相關專題：
關鍵詞 數字集群 民族產業(yè)
1、前言
從數字集群通信的發(fā)展現狀來看，我國集群產業(yè)還處在發(fā)展初期，與公眾移動通信的發(fā)展規(guī)模相比，數字集群通信的規(guī)模還遠遠落后于移動通信。而且，無論是TETRA系統還是iDEN系統，其標準的開放性不高，iDEN系統為摩托羅拉獨家壟斷，而TETRA系統雖然在空中接口可以做到兼容，但各個廠商的系統之間不能互聯互通，從而影響了TETRA系統的發(fā)展。這種狀況造成最直接的問題是終端和系統設備價格較高，或者是系統維護、升級和擴容的成本較高，這在很大程度上限制了數字集群通信在我國的發(fā)展。
由于我國的集群通信存在著相當規(guī)模的市場和發(fā)展?jié)摿�，因此國內的多個電信設備制造商(例如中興、華為和大唐)，都在大力研發(fā)數字集群通信設備，并已經相繼研制出符合集群通信要求的數字集群系統設備。目前，國內能夠提供完整的數字集群系統設備和終端的有華為開發(fā)的基于GSM的數字集群通信系統(GT800系統)、中興開發(fā)的基于CDMA的數字集群通信系統(GoTa系統)�；赥D-SCDMA的數字集群系統方案目前也在制定當中。下面對GoTa系統以及GT800系統的結構和特點做一簡要介紹。
2、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(fā)的。
GoTa的空中接口在cdma2000技術基礎上進行了優(yōu)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(xù)速度，GoTa還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(yōu)化了空中接口，從而達到在同一個小區(qū)/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。對于用戶來說，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(yè)務種類多等技術優(yōu)點。
2.1 GoTa系統的網絡結構
GoTa系統的網絡結構如圖1所示。
系統中包括集群終端、基站子系統等5個邏輯功能模塊和子系統。
(1)集群終端
集群終端為用戶提供CDMA集群系統的各種集群業(yè)務，同時也為用戶提供傳統的普通電話業(yè)務、補充業(yè)務、短消息業(yè)務和數據業(yè)務。終端通過空中接口和集群系統相連，提供集群調度功能。
(2)基站子系統
基站子系統(BSS)由基站收發(fā)信機(BTS)和基站控制器(BSC)組成，主要完成集群業(yè)務、數據業(yè)務和普通電話業(yè)務的接入功能。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(yè)務需求，包括集群業(yè)務、電信業(yè)務和數據業(yè)務。
(3)調度子系統
調度子系統(DSS)由調度控制中心(DCC)、調度歸屬寄存器(DHR)組成，主要完成集群調度業(yè)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(fā)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，并提供集群成員的本地信息以及集群成員的業(yè)務權限記錄，完成呼叫統計和計費功能。
(4)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(fā)起和參與組呼、廣播等調度業(yè)務，并可以實現對群組成員的管理功能。
●移動調度臺可以發(fā)起組呼、廣播呼叫等調度業(yè)務，在組呼的話語權控制上有較高的優(yōu)先級，具備簡單的群組用戶管理功能。
(5)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(yè)務、普通電話呼叫業(yè)務和部分增值業(yè)務，并提供相關業(yè)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(yè)務通道，從而向用戶提供高速的分組數據業(yè)務服務。
2.2 關鍵技術
與GSM和CDMA公共蜂窩移動通信系統相比，業(yè)務信道共享、呼叫快速建立是數字集群系統中特有的兩項關鍵技術。
(1)前向無線業(yè)務信道的共享
由于集群系統是提供組呼業(yè)務而CDMA系統是一對一呼叫的，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。
若要實現前向業(yè)務信道共享，就必須對群組用戶所使用的前向業(yè)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(yè)務信道具有相同的長碼掩碼和WalshCode，這樣，相同的載波/扇區(qū)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(yè)務信道由F-FCH/F-SCH提供支持，不對前向信道的結構進行改動，與原cdma 2000 1x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cdma 2000 1x前向業(yè)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。
(2)呼叫快速建立
集群系統中PTT呼叫的另一個重要特性就是快速連接。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(jié)省用戶接入的時間，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(fā)射功率、功率增加步長以及提高系統的接收靈敏度、優(yōu)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，為了提高移動臺接入的成功率和通話的穩(wěn)定性，系統可以考慮采用Access Probe Handoff、Access Handoff、Channel-assignament into soft/softer Handoff等技術。
3、GT800系統
GT800是以GSM-R為基礎進行自主技術創(chuàng)新、兼容GSM和TD-SCDMA無線接入技術、滿足行業(yè)用戶指揮調度需求的數字集群系統。
GT800根據基礎技術發(fā)展的成熟期可分為兩個階段實現：
●PhaseⅠ：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(yè)務功能，性能指標達到或優(yōu)于現有集群體制(接續(xù)速度等)。
●PhaseⅡ：定位專網和共網集群，基于Phase I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。
3.1 GT800系統的網絡結構
GT800系統的網絡結構如圖2所示。
系統中包括網絡子系統等邏輯功能模塊和子系統。
(1)網絡子系統
網絡子系統(NSS)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NSS可包括若干個MSC、VLR和HLR。各功能實體之間都通過No.7信令協議互相通信，其中組呼寄存器(GCR，Group Call Register)中包含了組ID和組呼區(qū)域，組呼區(qū)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(qū)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(qū)列表。
(2)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(fā)送/接收和無線資源管理。另一方面，BSS與核心網中的移動業(yè)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。
(3)集群終端
集群終端由移動終端(MT)和用戶識別模塊(SIM)兩部分組成。支持點對點私密呼叫、廣播呼叫、組呼等集群功能。
3.2 關鍵技術
(1)信道共享
GT800采用GSM的物理結構邏輯信道，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(jiān)聽，監(jiān)聽的手機個數不受限制，這樣節(jié)省了無線信道資源。
(2)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方法以及系統同步處理技術節(jié)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，不需要與網絡有任何的消息交互，加快了響應速度。
4、結束語
為了驗證國內集群技術的可行性和促進其在今后的發(fā)展，在信息產業(yè)部相關部門的領導下，我們進行了國內數字集群技術的測試和標準制定工作，目前試驗工作已經完成并進一步開展了商用試驗工作。在標準方面，已經發(fā)布了兩個參考性技術文件，分別是《基于CDMA技術的數字集群總體技術要求》和《基于GSM技術的數字集群總體技術要求》；2005年6月，GoTa和GT800系統通過了信息產業(yè)部組織的技術鑒定。這些工作大大推動了國內數字集群通信系統的發(fā)展和完善，相信我國自主研發(fā)的數字集群通信系統在未來將會獲得更大的發(fā)展。
