應(yīng)急通信的數(shù)字集群技術(shù)介紹

摘要　集群通信系統(tǒng)主要應(yīng)用范圍是對(duì)指揮調(diào)度功能要求較高的部門(mén)和企業(yè)，主要包括政府部門(mén)（如軍隊(duì)、公安部門(mén)、國(guó)家安全部門(mén)和緊急事件服務(wù)部門(mén)）、鐵道、水利、電力、民航等單位。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，出租、物流、物業(yè)管理和工廠(chǎng)制造業(yè)也越來(lái)越需要集群通信。集群通信正逐漸成為公眾移動(dòng)通信之外的一大專(zhuān)用通信系統(tǒng)。本文詳細(xì)介紹了應(yīng)急通信的特點(diǎn)和集群通信的特點(diǎn)、國(guó)內(nèi)集群系統(tǒng)的概況以及國(guó)內(nèi)的兩種集群通信系統(tǒng)。

1、引言

應(yīng)急通信系統(tǒng)是在一些突發(fā)任務(wù)或?yàn)?zāi)難情況下，為更好地協(xié)調(diào)不同部門(mén)，高效率地處理這些突發(fā)事件而提供通訊功能的系統(tǒng)。集群通信系統(tǒng)具備特有的調(diào)度功能和組呼功能以及快速呼叫的特性，因此在應(yīng)急通信系統(tǒng)中具有重要作用。集群通信系統(tǒng)主要應(yīng)用范圍是對(duì)指揮調(diào)度功能要求較高的部門(mén)和企業(yè)，主要包括政府部門(mén)（如軍隊(duì)、公安部門(mén)、國(guó)家安全部門(mén)和緊急事件服務(wù)部門(mén)）、鐵道、水利、電力、民航等單位。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，出租、物流、物業(yè)管理和工廠(chǎng)制造業(yè)也越來(lái)越需要集群通信。集群通信正逐漸成為公眾移動(dòng)通信之外的一大專(zhuān)用通信系統(tǒng)。因此，應(yīng)急通信系統(tǒng)除了要求支持基本的集群調(diào)度通訊外，還要求能夠快速建網(wǎng)，一呼即通，一呼萬(wàn)應(yīng)，多業(yè)務(wù)部門(mén)聯(lián)動(dòng)，通話(huà)質(zhì)量好，操作方便等多種使用于緊急情況的功能。

2、數(shù)字集群通信的定義和特點(diǎn)

國(guó)際無(wú)線(xiàn)電協(xié)商委員會(huì)（CCIR）將集群通信系統(tǒng)命名為“Trunking Communication System”，國(guó)外也有將其稱(chēng)為PMR（Private Mobile Radio）或SMS（Specialized Mobile System）。我國(guó)曾將Trunking Communication System譯為中繼通信，1987年改譯為集群移動(dòng)通信系統(tǒng)，常稱(chēng)為集群通信系統(tǒng)或集群系統(tǒng)。

集群通信系統(tǒng)是多個(gè)用戶(hù)（部門(mén)、群體）共用一組無(wú)線(xiàn)電信道，并動(dòng)態(tài)地使用這些信道的專(zhuān)用移動(dòng)通信系統(tǒng)。集群通信系統(tǒng)與公眾的蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)相比具有如下特點(diǎn)：

（1）呼叫接續(xù)快；

（2）群組內(nèi)用戶(hù)共享前向信道；

（3）半雙工通信方式，PTT方式；

（4）支持私密呼叫和群組呼叫；

（5）呼叫和講話(huà)時(shí)，需按住PTT鍵，被叫不需摘機(jī)。

3、目前我國(guó)數(shù)字集群技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀

從數(shù)字集群通信的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，集群產(chǎn)業(yè)處在初期發(fā)展階段，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)模處于遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后的狀態(tài)。同時(shí)，國(guó)內(nèi)正在使用的數(shù)字集群通信系統(tǒng)完全采用國(guó)外的技術(shù)和設(shè)備，整個(gè)產(chǎn)業(yè)基本處于被國(guó)外廠(chǎng)商壟斷的狀態(tài)。而且，無(wú)論是TETRA系統(tǒng)還是iDEN系統(tǒng)，其標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放性不高，iDEN系統(tǒng)被摩托羅拉獨(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(chǎng)家系統(tǒng)之間不能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，影響了TETRA系統(tǒng)的發(fā)展。這種狀況造成的最直接的問(wèn)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)容的成本高，這在很大程度上限制了數(shù)字集群通信在我國(guó)的發(fā)展。

由于我國(guó)的集群通信市場(chǎng)存在著相當(dāng)規(guī)模的市場(chǎng)和發(fā)展?jié)摿�，�?guó)內(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)研制出符合集群通信要求的數(shù)字集群系統(tǒng)設(shè)備。和目前較為成熟的國(guó)外幾種集群技術(shù)所不同的是，這些系統(tǒng)具有很多中國(guó)企業(yè)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)采用了目前更為先進(jìn)和公開(kāi)的移動(dòng)通信技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上引入了自主專(zhuān)利技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字集群系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。另一方面，與國(guó)外技術(shù)的壟斷和相對(duì)封閉相比，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家研制的集群系統(tǒng)可以完全公開(kāi)并標(biāo)準(zhǔn)化。

在國(guó)內(nèi)，目前能夠提供完整的數(shù)字集群設(shè)備和終端的系統(tǒng)包括華為公司開(kāi)發(fā)的基于GSM的數(shù)字集群通信系統(tǒng)（GT800系統(tǒng)）和中興公司開(kāi)發(fā)的基于CDMA的數(shù)字集群通信系統(tǒng)（GoTa系統(tǒng)）。

4、GoTa系統(tǒng)

GoTa的含義是開(kāi)放式集群結(jié)構(gòu)（Global open Trunking Architechture），是為滿(mǎn)足數(shù)字集群通信專(zhuān)網(wǎng)和共網(wǎng)用戶(hù)的需要而開(kāi)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(mǎn)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(huà)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(mǎn)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(hù)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)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，信道選擇和分配的過(guò)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(hù)私密性、易擴(kuò)展性和支持業(yè)務(wù)種類(lèi)多等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。

4.1　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)中包括如下邏輯功能模塊和子系統(tǒng)。

圖1　GoTa系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

（1）集群終端

集群終端為用戶(hù)提供CDMA集群系統(tǒng)的各種集群業(yè)務(wù)，同時(shí)也為用戶(hù)提供傳統(tǒng)的普通電話(huà)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(guò)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)BSS

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(huà)業(yè)務(wù)的接入功能�；�站子系統(tǒng)BSS通過(guò)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(mǎn)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)。