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權的數(shù)字集群技術標準具有更加重要的戰(zhàn)略意義。文章介紹了我國目前應用的四種數(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)字集群技術從20世紀90年代中期在全球范圍內興起，得到了廣泛的應用并取得了良好的社會效益和經濟效益。在我國，隨著社會活動和經濟活動節(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)提供了經濟和市場基礎。 

　　目前在我國的社會生活中，主要應用的數(shù)字集群技術是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，而GoTa和GT800是具有我國自主知識產權的數(shù)字集群技術。 

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改為綜合調度增強性網(wǎng)絡（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)字集群通信領域，無論對生產制造業(yè)，還是運營商，無論對規(guī)范市場，還是對專利技術在國內的推廣和應用都有積極的推動作用。但是，iDEN和TETRA畢竟是國外的技術，它們對于國內發(fā)展數(shù)字集群通信還是形成了一定的技術壁壘。因此，發(fā)展我國具有自主知識產權的數(shù)字集群通信標準成為當前十分迫切的需求。 

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

　　信息產業(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)進行技術討論和標準制定。并于20004年6月制定了《基于GSM技術的數(shù)字集群系統(tǒng)總體技術要求》和《基于CDMA技術的數(shù)字集群系統(tǒng)總體技術要求》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權的數(shù)字集群通信技術的發(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。 

3、四種數(shù)字集群技術標準 

　　（1）TETRA技術標準 

　　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帶寬內分4個信道，采用較先進的ACELP語音編碼方式和QPSK數(shù)字調制技術。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、提高話音質量和擴大覆蓋區(qū)域（120～200km）等；二是提供與其他一些網(wǎng)絡的互通能力，包括GSM、GPRS、EDGE和UMTS等。 

　?。?）iDEN技術標準 

　　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（目前已經開發(fā)出25k帶寬上分成12個時隙）。它的VSELP語音編碼和16QAM調制技術都比較先進。iDEN系統(tǒng)的起源設計就是作共網(wǎng)用的，所以它是集指揮調度、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)是以調度為主的，又是根據(jù)公網(wǎng)考慮設計的系統(tǒng)，所以它的基本調度系統(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，更改調度私密號、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實現(xiàn)在25kHz帶寬內安排12個時隙（語音編碼改為AMBE）和64QAM的調制技術等。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。 

　　（3）GoTa技術標準 

　　全球開放式集群架構（GoTa，Global　Open Trunking architechture）是由中興公司自主研發(fā)，基于CDMA 1X技術面向新技術演進的數(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)集群應用。 

　　GoTa系統(tǒng)基于CDMA多址方式，它采用16QAM和QPSK的調制方式，QCELP語音編碼技術，頻分雙工，上下行各1.25MHz帶寬，間隔45MHz。GoTa的空中接口在CDMA2000技術基礎上進行了優(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具有一定的技術優(yōu)勢，解決了基于CDMA技術實現(xiàn)集群業(yè)務的關鍵技術。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定義了一套相應的體制結構和協(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)務種類多等技術優(yōu)點。由于GoTa是在CDMA2000技術基礎上發(fā)展起來的，因此GoTa還可以集成大量的業(yè)務如呼叫普通用戶、短消息、定位以及無線數(shù)據(jù)業(yè)務等。這些業(yè)務組合起來為專業(yè)集團用戶提供綜合業(yè)務解決能力。 

　　在GoTa系統(tǒng)的設計中充分考慮了數(shù)字集群通信共網(wǎng)的特點和移動商務用戶的需求，面向移動運營商開發(fā)設計，可以用一部終端將集群調度業(yè)務、普通語音業(yè)務、分組數(shù)據(jù)業(yè)務、眾多增值業(yè)務（短信、定位）等多種通信服務集成于一個網(wǎng)絡中。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)絡運營商和新運營商建網(wǎng)運營，提供專網(wǎng)集群業(yè)務和傳統(tǒng)移動業(yè)務。對傳統(tǒng)CDMA網(wǎng)絡運營商，可以在已建設的中興CDMA系統(tǒng)上通過系統(tǒng)升級方便疊加集群調度業(yè)務子系統(tǒng)，提供集群調度業(yè)務。 

　?。?）GT800技術標準 

　　GT800系統(tǒng)是由華為公司研制開發(fā)的基于GSM技術的數(shù)字集群系統(tǒng)。GT800基于GPRS和GSMR技術開發(fā)的系統(tǒng)，其第二階段將與TD-SCDMA技術結合。華為公司研發(fā)GT800系統(tǒng)是面向國內數(shù)字集群市場需求，參考現(xiàn)有數(shù)字集群系統(tǒng)的業(yè)務特性，尤其是在快速呼叫、群組業(yè)務、優(yōu)先級控制、安全保密、故障弱化方面進行了大量工作，可提供國內專業(yè)移動需求的完整集群調度業(yè)務。同時，為滿足用戶對高速數(shù)據(jù)業(yè)務的需求，GT800通過GPRS技術，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。 

　　GT800主要有以下技術特點：第一，以公眾移動通信產業(yè)鏈為支撐，基礎技術比較完善，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設備制造壟斷，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；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，包括基本通話、短信、集群調度、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。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、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權的數(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)展的過程中首先應處理好和公眾移動通信系統(tǒng)的關系。數(shù)字集群通信是面向集團用戶提供以指揮調度業(yè)務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)務為主的公共移動通信系統(tǒng)。二者的定位不同，技術特點也不同，應避免重復過去通過集群系統(tǒng)提供公網(wǎng)業(yè)務的彎路。同時，從公眾移動通信系統(tǒng)目前的技術發(fā)展水平來看，至少在相當長的時間內還不能替代集群系統(tǒng)，公網(wǎng)提供PTT業(yè)務只能作為一種增值業(yè)務，其性能指標遠不能滿足集團用戶對專業(yè)指揮調度通信的需求，同時也不能提供集群通信所需要的各種服務質量級別和優(yōu)先級，這些功能在集群網(wǎng)絡中，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，這種應用方式同專網(wǎng)專用的方式相比，具有網(wǎng)絡資源和頻率資源利用率高的優(yōu)勢，同時由網(wǎng)絡運營商運維網(wǎng)絡，可以向用戶提供更為專業(yè)的服務，降低網(wǎng)絡運營成本，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。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)絡運營方面，應嚴格管制集群共網(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)絡質量，避免重復投資和建設。同時應引導運營商對集群網(wǎng)絡進行正確的定位，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。應開拓新的市場空間，同時也應鼓勵運營商在集群業(yè)務的基礎之上面向集群用戶發(fā)展增值業(yè)務，實現(xiàn)社會效益和經濟效益。 

5、結束語 

　　數(shù)字集群通信應用中的一個重要服務對象是對于調度和安全性要求很高的行業(yè)用戶，因此發(fā)展具有自主知識產權的數(shù)字集群通信非常重要，而在這當中，制定相關的技術標準具有更加重要的戰(zhàn)略意義。對于GoTa和GT800，基于已經制定的兩個總體技術要求標準規(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權的數(shù)字集群通信產業(yè)化快速發(fā)展。