1 引言

　　TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)是一種基于數(shù)字時分多址（TDMA）技術的無線集群移動通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)是ETSI（歐洲通信標準協(xié)會）聯(lián)合使用部門、制造商、檢測部門乃至政府部門，為了滿足歐洲各國的專業(yè)部門對移動通信的需要設計、制訂統(tǒng)一標準的開放性系統(tǒng)。TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)可在同一技術平臺上提供指揮調(diào)度、數(shù)據(jù)傳輸和電話服務，它不僅提供多群組的調(diào)度功能，而且還可以提供短數(shù)據(jù)信息服務、分組數(shù)據(jù)服務以及數(shù)字化的全雙工移動電話服務。TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)還支持功能強大的移動臺脫網(wǎng)直通（DMO）方式，可實現(xiàn)鑒權、空中接口加密和端對端加密。TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)同時還具有虛擬專網(wǎng)功能，可以使一個物理網(wǎng)絡為互不相關的多個組織機構服務。TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)具有豐富的服務功能、更高的頻率利用率、高通信質量、靈活的組網(wǎng)方式，許多新的應用（如車輛定位、圖像傳輸、移動互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫查詢等）都已在TETRA中得到實現(xiàn)。因此，近兩年TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)在歐洲乃至世界得到了快速的發(fā)展。

2 TETRA數(shù)字集群專用通信網(wǎng)是對公眾通信網(wǎng)的補充

　　移動通信從使用對象來分主要有：公眾移動通信和專業(yè)移動通信。公眾網(wǎng)是由公用電信企業(yè)投資建設，面向整個社會，以公眾用戶為服務對象的，是一個完全向所有用戶開放的系統(tǒng)，這些用戶一般以個體或集體用戶為用戶單位。用戶之間不必要存在必然的關系，用戶間的呼叫級別是平等的。運營者與用戶的關系不僅是一種服務與被服務的供求關系，更主要的是一種等價交換的買賣關系。

　　專業(yè)網(wǎng)是由專業(yè)單位自行投資建設，面向某個部門，以專業(yè)用戶為服務對象的，是一個向部分用戶半開放的系統(tǒng)，這些用戶一般以集體用戶為主要用戶單位。雖然集體用戶也是由一個一個的個體用戶構成的，但這些個體用戶間是存在著必然的關系，并且呼叫級別往往是不平等的。網(wǎng)絡運營者建設并運行專業(yè)網(wǎng)絡的目的完全是為內(nèi)部工作的需求向用戶提供必要的電信服務，強調(diào)保證本部門正常運轉的特殊要求，而不是向用戶提供電信業(yè)務。它主要完成集體用戶內(nèi)部或集體用戶之間的通信，視其需要可與公眾網(wǎng)相連或不連。與公眾網(wǎng)通信是通過一個中繼接口(或稱為界面)來實現(xiàn)的。這種中繼界面既提供了內(nèi)部用戶與外部的通信接口，同時也可對這種通信進行必要的限制。

　　與公眾網(wǎng)相比較，專業(yè)網(wǎng)更強調(diào)組呼、廣播呼叫、緊急呼叫、強插強拆和不同的呼叫優(yōu)先級別等調(diào)度指揮功能。更強調(diào)縮短呼叫的建立時間，一個公眾網(wǎng)的電話用戶，打通一個電話所需要的時間(從撥號到接通)一般為幾秒到十幾秒甚至更長。這對一般電話用戶來說是不會造成太大影響的，而對專業(yè)網(wǎng)用戶來說這個時間就太長了，在緊急情況下，希望一按即通(小于0.5s)，否則會造成相當嚴重的后果。調(diào)度指揮要求簡明扼要，一般通話時間為幾十秒，不允許長篇大論。由于各部門業(yè)務性質的不同，使用環(huán)境的不同，交通工具的不同，的確各有其不同的使用要求，因而歷史上形成了各種不同的專業(yè)移動通信系統(tǒng)。隨著移動通信技術的發(fā)展，人們盡力求同存異，使開發(fā)的專業(yè)移動通信系統(tǒng)能盡可能滿足多個不同專業(yè)部門的需求，TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)也就應運而生。

　　從現(xiàn)有的數(shù)字集群技術和第二代公眾移動通信網(wǎng)技術來看，在分析下一代數(shù)字集群技術和第三代公眾移動通信技術的基礎上，第二代和第三代公眾移動通信網(wǎng)不能替代數(shù)字集群專用移動通信網(wǎng)，數(shù)字集群專用通信網(wǎng)是對公眾通信網(wǎng)的補充，至于第四代公眾移動通信網(wǎng)是否能替代專用移動通信網(wǎng)還是個未知數(shù)。

3 TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的運營方式

　　國外各大公司的運營商就組網(wǎng)問題主要認為：選擇開放性的標準體制，降低固定資產(chǎn)投資，不同廠商生產(chǎn)相同產(chǎn)品，可以引起相互競爭，降低設備成本，減少投資成本；選擇靈活的網(wǎng)絡結構，降低網(wǎng)絡實施投資成本；根據(jù)用戶需求，正確地設計系統(tǒng)的覆蓋范圍、系統(tǒng)的容量和服務質量，減低系統(tǒng)的運營成本，同時減少投資風險。

　　虛擬專網(wǎng)（VPN）是實現(xiàn)專用共網(wǎng)運營的最佳解決方案。通過虛擬專網(wǎng)功能，可以實現(xiàn)功能要求和系統(tǒng)概念相距甚遠的多個組織機構共用一個網(wǎng)絡平臺。各個組織機構無須自行購置基站、交換機和傳輸設備，只須配置相應的調(diào)度臺和移動臺，即可建立自己的虛擬專用網(wǎng)，并在自己的虛擬專網(wǎng)中獨立工作，如同在傳統(tǒng)的專業(yè)網(wǎng)中工作一樣。同時，系統(tǒng)還允許用戶機構管理自己內(nèi)部的通信組，并在需要的時候方便地連接系統(tǒng)中的其它用戶。

　　國外的共享網(wǎng)絡的運營和管理主要有三種方式：政府投資和擁有網(wǎng)絡，政府運營和管理網(wǎng)絡；政府投資和擁有網(wǎng)絡，運營商運營和管理網(wǎng)絡；運營商投資和擁有網(wǎng)絡，運營商運營和管理網(wǎng)絡。根據(jù)我國的應用情況，我國應該采用政府投資和擁有網(wǎng)絡，運營商運營和管理網(wǎng)絡的運營方式。


4 TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的產(chǎn)品趨向成熟

　　目前，國外各大廠商分別研制出適合800MHz的TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)，除了具有傳統(tǒng)專業(yè)移動通信網(wǎng)上的組呼、廣播呼叫、緊急呼叫、強插強拆、優(yōu)先呼叫和動態(tài)重組等調(diào)度指揮功能外，還具有數(shù)據(jù)傳輸功能（狀態(tài)信息和短消息業(yè)務），目前在TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)上已經(jīng)開發(fā)了基于電路方式的數(shù)據(jù)傳輸功能，其中無保護傳輸速率為7.2kbit/s，低保護傳輸速率為4.8kbit/s，高保護傳輸速率為2.4kbit/s。同時還開發(fā)了4個時隙同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸業(yè)務，可以實時地傳輸動態(tài)圖像。國外各大廠商還在TCP/IP的基礎上開發(fā)數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務，TETRA IP可以通過共享無線資源和話音業(yè)務，實現(xiàn)IP用戶間的持續(xù)交流。TETRA IP可提供一系列數(shù)據(jù)應用，如：WAP應用、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)應用、車隊管理、電子郵件、數(shù)據(jù)庫查詢、調(diào)度、遙測、監(jiān)視、自動車輛定位、導航、文件傳遞等業(yè)務。TETRA的WAP應用可以使現(xiàn)場工作人員快速、準確地接入到數(shù)據(jù)庫，如：個人身份確認、地址、車輛信息、丟失或失竊的財產(chǎn)、處于工作狀態(tài)的各種資源和信息目錄業(yè)務。一些公司也介紹了在TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)上開發(fā)基于IP語音業(yè)務的進展情況。

　　在設備制造方面，800MHz的TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的交換機和基站已經(jīng)形成產(chǎn)品，同時基站能提供故障弱化功能。已經(jīng)生產(chǎn)出中文界面手機，不同廠商的手機可以進行互可操作，可以實現(xiàn)端到端的加密功能。


　　在二次開發(fā)方面，國外各大TETRA廠商都公開它們的API（應用程序接口），以便開發(fā)適合本系統(tǒng)實際需要的設備。在器件生產(chǎn)方面，國外公司還推出了低噪聲的射頻模塊，同時希望與中國合作開發(fā)數(shù)字集群系統(tǒng)。

　　數(shù)字集群在中國有巨大的應用市場。發(fā)展數(shù)字集群系統(tǒng)和網(wǎng)絡，同時也包含大量高技術知識內(nèi)涵，從系統(tǒng)結構、協(xié)議構造、編碼調(diào)制、多址連接至自適應衰落環(huán)境對抗、檢測處理、網(wǎng)絡優(yōu)化以及終端構成等諸多方面有大量技術知識發(fā)明創(chuàng)造空間。為此，哈爾濱工業(yè)大學通信研究所參照TETRA空中接口標準完成總體方案的設計和功能塊的劃分，并提出了性能參數(shù)、模塊間接口和實現(xiàn)的功能等要求。2001年初，哈爾濱工業(yè)大學通信研究所自籌資金購買了英國IFR公司生產(chǎn)的TETRA綜合測試儀、信號發(fā)生器和信號分析儀，為我國數(shù)字集群的研究開發(fā)工作創(chuàng)造了條件。目前，數(shù)字集群試驗系統(tǒng)正在進行緊張調(diào)試，預計2002年可與歐洲TETRA移動臺聯(lián)試。因此，希望中國的制造廠商、運營商、科研部門和投資商建立密切的整體戰(zhàn)略合作伙伴關系，與國外廠商密切合作，銳意創(chuàng)新，大力加強自主知識產(chǎn)權，快速發(fā)展中國的數(shù)字集群民族產(chǎn)業(yè)，以滿足中國市場的巨大需要，甚至轉向海外市場，為增強我國的綜合國力貢獻力量。

5 TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的發(fā)展和應用


　　TETRA自1995年頒布以來，一直都在進行不斷的修訂和完善，并在原有的基礎上增加了一些新的標準，如：RTS/TETRA-04046（TETRA DAWS邏輯鏈路控制服務），RTS/TETRA-04047（TETRA DAWS媒體接入控制服務）等。


　　TETRA標準在1999~2000年間部分修訂了ETS 300 392（V+D）的網(wǎng)絡設計、網(wǎng)內(nèi)互連接口（ISI）、網(wǎng)關、加密等。ETS 300 396（DMO）的類型1路由器空中接口、類型2路由器空中接口、網(wǎng)關空中接口等。起草了移動臺-移動臺接口、直接模式的類型1路由器和直接模式的網(wǎng)關等的SDL模型。

　　歐洲電信標準協(xié)會（ETSI）認為TETRA版本1標準適合專業(yè)的PMR/PAMR（專用/共用）領域，商用獲得成功，標準成熟，有多廠家支持，得到世界廣泛接受。為了滿足市場發(fā)展要求，補充'3G'領域，必須加強TETRA標準，以擴大ETSI對全球的影響。因而擬訂了3年工作計劃，估計要花130人月，進行TETRA版本2的研究與起草，主要解決下列問題：

　　提高數(shù)據(jù)率；引入較高速分組數(shù)據(jù)；使用戶可以高效接入互連網(wǎng)信息、實時圖像、數(shù)字地圖等；

　　新型話音編解碼器，提高話音質量；

　　在TETRA與UMTS/3G之間要求能夠互通與漫游，必須兼容聲碼器、編號與尋址以及個人身份，并要增強話音質量，以便TETRA SIM卡向USIM卡發(fā)展；

　　增加基站覆蓋半徑(如120～200 km)，適應機載設備的使用，空對地通信，延伸工作范圍；

　　采用SIM卡并使之通用化；

　　要求與TETRA版本1能夠全后向兼容，要在TETRA現(xiàn)有頻段工作；

　　要進一步提高網(wǎng)絡效率，為提高頻譜效率要優(yōu)化空中接口，提高容量及性能，提高質量及服務等級，通過網(wǎng)絡技術進一步改進終端大小、重量和功耗。

　　為此要研究新空中接口的初始可行性、高速分組數(shù)據(jù)、新編解碼器、U-SIM卡要求、與3G的互通及漫游、加強空中接口、協(xié)調(diào)V+D與直通的標準。

　　估計2003年TETRA版本2會完成，2004年以后就可能陸續(xù)出產(chǎn)品，這樣數(shù)字集群網(wǎng)就可以從TETRA版本1升級為版本2，就能保證21世紀的前十年不致落后，能和第三代移動通信系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展。

　　TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的基站具有故障弱化功能，在交換機或交換機與基站鏈路出現(xiàn)故障時，單個基站仍然可以為有限的區(qū)域提供網(wǎng)絡服務。TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)還具有直通工作方式（DMO），無線用戶可以不經(jīng)過網(wǎng)絡基礎設施，而使用不受基站和交換機控制的無線頻率，直接用移動臺進行相互間的通信。因此，基站的故障弱化模式可以作為發(fā)生災難時的通信保證，而直通工作方式作為最后的應急通信措施。

　　TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)可以提供足夠安全的通信保密措施，即具有鑒權、空中接口加密和端對端加密等加密方式，可滿足普通、商業(yè)、秘密、機密等不同級別需要。網(wǎng)絡接入的鑒權是網(wǎng)絡總體安全性的基礎，能夠有效地防止未經(jīng)授權的網(wǎng)絡接入和移動終端的"克隆"。在解決接入的安全問題后，還需要在空中接口上采用加密的辦法防止專業(yè)的監(jiān)聽者通過空中接口竊取信息�？罩薪涌诩用苄枰�不同的加密密鑰，并且不定期地更改加密密鑰，空中接口加密技術不僅保護了傳輸?shù)男畔�，而且還能夠屏蔽用戶的身份，同時，外"闖入者"也無法察覺到通信的進行。對于需要特別保護的敏感信息，還可使用端到端加密技術。

　　因此，政府機關、公安、安全、武警、交通、鐵路、水利、電力、石油、新聞、旅游、城建（煤氣、自來水）、大型廠礦企業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、急救、消防和搶險抗災等數(shù)十個國民經(jīng)濟部門都迫切需要建設集群調(diào)度通信網(wǎng)。

6 TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)在我國的進展

　　2000年12月我國信息產(chǎn)業(yè)部頒布的"數(shù)字集群移動通信系統(tǒng)體制"行業(yè)標準中，TETRA已被列為技術體制之一。2001年7月信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布了信部無[2001]518號文《關于800MHz集群頻率使用管理有關事宜的通知》，明確了2001年年底前要對已指配用于模擬集群網(wǎng)的頻率進行清理，要加強數(shù)字集群頻率集中管理，在每個地區(qū)建設面向社會服務的集群共網(wǎng)，僅對有特殊要求的部門可適當考慮建數(shù)字集群專網(wǎng)。標準和文件就為我國發(fā)展數(shù)字集群奠定了政策基礎。

　　近一年來，馬可尼公司已經(jīng)開發(fā)生產(chǎn)了800MHz頻段全套系統(tǒng)和手機，在我國四川成都組建了1個交換機和3個基站的技術試驗系統(tǒng)，2001年3月進行了測試，效果良好。諾基亞公司2001年8月在湖北武漢組建了1個交換機和4個基站的試驗系統(tǒng)，同時提供了中文調(diào)度臺和小型中文手機，11月在湖北荊州進行了驗收，獲得好評。摩托羅拉公司2002年2月在湖北組建了1個交換機和3個交換機的技術試驗網(wǎng)，并通過了信息產(chǎn)業(yè)部組織的驗收。這就為我國建設數(shù)字集群網(wǎng)奠定了物質基礎。

　　在專用網(wǎng)方面，首先是諾基亞為香港警方提供的TETRA專用移動通信系統(tǒng)。該項目包括傳輸網(wǎng)絡、海上話音通信、船只自動定位等，總資金達1.8 107歐元，從2000年2月開始建設，現(xiàn)已交付使用。緊接著香港警用網(wǎng)之后有廣九鐵路、上海公安、天津水利和廣州地鐵也簽定了TETRA合同。鐵道部投標建設TETRA的線路有3條，即秦皇島至沈陽、西安至合肥以及新沂至長興。此外、深圳地鐵、上海地鐵、北京輕軌、天津輕軌和武漢輕軌等也擬采用TETRA作為無線傳輸手段。安全部也在準備投標建設TETRA網(wǎng)。

　　在專用共網(wǎng)方面，北京華訊、湖北全通、四川聯(lián)電、浙江成功、山東和華及新疆等省市正在籌建各省的TETRA數(shù)字集群共用網(wǎng)。此外，青島海信、河北萬國、內(nèi)蒙愛森也都在籌建數(shù)字集群網(wǎng)；還有很多公司對數(shù)字集群進行了廣泛的調(diào)查研究，準備介入；不少投資商對數(shù)字集群產(chǎn)生了濃厚的興趣，密切關注其發(fā)展；特別是"9.11"事件之后，我國主管部門對于TETRA數(shù)字集群適合用作指揮調(diào)度系統(tǒng)的認識有了提高，有關方面也在研討TETRA數(shù)字集群作為軍民兩用移動通信網(wǎng)的可行性；可見，TETRA數(shù)字集群在我國建網(wǎng)的條件已日漸成熟，發(fā)展的時期即將來臨。