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關(guān)鍵詞 數(shù)字集群 民族產(chǎn)業(yè)
1、前言
從數(shù)字集群通信的發(fā)展現(xiàn)狀來看，我國集群產(chǎn)業(yè)還處在發(fā)展初期，與公眾移動(dòng)通信的發(fā)展規(guī)模相比，數(shù)字集群通信的規(guī)模還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于移動(dòng)通信。而且，無論是TETRA系統(tǒng)還是iDEN系統(tǒng)，其標(biāo)準(zhǔn)的開放性不高，iDEN系統(tǒng)為摩托羅拉獨(dú)家壟斷，而TETRA系統(tǒng)雖然在空中接口可以做到兼容，但各個(gè)廠商的系統(tǒng)之間不能互聯(lián)互通，從而影響了TETRA系統(tǒng)的發(fā)展。這種狀況造成最直接的問題是終端和系統(tǒng)設(shè)備價(jià)格較高，或者是系統(tǒng)維護(hù)、升級(jí)和擴(kuò)容的成本較高，這在很大程度上限制了數(shù)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(dāng)規(guī)模的市場和發(fā)展?jié)摿�，因此國�?nèi)的多個(gè)電信設(shè)備制造商(例如中興、華為和大唐)，都在大力研發(fā)數(shù)字集群通信設(shè)備，并已經(jīng)相繼研制出符合集群通信要求的數(shù)字集群系統(tǒng)設(shè)備。目前，國內(nèi)能夠提供完整的數(shù)字集群系統(tǒng)設(shè)備和終端的有華為開發(fā)的基于GSM的數(shù)字集群通信系統(tǒng)(GT800系統(tǒng))、中興開發(fā)的基于CDMA的數(shù)字集群通信系統(tǒng)(GoTa系統(tǒng))�；赥D-SCDMA的數(shù)字集群系統(tǒng)方案目前也在制定當(dāng)中。下面對(duì)GoTa系統(tǒng)以及GT800系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)做一簡要介紹。
2、GoTa系統(tǒng)
GoTa的含義是開放式集群結(jié)構(gòu)(Global open Trunking Architechture)，是為滿足數(shù)字集群通信專網(wǎng)和共網(wǎng)用戶的需要而開發(fā)的。
GoTa的空中接口在cdma2000技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化和改造，使之能夠滿足現(xiàn)代集群通信的技術(shù)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(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，從而達(dá)到在同一個(gè)小區(qū)/載頻下同一群組的用戶在呼叫時(shí)能夠共享同一條空中信道的目的。GoTa在處理通信連接時(shí)也采用了共享的方式，這將減少網(wǎng)絡(luò)處理呼叫時(shí)的時(shí)延。對(duì)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(kuò)展性和支持業(yè)務(wù)種類多等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。
2.1 GoTa系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
GoTa系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
系統(tǒng)中包括集群終端、基站子系統(tǒng)等5個(gè)邏輯功能模塊和子系統(tǒng)。
(1)集群終端
集群終端為用戶提供CDMA集群系統(tǒng)的各種集群業(yè)務(wù)，同時(shí)也為用戶提供傳統(tǒng)的普通電話業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)、短消息業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。終端通過空中接口和集群系統(tǒng)相連，提供集群調(diào)度功能。
(2)基站子系統(tǒng)
基站子系統(tǒng)(BSS)由基站收發(fā)信機(jī)(BTS)和基站控制器(BSC)組成，主要完成集群業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和普通電話業(yè)務(wù)的接入功能。BSS通過標(biāo)準(zhǔn)接口和調(diào)度子系統(tǒng)、CDMA核心網(wǎng)(包括交換子系統(tǒng)以及分組子系統(tǒng))相連，滿足集群終端的各種業(yè)務(wù)需求，包括集群業(yè)務(wù)、電信業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
(3)調(diào)度子系統(tǒng)
調(diào)度子系統(tǒng)(DSS)由調(diào)度控制中心(DCC)、調(diào)度歸屬寄存器(DHR)組成，主要完成集群調(diào)度業(yè)務(wù)。DCC是集群呼叫的總控制點(diǎn)，完成集群調(diào)度呼叫的處理，包括鑒別集群用戶、建立各種集群呼叫如私密呼叫和群組呼叫、判斷集群PTT請(qǐng)求等。DCC作為調(diào)度控制中心，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(duì)應(yīng)的前向鏈路。
DHR完成數(shù)據(jù)庫管理和配置功能，為集群用戶提供群組注冊(cè)、群組成員注冊(cè)，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(jì)和計(jì)費(fèi)功能。
(4)調(diào)度臺(tái)
調(diào)度臺(tái)是用戶組中具有特殊權(quán)限的終端，可以分為移動(dòng)調(diào)度臺(tái)和固定調(diào)度臺(tái)。
●固定調(diào)度臺(tái)同時(shí)與調(diào)度子系統(tǒng)和操作維護(hù)中心相連，可以發(fā)起和參與組呼、廣播等調(diào)度業(yè)務(wù)，并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)群組成員的管理功能。
●移動(dòng)調(diào)度臺(tái)可以發(fā)起組呼、廣播呼叫等調(diào)度業(yè)務(wù)，在組呼的話語權(quán)控制上有較高的優(yōu)先級(jí)，具備簡單的群組用戶管理功能。
(5)CDMA核心網(wǎng)
CDMA核心網(wǎng)包括交換子系統(tǒng)和分組子系統(tǒng)。交換子系統(tǒng)主要完成電話互聯(lián)業(yè)務(wù)、普通電話呼叫業(yè)務(wù)和部分增值業(yè)務(wù)，并提供相關(guān)業(yè)務(wù)功能用戶信息的存儲(chǔ)和管理功能。分組子系統(tǒng)的主要功能是為用戶提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通道，從而向用戶提供高速的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)。
2.2 關(guān)鍵技術(shù)
與GSM和CDMA公共蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)相比，業(yè)務(wù)信道共享、呼叫快速建立是數(shù)字集群系統(tǒng)中特有的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
(1)前向無線業(yè)務(wù)信道的共享
由于集群系統(tǒng)是提供組呼業(yè)務(wù)而CDMA系統(tǒng)是一對(duì)一呼叫的，因此在實(shí)現(xiàn)PTT方式的群組呼叫時(shí)必須對(duì)CDMA系統(tǒng)進(jìn)行改造，以實(shí)現(xiàn)前向資源的共享。
若要實(shí)現(xiàn)前向業(yè)務(wù)信道共享，就必須對(duì)群組用戶所使用的前向業(yè)務(wù)信道采用相同的調(diào)制參數(shù)，即同一組內(nèi)的每個(gè)用戶所分配的前向業(yè)務(wù)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(gè)群組將使用同一個(gè)信道，從而達(dá)到前向信道共享的目的。
為了達(dá)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(yīng)參數(shù)(長碼掩碼和WalshCode)的傳遞。前向共享業(yè)務(wù)信道由F-FCH/F-SCH提供支持，不對(duì)前向信道的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)，與原cdma 2000 1x前向碼道不同的是：建立碼道時(shí)原設(shè)置的私有長碼掩碼改為調(diào)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(wù)信道比較，Walsh碼資源與語音用戶相同，信道結(jié)構(gòu)基本不變；長碼掩碼通過加密算法計(jì)算得到。
(2)呼叫快速建立
集群系統(tǒng)中PTT呼叫的另一個(gè)重要特性就是快速連接。如果CDMA系統(tǒng)未經(jīng)改造，則呼叫建立的時(shí)間將不能滿足PTT呼叫應(yīng)用時(shí)的需要。
為了解決快速連接必須從兩個(gè)方面著手：一是將信令流程進(jìn)行改造，減少不必要的流程和協(xié)商，盡量采用并行處理方式，節(jié)省用戶接入的時(shí)間，滿足PTT呼叫方式；另一方面，可通過使用增強(qiáng)型的接入信道，增加基站接入信道數(shù)量以及通過允許集群移動(dòng)臺(tái)增大初始發(fā)射功率、功率增加步長以及提高系統(tǒng)的接收靈敏度、優(yōu)化搜索策略等技術(shù)，將接入試探控制在極短的時(shí)間內(nèi)完成。另外，為了提高移動(dòng)臺(tái)接入的成功率和通話的穩(wěn)定性，系統(tǒng)可以考慮采用Access Probe Handoff、Access Handoff、Channel-assignament into soft/softer Handoff等技術(shù)。
3、GT800系統(tǒng)
GT800是以GSM-R為基礎(chǔ)進(jìn)行自主技術(shù)創(chuàng)新、兼容GSM和TD-SCDMA無線接入技術(shù)、滿足行業(yè)用戶指揮調(diào)度需求的數(shù)字集群系統(tǒng)。
GT800根據(jù)基礎(chǔ)技術(shù)發(fā)展的成熟期可分為兩個(gè)階段實(shí)現(xiàn)：
●PhaseⅠ：定位集群共網(wǎng)運(yùn)營，采用GSM無線接入技術(shù)，支持現(xiàn)有主流集群系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能，性能指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于現(xiàn)有集群體制(接續(xù)速度等)。
●PhaseⅡ：定位專網(wǎng)和共網(wǎng)集群，基于Phase I核心網(wǎng)增強(qiáng)，同時(shí)支持GSM和TD-SCDMA接入技術(shù)，通過終端雙模向TD-SCDMA演進(jìn)。
3.1 GT800系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
GT800系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
系統(tǒng)中包括網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)等邏輯功能模塊和子系統(tǒng)。
(1)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)
網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)主要完成交換功能和客戶數(shù)據(jù)與移動(dòng)性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫功能。NSS由一系列功能實(shí)體所構(gòu)成，一個(gè)NSS可包括若干個(gè)MSC、VLR和HLR。各功能實(shí)體之間都通過No.7信令協(xié)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(guān)的調(diào)度臺(tái)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(guān)的錨MSC地址、本中繼MSC所控制的小區(qū)列表。
(2)基站子系統(tǒng)
基站子系統(tǒng)(BSS)是集群系統(tǒng)中與無線傳輸方面關(guān)系最直接的基本組成部分。它通過無線接口直接與移動(dòng)臺(tái)相接，負(fù)責(zé)無線信號(hào)發(fā)送/接收和無線資源管理。另一方面，BSS與核心網(wǎng)中的移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)相連，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶之間或移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)路用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信號(hào)和用戶信息等。
(3)集群終端
集群終端由移動(dòng)終端(MT)和用戶識(shí)別模塊(SIM)兩部分組成。支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)私密呼叫、廣播呼叫、組呼等集群功能。
3.2 關(guān)鍵技術(shù)
(1)信道共享
GT800采用GSM的物理結(jié)構(gòu)邏輯信道，增加了組呼信道和廣播通知信道。在GSM系統(tǒng)中，每個(gè)手機(jī)單獨(dú)分配一個(gè)信道進(jìn)行通話，而在GT800的組呼中所有手機(jī)都使用同一個(gè)組呼信道進(jìn)行監(jiān)聽，監(jiān)聽的手機(jī)個(gè)數(shù)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(shí)間主要消耗在空中接口與手機(jī)的交互消息中。GT800采取減少合并消息的方法以及系統(tǒng)同步處理技術(shù)節(jié)約了呼叫建立的時(shí)間，組呼建立時(shí)，組成員根據(jù)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(wǎng)絡(luò)有任何的消息交互，加快了響應(yīng)速度。
4、結(jié)束語
為了驗(yàn)證國內(nèi)集群技術(shù)的可行性和促進(jìn)其在今后的發(fā)展，在信息產(chǎn)業(yè)部相關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)下，我們進(jìn)行了國內(nèi)數(shù)字集群技術(shù)的測試和標(biāo)準(zhǔn)制定工作，目前試驗(yàn)工作已經(jīng)完成并進(jìn)一步開展了商用試驗(yàn)工作。在標(biāo)準(zhǔn)方面，已經(jīng)發(fā)布了兩個(gè)參考性技術(shù)文件，分別是《基于CDMA技術(shù)的數(shù)字集群總體技術(shù)要求》和《基于GSM技術(shù)的數(shù)字集群總體技術(shù)要求》；2005年6月，GoTa和GT800系統(tǒng)通過了信息產(chǎn)業(yè)部組織的技術(shù)鑒定。這些工作大大推動(dòng)了國內(nèi)數(shù)字集群通信系統(tǒng)的發(fā)展和完善，相信我國自主研發(fā)的數(shù)字集群通信系統(tǒng)在未來將會(huì)獲得更大的發(fā)展。
