集群通信應(yīng)用及發(fā)展方向

　　集群無線通信系統(tǒng)為特殊移動(dòng)無線電（ＳＭＲ）系統(tǒng)或?qū)Ｓ靡苿?dòng)無線電（ＰＲＭ）系統(tǒng)中的一種，主要是為戶外作業(yè)的專業(yè)公司及業(yè)務(wù)部門的移動(dòng)用戶提供生產(chǎn)調(diào)度和指揮控制等通信業(yè)務(wù)。由于系統(tǒng)具有易于使用、建立通話快速及保密性好等優(yōu)點(diǎn)，在鐵路運(yùn)輸、船舶通信、港口導(dǎo)航、航空業(yè)務(wù)、氣象預(yù)報(bào)、森林、礦區(qū)作業(yè)、公安、電力、石油、災(zāi)難救助等眾多專用指揮調(diào)度通信領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，許多國(guó)家的政府還為集群通信系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)者開放執(zhí)照申請(qǐng)，將其作為公共接入移動(dòng)無線電系統(tǒng)，除運(yùn)營(yíng)者本身使用外還提供公眾服務(wù)。

　　一、集群通信系統(tǒng)及其應(yīng)用

　　集群通信系統(tǒng)誕生于７０年代末到８０年代初。其工作方式類似電話交換系統(tǒng)，通過中央交換站根據(jù)需要自動(dòng)為用戶指定信道。

　　集群通信的基本原理是：由中央控制器集中控制和管理系統(tǒng)中的每個(gè)信道，并以動(dòng)態(tài)方式迅速把空閑信道分配給發(fā)起呼叫的用戶，通話完成后又將該信道收回給等待的用戶使用，因此，極大地提高了頻道使用率。

　　集群通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)為星型結(jié)構(gòu)，便于調(diào)度中心對(duì)各移動(dòng)臺(tái)的指令傳輸；同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋采用大區(qū)或中區(qū)制。集群通信系統(tǒng)主要由調(diào)度臺(tái)、交換控制中心、基地臺(tái)、移動(dòng)臺(tái)組成。

　　在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，一般先建基本系統(tǒng)單區(qū)網(wǎng)，然后將多個(gè)基本系統(tǒng)相互連接成局域網(wǎng)�；�本系統(tǒng)可為單基地臺(tái)或多基地臺(tái)，基本結(jié)構(gòu)可分為單交換中心的單基地臺(tái)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和單交換中心的多基地臺(tái)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

　　在控制方面，集群系統(tǒng)分為集中控制方式及分散控制方式。前者的系統(tǒng)中控制信號(hào)傳輸是由一個(gè)專用的頻道傳輸，速度較快，同時(shí)，具有集中控制的系統(tǒng)控制器，功能齊全，適用于大、中容量多基地臺(tái)網(wǎng)絡(luò)；后者則是在每個(gè)頻道中既傳輸控制信號(hào)又傳語音信號(hào)，只有在頻道空閑時(shí)才傳控制信號(hào)，節(jié)省了一個(gè)專用信道，但接續(xù)速度慢，不需要集中控制器，因此，設(shè)備簡(jiǎn)單且成本低，適用于中、小容量的單區(qū)網(wǎng)。

　　集群通信系統(tǒng)通常包括諸如群組呼叫、緊急呼叫、發(fā)起或接收與公網(wǎng)之間的呼叫等多種呼叫功能；同時(shí)，可以為用戶提供可靠的通信信道、快速建立通話、優(yōu)先等級(jí)劃分、動(dòng)態(tài)重組能力等功能，尤其是在執(zhí)行緊急任務(wù)時(shí)，這些功能更顯重要。市（縣）政府機(jī)關(guān)可根據(jù)不同部門的需要共同使用一套集群通信系統(tǒng)，為如政務(wù)、公用設(shè)施管理、環(huán)境衛(wèi)生、警務(wù)、消防等建立通話系統(tǒng)，而每個(gè)部門可以依其任務(wù)的需要，建立起符合自身任務(wù)要求的特定通話組群，而且集群通信系統(tǒng)具有彈性的擴(kuò)充能力，因此能夠隨著業(yè)務(wù)需求的增加，擴(kuò)充系統(tǒng)容量及調(diào)整系統(tǒng)組態(tài)，并且能夠持續(xù)以軟件方式升級(jí)。

　　二、集群通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化狀況

　�。�、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

　　為避免各種不同系統(tǒng)的相互干擾、提高通信質(zhì)量、追求更高的系統(tǒng)容量和頻譜利用率，１９９８年３月，國(guó)際電信聯(lián)盟（ＩＴＵ）根據(jù)世界各國(guó)提交的集群通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)共制訂了ＡＰＣＯ ２５、Ｔｅｔｒａｐｏｌ、ＥＤＡＣＳ、ＴＥＴＲＡ、ＤＩＭＲＳ、ＩＤＲＡ、Ｇｅｏｔｅｋ等七個(gè)數(shù)字集群通信系統(tǒng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

　　其中，ＴＥＴＲＡ原為Ｔｒａｎｓ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｒｕｎｋｅｄ Ｒａｄｉｏ（即泛歐集群無線電系統(tǒng)），現(xiàn)已改為Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｔｒｕｎｋｅｄ Ｒａｄｉｏ（陸地集群無線電系統(tǒng)），是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織（ＥＴＳＩ）制定的數(shù)字集群通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。

　　這７個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中：ＡＰＣＯ ２５、Ｔｅｔｒａｐｏｌ、ＥＤＡＣＳ等三個(gè)為采用頻分復(fù)用（ＦＤＭＡ）技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)；ＴＥＴＲＡ、ＤＩＭＲＳ、ＩＤＲＡ等三個(gè)為采用時(shí)分復(fù)用（ＴＤＭＡ）技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)；而Ｇｅｏｔｅｋ為采用跳頻多址（ＦＨＭＡ）技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。

　　另外，按應(yīng)用場(chǎng)合劃分，ＤＩＭＲＳ、ＩＤＲＡ和ＦＨＭＡ三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)主要是供公網(wǎng)的應(yīng)用；ＡＰＣＯ ２５、Ｔｅｔｒａｐｏｌ、ＥＤＡＣＳ及ＴＥＴＲＡ等，則可以同時(shí)符合公網(wǎng)和專網(wǎng)的應(yīng)用。

　�。病⑽覈�(guó)的集群通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

　　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，信息產(chǎn)業(yè)部正式批準(zhǔn)發(fā)布了《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)。同時(shí)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４５ ＭＨｚ。

　　三、集群通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程和方向

　　早期的專用移動(dòng)通信主要是由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線電對(duì)講機(jī)來完成，在８０年代初發(fā)展成為單頻道、單基地臺(tái)的模擬系統(tǒng)，但只能提供語音通信功能；以后，通過不斷發(fā)展，形成了多頻道、單基地臺(tái)系統(tǒng)，可以利用多頻道提供話音及非話音業(yè)務(wù)，且功能日益增多；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通信系統(tǒng)，即多頻道共享的單基地臺(tái)或多基地臺(tái)通信系統(tǒng)，并于１９８７年投入商用。多頻道集群通信系統(tǒng)的控制器由幾個(gè)信道形成一群自動(dòng)搜索可用信道給用戶使用，因此，多頻道集群通信系統(tǒng)平均每頻道可提供的用戶數(shù)較多且效率也較高。

　　隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，集群通信系統(tǒng)已經(jīng)開始向第二代的數(shù)字技術(shù)發(fā)展，其頻譜利用率比模擬系統(tǒng)大為提高，且具有更大的容量。

　　為了更進(jìn)一步提高頻率使用率，集群通信系統(tǒng)出現(xiàn)了將多個(gè)集群系統(tǒng)結(jié)合在一起統(tǒng)一管理，共用頻道和信道、共享覆蓋區(qū)域、通信業(yè)務(wù)、共擔(dān)費(fèi)用，朝著公眾使用的方向發(fā)展�，F(xiàn)代的集群通信系統(tǒng)除了具有通話功能之外，還有命令傳輸、遙測(cè)、遙控等功能。

　　目前市場(chǎng)上較為成功的數(shù)字集群通信系統(tǒng)主要有歐洲的ＴＥＴＲＡ和美國(guó)的ＡＰＣＯ２５兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，ＴＥＴＲＡ的相關(guān)廠商在結(jié)合無線應(yīng)用協(xié)議（ＷＡＰ）、網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（ＩＰ）的各個(gè)方向，表現(xiàn)出積極的態(tài)度，相當(dāng)具有發(fā)展?jié)摿�；而ＡＰＣ�?２５的空中接口有兩大特色，一是具有很強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，以增強(qiáng)了通信范圍，二是持續(xù)性的傳送識(shí)別碼及同步加密資料。

　　從新發(fā)展的集群通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)如ＴＥＴＲＡ及ＡＰＯＣ ２５可以看出，數(shù)字集群通信系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)方向是在傳統(tǒng)移動(dòng)通信的調(diào)度功能之外，還提供了類似公用移動(dòng)電話系統(tǒng)的雙工通話和短信服務(wù)（ＳＭＳ），可在多基地臺(tái)覆蓋范圍漫游，甚至具有越區(qū)切換等功能；除此之外，高速數(shù)據(jù)通信能力的強(qiáng)化、與ＩＰ網(wǎng)絡(luò)的整合等，也是集群通信系統(tǒng)非常重要的發(fā)展方向。