数字集群通信的应用与发展

zjol

一、我国数字集群通信已经兴起
　　模拟集群通信进入我国大约是在1988年前后，而数字集群通信开始在我国进行宣传是在1993年。所以，集群通信在我国推出的时间并不晚，但是为什么到现在才走到这样一个地步呢?回过头来看，在1995年前后模拟集群通信曾经一度走入低谷，后来经过各方面的努力，大约过了三、四年的时间才开始复苏，而在这个时期数字集群通信又开始进入我们的视线。因此，希望数字集群通信不要再走模拟集群通信的路，能够正常地发展。说实在的，数字集群通信若再重蹈覆辙，那末我国的集群通信事业将越来越落后，我国的集群通信就可能再也没有发展的机会了。
　　后来，2000年12月28日信息产业部发布了我国《数字集群移动通信系统体制》行业推荐性标准，该标准推荐了TETRA和iDEN两种体制。而信息产业部无线电管理局也分别在2001年、2002年和2003年陆续发布三个发展数字集群通信的通知，即大家称之为518、387和112号文件；电信管理局也于2001年提出过一些对运营共网的想法，即：网络以指挥调度为主；选用哪个体制由运营商和使用部门确定；一个省或地区可以有2个网，但不能超过3个，以及频率资源和号码资源的规定等。
　　这些都确实振奋了大家的信心和情绪。
　　1.我国模拟集群通信曾一度走入低谷
　　其原因可能是：
　　(1)正确宣传集群通信不够，没有大张旗鼓地宣传集群通信的特点和优点，以及它和蜂窝通信的区别；
　　(2)一段时间内(大约在1994—1996年期间)在使用模拟集群通信时有误导，主要是有些运营商曾采用模拟集群通信的双工手机和蜂窝通信争夺移动通信公用网的市场，结果全都败下阵来。
　　2.我国发展数字集群通信的有关政策
　　在“第六届集群通信应用与发展论坛”上，无线电管理局的刘岩副局长已经对发布的三个文件精神阐述得很清楚了，下面根据我们的理解，把它们的主要内容再简单介绍一下。
　　(1)信息产业部[2001)518号文件“关于800MHz集群频率使用管理有关事宜的通知”文件的主要内容为：
　　1)停止为800MHz模拟集群通信系统指配频率；
　　2)搞好800MHz数字集群通信系统频率使用规划；
　　3)加强800MHz数字集群频率集中管理。
　　以及有关350MHz和380MHz频段专用频率使用规定的通知等
　　(2)信息产业部[2002]387号文件“关于调整800MHz集群系统频道配置方式有关问题的通知”的主要内容：
　　1)800MHz频段的信道配置由原来的按组配置方式调整为连续信道配置方式；
　　2)重新规划806—821/851—866MHz　600对频点：
　　——1—400频道序号(806—816/851～861MHz)主要用于服务范围涉及三省以上组网、军网及其他特殊的需求，由国家无委管理：
　　——401—600频道序号(816—821/861—866MHz)主要用于省、自治区。直辖市范围和相邻两省、自治区、直辖市范围内组网需求，但需经国家无委批准；
　　——仍在运行的模拟集群网均由所在地区的无委管理，并应统一在816—821/861—866MHz频段内安排适当频率予以过渡。
　　(3)信息产业部[2003]112号文件“关于调整800MHz集群频率使用管理有关问题的通知”。主要内容：
　　1)2003年9月30日起收回原国家无线电管理机构分配给国家各部委使用的800MHz模拟集群通信频率，由国家无线电管理机构重新统一规划、分配；
　　2)目前仍在运营的模拟集群网由各地无无线电管理机构管理，并在816—821MHz/861—866MHz频段内安排适当频率予以过渡。
　　(4)电信管理局的陈家春处长在“第六届集群通信应用与发展论坛”上的发言也已经表明了政府对发展数字集群通信的基本原则和指导思想。她指出发展数字集群通信应坚持以专业调度应用为主，避免重走模拟集群市场定位不准、标准不统一、与蜂窝移动网争夺用户的老路，形成以“共网(专网共用)为主、专网(专用)并存”的格局。在共网运营模式上，以“共网运营、基础业务、先行试验。扶优扶强、规模经营、适度竞争。强化安全“为指导思想，积极稳妥地推动800MHz数字集群业务在我国发展和应用”。她还提出政府的发展和管理思路主要是；
　　1)根据《电信条例》规定，数字集群通信共网运营业务属于第二类基础电信业务；
　　2)共网运营以全国性运营方式和区域性运营方式相结合；考虑到频率资源、市场容量。规模经营和适度竞争等因素，(初期)同一地区数字集群共网运营商以两家为宜；
　　3)共网正式商用前要进行商用试验，以便在组网。互联互通、资费。安全管理、业务规范引导等运营和管理模式方面进行摸索；
　　4)政府鼓励和支持具有一定资金。技术和运营实力的公司，采用市场运作方式整合相当数量频率资源，从事规模化数字集群业务共网运营，扶优。扶强促进发展。初期小范围商用试验阶段可优先从现有基础电信运营商中选择：
　　5)对一些已在数字集群领域开展一定工作、但不具备2亿注册资本的非基础电信公司，鼓励在平等互利的基础上与已获得批准的基础电信运营公司开展合作，采用合资等市场运作方式。
　　从今年4月起，信息产业部已正式批准电信、网通、联通、铁通、卫通等五家基础电信运营商在国内部分城市进行共网数字集群业务商用试验。其中中国联通国脉已在上海开通了iDEN运营共网，北京网通已成立了股份公司一一北京正通已开始在北京建设TETRA政务共网，中国卫通公司开始在天津、南京和济南等三城市筹建试验网，中国铁通也在重庆、沈阳和长春等三城市筹建试验网。另外据了解，上海电信。广东电信和广东铁通也都有意向建网。
　　因此，通过商用试验，对数字集群网的运营成本、市场需求。共网运营模式。有关标准的成熟性和适用性、与公众移动通信业务的关系等方面都将会有一定的认识和体会，它将会对培育我国数字集群通信市场，提高用户对共网运营模式的认知度，探索数字集群通信业务在我国运营。管理，为今后我国数字集群通信业务进一步发展提供有益的经验。
　　所以，政府的政策已为数字集群通信的发展开了“绿灯”。
二、数字集群通信共网和专网
　　1.集群通信与蜂窝通信的区别
　　两者的区别可以归纳为以下几点
　　(1)集群通信系统是指挥调度通信(单工或半双工)，而蜂窝通信系统是无线电话通信(全双工通信方式)；
　　(2)集群通信系统采用信道动态分配方式，而蜂窝通信系统是固定分配方式，它的频率利用率较低；
　　(3)集群通信系统主要是大区和小区覆盖，而蜂窝通信系统是小区和微小区，甚至是微微小区小区覆盖；
　　(4)集群通信系统的用户接入时间为300—500毫秒，蜂窝通信系统的用户接入时间为几至十几秒等级；
　　(5)集群通信系统主要是无线对无线(包括调度台)，一次通话时间很短，而蜂窝通信系统主要是无线与有线之间通话，话务量较大、一次通话时间较长：
　　(6)集群通信系统具有优先等级和各种特殊功能，而蜂窝通信系统和普通有线电话是一样的，系统内的用户是同级的。所以有人称：集群通信是“一呼百应”，而蜂窝通信是“一呼一应”；
　　(7)集群通信系统的用户主要是集团用户，而蜂窝通信系统的用户是个人用户，两个系统的定位是不同的。
　　2.数字集群通信共网(Common　Network)
　　国际移动通信协会(ITMA)曾提出了“商业集群无线电通信”这一术语，实际上，商业集群通信网就是集群通信共网，开始时也有人称之为“专用网的公网”。
　　集群通信本来就是从专网发展起来的，所以，最初集群通信都作专网使用，而共网是随着对集群通信的应用、发展和认识的深化而形成的。共网已不是由某个部门、单位或公司所拥有而仅供内部使用的专网，它是由运营公司运营，由投资商投资组成一个上万或几万用户的大网，供各个部门使用。因此用户只要购买手机，缴纳入网和通信费等就可使用。它的用户主要是集团用户。这样，不同部门用户可各自组成一个群(组)进行各自的调度指挥，而群(组)之间相互不干扰，即通常称之谓虚拟专用网(VPN)。共网是能真正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。
　　集群通信共网又分为运营共网和政务共网。运营共网和政务共网两种模式都提高了频率利用率，都符合518号文件的精神。运营共网是由投资商出资，运营商运营，在社会效益的基础上，获得经济效益的；而政务共网是由政府或部门出资，以社会效益为主的。当前政务共网又可分为政府网和强力机构网，后者又可以是城市联动应急系统使用的主要移动载体，实际上也是一个多部门共用的专网。
　　前面已经提到信息产业部已经规定必须有2亿资质的才能运营省内的数字集群通信共网，有20亿内运营省间组网的共网。因此目前只有国字号的六大运营商才具有运营资格。
　　根据上述的看法，提出数字集群通信运营共网体制选择的参考意见，有以下几条，供参考。
　　(1)系统频率利用率高；
　　(2)指挥调度功能强；
　　(3)话音可懂(清晰)度和自然度好；
　　(4)数据传输速率高、误码率低
　　(5)设备价格合理，尤其是手机可用性好。品种多、价格低，至少可以接受； 　　(6)售后服务好
　　(7)网络易于联网、扩展和升级等。
　　3.数字集群通信专网(Professional　Network)
　　必须重视数字集群通信专网的建设。因为公安、安全、军队等国家专政机构和强力部门需要专网；铁路。地铁、轻轨等部门需要专网；民航、水运等部门也需要专网，还有其他一些需要专网的部门等。当然，有一些部门的专网是可以在共网内通过虚拟专用网(VPN)来实现的。
　　公安。安全、军队和武警等国家专政部门和强力机构必须使用专网，它们需要有自己的网络数据库、交换机和网管系统，而且要保证随时有能够使用的信道资源，并且能够进行加密，所以要求是比较高的。
　　民航、轻轨、地铁和铁路虽然没有专政部门那样紧要，但是在指挥调度上出了问题可能会影响人身安全，所以也应该有自己的专网。
　　当然，还有相当一些专网是可以使用共网中的VPN的。
　　4.数字集群通信系统是一个信息传输平台
　　不能把数字集群通信系统只作话音通信使用，这样太浪费了，也没有真正发挥数字集群通信的作用。要特别注意和重视数字集群通信系统数据业务的性能和作用。在TETRA和iDEN系统中都分别提出了V+D和四合一的功能，它们都强调了数据的应用。从发展来看，数据通信业务量将会超过话音通信业务量。这在固定通信中是这样，在移动通信中也是这样，在数字集群通信中更是这样。所以，必须重视对数字集群通信数据应用的二次开发和增值业务的使用。
　　在TETRA系统的数据性能中明确指出的是V+D，V+口是话音加数据的意思，它是指在25kHz的信道中的4个时隙可传话音，也可传数据(但不是数。话并传)。TETRA原来还有PDO(分组数据最佳化)这一功能，但至今未实现，据了解已经取消了。而代之以TAPS和TEDS两种提高数据率的方式。其中，TAPS是“TETRA先进的分组业务”，原文是TETRA　Advanced　Packet　Service，它是在200kHz内传输约380kb/s速率的数据，但仅有数据：TEDS是“TETRA增强型数据业务”，原文是TETRA　Enhanced　Data　Service，它是在25kHz内可传输比当前提高一倍的数据速率，即384kb/s。但是目前TETRA系统的数据只能在一个时隙中传输，即只有7.2kb/s，而净速率只有4.8kb/s的分组数据，个别公司称能够把4个时隙捆绑在一起能传输28.8kb/s(净速率为192kb/s)的数据，但它是电路数据。所以希望TETRA的供应商能够尽快实现4个时隙隙抠绑在一起真正传输192kb/s的净分组数据。
　　iDEN系统的数据是体现在“四合一”的功能中，IDEN的“四合一”是指在一个设备中有“调度、双工话音、数据和短消息”四种功能。它的数据速率是在一个25kHz的信道的6个时隙中可以传输22kb/s的；争分组数据，这是采用16QAM的数字调制时，而当采用64QAM时，将提高到33kb/s，所以iDEN系统的速率比TETRA系统的要高。
　　在前不久召开的“第六届集群通信应用与发展论坛”上，有不少国内研制和开发单位作了介绍，它们已经为我国数字集群通信数据业务的发展做了许多工作，相信这支队伍将会越来越大，成果会越来越多。
三、两种推荐体制——TETRA和iDEN
  　TETRA和iDEN两种数字集群通信系统都是我国信息产业部发布的数字集群移动通信系统体制，它是电子行业标准中的推荐体制。这两种系统进入我国市场的时间TETRA系统要比iDEN系统晚两至三年，但最近两、三年，TETRA系统发展得比较快。而iDEN系统作共网运营，按信息产业部的规定，没有新的网络建立。而TETRA系统的工作频段改成符合我国无线电管理局颁布的800MHz频段后，已开始受到青睐。在四川成都、湖北荆州和武汉分别由Marconi、Nokia和Motorola三家公司提供的TETRA设备建成的小型试验网，并经无线电监测中心检测通过批准入网后(目前都已拆除)，日/S公司的Accessnet系统(也是TETRA系统)的设备也经测试通过。所以现在已经有四家公司的800MHz频段的TETRA系统获得批准进入我国。前不久，又有三家公司的TETRA系统要进入我国市场，即荷兰Rohill公司、德国Siemens公司和英国Team　Simoco公司(中国的总代理是北京特捷公司)。
　　iDEN系统在美国发展很快，NexteI公司是一个比较成功的iDEN运营商。新加坡是一个小国家，但却有5～6万iDEN用户。由于，DEN系统适合作运营共网，所以它的新的软件版本发展较快，从7.0、8.0、9.2到10.5版本，而11.0版本业将在2004年推出。它为了要赶上共网的发展潮流，版本不断升级，但却苦了中国的运营商。因为我国的iDEN系统原本不多，国内对数字集群通信的认识又比较晚，再加上一些客观条件，已经建立的三个系统发展都不够理想。福建的网络虽然曾被誉为“第一个吃螃蟹”的，但由于管理、资金等问题，尤其是系统版本落后，又没有分组数据业务，因此经过几年的苦心经营，情况每况愈下。深圳和上海的两个网情况都还不错，虽然也各有一些困难，但现在两个公司的运营者决心都很大，表示一定要克服困难把网络发展得更好。
　　TETRA系统刚进入中国时，有人就宣传它的整个标准都是公开的，实际上它只有空中接口的标准是公开的，因此TETRA系统是一个有多个公司开发和生产的产品，各生产厂家都有自己不公开的标准，包括基站，交换机、和控制器相互之间的接口等。这对使用部门和运营商有利、又不利，有利的是可以进行挑选和比较，厂商之间进行竞争而不被垄断，将使系统的性能价格比达到较好的程度：但挑选和比较同样使国内的使用部门造成一些困难，而国内生产商想和国外生产TETRA的厂家合作生产也同样有一个选择的周折。据了解TETRA　MoU官员在谈及和中国的厂商进行合作生产时就证实，必须确立一个具体的生产TETRA的厂家和一个中国厂家之间的合作伙伴关系，因为各个生产TETRA的厂家都各自拥有自己的知识产权。
　　iDEN系统主要作共网用，国内也就是前面提到的三个网，最近，中国卫通正在积极准备在一些城市建网。而TETRA系统在国内建网也已有成功的案例，如Motorola公司在九龙到广州铁路和广州地铁的两个800MHz　TETRA(Dimetra)网；Nokia公司在天津建成了我国第一个水利使用的数字集群通信网；上海市公安局采用Motorola公司的Dimetra系统建成的我国第一个公安警察网；北京轻轨也已建成Motorola公司的Dimetra网；Marconi公司的Elettra系统已成功地在秦皇岛到沈阳的高速铁路线上开通。而北京正通公司和Nokia公司合作建设的北京移动政务TETRA网将是目前我国最大的数字集群通信网，它的第一批30个基站设备已经开始安装。另外，天津安全网已由Nokia公司中标；深圳地铁招标已经结束，据悉Nokia公司的代理，深圳赛格公司已中标；北京八通线和天津地铁已均被Motorola公司夺走；而连云港某电站已确定采用Marconi公司的Elettra系统。另外，还有一些部门和单位都在积极准备筹建中，如中国铁通经信息产业部批准在重庆等三城市拟建TETRA运营共网，还有广州地铁三号线、天津地铁等。因此可以说，目前的TETRA系统都起来了，TETRA的生产商也开始活跃起来了。
　　下面把TETRA和iDEN的生产厂商列表如下：
　　过去曾有人说我国的模拟集群通信系统是七国八制，而现在TETRA系统倒真是六国八制了。
　　根据2002年12月份TETRA世界大会公布的资料，至2002年大会前，全世界共签署了176份TETRA合同，其中欧洲130个，亚太地区17个，中东地区9个，南美洲9个，非洲8个。从TETRA系统的用户市场来看，最大的用户仍然是公共安全用户，其次是交通运输领域。综合分析目前欧洲的TETRA的发展，可以看到主要分三类：
　　第一类是公共安全网络：工作频段主要在380—385MHz/390—395MHz。它利用共用TETRA基础设施为这类用户服务。基本用户是警察、消防。急救等部门，还逐步吸引民防。军队、海岸卫队。边防警察等加入；此外与公共安全相关的政府机构也逐步加入该网，如搜救部门、爆炸物排除、保安等行业。这类网络的运营方式也有多种，有的由政府部门负责运营，有的自己运营，有的交给商业运营商托管式运营，或者是上述方式的组合。
　　第二类是民用TETRA网络；工作主要频段是410—430MHz。大多数仍然是专网，但是有专网和商用网合作的趋势，也有少数商用网运营商。去年，许多公司推出的小TETRA系统为TETRA市场成长有很大贡献。小系统通常指只有1—30个基站的TETRA网络，相对于大TETRA，小TETRA比较经济，适应专网用户的需要和经济承受力。
　　第三类是军用网络：目前军用TETRA系统约占6%。
生产商名 系统 公司产品名 代理商
意大利Marconi公司 TETRA Elletra
美国Motorola公司 TETRA Dimetra和Compact—TETRA
芬兰Nokia公司 TETRA TETRA
荷兰Rohill公司 TETRA Tetra--Node 北京迅安公司
德国Rohde&Schwarz公司 TETRA Accessnet
英国Team—Simoco公司 TETRA TETRA 北京特捷公司
德国Siemens公司 TETRA TETRA
美国Motorola公司 iDEN iDEN和Harmony
美国IFR公司 TETRA仪表
　　当前从市场来看，目前TETRA系统存在的问题是：由于TETRA系统仅是空中接口标准是统一和公开的，因此各TETRA生产商生产设备的内部接口是不同的，并且各有特点和所长，因此使用部门必须进行比较具体的了解，才会选择合适的系统设备。另外，目前TETRA系统的竞争十分激烈，甚至已到了有些无序竞争的地步，这个问题是比较严峻的。因为较早进入我国的四家公司，特别是Marconi、Motorola和Nokia三家在我国都已获得了合同，而Motorola和Nokia两家公司的竞争还相当“激烈”，Marconi公司原来明确表示主要在专网上下功夫，因为它们认为TETRA系统是最适合作专网用的，但最近似乎对共网也有兴趣；至于第四家R/S公司前一时期可能在仪表上下的功夫比TETRA要大，目前它们已表示要赶上去(因为它们的产品已经批准可进入我国市场)。而近一段时间又有三家公司打入我国，即荷兰的Rohill公司。德国的Siemens公司和我国的北京特捷(英国Team　Simoco的总代理)公司，它们都表示要在我国的市场上争得一席之地，有的还表示可能会是一匹“黑马”。
　　当福建、深圳和上海三个共网的兴建以及成都、荆州和武汉三个TETRA试验网的成功又使运营商和使用部门看到了前景。但把数字集群通信规定为二类基础电信业务后，则使许多运营商又望而却步了，不得不取消原先想运营的愿望和设想，于是有的公司解散了，有的公司人去楼空，有的公司人员转业了…，有的还“埋怨”为什么政府不早公布政策呢?而有些想建设专网的部门(是指有条件符合建专网的部门)由于如频率等问题也只得束之高阁，等待下去。因此就形成了这样的局面：某个运营商和使用部门好不容易获得了批准，生产商就“如饥似渴”蜂拥而上，各自使出高招，千方百计地要得到它。当然竞争是必然的，问题是开始出现无序的竞争，这就成问题了。大家互相压价，看起来，运营商或使用部门得到了便宜，但哪一个生产商会永远作赔本的买卖呢?它们总可以在其他的场合中来挽回一些损失，所以最终可能还是运营商或使用部门吃亏。尽管这可能会认为是“危言耸听”，实际上商场上什么事情都会发生的。据了解在已经建设和已经签订合同的一些网中，有相当一些网的价格是相当于生产商卖一半、送一半。有的生产商说，同样一个网在中国的价格仅是在亚太地区的一半甚至更低，感到太难做了。实际上，运营商和生产商(使用部门)既是一对合作伙伴，又是一对矛盾，还是希望以合作伙伴出现为好。如果一旦生产商者日认为在中国太难做，甚至退出，那么就只好等我国自己研制和生产的数字集群通信系统了。
　　再有一个问题是数字集群通信系统，尤其是TETRA系统的保密功能问题已经提到议事日程，必须认真解决，而这又将与多方有关，包括生产商、使用部门和保密机研制和生产单位以及管理部门，所有在这一问题上也必须通力合作。
　　目前iDEN系统存在的问题是：iDEN的版本升级太快，Motorola公司根据国外运营商特别是Nextel公司的运营情况不断地升级版本，当然，从共网来说为满足各类用户的需要，增加功能，升级版本是需要的，但这对我国的运营部门来说有些跟不上，也可能是还没有意识到这个问题。如福建的网是1995—1996年签订的合同，那时是7.0版本，而现在快到11.O版本了，因此要改造就要付出相当的代价；而深圳的网是8.0版本也要升级，但升级需要费用，所以希望Motorola公司能够考虑中国的情况。
　　众所周知，模拟和数字集群通信都属于移动指挥调度通信，但移动指挥调度专用通信却不仅仅只有集群通信一种，欧洲的GSM-R就是另一种比较成熟的用于铁路的指挥调度通信系统。当前还有在GSM(和GPRS)、CDMAIS--95(和cdma　20001X)改造和改进并拟替代(或部分替代)数字集群通信的系统，例如深圳中兴公司正在研制一个采用CDMA加按下讲话(PTT)技术、称之为GOTA(Global　Open　Trunked　Architecture)的系统。对我们国家自己研制。开发新的指挥调度系统当然是举双手赞成的，并希望它能很快实现，就象我国的TD-SCDMA那样，这样可以打破垄断。尽管一个新的体制和系统从研制和生产要有一定的时间才能成熟，才能正式使用，但究竟是对数字集群通信系统的一个威胁，数字集群通信不能等闲视之。由于数字集群通信在国内目前还为数不多，发展还有一定难处。因此本来数字集群通信可占领的市场，特别是数字集群通信的数据通信就只好被别人占领了。例如杭州“集群通”公司推出的TSC—3000数字指挥调度通信系统已经与联通浙江分公司合作称为“联通集群通”，尽管在指挥调度功能和技术上不如数字集群通信那么先进，但它们确实还有相当一些指挥调度功能，而价格便宜，利用已建成的网络等一些有利条件还真吸引了不少用户群。
　　可以说这些用户群确实是数字集群通信拱手相送的，这能怪别人吗?还是那句老话：市场是不等人的，市场是要靠自己去争取的，是等不来的。数字集群通信的运营商、生产商还真是要有一些危机感。 　　

文章出处：当代通信
文章作者：电力王国