主頁（http://www.130131.com）：我國數字集群的應用現狀和技術發展

一、我國集群系統的應用

　　隨著指揮調度和應急通信需求的增長，數字集群通信系統的重要性日益顯著。同時，政府政策部門也在進行積極的支持與引導。從2003年4月起，信息產業部已批準中國電信、中國網通、中國聯通等五家基礎電信運營商在國內部分城市進行共網數字集群業務商用試驗。其中，中國聯通國脈（現已歸中國衛通，更名為中衛國脈）公司在上海開通了iDEN運營共網；北京正通公司已開始在北京建設TETRA移動政務共網；中國衛通和中國鐵通也分別在天津、重慶等六個城市籌建數字集群通信試驗運營共網。目前福建集群電話公司、深圳運聯通公司和上海國脈公司3個運營公司都采用iDEN系統。國內數字集群共網情況見表1。

　　從我國已建設的專網來看，采用TETRA系統的占多數，如Motorola公司建成的九龍到廣州鐵路和廣州地鐵的2號與3號線等三個800MHzTETRA（Dimetra）網；Nokia公司在天津建成的我國第一個水利數字集群通信網；鐵道部采用馬可尼的800MHzTETRA陸地集群無線電系統；廣州110社會聯動系統；Nokia為濟南國際機場提供的首個民航機場集群通信網；上海市公安局采用Motorola公司的Dimetra系統建成的我國第一個公安警察網等。另外，最近廣州地鐵4號線已由Nokia中標，而成都的應急聯動系統的移動標則由Motorola獲得。城市應急聯動系統是數字集群應用的一個主要方面，目前國內南寧、北京、成都、深圳、上海、成都等城市已經建設或開始建設城市應急聯動系統，其中南寧和上海采用的是iDEN系統，其它幾個城市采用的是TETRA系統。當前還有一些部門和單位在積極準備籌建數字集群通信網。目前進入中國市場的TETRA系統已達到了七八家，廠商間的競爭十分激烈。

　　2005年年初中國鐵通正式公布了首次數字集群商用試驗網絡建設招標結果。在沈陽、長春、重慶三個城市，國產標準的兩大推行者中興與華為獲得了首批商用訂單，這也是國產數字集群標準的首次商用。其中，中興通訊的數字集群標準GoTa獲得了三個標的城市中的兩個——即沈陽、長春的數字集群網絡的建設權。而華為基于GSM技術的GT800標準則獲得了重慶市的數字集群網絡建設權。本次承建鐵通三城市數字集群網絡是國產標準在國內的首次商用。中國衛通也在濟南、南京等城市分別建設了GT800和GoTa的商用試驗網絡。

表1    國內數字集群共網的發展情況

　　注：（1）還有很多其他的模擬集群網絡，雖然是專網形式，但是也為其他的單位提供一定商業服務；（2）數字集群網絡還有更多的專網，主要分布在公安、鐵路、輕軌、地鐵、水利等部門。

二、我國數字集群標準的發展

　　為推動集群通信系統在我國的建設和應用，2000年12月28日，我國信息產業部正式批準發布了SJ/T11228-2000《數字集群移動通信系統體制》的行業推薦標準。標準主要參照國際標準TETRA（體制A）和Motorola公司提出的美國國家標準iDEN（體制B），確定了兩種集群通信體制。體制Ａ面向專用調度和共用集群通信網，體制B主要適用于共用集群通信網。標準規定了集群通信系統的工作頻段為806MHz～821MHz／851MHz～866MHz，雙工頻率間隔為45MHz。

　　為了促進民族集群產業的發展，信息產業部分別針對國內基于CDMA和GSM技術研發的數字集群系統發布了兩項標準：YDC030-2004《基于GSM技術的數字集群系統總體技術要求》和YDC031-2004《基于CDMA技術的數字集群系統總體技術要求》。

三、我國數字集群技術的發展

　　在國內，目前能夠提供完整的數字集群設備和終端的系統包括華為公司開發的基于GSM的數字集群通信系統（GT800系統）和中興公司開發的基于CDMA的數字集群通信系統（GoTa系統）�；�于TD-SCDMA的數字集群系統目前也在方案制訂當中，下面對GoTa系統以及GT800系統的結構和特點作一概括介紹。

　　1．GoTa系統

　　GoTa的含義是開放式集群結構（Global open Trunking Architechture）。是為滿足數字集群通信專網和共網用戶的需要而開發的。

　　GoTa的空中接口在CDMA2000技術基礎上進行了優化和改造，使之能夠滿足現代集群通信的技術要求。GoTa采用的呼叫方式是集群通信中所特有的PTT方式的話音呼叫，為了提高呼叫接續速度，GoTa定義了一套相應的體制結構和協議棧，以滿足集群通信系統的快速連接。為了支持群組呼叫，GoTa優化了空中接口，從而達到在同一個小區/載頻下同一群組的用戶在呼叫時能夠共享同一條空中信道的目的。GoTa在處理通信連接時也采用了共享的方式，這將減少網絡處理呼叫時的時延。對用戶來說，信道選擇和分配的過程卻是透明的。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、易擴展性和支持業務種類多等技術優點。

　�。�1） GoTa系統的網絡結構

　　GoTa系統的網絡結構如圖1所示。

圖1 GoTa系統網絡參考模型

　　系統中包括如下邏輯功能模塊和子系統。

　　*集群終端

　　集群終端為用戶提供CDMA集群系統的各種集群業務，同時也為用戶提供傳統的普通電話業務、補充業務、短消息業務和數據業務。終端通過空中接口和集群系統相連，提供集群調度功能。

　　*基站子系統BSS

　　SC組成。主要完成集群業務、數據業務和普通電話業務的接入功能。基站子系統BSS通過標準接口和調度子系統、CDMA核心網（包括交換子系統以及分組子系統）相連，滿足集群終端的各種業務需求，包括集群業務、電信業務和數據業務。

　　*調度子系統DSS

　　DSS由調度控制中心DCC和調度歸屬寄存器DHR組成。DSS主要完成集群調度業務。DCC是集群呼叫的總控制點，完成集群調度呼叫的處理，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請求等。DCC作為調度控制中心，還接收反向鏈路來的集群語音數據，根據呼叫的性質再分發到對應的前向鏈路。

　　DHR完成數據庫管理和配置功能，為集群用戶提供群組注冊、群組成員注冊，還提供集群成員的本地信息以及集群成員的業務權限記錄，完成呼叫統計和計費功能。

　　*調度臺

　　調度臺是用戶組中具有特殊權限的終端，可以分為移動調度臺和固定調度臺。

　　固定調度臺同時與調度子系統和操作維護中心相連，可以發起和參與組呼、廣播等調度業務，也能夠實現對群組成員的管理功能。

　　移動調度臺可以發起組呼、廣播呼叫等調度業務，在組呼的話語權控制上有較高的優先級，具備簡單的群組用戶管理功能。

　　*CDMA核心網

　　CDMA核心網包括交換子系統和分組子系統。交換子系統主要完成電話互聯業務、普通電話呼叫業務和部分增值業務功能，并提供相關業務功能用戶信息的存儲和管理功能。分組子系統的主要功能是為用戶提供數據業務通道，從而向用戶提供高速的分組數據業務服務。

　�。�2）關鍵技術

　　與GSM和CDMA公共蜂窩移動通信系統相比，在數字集群系統中有兩個特有的關鍵技術：業務信道的共享、呼叫的快速建立。

　　*前向無線業務信道的共享

　　由于集群系統提供組呼業務，而CDMA系統是針對一對一呼叫的，因此在實現PTT方式的群組呼叫時，必須對CDMA系統進行改造，以實現前向資源的共享。

　　為了實現前向業務信道共享，就必須對群組用戶所使用的前向業務信道采用相同的調制參數，即同一組內的每個用戶所分配的前向業務信道具有相同的長碼掩碼和WalshCode，這樣相同的載波/扇區下同一個群組將使用同一個信道，從而達到前向信道共享的目的。

　　為了達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參數（長碼掩碼和WalshCode）的傳遞。前向共享業務信道由F-FCH/F-SCH提供支持，并對前向信道的結構沒有進行改動，與原CDMA1x前向碼道不同的是：建立碼道時原設置的私有長碼掩碼改為調度組要求或指定的特殊公共長碼掩碼；不同的群組使用不同的長掩碼和WalshCode。與CDMA1x前向業務信道比較，Walsh碼資源與語音用戶相同，信道結構基本不變；長碼掩碼通過加密算法計算得到。

　　*呼叫的快速建立

　　集群系統中PTT呼叫的另一個重要特色就是快速連接。如果CDMA系統未經改造，則呼叫建立的時間將不能滿足PTT呼叫應用時的需要。

　　為了解決快速連接必須從兩個方面著手，一是將信令流程進行改造，減少不必要的流程和協商，盡量采用并行處理方式，節省用戶的接入時間，滿足PTT呼叫方式。另一方面，可通過使用增強型的接入信道，增加基站接入信道數量以及通過允許集群移動臺增大初始發射功率、功率增加步長，以及提高系統的接收靈敏度、優化搜索策略等技術，將接入試探控制在極短的時間內完成。另外，為了提高移動臺的接入成功率和通話的穩定性，系統可以考慮采用AccessProbeHandoff、AccessHandoff、Channel－assignament into soft/softer Handoff 等技術。

　　2．GT800系統

　　GT800是以GSM－R為基礎進行自主技術創新，兼容GSM和TD-SCDMA的無線接入技術，滿足行業用戶指揮調度需求的數字集群系統。

　　GT800根據基礎技術發展的成熟期分兩個階段實現：

　�。璓haseI：定位集群共網運營，采用GSM無線接入技術，支持現有主流集群系統業務功能，性能指標達到或優于現有集群體制（接續速度等）；

　�。璓haseII：定位專網和共網集群，基于PhaseI核心網增強，同時支持GSM和TD-SCDMA接入技術，通過終端雙模向TD-SCDMA演進。

　�。�1）GT800系統的網絡結構

　　GT800系統的網絡結構如圖2所示。

圖2 GT800數字集群系統組網結構

　　系統包括如下邏輯功能模塊和子系統。

　　*網絡子系統

　　網絡子系統主要完成交換功能和客戶數據與移動性管理、安全性管理所需的數據庫功能。NSS由一系列功能實體所構成，一個網絡子系統NSS可包括若干個MSC、VLR和HLR。各功能實體之間都通過符合No.7信令協議互相通信，其中組呼寄存器（GCR：GroupCallRegister）中包含了組ID和組呼區域，組呼區域與組ID合在一起稱作組呼參考。其中與錨MSC相連的GCR中包含了與該組呼參考相關的調度臺列表、中繼MSC列表、錨MSC直接控制的小區列表。而與中繼MSC相連的GCR則包含了與該組呼參考相關的錨MSC地址、本中繼MSC所控制的小區列表。

　　*基站子系統

　　基站子系統BSS是集群系統中與無線傳輸方面關系最直接的基本組成部分。它通過無線接口直接與移動臺相接，負責無線信號發送接收和無線資源管理。另一方面，基站子系統與核心網中的移動業務交換中心（MSC）相連，實現移動用戶之間或移動用戶與固定網路用戶之間的通信連接，傳送系統信號和用戶信息等。

　　*集群終端

　　該終端由兩部分組成，移動終端(MT)和用戶識別模塊（SIM），支持以下基本的集群功能：點對點私密呼叫、廣播呼叫、組呼。

　�。�2）關鍵技術

　　*信道共享

　　GT800采用GSM的物理信道結構邏輯信道，增加了組呼信道和廣播通知信道。在GSM系統中每個手機單獨分配一個信道進行通話，而在GT800的組呼中所有手機都使用同一個組呼信道進行監聽，監聽的手機個數不受限制，這樣節省了無線信道資源。

　　*快速呼叫建立

　　呼叫建立時間主要消耗在空中接口與手機的交互消息中。GT800采取減少合并消息的辦法以及系統同步處理技術節約了呼叫建立的時間，組呼建立時組成員根據廣播通知消息中的信道描述立即加入到組呼中不需要和網絡有任何的消息交互也加快了響應速度。

四、我國數字集群技術的發展展望

　　我國數字集群通信的發展首先明確市場發展定位，避免出現模擬集群通信發展所經歷的彎路，應將數字集群通信定位在專業移動通信上面，充分發揮集群自身優勢，這樣才有正確的發展方向，這是一個大前提。在大前提明確后，促進數字集群市場的發展需要政府的正確管理，特別是管制環境和頻譜的分配。只有把握好經營許可發放門檻，才能避免網絡的重復投資建設和頻率使用上的浪費。在民族產業方面，政府應在技術標準、頻率分配以及產業聯盟的發展方面予以支持，使民族產業發展上去，才能形成多廠家支持的局面，降低設備成本，為集群產業的大規模發展提供良好的環境，提供可靠的安全通信保障。在網絡運營方面，應扶持數字集群共網的發展。在集群通信的產業鏈中運營商是關鍵環節，政府應通過業務監管等方式在宏觀上引導運營商的網絡運營發展，這在集群發展初期尤為重要，同時應通過逐步擴大商用試驗規模的方式，使運營商不斷積累運營經驗，也可以為國內集群廠商提供實際的商用經驗，促進國內集群系統的不斷完善。同時也應看到，運營商作為一個企業必須要考慮自身的經濟效益，因此也應支持運營商針對集群用戶提供包括數據業務在內的各種增值業務，以提高收益，否則單靠基本的集群調度業務是不足以維持網絡運營的。另一方面，隨著各種信息量的不斷增長，集群用戶對數據業務的需求也在增長，集群用戶更希望運營商能夠提供綜合的業務解決方案，從這方面而言，鼓勵運營商在集群業務的基礎上發展增值業務也具有一定的社會效益。