主頁（http://www.130131.com）：數(shù)字集群技術(shù)對比之：TETRA與PoC

　　1、引言 
　　PTT又稱為“一鍵通”，是一種實現(xiàn)walkie-talkie功能的移動話音業(yè)務(wù)，其特點是呼叫建立時間短，說話時才占用信道，接聽時只監(jiān)聽信道，接收方不需要摘機即可隨時接聽下行的呼叫信息。 
　　目前，PTT業(yè)務(wù)的實現(xiàn)方式主要有兩種技術(shù)體系結(jié)構(gòu)，一種是基于信令通道的解決方案，即通話過程中，語音數(shù)據(jù)和信令數(shù)據(jù)都匯集到事先建立好的電路通道上傳輸，這種方式一般都基于專用的移動通信系統(tǒng)，就是通常所說的數(shù)字集群系統(tǒng)。另一種是基于VoIP技術(shù)，即在移動終端和業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器間運行高層信令協(xié)議，把話音數(shù)據(jù)捆綁到IP鏈路上，這種方式一般基于公眾蜂窩移動通信系統(tǒng)，也就是目前比較流行的POC(PTT over Cellular)業(yè)務(wù)。 
　　數(shù)字集群和POC雖然都能實現(xiàn)PTT功能，但是在業(yè)務(wù)性能、目標(biāo)用戶群、組網(wǎng)模式等方面都有很大的差異。本文將介紹二者的技術(shù)實現(xiàn)方式、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點，比較二者的業(yè)務(wù)特點，說明它們各自的應(yīng)用市場和發(fā)展方向。 
　　2、數(shù)字集群技術(shù) 
　　集群通信(trunked communication或trunked radio)的原意是將一些諸多類別的稀疏容量的專用用戶集中起來構(gòu)成一個共同有效利用同一干線(總線)無線信道，進行以指揮調(diào)度為主體的多用途、高效能專用無線通信。數(shù)字集群是現(xiàn)今專用無線通信的主體，它同屬于移動通信的范疇，可集調(diào)度、電話、數(shù)據(jù)、短信和多媒體圖像于一體，PTT呼叫方式是數(shù)字集群的最重要的通信方式。與公眾移動通信相比，數(shù)字集群具有一系列特殊功能，因而在社會生活中起著不可獲缺的重要作用。 

　　目前，我國存在的主要數(shù)字集群技術(shù)是TETRA，iDEN，GT800和GoTa。TETRA和iDEN是在2000年推出的我國數(shù)字集群移動通信體制SJ/T1128-2000推薦的數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)，在國內(nèi)已經(jīng)有了商用的經(jīng)驗，但是TE-TRA和iDEN都是國外基于TDMA的數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)，在核心技術(shù)上沒有完全公開。這兩種集群標(biāo)準(zhǔn)沒有解決技術(shù)向前發(fā)展和共網(wǎng)運營的管理問題。由于無線通信技術(shù)正逐漸向第三代移動通信技術(shù)發(fā)展，集群通信由于面臨的業(yè)務(wù)多樣化和寬帶化也需要引入更先進的無線技術(shù)，集群必須走共網(wǎng)發(fā)展的道路才能降低使用的門檻。因此，在國家的大力推動下，國內(nèi)積極研制開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的、滿足數(shù)字集群專網(wǎng)和共網(wǎng)用戶需要的GoTa和GT800。GoTa(Global open Trunking architecture)是中興公司提出的基于cdma2000 1x的數(shù)字集群技術(shù)，GT800是華為公司提出的基于GSM的數(shù)字集群技術(shù)。 
　　2.1　基于cdma2000的GoTa數(shù)字集群技術(shù) 
　　GoTa是基于cdma2000開發(fā)的數(shù)字集群技術(shù)。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1.25M帶寬，間隔45M。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(biāo)準(zhǔn)接口，可以公開并標(biāo)準(zhǔn)化。 
　　(1)GoTa的基本體系結(jié)構(gòu)包含終端、無線子系統(tǒng)BSS、調(diào)度子系統(tǒng)DSS。為了能支持電話互聯(lián)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和短信息服務(wù)，GoTa還可以在其基本結(jié)構(gòu)上接入交換子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)及短信息服務(wù)中心。 

　　(2)BSS主要完成各種集群業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和普通電話業(yè)務(wù)的無線接入功能，它由BTS和調(diào)度控制器PDC組成。BTS完成GoTa基帶信號的調(diào)制與解調(diào)、射頻信號收發(fā)、無線資源的分配等功能。PDC完成無線資源的分配、調(diào)度呼叫控制、功率控制、集群呼叫切換、匯集和分發(fā)集群語音數(shù)據(jù)流等功能。 
　　(3)DSS主要完成集群調(diào)度業(yè)務(wù)，它由調(diào)度服務(wù)器PDS和調(diào)度位置器PHR組成。它是集群呼叫的總控制點，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、判斷集群PTT請求等。PDS還接收反向鏈路來的集群語音數(shù)據(jù)，根據(jù)呼叫的性質(zhì)再分發(fā)到對應(yīng)的前向鏈路。PHR完成數(shù)據(jù)庫的管理和配置功能，為集群用戶提供群組注冊、群組成員注冊，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)計和計費功能。 
　　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，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，減少了網(wǎng)絡(luò)處理呼叫的時延，對用戶來說，信道選擇和分配過程是透明的。因此，GoTa具有快速接入、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。 

　　2.2　基于GSM的GT800數(shù)字集群技術(shù) 
　　GT800是基于GSM開發(fā)的數(shù)字集群技術(shù)。華為公司提出的GT800數(shù)字集群系統(tǒng)分為兩個發(fā)展階段。第一階段是以TDMA技術(shù)為基礎(chǔ)，對GSM網(wǎng)絡(luò)的信令流程和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化和擴展，實現(xiàn)PTT語音呼叫功能，提供快速呼叫、組呼、動態(tài)重組、優(yōu)先級控制、遙開遙閉、環(huán)境監(jiān)聽、故障弱化、虛擬專網(wǎng)等業(yè)務(wù)特性，滿足共網(wǎng)集群用戶的需求。數(shù)據(jù)傳輸方面采用GPRS網(wǎng)絡(luò)滿足。第二階段繼承了第一階段的業(yè)務(wù)特性，引入TD-SCDMA技術(shù)提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和更高的系統(tǒng)容量，同時對網(wǎng)絡(luò)和終端功能進行增強，提供端到端加密、直通等安全保密方面的業(yè)務(wù)特性，滿足特殊行業(yè)用戶的需求。 
　　GT800數(shù)字集群系統(tǒng)汲取了GSM網(wǎng)絡(luò)成熟穩(wěn)定的技術(shù)特點，突出指揮調(diào)度應(yīng)用節(jié)點的作用，如FFN(功能號碼節(jié)點)、GCR(組呼寄存器)等，增加了排隊設(shè)備，便于調(diào)度臺接入網(wǎng)絡(luò)，為指揮調(diào)度應(yīng)用提供更為靈活的支持。GT800增加了用戶接入管理平臺，VPN用戶可以直接管理本集團用戶，引入了智能業(yè)務(wù)平臺來支撐指揮調(diào)度擴充功能，同時還采用GPRS作為數(shù)據(jù)承載平臺，滿足行業(yè)用戶對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅�計費平臺的建設(shè)使集群共網(wǎng)運營商能夠采用更加靈活的運營方式來促進業(yè)務(wù)發(fā)展。 
　　GT800對TDMA和TD-SCDMA進行了技術(shù)創(chuàng)新，在共享信道增強、組呼、快速呼叫、動態(tài)重組、安全性增強、故障弱化等方面進行了技術(shù)改進，可以公開并標(biāo)準(zhǔn)化。GT800通過對無線空中接口的優(yōu)化和呼叫流程的針對性設(shè)計，實現(xiàn)了滿足專業(yè)移動用戶嚴格的呼叫接續(xù)速度要求。成功設(shè)計了增強半速率語音編碼方式，使小區(qū)業(yè)務(wù)信道數(shù)量提高一倍，大大增加了系統(tǒng)的容量。GT800數(shù)字集群系統(tǒng)可以快速實現(xiàn)PTT功能，滿足專用網(wǎng)用戶對快速呼叫建立的要求，適用于應(yīng)急調(diào)度應(yīng)用。 

　　3、POC技術(shù) 
　　基于公眾蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)的PTT業(yè)務(wù)稱為POC。POC基于2.5G網(wǎng)絡(luò)(GSM/GPRS，cdma2000)或3G網(wǎng)絡(luò)(WCDMA，cdma2000)，它充分利用了GPRS或cdma 1x移動分組網(wǎng)絡(luò)的特性，通過半雙工VoIP技術(shù)來實現(xiàn)PTT。同時，POC還結(jié)合了即時消息，Presence等業(yè)務(wù)屬性，成為一種綜合了話音和數(shù)據(jù)的個性化業(yè)務(wù)。 
　　未來PTT/POC還將與基于存儲轉(zhuǎn)發(fā)的非實時的PTM(Push-To-Multimedia)相結(jié)合，最終成為PTC(Push-To-Connect)。其中，PTM是指通過按鍵發(fā)送非實時語音消息，MMS等多媒體消息的業(yè)務(wù)。在技術(shù)上PTT與PTM的主要區(qū)別是PTT使用基于UDP/IP的實時傳輸技術(shù)，而PTM使用基于TCP/IP的可靠的存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。 
　　在POC的國際標(biāo)準(zhǔn)頒布之前，各廠家對POC自由解釋，提出了許多自由的解決方案，這些方案大部分都是基于分組交換(PS)域的，即面向現(xiàn)有的2.5G網(wǎng)絡(luò)，通過在GPRS或cdma 1x核心網(wǎng)上直接增加POC服務(wù)器來實現(xiàn)POC業(yè)務(wù)，因此可以稱為“基于PS域的方案”。國際標(biāo)準(zhǔn)方面，移動開放聯(lián)盟(OMA)于2003年4月正式成立了POC工作組，制定相關(guān)的POC體系結(jié)構(gòu)規(guī)范。新制定的POC國際標(biāo)準(zhǔn)要求POC基于具有IMS能力的SIP/IP核心網(wǎng)，這種方案可以稱為“基于IMS域的方案”。 
　　3.1　基于PS域的方案 
　　基于PS域的PTT/POC方案的特點是面向現(xiàn)有的2.5G(GPRS，cdma 1x)，為了盡可能提高QoS，一般都采用一些私有的優(yōu)化技術(shù)(如通信模式，編解碼技術(shù)等)，互聯(lián)互通性很差。由于體系結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)難度低，對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)改造小，部署方便，成本低，便于試驗網(wǎng)和小規(guī)模的商用網(wǎng)。這種特點雖然不足以支持大規(guī)模的PTT/POC網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，但在PTT/POC的發(fā)展初期仍對運營商有很強的吸引力。

 
　　在組網(wǎng)過程中，POC服務(wù)器一般直接和GGSN或者PDSN相連，負責(zé)POC業(yè)務(wù)的提供。由于沒有統(tǒng)一的IMS網(wǎng)絡(luò)支持，業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)、地址解析、呼叫信令路由、鑒權(quán)、信令壓縮等功能都無法以規(guī)范的方式實現(xiàn)，因此POC服務(wù)器較復(fù)雜，一般難以支持漫游，無法組建大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。 
　　3.2　基于IMS域的方案 
　　(1)特點 
　　基于IMS域的POC方案的特點是互聯(lián)互通性很好，體系結(jié)構(gòu)龐大而嚴謹，技術(shù)難度高，需要增加IMS域?qū)嶓w，對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)改造大，部署難度大，成本高，是最終大規(guī)模商用網(wǎng)的最佳選擇。 
　　POC使用的接入網(wǎng)既包括無線接入網(wǎng)又包括提供IP連接和IP移動性的節(jié)點。POC使用基于IMS能力的SIP/IP核心網(wǎng)來提供尋址、選路和漫游等功能。 
　　(2)解決方案 
　　基于IMS的POC解決方案主要包含POC客戶端、POC服務(wù)器、群組列表管理器、SIP/IP核心網(wǎng)等部分。其中，POC客戶端位于移動終端上，用以接入和使用POC業(yè)務(wù)。POC服務(wù)器提供POC會話處理，提供媒體的分發(fā)，呼叫權(quán)控制，SIP會話處理等功能，是POC業(yè)務(wù)實現(xiàn)的最重要的功能實體。群組列表管理器用于管理群組和列表信息；SIP/IP核心網(wǎng)基于3GPP和3GPP2的IMS能力，主要包括一些SIP代理和SIP登記服務(wù)器，負責(zé)SIP信令路由，提供地址解析與尋址，支持SIP壓縮等功能。 
　　(3)在IMS域?qū)崿F(xiàn)POC的三個關(guān)鍵技術(shù) 
　　·快速連接。POC實現(xiàn)半雙工呼叫，如果呼叫延遲超過2s，用戶將無法接受。減少呼叫延遲的方法包括無線分組接入技術(shù)和SIP協(xié)議壓縮。無線分組接入技術(shù)使移動終端可以附著在IP網(wǎng)上保持永遠在線的狀態(tài)，在用戶需要發(fā)送分組的時候才動態(tài)分配無線資源。用戶在啟動POC業(yè)務(wù)時無需撥號，只需重新激活連接即可。SIP協(xié)議的壓縮可以減少信令單元數(shù)據(jù)在無線信道上的傳送時延，保證快速呼叫的建立。 

　　·信道共享。信道共享是在一對多的群組通話中，一個成員的話音可以被群組中所有其他成員接聽，即POC終端將語音封裝成RTP包傳送給POC服務(wù)器后，POC服務(wù)器需要在前向信道上將這些RTP包分發(fā)給群組中其他用戶。每個成員和POC服務(wù)器都是SIP Session，RTP的媒體通道。POC服務(wù)器在收到某個RTP媒體通道過來的RTP包后，只需向其他媒體通道分發(fā)即可，由于是半雙工通信，因此POC服務(wù)器也不需要混音功能，從而保證了分發(fā)的速度和語音質(zhì)量的均衡。 
　　·通話權(quán)控制。通話權(quán)控制即floor control，通常由POC服務(wù)器進行調(diào)度、協(xié)調(diào)和控制。 
4、數(shù)字集群和POC的業(yè)務(wù)特點比較 
　　4.1　組呼成員容量 
　　在組呼中，數(shù)字集群系統(tǒng)無線接口采用的是一個小區(qū)僅分配一對上下行信道，其中上行無線信道被講話者使用，下行信道被同一小區(qū)的其它組呼成員共享。對于有多個小區(qū)的組呼區(qū)域，組呼過程中，數(shù)字集群小區(qū)僅在監(jiān)測到有組呼成員的條件下才分配無線信道資源，既節(jié)約了無線資源，又沒有限制組呼成員的容量，一個組可以有成百上千個成員，在多組呼成員的集群應(yīng)用場合具有優(yōu)勢。 
　　POC的實現(xiàn)方式是上行信道搶占，每個組呼成員各自分配一個下行信道的方式，下行信道不能共享。而小區(qū)信道數(shù)有限，如果所有用戶均在同一小區(qū)，則帶來網(wǎng)絡(luò)擁塞、業(yè)務(wù)性能下降的問題。 
　　4.2　通話質(zhì)量 
　　通話質(zhì)量的幾項重要衡量指標(biāo)有： 
　　(1)RTS(Right to Speak)，指從主叫建立呼叫(撥出被叫號碼或組號)到得到系統(tǒng)提示可以說話的時間。 

　　(2)STS(Start to Speak)，指從按下PTT按鍵到收到允許講話提示的時間。 
　　(3)ETED(End-to-End Channel Delay)，指講者說話到聽者聽到的延遲時間。 
　　(4)TaT(Turn around Time)，指主叫結(jié)束按鍵講話到聽到被叫答復(fù)的時間。 
　　數(shù)字集群使用的是常規(guī)電路域方式，而POC使用VoIP技術(shù)實現(xiàn)話音數(shù)據(jù)流的交換和傳送，有較大的接入和傳播的延遲時間。從表1的指標(biāo)對比可以看出，通話質(zhì)量方面數(shù)字集群有著較大的優(yōu)勢。 
表1　POC和數(shù)字集群通話質(zhì)量比較 

　　4.3　可靠性 
　　數(shù)字集群系統(tǒng)能夠滿足高可靠性的要求。系統(tǒng)以信道為單位預(yù)留資源給指定的高等級集團用戶使用，網(wǎng)絡(luò)再繁忙，也可以為集團用戶提供高質(zhì)量的服務(wù)。應(yīng)急聯(lián)動應(yīng)用環(huán)境下，調(diào)度員數(shù)秒即可把多個集團部門的組合并為大組。在傳輸中斷應(yīng)用環(huán)境下，基站把信道開放給特定的集團用戶或用戶組使用，使集群系統(tǒng)在災(zāi)害條件下也能提供可靠性的服務(wù)。 
　　POC是在GPRS/UMTS或者CDMA網(wǎng)絡(luò)上，為大眾用戶提供服務(wù)，沒有有效的手段保護集群用戶在緊急情況下的正常工作。 
　　4.4　指揮調(diào)度 
　　數(shù)字集群系統(tǒng)中調(diào)度臺提供一個操作平臺，支持調(diào)度員對多個組或者在特定區(qū)域內(nèi)活動人員的工作進行指揮調(diào)度。引入調(diào)度臺的主要目的是提高指揮調(diào)度效率。調(diào)度臺和調(diào)度功能是否成熟是集群系統(tǒng)商用的重要標(biāo)志。調(diào)度員經(jīng)過系統(tǒng)的授權(quán)和分級，可完成組呼等業(yè)務(wù)的調(diào)度、錄音、轉(zhuǎn)接、組合并/拆分、核查、成員狀態(tài)顯示、針對行業(yè)用戶的特殊應(yīng)用等功能。 
　　POC目前無論在規(guī)范和商用上均欠缺調(diào)度功能。 
　　4.5　目標(biāo)用戶群 
　　數(shù)字集群系統(tǒng)適合諸如公共安全(警察、消防、安全、保安、軍隊等)、交通運輸(航空、鐵路、內(nèi)河航運、公共交通、出租汽車等)、社會聯(lián)動、市政管理、水利電力、廠礦企業(yè)生產(chǎn)管理等行業(yè)或部門以及搶險救災(zāi)、處理各種突發(fā)事件等場景的調(diào)度指揮通信，是保障社會穩(wěn)定、確保安全生產(chǎn)、提高工作效率、降低事故損失的重要手段。就數(shù)字集群的作用而言，具有社會效益和經(jīng)濟效益的雙重性。 
　　POC業(yè)務(wù)是人們方便日常聯(lián)絡(luò)溝通、提高生活品質(zhì)的手段之一，雖然在提高工作效率等方面也具有一定的促進作用，但就其本身性質(zhì)而言，沒有被賦予明確的社會責(zé)任，也更趨向于追求經(jīng)濟效益。 

　　4.6　優(yōu)先級方面 
　　數(shù)字集群的最主要業(yè)務(wù)是群組呼叫，個體用戶或群組之間分為不同的等級，表現(xiàn)為占有通信資源和通話主導(dǎo)權(quán)的優(yōu)先級別不同。一般情況下，被叫用戶無權(quán)拒絕主叫用戶的通信要求。群組通信時要采取“前向信道共享”、用戶和群組優(yōu)先級判別等技術(shù)手段。而POC業(yè)務(wù)中用戶之間的級別是平等的。 
　　4.7　運營管理方面 
　　POC業(yè)務(wù)是由公眾移動運營商統(tǒng)一進行運營維護和日常用戶管理，用戶可以向運營商申請POC業(yè)務(wù)，并需要運營商的認可和操作實施，用戶自己不能自行管理。 
　　數(shù)字集群要求具備強大的VPN功能，利用VPN功能，用戶通過遠程操作維護終端，在應(yīng)用層面上自行管理本單位的用戶，包括用戶分組、用戶業(yè)務(wù)權(quán)限、優(yōu)先級甚至用戶的開通和停用，還包括用戶簽約信息等。用戶只能管理和操作本部門下屬的用戶，用戶權(quán)限是在運營者事先授權(quán)的范圍內(nèi)。 
5、結(jié)束語 
　　數(shù)字集群和POC都有各自的技術(shù)特點和市場定位。POC可以利用公眾蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)資源實現(xiàn)點對多點的功能，使寬帶業(yè)務(wù)更加豐富化。國外移動運營商提供POC業(yè)務(wù)的成功經(jīng)驗說明，POC業(yè)務(wù)在我國的推廣也具有美好的前景。P0C提供的PTT業(yè)務(wù)在性能要求和調(diào)度等功能上還無法滿足專業(yè)用戶的要求，數(shù)字集群通信仍將是實現(xiàn)指揮調(diào)度等集群功能的最重要也是最有效的技術(shù)方式。