数字对讲机和数字集群

数字对讲机和数字集群

1 专业陆地移动通信数字化的趋势

专业陆地移动通信自1920年代诞生以来，一直用来满足各工业企业、政府、公共安全和其它组织的内部调度指挥通信需要。发展到今天，狭义的专业陆地移动通信主要指工作在VHF、UHF和800MHz频段的常规对讲和集群移动通信系统和设备。专业移动通信的应用范围非常之宽广，不同专业用户有许多个性化、差异化的需求。专业无线电业务提供话音通信或数据通信，使行业用户对其工作和生产过程能够有效实施控制、保护员工或公众安全，在自然灾害和其它紧急情况下快速反应。在专业移动通信领域，无论常规对讲系统还是集群移动通信系统都有其存在的价值，个性化和差异化造就了技术创新的空间。

数字通信技术正在取代模拟通信技术，在专业陆地移动通信领域也是如此。

与模拟常规和模拟集群通信技术相比，数字常规和数字集群通信技术为专业移动通信带来许多革命性的变革。第一，数字技术可以更高效利用无线电频谱资源。数字通信系统在一个频道上能够承载多个业务信道，从而容纳更多用户。提高频谱利用率，作为一种解决频率资源不足的方案，具有长远的意义。第二，提供话音和数据综合业务。用户能够获得更多、更准确的信息来提高工作效率。与模拟通信技术相比，数字通信系统具有更强的数据处理功能，使更多的数据应用可以被集成到一台无线通信设备中，使用户的应用解决方案更完善。第三，数字通信技术能够在更大的范围内改善话音音质，提升通信质量。由于数字通信技术拥有系统内纠检错功能，和模拟通信技术相比，可以在更大范围内传送准确的语音和数据，减少话音失真度和数据误码率。数字系统对环境噪声有出色的抑制能力，在非常嘈杂的环境下也能收听清晰的话音。

2 数字对讲机和数字集群标准

欧洲电信标准协会(ETSI)制定的数字对讲机标准是最具国际影响力的地区性标准，包括DMR和dPMR数字对讲机标准。

ETSI于2005年12月发布了dPMR(数字专用移动无线电)标准。该标准规定了物理层和数据链路层的基本参数，以及支持的业务。

dPMR的市场定位是公众对讲机，只支持对讲机和对讲机直接通信的操作模式，工作频率为446.1～446.2MHz，即频率使用免许可，最大有效辐射功率为500mW。多址方式采用FDMA，信道带宽为6.25kHz。

ETSI于2005年4月发布DMR(数字移动无线电)标准。该标准规定空中接口物理层、数据链路层，呼叫控制层、短数据和分组数据协议、集群业务。标准把业务划分为3类：I类为工作在免许可频率，低功率的直通操作通信;II类可以工作在直通方式或转发器方式，需要频率许可;III类为采用中心控制器的集群模式，需要频率许可。

DMR的主要技术参数如下：工作频率30MHz～1000MHz;信道间隔12.5kHz;调制方式 4FSK;多址方式 2时隙TDMA;传输速率 9.6kbps;语音编码，由厂家自定;发射功率，由厂家自定。

DMR支持的业务分为两类：(1)语音业务，包括单呼、组呼、全呼等功能。(2)数据业务，包括IP数据、

短数据、状态消息等。

采用数字对讲机的好处：频率利用率提高，系统容量增加，可以实现GPS定位、短数据、状态信息传送等功能。

由于市场定位不同，dMPR和DMR相比，有其特点。例如：通信距离较近，晶振稳定度要求高，技术指标高。

数字集群技术则是更加复杂的技术，适用于用户更密集，要求高级的调度指挥功能，更高的数据能力的用户使用。面向关键任务的数字集群系统，具备完整的面向关键任务的特性，可以实现完整的端到端解决方案，具有高度的综合语音和数据能力，可以灵活扩展网络规模，是高度可靠的系统，能够针对具体任务量身定制解决方案。

ETSI制定的TETRA数字集群标准和美国公共安全通信官员协会(APCO)制定的APCO P25标准是应用最广泛的面向公共安全通信的数字集群标准。我国信息产业部和公安部都采纳TETRA作为我国的数字集群标准。

TETRA采用4:1 TDMA，在25kHz带宽内通过最高28.8kbps的数传速率，采用ACELP声码器，具有很高的抗噪性能，呼叫建立时间小于500ms。TETRA标准定义了二十多种补充业务，为公共安全、轨道交通等关键任务提供灵活、丰富的调度指挥功能。TETRA在交换侧、调度台侧、用户机侧提供的应用开放接口，为用户个性化的应用开放提供丰富的应用开放能力，便于用户开发量身定制的完整的端到端解决方案。

3 专网市场的差异化

专业移动通信的用户基本上可以分为下列几类：公共安全类，包括警察、消防、急救等用户;交通运输类：包括铁路、城市轨道交通、机场、港口、公交、货运等;市政服务类，包括电力、水务、煤气、供暖等;服务业，包括批发、零售、分销、金融、快递等;政府部门类，包括各级政府、园林绿化、城市路灯等;工业企业，包括采矿、冶炼、制造业等;军事，例如非作战和后勤部门等。

专业陆地无线通信(包括常规对讲机和集群对讲机)用来保障现场人员或非现场人员的联系，以确保有效的指挥控制，其共性要求是：

——按讲通信，即按即讲。特别在紧急情况下，或者对于通信建立时间过长(例如500毫秒)不可接受的用户，只有对讲机可以保证其直接、即时、面向关键任务的通信。

——组呼通信，保证事先定义的或者临时定义的组的成员之间可以即时通信。

——话音清晰，使用户可以在嘈杂环境下都能听清楚。

——设备坚固耐用，要求设备能够承受高温、低温、跌落、防水防尘、冲击、振动、电磁兼容等要求，具备在恶劣的环境中使用可靠.

——通信网络可靠、安全，确保网络的独立性和可靠性，维持可靠通信。

——指挥和控制的要求，可以有效协调和调度关键任务操作，包括支持预案化的操作。

在数据应用方面，对移动数据的需求开始显现：例如自动车辆定位和单兵定位，现场无线接入企业/

政府数据库;现场收集的数据同步传送到办公室，不需要回到办公室重新输入;减少人为差错;工作状态和工作指令的数字化。越来越多的用户期望通过关键数据的传送，来提高组织机构的生产率;降低操作成本;减少工作循环时间，改善用户服务;提高个人安全性;更加有效利用无线电资源，减少语音业务负荷，减少阻塞。

专业无线电系统用来满足这些用户的差异化的特殊需要。大量的专用通信网，都不需要大范围联网，甚至仅覆盖一个工业企业内部，因此没有要求那么严格的标准化。专业用户相信有的需求只有自己的系统才能做到，如：不用拨号直接接入无线电信道，覆盖到商用系统不提供服务的地点，在话务量高峰期间不会发生系统阻塞，系统高度的可用性，紧急情况下优先接入，工作需要的或政府政策管理要求的特殊设备等。许多专业用户也指出只有自己的专业通信系统才能够分清工作失误的责任划分。

各种专业陆地移动通信系统的适应于解决各种各样的用户的问题，满足了专业通信生产的需要。事实上，没有一种十全十美的技术，能够满足所有用户的调度指挥需要;每个技术都有其自身的优势，解决用户的面临的主要问题。另一方面，各种用户也可以根据的自己工作的需要和预算情况来作出选择和取舍，作出最适合自己的决定。

用户应该根据自己的预算和需要来选择最适合的技术。例如，模拟系统比数字系统便宜，也能够满足基本的通话需要。数字技术能够在功能上有所增加，满足用户的数字传输需要。常规系统比集群系统便宜，但能够支持的话务量会低。集群系统满足高话务量的需要，集群功能特性也随之丰富。

从功能特性上看，集群系统和常规对讲有较大区别，有的功能是特定用户特别需要的。例如：集群系统的网络的可靠性较高，具备更完备的指挥调度功能，可以更好满足警察的要求。有比如，常规系统的接入时间比集群快，因为其信道随时待用，不需要信道请求进程。由于增加控制设备，集群系统比常规系统的投资更大。

是否选择集群系统，用户数量是一个关键因素。集群系统每个信道容纳的用户数量比常规系统多，在频率紧张地区，选择集群系统，可以缓解用户数量增长的矛盾。

从技术特性上看，数字通信技术和模拟通信技术也有较大差别，有的也是用户特别需要的。例如：数字通信技术的通信保密性更好，支持车辆定位和个人定位，能满足用户的高可靠数据传输要求。采用数字技术常规和集群对讲机的话音比模拟调频话音要清晰得多。

是否选择数字技术，用户需要是一个关键因素。吸引用户的因素包括：数字技术的保密性比模拟技术好;在频率紧张地区，选择数字技术，可以有效缓解用户数量增长的矛盾;用户采用数据传输(GPS，数据库查询，数字化调度)，可以有效提高生产率和员工安全性。

专业陆地移动通信的应用十分宽广、有许多个性化的需求。没有一种技术或产品能够包打天下，通吃市场。用户选择时应根据工作实际要求和条件，选择最适合自己的技术和产品。