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集群通信在中国

2/14/2005来源:移动通信人气:15851

征祖辉


  集群通信是移动通信中不可缺少的一个分支,它是实现移动中指挥调度通信最有效的手段之一,也是指挥调度最重要的通信方式之一,因此从它的一"诞生"就引起了人们的注意。下面对集群通信尤其是数字集群通信作一个简要的介绍。

一、什么是集群通信,它和蜂窝通信通信有什么区别?

  集群是从英文Trunking或Trunked意译过来的。Trunk本意为中继或干线,从Trunked的含义来说,应该是"系统所具有的全部可用信道都可为系统的全体用户共用",即系统内的任一用户想要和系统内另一用户通话,只要有空闲信道,他就可以在中心控制台的控制下,利用空闲信道沟通联络,进行通话。所以从某种意义上讲,集群通话系统是一个自动共享若干个信道的多信道中继(转发)通信系统。它与普通多信道共用的通信系统并无本质的区别。但是,集群通信系统是多个用户(部门、群体)共用一组无线电信道,并动态地使用这些信道的专用移动通信系统,主要用于指挥调度通信。所以,集群通信系统是专用指挥调度通信系统。而且集群通信系统是高级移动指挥调度通信系统,是一种共享资源、分担费用、向用户提供优良服务的多用途、高效能而又廉价的先进的无线电移动通信系统。

  对指挥调度功能要求较高的企事业、铁道、交通、民航、水利、电力、工矿、油田、农场、港口、轻轨和地铁、公、检、法、司法、安全、海关以及军队、武警等等部门都需要这种系统。

  集群通信系统的特点是:

(1)集群通信主要是以单工或半双工方式来工作,故两用户通话只占一对频率(一个信道):蜂窝通信是无线电话,是有线电话的延伸补充和发挥,它采用全双工工作方式,故两用户通话要占两对频率(两个信道),所以从频率利用率讲集群通信要高。而从通话来讲则蜂窝通信要方便一些。

(2)集群通信系统主要采用信道动态分配方式(单工或半双工),蜂窝通信系统采用信道固定分配方式,即把信道分配给两用户固定使用(全双工),故当两者具有同样的信道数时,在一个区域内集群通信系统可容纳更多的用户。

(3)集群通信系统主要是大区、小区覆盖;而蜂窝通信系统是小区,微小区,甚至微微小区覆盖。

(4)集群通信系统主要是无线用户对无线用户(包括调度台),而无线用户与有线用户间通话是少量的。由于集群通信系统是指挥调度系统,所以通话时间不能太长,并有限定的通话时间;而蜂窝通信系统主要是无线用户与有线用户之间的通话,因为是无线通话,故与有线电话一样,话务量较大、通话时间长、对通话时间不限制。

(5)集群通信系统的用户具有不同的有先等级和特殊功能;而蜂窝通信系统内的用户是同级的,也不具有特殊功能。所以有人称集群通信是一呼百应,蜂窝通信是一呼一应。

(6)集群通信系统的入网时间短,一般为300-500毫秒;蜂窝通信系统则较长,通常要几秒时间。

(7)集群通信系统是为集团用户服务的;蜂窝通信系统是为个人服务的。

二、数字集群移动通信系统标准

  从1997年开始,信息产业部就专门组织了数字集群通信标准组来制定我国的数字集群通信标准,并于2000年12月28日发布了我国《数字集群移动通信系统体制》标准,但这是一项电子行业推荐性的部颁标准,还不是国家标准。我国的模拟集群通信标准早已制定,但也是推荐性标准。当然数字集群通信标准与模拟集群通信标准相比是有了质的变化,它技术先进、复杂、功能增多、网络规模增大,用户大大增加。由于制定数字集群通信标准是从数字集群本身的特点和性能来考虑的,所以标准不仅适合专网使用,而且也适合共网使用。

  在信息产业部发布的《数字集群移动通信系统体制》电子行业推荐性标准中确定了两种体制,即TETRA系统和iDEN系统。一方面,这两个数字集群通信系统却是当前最佳的系统,在国外已经有大量的网络和用户;另一方面,这两个系统各有特点,简单的说,TETRA系统更适合作专网用,iDEN系统更适合作共网用。信息产业部批准发布的标准完全是正确的,它是从我国的科技。生产水平和广大集群通信市场出发的。现在开看,不管是生产商,还是运营商和使用部门都表示赞同。当然最根本的还是要有具有我们自己知识产权的中国的数字集群通信标准,而这个工作也正在由有关的部门和单位正努力进行中。

  现在我国制定标准还不是国家标准,但肯定要制定出我们自己的国家标准 ,我们要自主、自立与学习、借鉴相结合。当然制定我国自己的国家数字集群通信标准还要做许多工作,也不可能是半年、一年就能完成的。但是市场不等人,所以要先发布这个行业标准却是需要的。还需要看到的是这是一个推荐性标准,不是一个强制性标准,它包括了两种体制,所以信息产业部发布的这个标准确实是符合当前我国发展数字集群通信情况的,也是这个标准的特点,和许多高薪技术标准一样,数字集群通信标准也应是适时出台,及时修订,不断完善,最后到我国自己的国家标准。

  实际上,在我国具有我们自己知识产权数字集群通信的标准未制定出来以前,我国的集群通信生产制造商和运营商早都急需有一个能代表我们国家利益和有利于我国民族工业发展的行业技术标准,因此在综合分析了世界上技术成熟的、应用最多的几种数字集群通信系统体制后,信息产业部组织的标准制定组提出TETRA和iDEN两种体制更具有技术优势,可以为我国以后制定标准学习参考和借鉴的。所以,他们最后确定把这些国外先进标准的部分技术内容与我国有关现行标准协调一致的前提下,制定了我国数字集群移动通信系统体制的行业推荐性标准。这个"标准"的出台,在我国集群通信领域无论对生产制造业,还是运营商,无论对规范市场,还是对专利技术在国内的推广和应用都有积极的推动作用。

  第一、这个标准的制定对于我国民族集群通信工业能起到技术引导的作用。

  第二、对于集群通信的运营商来说,在一个地区(包括一个省或自治区)或一个流域组成一个统一的集群通信共网是可行的,运营商可以在这个区域中选择性能优良的设备,建设一个能满足用户对指挥调度通信业务需要的数字集群通信网进行运营。

  第三、在规范市场方面,有了我们自己的行业标准。对数字集群通信产品的生产、制造、销售、市场监督,包括对同类进口产品的质量检验都有了科学的依据。

  第四、在专利技术的应用方面,实现了专利技术的优惠转让。   所以,制定数字集群移动通信系统体制标准是推动我国数字集群通信产业发展的加速器。

  据了解,在制定标准的过程中信息产业部的有关司局领导还增静听取了各方意见。如有些单位就建议过我国地大、人多、部门多,专用通信网有几十个,而集群通信是指挥、调度专用网,不是公众移动通信网,网络结构与使用要求也不完全相同,网与网间多数并不要求互通,更不需要在国际上互连互通,因此,没有理由与必要强制限制各网只能采用一种标准,建议国家制订一个推荐性的技术标准为好。后来经过了反复讨论和落实,终于制定出我国的数字集群通信行业推荐性标准,经过批准、发布、标准制定工作告一段落。标准的发布也给一直翘首以待标准颁布的,急切想要建立数字集群通信系统的部门和单位带来了希望,我们终于有章可循了。

三、数字集群通信的共网与专网

  集群通信最早是各部门、各单位用于工作的指挥、调度的通信网、所以当时的集群通信网基本都是小范围的网络,一般是单基站的形式,仅能供本部门的几十或上百个用户服务。这种单基站的网络覆盖半径一般为15-25公里,而且要在平坦地形或高大建筑物很少的地域才行,若个别地区不在此覆盖范围内,则加个直放站也就可以解决。所以在开始一段时期内大部分都建这种网络。但是随着我国国民经济的飞速发展,各部门的工作业务面的扩大和相互联系的增多,有的甚至还要跨部门、跨地区工作;加上一些大城市的城区在不断扩大,高楼、大厦越建越多、越建越高,因此原来用一个单基站的网就能满意覆盖的区域而变得不能满足了,单基站的集群通信网已不敷应用了。于是单区多基站和多区多基站的集群通信网络就发展了。在多基站系统的网络中,又可分成区域网(块状网),链状网和两者混合网,其中链状网还不少,如高速公路、铁路、内河航运、江河和湖泊的防汛、查堤保险、石油和天然气的输油和输气管道等等所需要使用的指挥调度通信系统。

  近几年来,随着用户的需要,国内许多使用部门都已建立了一些多区、多基站的联网系统、尽管建多基站网要比建单基站网复杂,但它的作用肯定是明显的,所以建立更大的(例如一个省的)专用模拟集群通信网就出现了,这就是数字集群通信共网的前身。

  我国的集群通信工作频率开始在800MHz的频段分配为806-821MHz和851-866MHz,它共有600个信道(信道间隔为25kHz) ,随着使用集群通信的部门的增多和范围的扩大,后来国家无限电管理局又分配了350MHz频段(信道间隔也为25kHz)专门供公、检、法、司法、安全、海关、军队和武警等八个部门使用,共有560对频点。

  由于集群通信的工作频段是有限的,而需要建集群通信专网的部门和单位却越来越多,因此频率不够分配了。于是出现了集群通信一种新的形式的网,即集群通信共网。集群通信共网是一种新发展起来的集群通信系统运营模式。几年前,国际移动通信协会(ITMA)对集群通信的发展曾提出过"商用集群无线电通信"这一个术语。商用集群无线电通信实际是一种集群通信共网,共网的英文应该是Common Network,而不是通常译成公网的Public Network。近几年来集群通信共网已得到越来越多的认可,这种建网的形式也多了起来。但需要明确的是蜂窝通信公网是无线电话系统,而集群通信共网是指挥调度系统,它是集群通信专网的共用形式。

  集群通信共网的概念是随着对集群通信认识的深化而形成的。这样的一个网通常是由一个大部门或运营公司来运营,主要由投资商来投资,在某个区域内构成一个几万或十几万用户的大网。这个网的用户主要是集团用户,他们可以象使用蜂窝手机那样到运营公司去购买用户终端,缴纳入网费和通信费等。这种集群共网已和原来由某个部门、单位或公司所拥有的仅供内部使用的专网不同了,它的用户分布面是很广的。在这个大网中这些不同的部门和行业又可各自组成一个虚拟专网进行各自的调度指挥,而群组之间相互不会干扰。这种网真正能发挥集群通信的特点,即:共用频率、共用信道、共享覆盖区、共享通信业务和"集小群为大群"等。所以集群共网是在体现社会效益的基础上体现经济效益为主的。这样有些要建网的部门就不必为频率、中继线、资金的筹划而伤脑筋,也不必为设计、建网而花功夫了。

  现在数字集群通信共网又分为运营共网和政务共网,前者是以体现经济效益为主的,而后者是以体现社会效益为主的,它们的共同点是利用共同的频点为各自的用户服务,也即都是提高了频率利用率。

  在强调发展集群通信共网的时候,不能忽视集群通信专网的发展,集群通信系统是从专用移动通信网发展起来的,而集群通信网也是随着集群通信的发展而形成的,应该说这也是符合发展规律的。集群通信专网在一定的时间内还将发挥其作用,并有相当一部分以专网的使用形式是不能用共网来替代的。尤其是军警、公、检、法等国家专政部门所使用的集群通信专网是不可能在短期内取消,甚至还要较长时期存在下去。当然建立虚拟专用网(VPN)也是一个发展方向。现在数字集群通信系统也都在虚拟专网上下功夫,随着发展,虚拟专网的作用和功能将会越来越快的发展。

  集群通信共网与集群通信专网的不同处在于:一个商业性实体,由运营公司来运营,向用户提供服务,而一个是仅供一个部门内部使用的专网;共网是在以体现社会效益的基础上体现经济效益为主的,而专网主要是为了本部门工作需要而建的,它主要是体现社会效益的;共网的用户(集团用户)范围分布面很广,而专网的用户只限本部门使用,范围比较狭窄;共网可以集中使用频率,使这些频率能为更多的用户服务,提高了频率利用率,专网的频率利用率较低。

四、TETRA系统和iDEN系统

  几年前,国际电联(ITU)已推荐了一些数字集群通信系统,但在我国开始只对iDEN、TETRA和FHMA等三个系统都比较有兴趣,而在我国的标准中只推荐TETRA和iDEN两个系统。

1.TETRA系统是欧洲电信标准协会(ETSI)推出的,采用TDMA方式,工作频段主要为400MHz(380-400MHz,410-430MHz),它原先主要是为欧洲一些国家公共安全使用的。自我国规定数字集群通信的频段为800MHz后,MARCONI、MOTOROLA、NOKIA、R/S、ROHILL、SIEMENS以及TEMA SIMOCO等公司都已能提供800MHz的成套系统或设备,其中前四家公司的设备已获得我国政府的入网许可,IFR公司还向我国推出它们的TETRA仪表。目前已在我国建成了几个800MHz频段的TETRA网。TETRA MoU联合体已遍及欧、亚、美洲共60多个成员。TETRA是一个空中接口信令开放的系统,指挥调度功能比较健全。TETRA系统进入我国比iDEN系统稍晚一些,因此目前上述这几家供应商都积极向我国有关部门和单位推荐其产品。

2.iDEN系统是MOTOROLA公司的产品,它原先叫MIRS系统,工作在800MHz频段,也采用TDMA方式。它集指挥调度、双工互联、寻呼和短消息于一体。这个系统的技术和运营情况都已比较成熟,在全世界的用户已超过1200万。它的新一代可和GSM兼容工作以及话音和数据兼容的手机已经推出,价格已降到400美元左右,样式也可与新型蜂窝通信系统的手机媲美。iDEN系统进入到中国是比较早的,但真正建成,运营是在1999年初,这个网是由珠海新河公司和摩托罗拉公司合作在福建省的沿海地区(福州、泉州、厦门和漳州一线)建的、由福建省集群无线电话公司正式运营的我国第一个数字集群通信共网。

  这两个比较先进的数字集群通信系统都采用了比较先进的数字处理技术,包括多址方式、话音编码、信道调制以及其他一些新技术,特别是他们都采用了TDMA方式,但它们又各有特点,从TETRA和iDEN比较来说,iDEN系统比较适宜作共网使用;而TETRA系统具有较大灵活性,指挥调度功能比较齐全,加密和脱网功能较强,400MHz频段的TETRA系统在欧洲和其他地区建的专网已较多,所以它比较适宜于专网,TETRA也是一个比较成熟的系统,目前这个两个系统都在改进,即iDEN向小容量的网改进,以便适宜作专网用,而TETRA则向共网发展。

五、当前我国发展数字集群通信系统的情况

1.数字集群通信共网的发展还需要时间

  我国第一个数字集群通信共网是福建集群电话公司的iDEN网,此后对采用iDEN系统作共网运营的单位多起来了。因此在这以后的一段时间内,共网的发展确实有些"气势",特别是2001年7月信息产业部的518号文件的发布,接着又召开了宣贯518号文件的会议。在这前后的一年中,国内许多部门和单位都先后成立或筹备成立数字集群通信运营公司,准备建立数字集群通信网,在福建集群通信公司成立并运营后,深圳运联通和上海联通国脉是走在比较前面的两个公司,目前它们的数字集群通信网都已经运营并发挥了作用,尤其是上海联通国脉公司的网,在前期的Harmony网为上海APEC会议作了很好的服务后,现已扩展到40个基站的iDEN网。但是其他一些公司的命运就没有那么好了。由于信息产业部把数字集群通信定为基础电信业务,因此信息产业部领导在2002年5月下旬召开了有中国电信、中国移动、中国网通、中国联通、中国铁通和中国卫通等六家有实力的国字号公司领导参加的会议,征求他们对运营数字集群通信的意见。尽管当时只有中国铁通和中国卫通积极响应,但对那些非国字号的公司确实是一个很大的打击。因为这些公司中有的已经开始招标、有的已经确定要建设、有的已经在本省批准立项、有的正在筹集资金,还有一些公司虽然没有上述这些公司动作大,但也都已经跟踪了较长的时间。所以这个征求意见会议的召开等于宣判了非国字号公司运营数字集群通信的"死刑",于是这一、二十个公司纷纷"落马",有的公司在最短的时间内解体了,人员各奔东西;有的公司名存实亡,只留下了一块招牌;有的公司已经上市,但也只能收拾残局,偃旗息鼓......霎时间,刚开始有些“热气腾腾"的数字集群通信共网变得"消声匿迹"。由于人们没有真正领会好领导的意图,虽然不谈数字集群通信共网了,但各式各样的想法肯定都会有的。所以建议领导部门尽快发布一个文件,让大家很好地领会和贯彻好领导的意图,把数字集群通信共网真正搞起来。

  数字集群通信共网在我国肯定是要发展的,但按照目前的情况来看,共网并不是一、两天就能起来的。从现在具有资格运营的公司来看,他们接触数字集群通信技术和系统的时间似乎都并不很长,有些人员可能还是刚从其他专业转到数字集群通信这个行业中来,因此需要尽快了解和提高。尽管他们的工作都很积极的努力,而且也有相当的进展,例如有的公司已经作出了规划,并且开始实施第一期规划,还邀请了国内、外实力的公司产家一起制订规划和实施,可以说是决心很大。但是再抓紧,一些必要的过程还是不能跳过和忽视的,这都需要时间,例如与生产商进行技术交流和商务谈判也同样需要花费时间。而谈判成功、签订合同后,生产设备和供货都需要时间。所以要完成这些过程,即便最顺畅,也起码得一年甚至两年时间,而设备到货、系统和网络的设计和安装。调试。试运行都需要时间。另一方面,运营这么一个大的共网也不是一件简单的工作,资金、频率、技术、市场等都需要有几个关键的部门和一批得力的精英人员,不可能只靠一两位领导来完成所有的工作,这也需要时间。

  所以说数字集群通信共网的这发展尚需时日,但数字集群通信共网一定会发展的。

2.数字集群通信专网的发展将较快兴起

  前面已经谈到:主要是共网可以提高频率利用率,为更多的用户服务。因为目前集群通信应用的频段并不多,如我国的模拟和数字集群通信都被分配在800MHz和350MHz两个频段内,虽然分别有600对和500对频点,而且集群通信由模拟制进展为数字制也提高了利用率,仍嫌不够。因此频率共用也是满足发展的需求的一种措施。

  由于专网具有它的特殊性、独立性和安全性等特点,所以集群通信专网是不可取消的。专网是注重社会效益的,专网的建设应着重考虑效费比,用效费比来衡量是否建设符合要求;而共网则是在满足社会效益的基础上讲究经济效益的。因此专网的建设在系统和设备的价格上虽然可能比共网要高,但只要满足实际的需要,改用还是要用。

  从当前我国已经建设和正准备建设的数字集群通信专网来看,专网的数量正在上升。如已经建成和使用的有上海市公安局采用Motorola公司的Dimetra 系统,天津市水利局采用Nokia公司的TETRA系统;广州市地铁2号线采用Motorola公司的Dimetra系统;北京轻轨也采用Motorola公司的Dimetra系统;秦皇岛至沈阳铁路线采用Marconi公司的Elettra系统等。深圳市地铁的数字集群通信网正又开始重新招标;另外,天津市安全厅、天津市地铁和连云港某单位等三个部门都分别与Nokia、Motorola和Marconi等三家公司签约建设TETRA网,目前国内其他一些已确定要建轻轨和地铁的城市大部分也拟采用800MHz的TETRA系统。还有一个大家最关心的原北京华讯集团的Nokia公司签过框架协议的TETRA网已于2003年开始正式由北京网通等公司参股成立的北京正通公司出资建设,目前此网正在进行技术和商务谈判。

  实际上信息产业部早在2000年和2001年分别批准由Marconi、Nokia和Motorola等三家公司在四川成都、湖北荆州和湖北武汉各建过一个试验网,这三个试验网经过测试合格后都已相继拆除。

  从这些情况来看,有理由相信数字集群通信专网会较快兴起。


摘自《当代通信》