我國(guó)數(shù)字集群技術(shù)的發(fā)展

　　一、 目前我國(guó)集群發(fā)展的現(xiàn)狀


　　數(shù)字集群技術(shù)從20世紀(jì)90年代中期在全球范圍內(nèi)興起，得到了廣泛的應(yīng)用并取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，如美國(guó)NEXTEL公司集群網(wǎng)絡(luò)的成功運(yùn)營(yíng)。在我國(guó)，隨著社會(huì)活動(dòng)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)節(jié)奏加快、范圍擴(kuò)大以及信息傳輸量劇增，社會(huì)作為一個(gè)有機(jī)整體，更需要各方面的協(xié)調(diào)配合，許多專(zhuān)業(yè)團(tuán)體對(duì)可用于廣域調(diào)度指揮的集群通信網(wǎng)絡(luò)的需求目益迫切，為我國(guó)發(fā)展集群通信系統(tǒng)提供了經(jīng)濟(jì)和市場(chǎng)基礎(chǔ)。目前在我國(guó)，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(chǔ)。從目前的情況看，我國(guó)數(shù)字集群移動(dòng)通信設(shè)備的生產(chǎn)幾乎還是空白，仍以引進(jìn)為主。因此無(wú)論從市場(chǎng)發(fā)展前景的角度和市場(chǎng)發(fā)展機(jī)遇的角度來(lái)看，大力發(fā)展我國(guó)數(shù)字集群的民族產(chǎn)業(yè)化的工作，提供更高性能價(jià)格比的數(shù)字集群系統(tǒng)，無(wú)論對(duì)設(shè)備制造商還是運(yùn)營(yíng)商，在當(dāng)前都是十分必要和緊迫的。


　　目前，國(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。和目前較為成熟的國(guó)外幾種集群技術(shù)所不同的是，這些系統(tǒng)具有很多中國(guó)企業(yè)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)采用了目前更為先進(jìn)和公開(kāi)的移動(dòng)通信技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上引入了自主專(zhuān)利技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字集群系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。另一方面，與國(guó)外技術(shù)的壟斷和相對(duì)封閉相比，國(guó)內(nèi)廠家研制的集群系統(tǒng)可以完全公開(kāi)并標(biāo)準(zhǔn)化。


　　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。本位下面將對(duì)相對(duì)成熟的GT800和GoTa系統(tǒng)進(jìn)行介紹。


　　二、 GoTa系統(tǒng)介紹


　　1. GoTa系統(tǒng)的特點(diǎn)


　　GoTa的含義是開(kāi)放式集群結(jié)構(gòu)（GlobalopenTrunkingArchitechture）。是為滿足數(shù)字集群通信專(zhuān)網(wǎng)和共網(wǎng)用戶的需要而開(kāi)發(fā)的


　　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，使之能夠滿足現(xiàn)代集群通信的技術(shù)要求。首先GoTa采用的呼叫方式是集群通訊中所特有的PTT方式的話音呼叫；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，從而達(dá)到在同一個(gè)小區(qū)/載頻下同一群組的用戶在呼叫時(shí)能夠共享同一條空中信道的目的。GoTa在處理通信連接時(shí)也采用了共享的方式，因此，這將減少網(wǎng)絡(luò)處理呼叫時(shí)的時(shí)延。對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，信道選擇和分配的過(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)展性和支持業(yè)務(wù)種類(lèi)多等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。


　　2. GoTa系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)


　　GoTa系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。





　　圖1GoTa系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參考模型


　　系統(tǒng)中包括如下邏輯功能模塊和子系統(tǒng)。


　　l 集群終端


　　集群終端為用戶提供CDMA集群系統(tǒng)的各種集群業(yè)務(wù)，同時(shí)也為用戶提供傳統(tǒng)的普通電話業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)、短消息業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。終端通過(guò)空中接口和集群系統(tǒng)相連，提供集群調(diào)度功能。


　　l 基站子系統(tǒng)BSS


　　由基站收發(fā)信機(jī)BTS和基站控制器BSC組成。主要完成集群業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和普通電話業(yè)務(wù)的接入功能�；�站子系統(tǒng)BSS通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口和調(diào)度子系統(tǒng)、CDMA核心網(wǎng)（包括交換子系統(tǒng)以及分組子系統(tǒng)）相連，滿足集群終端的各種業(yè)務(wù)需求，包括集群業(yè)務(wù)、電信業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。


　　l 調(diào)度子系統(tǒng)DSS


　　由調(diào)度控制中心DCC，調(diào)度歸屬寄存器DHR組成。DSS主要完成集群調(diào)度業(yè)務(wù)。DCC是集群呼叫的總控制點(diǎn)，完成集群調(diào)度呼叫的處理，包括鑒別集群用戶、建立各種集群呼叫如私密呼叫和群組呼叫、判斷集群PTT請(qǐng)求等。DCC作為調(diào)度控制中心，還接收反向鏈路來(lái)的集群語(yǔ)音數(shù)據(jù)，根據(jù)呼叫的性質(zhì)再分發(fā)到對(duì)應(yīng)的前向鏈路。


　　DHR完成數(shù)據(jù)庫(kù)管理和配置功能，為集群用戶提供群組注冊(cè)、群組成員注冊(cè)，并提供集群成員的本地信息以及集群成員的業(yè)務(wù)權(quán)限記錄，完成呼叫統(tǒng)計(jì)和計(jì)費(fèi)功能。


　　l 調(diào)度臺(tái)


　　調(diào)度臺(tái)是用戶組中具有特殊權(quán)限的終端，可以分為移動(dòng)調(diào)度臺(tái)和固定調(diào)度臺(tái)。


　　固定調(diào)度臺(tái)同時(shí)與調(diào)度子系統(tǒng)和操作維護(hù)中心相連，可以發(fā)起和參與組呼、廣播等調(diào)度業(yè)務(wù)，并能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)群組成員的管理功能。


　　移動(dòng)調(diào)度臺(tái)可以發(fā)起組呼、廣播呼叫等調(diào)度業(yè)務(wù)，在組呼的話語(yǔ)權(quán)控制上有較高的優(yōu)先級(jí)，具備簡(jiǎn)單的群組用戶管理功能。


　　l CDMA核心網(wǎng)


　　CDMA核心網(wǎng)包括交換子系統(tǒng)和分組子系統(tǒng)。交換子系統(tǒng)主要完成電話互聯(lián)業(yè)務(wù)、普通電話呼叫業(yè)務(wù)和部分增值業(yè)務(wù)，并提供相關(guān)業(yè)務(wù)功能用戶信息的存儲(chǔ)和管理功能。分組子系統(tǒng)的主要功能是為用戶提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通道，從而向用戶提供高速的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)。


　　3. 關(guān)鍵技術(shù)


　　與GSM和CDMA公共蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)相比，在數(shù)字集群系統(tǒng)中有兩個(gè)特有的關(guān)鍵技術(shù)：業(yè)務(wù)信道的共享、呼叫的快速建立。


　　l 前向無(wú)線業(yè)務(wù)信道的共享


　　由于集群系統(tǒng)提供組呼業(yè)務(wù)，而CDMA系統(tǒng)是針對(duì)一對(duì)一呼叫的。因此在實(shí)現(xiàn)PTT方式的群組呼叫時(shí)，必須對(duì)CDMA系統(tǒng)進(jìn)行改造，以實(shí)現(xiàn)前向資源（特別是前向業(yè)務(wù)信道）的共享。


　　為了實(shí)現(xiàn)前向業(yè)務(wù)信道共享，就必須對(duì)群組用戶所使用的前向業(yè)務(wù)信道采用相同的調(diào)制參數(shù)，既同一組內(nèi)的每個(gè)用戶所分配的前向業(yè)務(wù)信道具有相同的長(zhǎng)碼掩碼和WalshCode，這樣相同的載波/扇區(qū)下同一個(gè)群組將使用同一個(gè)信道，從而達(dá)到前向信道共享的目的。


　　為了達(dá)到群組用戶在前向信道共享的目的，在信令流程上必須增加相應(yīng)參數(shù)（長(zhǎng)碼掩碼和WalshCode）的傳遞。前向共享業(yè)務(wù)信道由F-FCH/F-SCH提供支持，并對(duì)前向信道的結(jié)構(gòu)沒(méi)有進(jìn)行改動(dòng)，與原cdma1x前向碼道不同的是：建立碼道時(shí)原設(shè)置的私有長(zhǎng)碼掩碼改為調(diào)度組要求或指定的特殊公共長(zhǎng)碼掩碼；不同的群組使用不同的長(zhǎng)掩碼和WalshCode。與cdma1x前向業(yè)務(wù)信道比較，Walsh碼資源與語(yǔ)音用戶相同，信道結(jié)構(gòu)基本不變；長(zhǎng)碼掩碼通過(guò)加密算法計(jì)算得到。


　　l 呼叫的快速建立


　　集群系統(tǒng)中PTT呼叫的另一個(gè)重要特色就是快速連接。如果CDMA系統(tǒng)未經(jīng)改造，則呼叫建立的時(shí)間將不能滿足PTT呼叫應(yīng)用時(shí)的需要。


　　為了解決快速連接必須從兩個(gè)方面著手，一是將信令流程進(jìn)行改造，減少不必要的流程和協(xié)商，盡量采用并行處理方式，節(jié)省用戶的接入時(shí)間,滿足PTT呼叫方式。另一方面，可通過(guò)使用增強(qiáng)型的接入信道，增加基站接入信道數(shù)量以及通過(guò)允許集群移動(dòng)臺(tái)增大初始發(fā)射功率、功率增加步長(zhǎng)，以及提高系統(tǒng)的接收靈敏度、優(yōu)化搜索策略等技術(shù)，將接入試探控制在極短的時(shí)間內(nèi)完成。另外，為了提高移動(dòng)臺(tái)的接入成功率和通話的穩(wěn)定性，系統(tǒng)可以考慮采用AccessProbeHandoff、AccessHandoff、Channel－assignament into soft/softer Handoff 等技術(shù)。


　　三、 總結(jié)


　　目前在我國(guó)使用的國(guó)外的數(shù)字集群技術(shù)主要有iDEN和TETRA系統(tǒng)，GoTa和GT800和目前這兩種集群技術(shù)所不同的是GoTa和GT800具有很多自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，空中接口和體系結(jié)構(gòu)采用了目前移動(dòng)通信系統(tǒng)所采用的技術(shù)，且接口可以公開(kāi)并標(biāo)準(zhǔn)化，而TETRA和iDEN都是含有國(guó)外廠家所獨(dú)有的幾十項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)，除外部接口外，內(nèi)部接口基本不公開(kāi)，限制了我國(guó)企業(yè)針對(duì)這些集群系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。


　　從技術(shù)的角度來(lái)講，GoTa系統(tǒng)是基于CDMA2000系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的，除了集群的一些關(guān)鍵技術(shù)和業(yè)務(wù)已經(jīng)達(dá)到集群通信的要求并且與TETRA和iDEN的指標(biāo)相當(dāng)之外，在今后通信未來(lái)發(fā)展的潛力方面也比TETRA和iDEN存在更大的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于GT800，則在GSM-R的基礎(chǔ)上作了大量的改進(jìn)工作，以支持更多的業(yè)務(wù)和功能，并且在第二階段的系統(tǒng)中，將基于TD-SCDMA系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。


　　在未來(lái)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(yīng)用領(lǐng)域，如數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等眾多功能，兩者將越來(lái)越接近。以滿足未來(lái)集群通信用戶的綜合需求。而國(guó)內(nèi)的這些技術(shù)，在這些方面為運(yùn)營(yíng)商考慮今后集群網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了更多的選擇。


　　為了驗(yàn)證國(guó)內(nèi)集群技術(shù)的可行性和存進(jìn)其在今后的發(fā)展，在信息產(chǎn)業(yè)部相關(guān)部門(mén)的領(lǐng)導(dǎo)下，由信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院牽頭成立了數(shù)字集群技術(shù)試驗(yàn)專(zhuān)家組，進(jìn)行國(guó)內(nèi)數(shù)字集群技術(shù)的測(cè)試和標(biāo)準(zhǔn)制訂工作。這些工作目前都在順利進(jìn)行當(dāng)中。筆者個(gè)人衷心希望我國(guó)數(shù)字集群通信產(chǎn)業(yè)能夠蓬勃發(fā)展，我國(guó)的數(shù)字集群民族產(chǎn)業(yè)能夠在我國(guó)未來(lái)數(shù)字集群通信的發(fā)展中占有重要的一席之地。


　　
----《通信世界》