集群通信技术

具有控制、交换、中继功能。
总之，集群通信系统是共享资源，分担费用，向用户提供优良务 的多用途、 高效能而又廉价的先进无线调度通信系统。
1.3 集群通信系统基本网络结构
通常人们习惯地按照覆盖区半径大小、服务区的几何形状来对系 统的网络结构分类。按照覆盖区半径的大小，分成大区网、中区网、 小区网；按照服务 区的几何形状，分成框状网、带状网、蜂房状网 等等。根据国内外各种资料来看， 集群通信系统的网络结构有下列 四种方式：
如果该移动台是合法用户，网络终端通过计算机分配一个空闲信 道给该用户接上有线电话，建立通信。此信道被占用后，其它任何无 线用户不得在其拆线之前使用信道。
如果没有空闲信道，系统繁忙时，要求通信的用户被编入等候行 列进行排 队。此时，网络终端会自动发出无空闲的繁忙信号，请稍 候。
一旦有空闲信道时，网络终端会自动回叫排在第一位的用户，建 立通信，而无需再操作任何系统。
追溯到它的产生，集群的概念确实是从有线电话通信中的 “中继” 概念而 来。1908年，E．C．Mo1ina发表的 “中继”曲线的概念等级， 证明了一群用户的若干中继线路的概率可以大大提高中继线的利用率。 “集群”这一概念应用于 无线电通信系统，把信道视为中继。“集群” 的概念，还可从另一角度来认识， 即与机电式(纵横制式)交换机类比， 把有线的中继视为无线信道，把交换机的标 志器视为集群系统的控制
传统的专用业务移动通信系统指的是应用于某个行业或某个部门 内以调 度指挥为主要特征的移动通信系统。这种通信方式顺其发展过程来看，从 一 对一单对对讲开始，到单信道一呼百应且进一步到选呼系统，后来发展成多
信道自动拨号系统，它们的主要特点在于信道是 “专有”的。也就是 说通话过程中 用户使用的频率是固定的，这就导致一旦用户选择了某 信道，那么它的通话就只 能在这一信道上，直至通话结束；如果这一 信道已被其它用户占用，则它就不能 选择其它空闲信道，从而出现阻 塞。由此可见，传统的专用业务通信系统频率利 用率低，而导致通信
(4)按控制方式分
有集中控制方式和分散控制方式。集中控制式
是指由一个智能终端控制，统 一管理系统内话务信道的方式。分散
式是指每一信道都有单独的智能控制终端的 管理方式。
(5)按呼叫处理方式分
有损失制和等待制系统。损失制系统中，
当话音信道占满时，呼叫被示忙， 要通话需重新呼叫，信道利用率
低。在等待制系统中，信道被占满时，对新申请者采取呼叫排队方式
处理，不必重新申请，信道利用率高。
1.6 集群通信的工作过程
网内的所有用户均未通信。
所有移动台(车台、手持台等)、固定台及中心台都守候在自身的 信道上。
移动台与有线电话互连时，它通过自身的信道，发出一串数字信 令，给中心台的网络终端。
网络终端收到数字信令后，首先确认该移动台是否是合法用户，
如果该移动台没有进行入网登记处理，将不提供服务。
2.1.2 传输集群
传输集群又称发射集群。在 “纯正”传输集群中，仅对单一半 双工无线传输期间分配信道。因为半双工操作一般需要在移动台的用 户压下和释放 “按讲 开关”按钮；当用户按键时，可把检测到的一 个确定而可靠的“传输结束”信令发送到基站控制器，这个信令可用 来指示该信道可以再分配使用。基站接到该信令之后收回信道并将该 信道分配给其它用户使用。所以在传输群方式中不会由于通话暂停而 仍然占用信道，浪费信道的使用，从而信道利用率就高了。
2. 3集群通信系统信令的分类
集群通信就是多个用户共用少数几个无线信道。为了确保通信中的保密 和有秋序，保证系统有机协调地工作，系统必须要有完善的控制功能并遵循 某些规定。这样就需要一些用来表示控制和状态的信号及指令。
集群通信系统的信令主要有下列两种分类方式:
一是按信令功能可分为控制信令、选呼信令、拨号信令三种;
质量降低。针对上述专用业务移动通信系统中存在的缺点，就产生了 高层次的专用 业务移动通信形式——集群通信系统。
1.2 集群通信系统特点
共用频率 将原来配给各部门专有的频率加以集中，供各家共用。
共用设施由于频率共用，就有可能将各家分建的控制中心和基站 等设施集中合建。
共享覆盖区可将各家邻近覆盖区的网络互连起来，从而获得更大 覆盖区。
2.2.2非专用信道的分布控制方式 在这种方式的集群通信系统中，每个基台(又称转发器、中继器)都有一
个逻辑板负责信道的控制和信号转发。基地台间的信息交换是通过一条高速 数据总线(同轴电缆)进行。移动台可在任何空闲信道上实现接入操作。由于 每个信道既要作话音传输，又要传输信令。所以它用低于话音频带(300Hz以 下)的亚音频(如150Hz)调制数字随路信令，它可与话音同时传输，不占信道。
模拟的集群移动通信网可实现频率复用，从而提高了系统容量，但是随着 移动用户数量急剧增长，模拟集群网所能提供的容量已不再能满足用户需求， 问题的关健是模拟集群系统频谱利用率低，模拟调频技术很难进一步压缩已 调信号频谱，从而就限制了频谱利用率的提高。与此相比，数字系统可采用 多种技术来提高频谱利用率，如果用低速语音编码技术，这样在信道间隔不 变的情况下就可增加话路，还可采用高效数字调制解调技术，压缩已调信号 带宽，从而提高频谱利用率。
共享通信业务可利用网络有组织地发送各种专业信息为大家服务。
分担费用 共同建网可以大大降低机房、电源等建网投资减少运营人 员,并可分摊费用。
改善服务 由于多信道共用，可调剂余缺、集中建网，可加强管理、 维修，因此提高了服务等级,增加了系统功能。
具有调度指挥功能。
兼容有线通信。
智能化，微机软件化，增加了系统功能。
二 集群通信工作方式与信令
2.1 集群方式
在一个多信道调度无线系统中，“集群”是指向正在申请服务 的用户自动分配信道，调度无线信道的集群基本技术方法有以下几种：
2.1.1 信息集群
使用信息集群(亦称消息集群)，在整个调度通话期间，给它分配 一条无线信道。从移动台按键开始，中继站(基站)要经过6到lO秒 “脱离”时间才能完成信息集群。如果在这脱离时间内别的移动台或 调度员起动另外的信息传输， 则仍保持原先的信道分配。这种技术 效率低，因为在传输时间内若没有信息传输时仍然分配信道，并且在 每个信息结束后的6秒 “超时”内信道仍然被分配。
器，当中继为全利用度时，就可认为是集群的信道。
集群系统控制器能把有限的信道动态地、自动地最佳分配给系统的所有用户，
这实 际上就是信道全利用度或我们经常使用的术语 “信道共用”。
综上所述，所谓集群通信系统,即系统所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。
(4)控制中心
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。
集群通信系统的控制中心原理示意图见图 1．5。
其中有一个中央处理器，一个交换矩阵；一个调度指令台，对应 一个收发基地台。
(2)按信令占有信道方式分 有固定式和搜索式。在固定式中，起呼占用固 定信道。搜索式起呼占用随机 信道，需不断搜索变化的信令信道，忙时信令 信道可作话问信道，新空出的话音信道可接替控制信道。固定式实施简单， 后者实施复杂。
(3)按通话占用信道分 有信息集群(亦称消息集群)和传输集群。信息集群 系统中，用户通话占用一 次信道完成整个通话过程，而传输集群系统中，一 次完整的通话要分几次在不同的信道上完成。
的信令。因此要求拨号信令与市话网具有兼容性，并适于在无线信道中传输。
三 数字集群通信系统综述
3. 1数字集群移动通信系统的特点
模拟集群移动通信网的主要问题是频率低;所能提供的业务种类受限，也 就是说不能提供高速率数据服务;保密性差，容易被窃听;移动设备成本高， 体积大，网的管理控制存在一定的问题等等。采用数字通信就表现出了数字 集群通信的优缺点。 1.频谱利用率高
控制中心主要处理所管辖基站区内和越区至本基站区内移动用户 的业务。至 于越区用户识别码的登记、控制频道分配、有线或无线用 户寻找越区用户的业务， 换言之，即位置登记、转移呼叫、越区频道 转移的漫游业务，将区域控制中心处理。这样就形成了二级管理的区域 网。
1.4 集群通信系统的基本设备及组成
(1)基站 它由若干基本无线收发信机、天线共用器、天馈线系统和
另一种是按信令形式分类，可分为模拟信令和数字信令两大类。
下面简要介绍三种信令：
(1)控制信令
控制信令用来控制基地台与移动台之间信道的连接、断开以及移动台无线 信道的转换。此外，还用来作为监控和状态显示。它包括各种状态监视信号、 空闲信号、分配信道、拆线、强插、强拆、限时、位置登记、遥毙、报警信 令等。
单、单点、单中心网络；
单区、多点、单中心网络；
多区、多中心网络；
多区、多层次、多中心网络。
这里所谓 “中心”是指具有控制、交换功能的通信中心，它同时 具有与市 内电话网联接的功能；所谓 “点”是指具有无线电信号收 发功能的基地站。下面详细介绍一下实际应用最多的类型。
1．单区、多点、单中心网络 如下图所示，它由一个控制中心、多个基站、有线或无
集群通信技术
一 集群通信系统概述 二 集群通信工作方式与信令 三 数字集群通信系统综述
一 集群通信系统概述
1.1 集群通信系统的概念
集群通信系统，是一种高级移动调度系统，代表着通信体制之一 的专用移动通信网发展方向。
CCIR称之为Trunking System(中继系统)，为与无线中继的中继 系统区别，自1987年以来，更多译者将其翻译成集群系统。
(2)选呼信令
选呼信令用来控制移动台按自己的身份码接入系统，它包括单呼、组呼、 群呼信令等。一个集群通信系统拥有许多移动用户，为了在众多用户中呼出 其中某一用户而不至造成一呼百应的状态，给每个移动台规定一个确定的地 址码，其他控制台按照地址码选呼，这样就可建立与该移动用户的通信。