集群通信在中國
2019-11-03 09:12:12
供稿：網友
征祖輝
集群通信是移動通信中不可缺少的一個分支，它是實現移動中指揮調度通信最有效的手段之一，也是指揮調度最重要的通信方式之一，因此從它的一"誕生"就引起了人們的注意。下面對集群通信尤其是數字集群通信作一個簡要的介紹。
一、什么是集群通信，它和蜂窩通信通信有什么區別？
集群是從英文Trunking或Trunked意譯過來的。Trunk本意為中繼或干線，從Trunked的含義來說，應該是"系統所具有的全部可用信道都可為系統的全體用戶共用"，即系統內的任一用戶想要和系統內另一用戶通話，只要有空閑信道，他就可以在中心控制臺的控制下，利用空閑信道溝通聯絡，進行通話。所以從某種意義上講，集群通話系統是一個自動共享若干個信道的多信道中繼(轉發)通信系統。它與普通多信道共用的通信系統并無本質的區別。但是，集群通信系統是多個用戶(部門、群體)共用一組無線電信道，并動態地使用這些信道的專用移動通信系統，主要用于指揮調度通信。所以，集群通信系統是專用指揮調度通信系統。而且集群通信系統是高級移動指揮調度通信系統，是一種共享資源、分擔費用、向用戶提供優良服務的多用途、高效能而又廉價的先進的無線電移動通信系統。
對指揮調度功能要求較高的企事業、鐵道、交通、民航、水利、電力、工礦、油田、農場、港口、輕軌和地鐵、公、檢、法、司法、安全、海關以及軍隊、武警等等部門都需要這種系統。
集群通信系統的特點是：
(1)集群通信主要是以單工或半雙工方式來工作，故兩用戶通話只占一對頻率(一個信道)：蜂窩通信是無線電話，是有線電話的延伸補充和發揮，它采用全雙工工作方式，故兩用戶通話要占兩對頻率(兩個信道)，所以從頻率利用率講集群通信要高。而從通話來講則蜂窩通信要方便一些。
(2)集群通信系統主要采用信道動態分配方式(單工或半雙工)，蜂窩通信系統采用信道固定分配方式，即把信道分配給兩用戶固定使用(全雙工)，故當兩者具有同樣的信道數時，在一個區域內集群通信系統可容納更多的用戶。
(3)集群通信系統主要是大區、小區覆蓋；而蜂窩通信系統是小區，微小區，甚至微微小區覆蓋。
(4)集群通信系統主要是無線用戶對無線用戶(包括調度臺)，而無線用戶與有線用戶間通話是少量的。由于集群通信系統是指揮調度系統，所以通話時間不能太長，并有限定的通話時間；而蜂窩通信系統主要是無線用戶與有線用戶之間的通話，因為是無線通話，故與有線電話一樣，話務量較大、通話時間長、對通話時間不限制。
(5)集群通信系統的用戶具有不同的有先等級和特殊功能；而蜂窩通信系統內的用戶是同級的，也不具有特殊功能。所以有人稱集群通信是一呼百應，蜂窩通信是一呼一應。
(6)集群通信系統的入網時間短，一般為300-500毫秒；蜂窩通信系統則較長，通常要幾秒時間。
(7)集群通信系統是為集團用戶服務的；蜂窩通信系統是為個人服務的。
二、數字集群移動通信系統標準
從1997年開始，信息產業部就專門組織了數字集群通信標準組來制定我國的數字集群通信標準，并于2000年12月28日發布了我國《數字集群移動通信系統體制》標準，但這是一項電子行業推薦性的部頒標準，還不是國家標準。我國的模擬集群通信標準早已制定，但也是推薦性標準。當然數字集群通信標準與模擬集群通信標準相比是有了質的變化，它技術先進、復雜、功能增多、網絡規模增大，用戶大大增加。由于制定數字集群通信標準是從數字集群本身的特點和性能來考慮的，所以標準不僅適合專網使用，而且也適合共網使用。
在信息產業部發布的《數字集群移動通信系統體制》電子行業推薦性標準中確定了兩種體制，即TETRA系統和iDEN系統。一方面，這兩個數字集群通信系統卻是當前最佳的系統，在國外已經有大量的網絡和用戶；另一方面，這兩個系統各有特點，簡單的說，TETRA系統更適合作專網用，iDEN系統更適合作共網用。信息產業部批準發布的標準完全是正確的，它是從我國的科技。生產水平和廣大集群通信市場出發的?，F在開看，不管是生產商，還是運營商和使用部門都表示贊同。當然最根本的還是要有具有我們自己知識產權的中國的數字集群通信標準，而這個工作也正在由有關的部門和單位正努力進行中。
現在我國制定標準還不是國家標準，但肯定要制定出我們自己的國家標準 ，我們要自主、自立與學習、借鑒相結合。當然制定我國自己的國家數字集群通信標準還要做許多工作，也不可能是半年、一年就能完成的。但是市場不等人，所以要先發布這個行業標準卻是需要的。還需要看到的是這是一個推薦性標準，不是一個強制性標準，它包括了兩種體制，所以信息產業部發布的這個標準確實是符合當前我國發展數字集群通信情況的，也是這個標準的特點，和許多高薪技術標準一樣，數字集群通信標準也應是適時出臺，及時修訂，不斷完善，最后到我國自己的國家標準。
實際上，在我國具有我們自己知識產權數字集群通信的標準未制定出來以前，我國的集群通信生產制造商和運營商早都急需有一個能代表我們國家利益和有利于我國民族工業發展的行業技術標準，因此在綜合分析了世界上技術成熟的、應用最多的幾種數字集群通信系統體制后，信息產業部組織的標準制定組提出TETRA和iDEN兩種體制更具有技術優勢，可以為我國以后制定標準學習參考和借鑒的。所以，他們最后確定把這些國外先進標準的部分技術內容與我國有關現行標準協調一致的前提下，制定了我國數字集群移動通信系統體制的行業推薦性標準。這個"標準"的出臺，在我國集群通信領域無論對生產制造業，還是運營商，無論對規范市場，還是對專利技術在國內的推廣和應用都有積極的推動作用。
第一、這個標準的制定對于我國民族集群通信工業能起到技術引導的作用。
第二、對于集群通信的運營商來說，在一個地區(包括一個省或自治區)或一個流域組成一個統一的集群通信共網是可行的，運營商可以在這個區域中選擇性能優良的設備，建設一個能滿足用戶對指揮調度通信業務需要的數字集群通信網進行運營。
第三、在規范市場方面，有了我們自己的行業標準。對數字集群通信產品的生產、制造、銷售、市場監督，包括對同類進口產品的質量檢驗都有了科學的依據。
第四、在專利技術的應用方面，實現了專利技術的優惠轉讓。 所以，制定數字集群移動通信系統體制標準是推動我國數字集群通信產業發展的加速器。
據了解，在制定標準的過程中信息產業部的有關司局領導還增靜聽取了各方意見。如有些單位就建議過我國地大、人多、部門多，專用通信網有幾十個，而集群通信是指揮、調度專用網，不是公眾移動通信網，網絡結構與使用要求也不完全相同，網與網間多數并不要求互通，更不需要在國際上互連互通，因此，沒有理由與必要強制限制各網只能采用一種標準，建議國家制訂一個推薦性的技術標準為好。后來經過了反復討論和落實，終于制定出我國的數字集群通信行業推薦性標準，經過批準、發布、標準制定工作告一段落。標準的發布也給一直翹首以待標準頒布的，急切想要建立數字集群通信系統的部門和單位帶來了希望，我們終于有章可循了。
三、數字集群通信的共網與專網
集群通信最早是各部門、各單位用于工作的指揮、調度的通信網、所以當時的集群通信網基本都是小范圍的網絡，一般是單基站的形式，僅能供本部門的幾十或上百個用戶服務。這種單基站的網絡覆蓋半徑一般為15-25公里，而且要在平坦地形或高大建筑物很少的地域才行，若個別地區不在此覆蓋范圍內，則加個直放站也就可以解決。所以在開始一段時期內大部分都建這種網絡。但是隨著我國國民經濟的飛速發展，各部門的工作業務面的擴大和相互聯系的增多，有的甚至還要跨部門、跨地區工作；加上一些大城市的城區在不斷擴大，高樓、大廈越建越多、越建越高，因此原來用一個單基站的網就能滿意覆蓋的區域而變得不能滿足了，單基站的集群通信網已不敷應用了。于是單區多基站和多區多基站的集群通信網絡就發展了。在多基站系統的網絡中，又可分成區域網(塊狀網)，鏈狀網和兩者混合網，其中鏈狀網還不少，如高速公路、鐵路、內河航運、江河和湖泊的防汛、查堤保險、石油和天然氣的輸油和輸氣管道等等所需要使用的指揮調度通信系統。
近幾年來，隨著用戶的需要，國內許多使用部門都已建立了一些多區、多基站的聯網系統、盡管建多基站網要比建單基站網復雜，但它的作用肯定是明顯的，所以建立更大的(例如一個省的)專用模擬集群通信網就出現了，這就是數字集群通信共網的前身。
我國的集群通信工作頻率開始在800MHz的頻段分配為806-821MHz和851-866MHz,它共有600個信道(信道間隔為25kHz) ，隨著使用集群通信的部門的增多和范圍的擴大，后來國家無限電管理局又分配了350MHz頻段(信道間隔也為25kHz)專門供公、檢、法、司法、安全、海關、軍隊和武警等八個部門使用，共有560對頻點。
由于集群通信的工作頻段是有限的，而需要建集群通信專網的部門和單位卻越來越多，因此頻率不夠分配了。于是出現了集群通信一種新的形式的網，即集群通信共網。集群通信共網是一種新發展起來的集群通信系統運營模式。幾年前，國際移動通信協會(ITMA)對集群通信的發展曾提出過"商用集群無線電通信"這一個術語。商用集群無線電通信實際是一種集群通信共網，共網的英文應該是Common Network,而不是通常譯成公網的Public Network。近幾年來集群通信共網已得到越來越多的認可，這種建網的形式也多了起來。但需要明確的是蜂窩通信公網是無線電話系統，而集群通信共網是指揮調度系統，它是集群通信專網的共用形式。
集群通信共網的概念是隨著對集群通信認識的深化而形成的。這樣的一個網通常是由一個大部門或運營公司來運營，主要由投資商來投資，在某個區域內構成一個幾萬或十幾萬用戶的大網。這個網的用戶主要是集團用戶，他們可以象使用蜂窩手機那樣到運營公司去購買用戶終端，繳納入網費和通信費等。這種集群共網已和原來由某個部門、單位或公司所擁有的僅供內部使用的專網不同了，它的用戶分布面是很廣的。在這個大網中這些不同的部門和行業又可各自組成一個虛擬專網進行各自的調度指揮，而群組之間相互不會干擾。這種網真正能發揮集群通信的特點，即：共用頻率、共用信道、共享覆蓋區、共享通信業務和"集小群為大群"等。所以集群共網是在體現社會效益的基礎上體現經濟效益為主的。這樣有些要建網的部門就不必為頻率、中繼線、資金的籌劃而傷腦筋，也不必為設計、建網而花功夫了。
現在數字集群通信共網又分為運營共網和政務共網，前者是以體現經濟效益為主的，而后者是以體現社會效益為主的，它們的共同點是利用共同的頻點為各自的用戶服務，也即都是提高了頻率利用率。
在強調發展集群通信共網的時候，不能忽視集群通信專網的發展，集群通信系統是從專用移動通信網發展起來的，而集群通信網也是隨著集群通信的發展而形成的，應該說這也是符合發展規律的。集群通信專網在一定的時間內還將發揮其作用，并有相當一部分以專網的使用形式是不能用共網來替代的。尤其是軍警、公、檢、法等國家專政部門所使用的集群通信專網是不可能在短期內取消，甚至還要較長時期存在下去。當然建立虛擬專用網(VPN)也是一個發展方向?，F在數字集群通信系統也都在虛擬專網上下功夫，隨著發展，虛擬專網的作用和功能將會越來越快的發展。
集群通信共網與集群通信專網的不同處在于：一個商業性實體，由運營公司來運營，向用戶提供服務，而一個是僅供一個部門內部使用的專網；共網是在以體現社會效益的基礎上體現經濟效益為主的，而專網主要是為了本部門工作需要而建的，它主要是體現社會效益的；共網的用戶(集團用戶)范圍分布面很廣，而專網的用戶只限本部門使用，范圍比較狹窄；共網可以集中使用頻率，使這些頻率能為更多的用戶服務，提高了頻率利用率，專網的頻率利用率較低。
四、TETRA系統和iDEN系統
幾年前，國際電聯(ITU)已推薦了一些數字集群通信系統，但在我國開始只對iDEN、TETRA和FHMA等三個系統都比較有興趣，而在我國的標準中只推薦TETRA和iDEN兩個系統。
1.TETRA系統是歐洲電信標準協會(ETSI)推出的，采用TDMA方式，工作頻段主要為400MHz(380-400MHz,410-430MHz)，它原先主要是為歐洲一些國家公共安全使用的。自我國規定數字集群通信的頻段為800MHz后，MARCONI、MOTOROLA、NOKIA、R/S、ROHILL、SIEMENS以及TEMA SIMOCO等公司都已能提供800MHz的成套系統或設備，其中前四家公司的設備已獲得我國政府的入網許可，IFR公司還向我國推出它們的TETRA儀表。目前已在我國建成了幾個800MHz頻段的TETRA網。TETRA MoU聯合體已遍及歐、亞、美洲共60多個成員。TETRA是一個空中接口信令開放的系統，指揮調度功能比較健全。TETRA系統進入我國比iDEN系統稍晚一些，因此目前上述這幾家供應商都積極向我國有關部門和單位推薦其產品。
2.iDEN系統是MOTOROLA公司的產品，它原先叫MIRS系統，工作在800MHz頻段，也采用TDMA方式。它集指揮調度、雙工互聯、尋呼和短消息于一體。這個系統的技術和運營情況都已比較成熟，在全世界的用戶已超過1200萬。它的新一代可和GSM兼容工作以及話音和數據兼容的手機已經推出，價格已降到400美元左右，樣式也可與新型蜂窩通信系統的手機媲美。iDEN系統進入到中國是比較早的，但真正建成，運營是在1999年初，這個網是由珠海新河公司和摩托羅拉公司合作在福建省的沿海地區(福州、泉州、廈門和漳州一線)建的、由福建省集群無線電話公司正式運營的我國第一個數字集群通信共網。
這兩個比較先進的數字集群通信系統都采用了比較先進的數字處理技術，包括多址方式、話音編碼、信道調制以及其他一些新技術，特別是他們都采用了TDMA方式，但它們又各有特點，從TETRA和iDEN比較來說，iDEN系統比較適宜作共網使用；而TETRA系統具有較大靈活性，指揮調度功能比較齊全，加密和脫網功能較強，400MHz頻段的TETRA系統在歐洲和其他地區建的專網已較多，所以它比較適宜于專網，TETRA也是一個比較成熟的系統，目前這個兩個系統都在改進，即iDEN向小容量的網改進，以便適宜作專網用，而TETRA則向共網發展。
五、當前我國發展數字集群通信系統的情況
1.數字集群通信共網的發展還需要時間
我國第一個數字集群通信共網是福建集群電話公司的iDEN網，此后對采用iDEN系統作共網運營的單位多起來了。因此在這以后的一段時間內，共網的發展確實有些"氣勢"，特別是2001年7月信息產業部的518號文件的發布，接著又召開了宣貫518號文件的會議。在這前后的一年中，國內許多部門和單位都先后成立或籌備成立數字集群通信運營公司，準備建立數字集群通信網，在福建集群通信公司成立并運營后，深圳運聯通和上海聯通國脈是走在比較前面的兩個公司，目前它們的數字集群通信網都已經運營并發揮了作用，尤其是上海聯通國脈公司的網，在前期的Harmony網為上海APEC會議作了很好的服務后，現已擴展到40個基站的iDEN網。但是其他一些公司的命運就沒有那么好了。由于信息產業部把數字集群通信定為基礎電信業務，因此信息產業部領導在2002年5月下旬召開了有中國電信、中國移動、中國網通、中國聯通、中國鐵通和中國衛通等六家有實力的國字號公司領導參加的會議，征求他們對運營數字集群通信的意見。盡管當時只有中國鐵通和中國衛通積極響應，但對那些非國字號的公司確實是一個很大的打擊。因為這些公司中有的已經開始招標、有的已經確定要建設、有的已經在本省批準立項、有的正在籌集資金，還有一些公司雖然沒有上述這些公司動作大，但也都已經跟蹤了較長的時間。所以這個征求意見會議的召開等于宣判了非國字號公司運營數字集群通信的"死刑"，于是這一、二十個公司紛紛"落馬"，有的公司在最短的時間內解體了，人員各奔東西；有的公司名存實亡，只留下了一塊招牌；有的公司已經上市，但也只能收拾殘局，偃旗息鼓......霎時間，剛開始有些“熱氣騰騰"的數字集群通信共網變得"消聲匿跡"。由于人們沒有真正領會好領導的意圖，雖然不談數字集群通信共網了，但各式各樣的想法肯定都會有的。所以建議領導部門盡快發布一個文件，讓大家很好地領會和貫徹好領導的意圖，把數字集群通信共網真正搞起來。
數字集群通信共網在我國肯定是要發展的，但按照目前的情況來看，共網并不是一、兩天就能起來的。從現在具有資格運營的公司來看，他們接觸數字集群通信技術和系統的時間似乎都并不很長，有些人員可能還是剛從其他專業轉到數字集群通信這個行業中來，因此需要盡快了解和提高。盡管他們的工作都很積極的努力，而且也有相當的進展，例如有的公司已經作出了規劃，并且開始實施第一期規劃，還邀請了國內、外實力的公司產家一起制訂規劃和實施，可以說是決心很大。但是再抓緊，一些必要的過程還是不能跳過和忽視的，這都需要時間，例如與生產商進行技術交流和商務談判也同樣需要花費時間。而談判成功、簽訂合同后，生產設備和供貨都需要時間。所以要完成這些過程，即便最順暢，也起碼得一年甚至兩年時間，而設備到貨、系統和網絡的設計和安裝。調試。試運行都需要時間。另一方面，運營這么一個大的共網也不是一件簡單的工作，資金、頻率、技術、市場等都需要有幾個關鍵的部門和一批得力的精英人員，不可能只靠一兩位領導來完成所有的工作，這也需要時間。
所以說數字集群通信共網的這發展尚需時日，但數字集群通信共網一定會發展的。
2.數字集群通信專網的發展將較快興起
前面已經談到：主要是共網可以提高頻率利用率，為更多的用戶服務。因為目前集群通信應用的頻段并不多，如我國的模擬和數字集群通信都被分配在800MHz和350MHz兩個頻段內，雖然分別有600對和500對頻點，而且集群通信由模擬制進展為數字制也提高了利用率，仍嫌不夠。因此頻率共用也是滿足發展的需求的一種措施。
由于專網具有它的特殊性、獨立性和安全性等特點，所以集群通信專網是不可取消的。專網是注重社會效益的，專網的建設應著重考慮效費比，用效費比來衡量是否建設符合要求；而共網則是在滿足社會效益的基礎上講究經濟效益的。因此專網的建設在系統和設備的價格上雖然可能比共網要高，但只要滿足實際的需要，改用還是要用。
從當前我國已經建設和正準備建設的數字集群通信專網來看，專網的數量正在上升。如已經建成和使用的有上海市公安局采用Motorola公司的Dimetra 系統，天津市水利局采用Nokia公司的TETRA系統；廣州市地鐵2號線采用Motorola公司的Dimetra系統；北京輕軌也采用Motorola公司的Dimetra系統；秦皇島至沈陽鐵路線采用Marconi公司的Elettra系統等。深圳市地鐵的數字集群通信網正又開始重新招標；另外，天津市安全廳、天津市地鐵和連云港某單位等三個部門都分別與Nokia、Motorola和Marconi等三家公司簽約建設TETRA網，目前國內其他一些已確定要建輕軌和地鐵的城市大部分也擬采用800MHz的TETRA系統。還有一個大家最關心的原北京華訊集團的Nokia公司簽過框架協議的TETRA網已于2003年開始正式由北京網通等公司參股成立的北京正通公司出資建設，目前此網正在進行技術和商務談判。
實際上信息產業部早在2000年和2001年分別批準由Marconi、Nokia和Motorola等三家公司在四川成都、湖北荊州和湖北武漢各建過一個試驗網，這三個試驗網經過測試合格后都已相繼拆除。
從這些情況來看，有理由相信數字集群通信專網會較快興起。
摘自《當代通信》
