集群通信系统简介及主要技术介绍

以同时传送 6 路数字话， 并可动态分配带宽， 再加之频率复用技术和蜂窝组网 技术，从而使得有限频点的集群通信网具有大容量、大覆盖区、高保密和高通 话清晰度的特点。该系统具有蜂窝无线电话、调度通信、无线寻呼台及无线数 传功能。iDEN 数字集群系统使用的语音编码技术是先进的矢量和激励线性预 测编码技术(VSELP)。 它将 30ms 的语音作为一个编码子帧， 得到 126 比特的语 音编码输出，即信源编码速率为 4.2kbit/s，再加上 3.2kbit/s 采用多码率格 形前向纠错码， 形成 7.4kbit/s 的数据流， 使信号电平在较高或较低的输出情 况下，都可改善音频质量，得到高质量的话音输出信号。在系统覆盖范围的边 缘地区，VSELP 改善话音信号的效果更好；它的调制技术采用 M-16QAM 调制， 是专门为数字集群系统开发的一种调制技术， 具有线性频谱， 25kHz 信道能 使 传输 64kbit/s 的信息而且该种调制方式还可以克服时间扩散所产生的不利影 响；iDEN 数字集群系统采用了前向纠错(FEC)技术，在译码时自动地纠正传输 中出现的错误，当某一帧的数据严重丢失时，用 FEC 不能重新产生数据，则使 用自动请求重发(ARQ)技术，能确认没有收到的数据，并要求重新发送丢失的 数据。iDEN 系统从 1994 年问世，通过约 3 年的推广，相继在北美、南美及亚 洲 13 个国家投入商用。在运营商和最终用户反馈的基础上，系统进行了不断 的改进和完善，于 1997 年底进入成熟期。iDEN 系统在全球许多地区得到了广 泛的应用，用户总数已经超过了 1000 万，覆盖的区域遍及亚洲的日本、韩国、 菲律宾、新加坡、关岛、以色列以及美洲的美国、加拿大、墨西哥、哥伦比亚、 巴西、阿根廷和秘鲁等国家。 GoTa 是中兴通讯自主推出的基于 CDMA 技术， 面向未来技术演进的新一代 数字集群通信系统，GoTa 的含义是开放式集群架构(Global Open Trunking Architecture)， 是为满足数字集群通信专网和共网用户的需要而开发的系统， 它可以提供共网集群和专业调度统一的业务模式， 提高网络综合竞争能力， 吸 引更多专业和社会集群用户入网， 创造更多运营收入， 由于 GoTa 系统采用 CDMA 技术，通过对空中接口进行改造和优化，使其适应数字集群业务需求，具有容 量大，覆盖面广，抗干扰能力强等优点，除了基本集群调度业务，GoTa 还提 供成熟完善的移动传统业务，包括基本电信业务、补充业务、短消息业务和高 速数据(153.6kbit/s)业务， 另外还可以实现集团虚拟专用网(VPN)的功能， 最 终用户可以管理其终端用户的终端设备配置，包括开户，增加新服务，更改调 度私密号、 组号、 电话号码， 重新编组， 随时取得详细通话清单和使用统计等。 GoTa 系统集群业务主要包括一对一私密呼叫，一对多群组呼叫，动态重组， 强拆强插，迟后接入，呼叫显示，通话提示，呼叫前转等等；数据业务包括分 组数据业务，消息类业务以及定位业务等等。在信息产业部的部署下，中国铁 通在沈阳，长春，重庆等地开展了数字集群商用试验，由中兴通讯在中国铁通 辽宁分公司开通的实验局顺利通过了信息产业部电信研究院通信标准研究所 的 MTNet 实验室测试。由信息产业部发布的《基于 CDMA 技术的数字集群系统 总体技术要求》，GoTa 系统是唯一符合该国家标准的数字集群产品，它填补 了中国在集群通信领域知识产权的空白， 对中国通信企业掌握核心技术， 取得 竞争优势具有重要意义。有理由相信，随着时间的不断演进，我国的集群通信 必将有着群系统带来极大的好处。 1998 年 3 月， 国际电信联盟(ITU)根据各国提交的集群通信系统标准制定 了 APCO 25、Tetrapo1、EDACS、TETRA、DIMRS、IDRA、FHMA 等 7 个数字集群 通信系统的国际标准，在这些标准中，APCO 25、Tetrapo1、EDACS 等 3 个为 频分复用(FDMA)的技术标准，TETRA、DIMRS(后来改名为 iDEN)、IDRA 等 3 个 为时分复用(TDMA)的技术标准，FHMA 为采用跳频多址技术的标准。从目前的 应用来看，TETRA 和 iDEN 两个系统应用较为广泛，另外由中国中兴通讯提出 的 GoTa 技术的发展也越来越成熟，填补了中国在集群通信领域知识产权的空 白，下面针对这三种技术逐一进行介绍： TETRA 标准由欧洲电信标准研究所(ETSI)于 1995 年正式确定，自从公布 以来， 一直在进行不断的修订和完善， 并在原有的基础上增加了一些新的标准。 它是一种基于数字时分复用(TDMA)技术的无线集群移动通信系统技术标准， 定 义了一系列开放接口、 呼叫服务和协议， 它不仅提供了数字化的一对一全双工 移动电话服务，还可以提供短数据信息服务、分组数据服务以及一对多群、组 的调度功能。TETRA 系统特别适合于作为公安、消防、急救中心、机场、港口 码头、铁路运输、出租汽车和公共汽车调度、城市地铁、高速公路管理、城市 交通管理、电力、防洪、石油、供热、天然气输送等部门使用的、集全双工移 动电话、调度组呼、移动数据等功能为一体的综合移动通信平台。由于大量采 用数字处理技术， TETRA 系统具有丰富的服务功能、 具有更高的频率利用效率、 具有通信质量更加均匀的覆盖范围。 TETRA 系统还支持功能强大的移动台脱网 直通(DMO)模式。在收发数据时，TETRA 系统将每个 25KHz 载波分为 4 个时隙， 从而使每个 25KHz 载波同时支持 4 路话音或数据， 可应用于进行慢速扫描图像 传输、静止图像传输、收发电子邮件、收发高分辨率传真、文件发送等多种数 据传输，也可以与因特网互联；在 TETRA 系统中每个用户信道的通信能力为 7.2kb/s，每载波总通信速率最高可达 28.8kb/s；TETRA 系统在一个载波内可 以容纳四个时分信道， 话音和数据可以在不同的时隙被接收和发送， 无线电频 谱的利用率高；TETRA 系统还具有语音和数据加密功能，TETRA 标准本身包括 对空中接口的加密措施， 这可以有效地防止非法用户进入系统， 防止对空中无 线电信息进行非法拦截； 另外由于采用开放的 TETRA 标准允许来自多个设备制 造商的不同产品工作在同一个 TRETRA 数字集群移动通信系统。由于它标准公 开，技术先进，功能丰富，逐渐被世界许多国家所接受，该标准也像 GSM 数字 蜂窝移动通信标准一样，从一个欧洲标准逐渐成为一个走向世界的国际性标 准， 在中国 TETRA 已经被接受为数字集群行业标准， 在美国， TETRA 已作为 APCO TDMA 标准之一，另外俄罗斯也把它作为标准，截止到 2004 年 7 月，TETRA 已 经在全球 65 个国家签署了 505 个合同。欧洲和欧洲自由贸易地域的大部分国 家已经建设和使用 TETRA 标准。2005 年初，信息产业部电信研究院通信标准 研究所组织了北京集群政务网终端测试，测试在北京正通数字集群平台上进 行，正通网使用 TETRA 系统，测试结果非常理想，为支持北京市政府开展奥运 准备工作打下了良好的基础。 IDEN 系统是于 1994 年在美国洛杉矶由摩托罗拉公司推出的集数字话音传 输为一体的综合数字集群通信系统，采用 TDMA 技术，使得在 25kHz 信道上可
集群通信系统简介及主要技术介绍
摘要 集群通信系统是当今发展迅速的一种专用移动通信系统， 本文介绍了集 群通信系统的组成、特点和发展，以及集群通信的几种主要技术类型。 关键字 集群 TETRA iDEN GoTa
移动通信是当今发展最快、 应用最广和技术最前沿的通信领域之一。 移动 通信分为公众移动通信和专用移动通信，公众移动通信与公众的生活密切相 关，大家都很熟悉；与公众移动通信发展相对应，专用移动通信亦有其重要的 市场定位和需求。 集群通信系统是一种用于集团调度指挥通信的移动通信系统， 主要应用在 专业移动通信领域。 该系统具有的可用信道可为系统的全体用户共用， 具有自 动选择信道功能，它是共享资源、分担费用、共用信道设备及服务的多用途、 高效能的无线调度通信系统。 集群通信系统的组成与公众移动通信系统类似， 但是又有自己的特点。 它 由基站，移动台，调度台以及控制中心组成。基站由若干基本无线收发信机、 天线共用器、 天馈线系统和电源等设备组成， 天线共用器包括发信合路器和接 收多路分路器，天馈线系统包括接收天线、发射天线和馈线；移动台是用于运 行中或停留在某未定地点进行通信的用户台， 它包括车载台、 便携台的手持台， 由收发信机、控制单元、天馈线(或双工台)和电源组成；调度台是能对移动台 进行指挥、调度和管理的设备，分有线和无线调度台两种，无线调度台由收发 机、控制单元、天馈线(或双工台)、电源和操作台组成，有线调度台只有操作 台；控制中心包括系统控制器、系统管理终端和电源等设备，它主要控制和管 理整个集群通信系统的运行、交换和接续，它由接口电源、交换矩阵、集群控 制逻辑电路、有线接口电路、监控系统、电源和微机组成。 集群通信的最大特点是话音通信采用 PTT(Push To Talk)，以一按即通的 方式接续，被叫无需摘机即可接听，且接续速度较快，并能支持群组呼叫等功 能，它的运作方式以单工、半双工为主，主要采用信道动态分配方式，并且用 户具有不同的优先等级和特殊功能，通信时可以一呼百应。 随着数字技术的发展，集群通信系统已经逐渐发展成为数字集群通信系 统，数字集群系统具有很多优点，它的频谱利用率有很大提高，可进一步提高 集群系统的用户容量； 它提高了信号抗信道衰落的能力， 使无线传输质量变好， 即提高了话音质量； 由于使用了发展成熟的数字加密理论和实用技术， 对数字 系统来说，保密性也有很大改善；另外，数字集群移动通信系统可提供多业务 服务，也就是说除数字语音信号外，还可以传输用户数字、图像信息等，由于 网内传输的是统一的数字信号，容易实现与综合数字业务网 ISDN、PSTN、PDN 等接口的互联，因此极大的提高了集群网的服务功能；最后，数字集群移动通 信网能实现更加有效、灵活的网络管理与控制，在数字集群网中，用户话音比 特源中插入控制比特比较容易实现， 即信令和用户信息统一成数字信号， 这种