我国数字集群技术的发展

2019-11-03 09:17:31

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供稿：网友

　　一、目前我国集群发展的现状

　　数字集群技术从20世纪90年代中期在全球范围内兴起，得到了广泛的应用并取得了良好的社会效益和经济效益，如美国NEXTEL公司集群网络的成功运营。在我国，随着社会活动和经济活动节奏加快、范围扩大以及信息传输量剧增，社会作为一个有机整体，更需要各方面的协调配合，许多专业团体对可用于广域调度指挥的集群通信网络的需求目益迫切，为我国发展集群通信系统提供了经济和市场基础。目前在我国，数字集群还属于新兴产业，尤其是缺乏民族产业化的基础。从目前的情况看，我国数字集群移动通信设备的生产几乎还是空白，仍以引进为主。因此无论从市场发展前景的角度和市场发展机遇的角度来看，大力发展我国数字集群的民族产业化的工作，提供更高性能价格比的数字集群系统，无论对设备制造商还是运营商，在当前都是十分必要和紧迫的。

　　目前，国内的多个电信设备制造商，例如中兴、华为和大唐，都在大力研发数字集群通信设备，并已经研制出符合集群通信要求的数字集群系统设备。和目前较为成熟的国外几种集群技术所不同的是，这些系统具有很多中国企业的自主知识产权，系统的体系结构采用了目前更为先进和公开的移动通信技术，并在此基础上引入了自主专利技术，实现了数字集群系统的关键技术。另一方面，与国外技术的垄断和相对封闭相比，国内厂家研制的集群系统可以完全公开并标准化。

　　在国内，目前能够提供完整的数字集群设备和终端的系统包括华为公司开发的基于GSM的数字集群通信系统（GT800系统）和中兴公司开发的基于CDMA的数字集群通信系统（GoTa系统）。基于TD-SCDMA的数字集群系统目前也在方案制订当中。本位下面将对相对成熟的GT800和GoTa系统进行介绍。

　　二、 GoTa系统介绍

　　1. GoTa系统的特点

　　GoTa的含义是开放式集群结构（GlobalopenTrunkingArchitechture）。是为满足数字集群通信专网和共网用户的需要而开发的

　　GoTa的空中接口在cdma2000技术基础上进行了优化和改造，使之能够满足现代集群通信的技术要求。首先GoTa采用的呼叫方式是集群通讯中所特有的PTT方式的话音呼叫；为了提高呼叫接续速度，GoTa定义了一套相应的体制结构和协议栈，以满足集群通信系统的快速连接；为了支持群组呼叫，GoTa优化了空中接口，从而达到在同一个小区/载频下同一群组的用户在呼叫时能够共享同一条空中信道的目的。GoTa在处理通信连接时也采用了共享的方式，因此，这将减少网络处理呼叫时的时延。对用户来说，信道选择和分配的过程却是透明的。因此，GoTa具有快速的接入、高信道效率和频谱使用率，较高的用户私密性、易扩展性和支持业务种类多等技术优点。

　　2. GoTa系统的网络结构

　　GoTa系统的网络结构如图1所示。

　　图1GoTa系统网络参考模型

　　系统中包括如下逻辑功能模块和子系统。

　　l 集群终端

　　集群终端为用户提供CDMA集群系统的各种集群业务，同时也为用户提供传统的普通电话业务、补充业务、短消息业务和数据业务。终端通过空中接口和集群系统相连，提供集群调度功能。

　　l 基站子系统BSS

　　由基站收发信机BTS和基站控制器BSC组成。主要完成集群业务，数据业务和普通电话业务的接入功能。基站子系统BSS通过标准接口和调度子系统、CDMA核心网（包括交换子系统以及分组子系统）相连，满足集群终端的各种业务需求，包括集群业务、电信业务和数据业务。

　　l 调度子系统DSS

　　由调度控制中心DCC，调度归属寄存器DHR组成。DSS主要完成集群调度业务。DCC是集群呼叫的总控制点，完成集群调度呼叫的处理，包括鉴别集群用户、建立各种集群呼叫如私密呼叫和群组呼叫、判断集群PTT请求等。DCC作为调度控制中心，还接收反向链路来的集群语音数据，根据呼叫的性质再分发到对应的前向链路。

　　DHR完成数据库管理和配置功能，为集群用户提供群组注册、群组成员注册，并提供集群成员的本地信息以及集群成员的业务权限记录，完成呼叫统计和计费功能。

　　l 调度台

　　调度台是用户组中具有特殊权限的终端，可以分为移动调度台和固定调度台。

　　固定调度台同时与调度子系统和操作维护中心相连，可以发起和参与组呼、广播等调度业务，并能够实现对群组成员的管理功能。

　　移动调度台可以发起组呼、广播呼叫等调度业务，在组呼的话语权控制上有较高的优先级，具备简单的群组用户管理功能。

　　l CDMA核心网

　　CDMA核心网包括交换子系统和分组子系统。交换子系统主要完成电话互联业务、普通电话呼叫业务和部分增值业务，并提供相关业务功能用户信息的存储和管理功能。分组子系统的主要功能是为用户提供数据业务通道，从而向用户提供高速的分组数据业务服务。

　　3. 关键技术

　　与GSM和CDMA公共蜂窝移动通信系统相比，在数字集群系统中有两个特有的关键技术：业务信道的共享、呼叫的快速建立。

　　l 前向无线业务信道的共享

　　由于集群系统提供组呼业务，而CDMA系统是针对一对一呼叫的。因此在实现PTT方式的群组呼叫时，必须对CDMA系统进行改造，以实现前向资源（特别是前向业务信道）的共享。

　　为了实现前向业务信道共享，就必须对群组用户所使用的前向业务信道采用相同的调制参数，既同一组内的每个用户所分配的前向业务信道具有相同的长码掩码和WalshCode，这样相同的载波/扇区下同一个群组将使用同一个信道，从而达到前向信道共享的目的。

　　为了达到群组用户在前向信道共享的目的，在信令流程上必须增加相应参数（长码掩码和WalshCode）的传递。前向共享业务信道由F-FCH/F-SCH提供支持，并对前向信道的结构没有进行改动，与原cdma1x前向码道不同的是：建立码道时原设置的私有长码掩码改为调度组要求或指定的特殊公共长码掩码；不同的群组使用不同的长掩码和WalshCode。与cdma1x前向业务信道比较，Walsh码资源与语音用户相同，信道结构基本不变；长码掩码通过加密算法计算得到。

　　l 呼叫的快速建立

　　集群系统中PTT呼叫的另一个重要特色就是快速连接。如果CDMA系统未经改造，则呼叫建立的时间将不能满足PTT呼叫应用时的需要。

　　为了解决快速连接必须从两个方面着手，一是将信令流程进行改造，减少不必要的流程和协商，尽量采用并行处理方式，节省用户的接入时间,满足PTT呼叫方式。另一方面，可通过使用增强型的接入信道，增加基站接入信道数量以及通过允许集群移动台增大初始发射功率、功率增加步长，以及提高系统的接收灵敏度、优化搜索策略等技术，将接入试探控制在极短的时间内完成。另外，为了提高移动台的接入成功率和通话的稳定性，系统可以考虑采用 access PRobeHandoff、AccessHandoff、Channel－assignament into soft/softer Handoff 等技术。

　　三、总结

　　目前在我国使用的国外的数字集群技术主要有iDEN和TETRA系统，GoTa和GT800和目前这两种集群技术所不同的是GoTa和GT800具有很多自主知识产权，空中接口和体系结构采用了目前移动通信系统所采用的技术，且接口可以公开并标准化，而TETRA和iDEN都是含有国外厂家所独有的几十项专利技术，除外部接口外，内部接口基本不公开，限制了我国企业针对这些集群系统的开发。

　　从技术的角度来讲，GoTa系统是基于CDMA2000系统的基础上开发的，除了集群的一些关键技术和业务已经达到集群通信的要求并且与TETRA和iDEN的指标相当之外，在今后通信未来发展的潜力方面也比TETRA和iDEN存在更大的优势。对于GT800，则在GSM-R的基础上作了大量的改进工作，以支持更多的业务和功能，并且在第二阶段的系统中，将基于TD-SCDMA系统开发。

　　在未来数字集群通信的发展中，除了集群的话音通信模式与蜂窝通信有着较大差别外，在其他应用领域，如数据业务等众多功能，两者将越来越接近。以满足未来集群通信用户的综合需求。而国内的这些技术，在这些方面为运营商考虑今后集群网络的发展提供了更多的选择。

　　为了验证国内集群技术的可行性和存进其在今后的发展，在信息产业部相关部门的领导下，由信息产业部电信研究院牵头成立了数字集群技术试验专家组，进行国内数字集群技术的测试和标准制订工作。这些工作目前都在顺利进行当中。笔者个人衷心希望我国数字集群通信产业能够蓬勃发展，我国的数字集群民族产业能够在我国未来数字集群通信的发展中占有重要的一席之地。

　　
----《通信世界》