我國數(shù)字集群的標準發(fā)展和趨勢分析

 
摘要　制定數(shù)字集群標準是專業(yè)無線通信發(fā)展的核心要求，尤其是制定我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字集群技術(shù)標準具有更加重要的戰(zhàn)略意義。文章介紹了我國目前應(yīng)用的四種數(shù)字集群通信標準，并對我國數(shù)字集群通信的發(fā)展趨勢進行了分析。 

1、引言 

　　數(shù)字集群技術(shù)從20世紀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效益和經(jīng)濟效益。在我國，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(diào)配合，許多專業(yè)團體對可用于廣域調(diào)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(tǒng)提供了經(jīng)濟和市場基礎(chǔ)。 

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

2、我國數(shù)字集群通信標準發(fā)展情況 

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

　　從1997年開始，信息產(chǎn)業(yè)部專門組織了數(shù)字集群通信標準組來制定我國的數(shù)字集群通信標準，并于2000年12月發(fā)布了我國《數(shù)字集群移動通信系統(tǒng)體制》電子行業(yè)標準SJT11228-2000。SJT11228-2000中確定了兩種數(shù)字集群體制，即TETRA（體制A）和iDEN（體制B）。TETRA系統(tǒng)比較適合作專網(wǎng)用，iDEN系統(tǒng)比較適合作共網(wǎng)用。 

　　SJT11228-2000的發(fā)布，在我國數(shù)字集群通信領(lǐng)域，無論對生產(chǎn)制造業(yè)，還是運營商，無論對規(guī)范市場，還是對專利技術(shù)在國內(nèi)的推廣和應(yīng)用都有積極的推動作用。但是，iDEN和TETRA畢竟是國外的技術(shù)，它們對于國內(nèi)發(fā)展數(shù)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(quán)的數(shù)字集群通信標準成為當(dāng)前十分迫切的需求。 

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

　　信息產(chǎn)業(yè)部專門成立了數(shù)字集群專家組和標準組對GT800系統(tǒng)和GoTa系統(tǒng)進行技術(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(shù)字集群系統(tǒng)總體技術(shù)要求》和《基于CDMA技術(shù)的數(shù)字集群系統(tǒng)總體技術(shù)要求》兩個通信標準文件。這兩個標準的制定極大的推動了我國自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)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的基礎(chǔ)。 

3、四種數(shù)字集群技術(shù)標準 

　　（1）TETRA技術(shù)標準 

　　TETRA是由歐洲電信標準協(xié)會（ETSI）推薦的標準。TETRA系統(tǒng)是一個空中接口信令開放的系統(tǒng)，并大量借鑒了GSM的概念。它基于TDMA方式，在25k帶寬內(nèi)分4個信道，采用較先進的ACELP語音編碼方式和QPSK數(shù)字調(diào)制技術(shù)。它支持連續(xù)覆蓋，在大區(qū)制的方式下，最大覆蓋半徑是56km。 

　　TETRA系統(tǒng)在調(diào)度功能上是比較完善的，所以它非常適合做專網(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)直通可以脫離運營商的管理，單獨分配直通頻率實現(xiàn)通信。端到端加密采用GSM的加密方式，即鑒權(quán)功能加上空中加密。 

　　ETSI正在努力實現(xiàn)TETRA標準的Release 2版本，以使TETRA的性能有一個提高。Release 2的主要目標包括兩個方面：一是使附加特性標準化，以建立和改進TETRA在因特網(wǎng)上的許多優(yōu)點，如分組數(shù)據(jù)傳送、提高話音質(zhì)量和擴大覆蓋區(qū)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個時隙（目前已經(jīng)開發(fā)出25k帶寬上分成12個時隙）。它的VSELP語音編碼和16QAM調(diào)制技術(shù)都比較先進。iDEN系統(tǒng)的起源設(shè)計就是作共網(wǎng)用的，所以它是集指揮調(diào)度、雙工互連、分組數(shù)據(jù)和短消息于一體的工作方式。 

　　iDEN系統(tǒng)是以調(diào)度為主的，又是根據(jù)公網(wǎng)考慮設(shè)計的系統(tǒng)，所以它的基本調(diào)度系統(tǒng)功能包括：組呼通話、私密通話、通話提示、來電顯示。調(diào)度的先進功能包括：優(yōu)先級、緊急呼叫、狀態(tài)信息、多組掃描、區(qū)域限制、孤立站運行、調(diào)度臺等。iDEN系統(tǒng)也有虛擬網(wǎng)功能，通過虛擬專網(wǎng)（VPN），最終用戶可以管理其終端用戶的終端配置，包括開戶，增加新業(yè)務(wù)，更改調(diào)度私密號、組號、電話號碼，重新編組以及隨時取得詳細通話清單和使用統(tǒng)計等。 

　　iDEN系統(tǒng)每年都要推出2至3個新的軟件版本。目前摩托羅拉公司已經(jīng)實現(xiàn)在25kHz帶寬內(nèi)安排12個時隙（語音編碼改為AMBE）和64QAM的調(diào)制技術(shù)等。這樣它的系統(tǒng)容量又將提高一倍，數(shù)據(jù)傳輸速率也將大大提高。 

　?。?）GoTa技術(shù)標準 

　　全球開放式集群架構(gòu)（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)演進的數(shù)字集群通信系統(tǒng)，目標是滿足共網(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，QCELP語音編碼技術(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)上進行了優(yōu)化和改造，核心網(wǎng)采用獨立的分組數(shù)據(jù)域，基于A8／A9和A10／A11標準接口，可以公開并標準化。 

　　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，從而實現(xiàn)了同小區(qū)下同一群組的用戶在呼叫時能夠共享同一條空中信道。GoTa在處理通信連接時也采用了共享的方式，這將減少網(wǎng)絡(luò)處理呼叫的時延，而對用戶來說，信道選擇和分配過程卻是透明的。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、易擴展和支持業(yè)務(wù)種類多等技術(shù)優(yōu)點。由于GoTa是在CDMA2000技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，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、定位以及無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等。這些業(yè)務(wù)組合起來為專業(yè)集團用戶提供綜合業(yè)務(wù)解決能力。 

　　在GoTa系統(tǒng)的設(shè)計中充分考慮了數(shù)字集群通信共網(wǎng)的特點和移動商務(wù)用戶的需求，面向移動運營商開發(fā)設(shè)計，可以用一部終端將集群調(diào)度業(yè)務(wù)、普通語音業(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)集成于一個網(wǎng)絡(luò)中。GoTa系統(tǒng)的靈活性高、性能價格比優(yōu)異和功能全面等特征可以為運營商開辟出更多的贏利空間。 

　　GoTa系統(tǒng)針對沒有CDMA網(wǎng)絡(luò)的運營商，可以作為單獨的專業(yè)集群通信系統(tǒng)，供專業(yè)集群網(wǎng)絡(luò)運營商和新運營商建網(wǎng)運營，提供專網(wǎng)集群業(yè)務(wù)和傳統(tǒng)移動業(yè)務(wù)。對傳統(tǒng)CDMA網(wǎng)絡(luò)運營商，可以在已建設(shè)的中興CDMA系統(tǒng)上通過系統(tǒng)升級方便疊加集群調(diào)度業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，提供集群調(diào)度業(yè)務(wù)。 

　　（4）GT800技術(shù)標準 

　　GT800系統(tǒng)是由華為公司研制開發(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)GT800系統(tǒng)是面向國內(nèi)數(shù)字集群市場需求，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)先級控制、安全保密、故障弱化方面進行了大量工作，可提供國內(nèi)專業(yè)移動需求的完整集群調(diào)度業(yè)務(wù)。同時，為滿足用戶對高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，GT800通過GPRS技術(shù)，實現(xiàn)更改速率的數(shù)據(jù)傳輸功能。GT800的第二階段通過引入TD-SCDMA，進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：第一，以公眾移動通信產(chǎn)業(yè)鏈為支撐，基礎(chǔ)技術(shù)比較完善，發(fā)展有保障，而且標準開放，多廠家參與，有利于供貨商之間的競爭，打破專利壟斷和技術(shù)設(shè)備制造壟斷，可以降低建網(wǎng)和運營的成本；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間能夠滿足用戶的需求；第三，系統(tǒng)基于華為的強大的智能平臺，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)先級搶占、快速接續(xù)以及基于位置的路由等。同時還提供基于GPRS的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。適合集群通信的共網(wǎng)運營，也適合民航、鐵道、水利、市政、交通、建筑、搶險救災(zāi)、礦區(qū)等專業(yè)部門自建專網(wǎng)。 

4、我國數(shù)字集群通信發(fā)展趨勢分析 

　　我國數(shù)字集群通信的發(fā)展現(xiàn)狀同國外發(fā)達地區(qū)相比還處于初期階段，具有民族自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字集群系統(tǒng)也剛剛開始發(fā)展，無論從數(shù)字集群通信的市場發(fā)展還是民族產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度來看，都存在著很大的發(fā)展空間，這種現(xiàn)狀對于我國今后數(shù)字集群通信系統(tǒng)的發(fā)展是挑戰(zhàn)也是機遇。 

　　在我國數(shù)字集群通信發(fā)展的過程中首先應(yīng)處理好和公眾移動通信系統(tǒng)的關(guān)系。數(shù)字集群通信是面向集團用戶提供以指揮調(diào)度業(yè)務(wù)為主的專用移動通信系統(tǒng)，而公眾移動通信是面向普通大眾用戶以提供話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的公共移動通信系統(tǒng)。二者的定位不同，技術(shù)特點也不同，應(yīng)避免重復(fù)過去通過集群系統(tǒng)提供公網(wǎng)業(yè)務(wù)的彎路。同時，從公眾移動通信系統(tǒng)目前的技術(shù)發(fā)展水平來看，至少在相當(dāng)長的時間內(nèi)還不能替代集群系統(tǒng)，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足集團用戶對專業(yè)指揮調(diào)度通信的需求，同時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(shù)字集群發(fā)展的過程中應(yīng)分為共網(wǎng)和專網(wǎng)兩種發(fā)展方式。共網(wǎng)集群通過VPN的方式，在同一張網(wǎng)絡(luò)中向不同的集群用戶群體提供不同需求和不同優(yōu)先級的服務(wù)，這種應(yīng)用方式同專網(wǎng)專用的方式相比，具有網(wǎng)絡(luò)資源和頻率資源利用率高的優(yōu)勢，同時由網(wǎng)絡(luò)運營商運維網(wǎng)絡(luò)，可以向用戶提供更為專業(yè)的服務(wù)，降低網(wǎng)絡(luò)運營成本，并有利于各個集團和部門之間的通信，做到協(xié)同配合。集群共網(wǎng)是集群通信未來的發(fā)展方向，但也應(yīng)認識到，有些專網(wǎng)是共網(wǎng)集群不能替代的，對一些通話質(zhì)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(luò)成本。因此在促進集群共網(wǎng)發(fā)展時，也不能忽視專網(wǎng)的發(fā)展。 

　　最后，在集群網(wǎng)絡(luò)運營方面，應(yīng)嚴格管制集群共網(wǎng)許可證的發(fā)放，鼓勵具有一定實力的運營商發(fā)展集群共網(wǎng)，保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，避免重復(fù)投資和建設(shè)。同時應(yīng)引導(dǎo)運營商對集群網(wǎng)絡(luò)進行正確的定位，將重點放在專業(yè)集群用戶上面，避免造成與公眾移動通信系統(tǒng)的用戶重疊。應(yīng)開拓新的市場空間，同時也應(yīng)鼓勵運營商在集群業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)之上面向集群用戶發(fā)展增值業(yè)務(wù)，實現(xiàn)社會效益和經(jīng)濟效益。 

5、結(jié)束語 

　　數(shù)字集群通信應(yīng)用中的一個重要服務(wù)對象是對于調(diào)度和安全性要求很高的行業(yè)用戶，因此發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字集群通信非常重要，而在這當(dāng)中，制定相關(guān)的技術(shù)標準具有更加重要的戰(zhàn)略意義。對于GoTa和GT800，基于已經(jīng)制定的兩個總體技術(shù)要求標準規(guī)范，未來還將制定從空中接口、無線接入到核心網(wǎng)一系列標準，從而促進我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字集群通信產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展。