國內部分城市進行共網(wǎng)數(shù)字集群業(yè)務商用試驗。其中，中國聯(lián)通國脈(現(xiàn)已歸中國衛(wèi)通)在上海開通了iDEN運營共網(wǎng)；北京正通公司在北京建設了TETRA無線政務網(wǎng)；中國衛(wèi)通和中國鐵通分別在天津、重慶等城市建設數(shù)字集群試驗運營共網(wǎng)。數(shù)字集群共網(wǎng)的頻率，目前基本上仍處于按地域或城市指配的狀況，還沒有發(fā)展到跨省進行統(tǒng)一頻率指配發(fā)展集群共網(wǎng)運營的階段。在800MHz數(shù)字集群頻段，各地公安、水力、地鐵等部門建設了一批集群專網(wǎng)。整體上看，這些集群專網(wǎng)的網(wǎng)絡規(guī)模有限、頻率使用效率比較低。
800MHz頻段2×15MHz頻帶是非常寶貴的頻譜資源。要發(fā)展我國數(shù)字集群民族產(chǎn)業(yè)，必需解決多種數(shù)字集群制式間的頻率兼容問題。今后需要加強對多種數(shù)字集群制式間無線干擾、頻率兼容的研究，做好進一步的數(shù)字集群頻率規(guī)劃工作，為共網(wǎng)數(shù)字集群的發(fā)展提供充足、干凈的頻率資源。在信產(chǎn)部組織下，由國家無線電監(jiān)測中心和電信研究院共同完成了多個集群系統(tǒng)共存的電磁兼容試驗，為今后的具體頻率規(guī)劃和分配、以及標準的制定提供有效的技術依據(jù)。
4.4 促進民族產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要意義
目前在我國，數(shù)字集群還屬于新興產(chǎn)業(yè)，尤其缺乏民族產(chǎn)業(yè)化的基礎。從目前的情況看，我國數(shù)字集群移動通信設備的生產(chǎn)幾乎還是空白，仍以引進為主。隨著社會活動和經(jīng)濟活動節(jié)奏加快、范圍擴大以及信息傳輸量劇增，社會作為一個有機整體，更需要各方面的協(xié)調配合，許多專業(yè)團體對可用于廣域調度指揮的集群通信網(wǎng)絡的需求日益迫切。因此，無論從我國集群發(fā)展現(xiàn)狀和今后的發(fā)展前景和需求的角度來看，大力發(fā)展我國數(shù)字集群的民族產(chǎn)業(yè)化的工作，在當前是十分必要和緊迫的。數(shù)字集群系統(tǒng)是一種專用移動通信系統(tǒng)，發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權的集群系統(tǒng)除了具有經(jīng)濟效益之外，還在通信安全、社會應急通信方面具有重要意義。
我國自主研發(fā)的集群系統(tǒng)中相對比較成熟的包括GT800和GoTa系統(tǒng)，和目前較為成熟的國外幾種集群技術不同的是，這些系統(tǒng)具有很多中國企業(yè)的自主知識產(chǎn)權，系統(tǒng)的體系結構采用了目前更為先進和公開的移動通信技術，并在此基礎上引入了自主專利技術，實現(xiàn)了數(shù)字集群系統(tǒng)的關鍵技術。從國內集群系統(tǒng)設備的研發(fā)現(xiàn)狀而言，國內基于CDMA技術和基于GSM技術的數(shù)字集群系統(tǒng)已經(jīng)在試驗室和外場進行了測試，并開始進行商用試驗。結果表明，系統(tǒng)滿足集群系統(tǒng)的基本功能要求，一些關鍵指標已經(jīng)達到集群業(yè)務的要求。
從技術角度來講，GoTa系統(tǒng)是基于cdma2000系統(tǒng)開發(fā)的，除了集群的一些關鍵技術和業(yè)務已經(jīng)達到集群通信的要求并且與TETRA和iDEN的指標相當之外，在今后通信未來發(fā)展的潛力方面也比TETRA和iDEN存在更大的優(yōu)勢。對于GT800，則在GSM-R的基礎上作了大量的改進工作，以支持更多的業(yè)務和功能，并且在第二階段的系統(tǒng)中，將基于TD-SCDMA系統(tǒng)開發(fā)。在未來數(shù)字集群通信的發(fā)展中，除了集群的話音通信模式與蜂窩通信有著較大差別外，在其他應用領域，如數(shù)據(jù)業(yè)務等眾多功能，兩者將越來越接近。
5、結束語
我國數(shù)字集群通信的發(fā)展首先要明確市場發(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。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)境和頻譜的分配方面，只有把握好經(jīng)營許可發(fā)放門檻，才能避免網(wǎng)絡的重復投資建設和頻率使用上的浪費。在民族產(chǎn)業(yè)方面，政府應在技術標準、頻率分配以及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的發(fā)展方面予以支持。在網(wǎng)絡運營方面，應扶持數(shù)字集群共網(wǎng)的發(fā)展，通過頻率的管制，將過去的模擬專網(wǎng)逐漸過渡到數(shù)字集群共網(wǎng)上面，這樣不但解決了模擬集群的轉網(wǎng)問題，擴大了數(shù)字集群共網(wǎng)的用戶數(shù)量，而且還提高了頻率使用效率�？紤]到有些行業(yè)是必須通過專網(wǎng)專用才能滿足對通信的要求，也應注意一些專網(wǎng)的發(fā)展。
在集群通信的產(chǎn)業(yè)鏈中，運營商是關鍵環(huán)節(jié)，政府應通過業(yè)務監(jiān)管等方式在宏觀上引導運營商的網(wǎng)絡運營發(fā)展。應該看到，運營商作為一個企業(yè)必須要考慮自身的經(jīng)濟效益，因此也應支持運營商針對集群用戶提供包括數(shù)據(jù)業(yè)務在內的各種增值業(yè)務，以提高收益。隨著各種信息量的不斷增長，集群用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務的需求也在增長，集群用戶更希望運營商能夠提供綜合的業(yè)務解決方案，從這方面而言，鼓勵運營商在集群業(yè)務的基礎上發(fā)展增值業(yè)務也具有一定的社會效益。
