我國數字集群技術的發展

2019-11-03 09:17:31

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

　　一、目前我國集群發展的現狀

　　數字集群技術從20世紀90年代中期在全球范圍內興起，得到了廣泛的應用并取得了良好的社會效益和經濟效益，如美國NEXTEL公司集群網絡的成功運營。在我國，隨著社會活動和經濟活動節奏加快、范圍擴大以及信息傳輸量劇增，社會作為一個有機整體，更需要各方面的協調配合，許多專業團體對可用于廣域調度指揮的集群通信網絡的需求目益迫切，為我國發展集群通信系統提供了經濟和市場基礎。目前在我國，數字集群還屬于新興產業，尤其是缺乏民族產業化的基礎。從目前的情況看，我國數字集群移動通信設備的生產幾乎還是空白，仍以引進為主。因此無論從市場發展前景的角度和市場發展機遇的角度來看，大力發展我國數字集群的民族產業化的工作，提供更高性能價格比的數字集群系統，無論對設備制造商還是運營商，在當前都是十分必要和緊迫的。

　　目前，國內的多個電信設備制造商，例如中興、華為和大唐，都在大力研發數字集群通信設備，并已經研制出符合集群通信要求的數字集群系統設備。和目前較為成熟的國外幾種集群技術所不同的是，這些系統具有很多中國企業的自主知識產權，系統的體系結構采用了目前更為先進和公開的移動通信技術，并在此基礎上引入了自主專利技術，實現了數字集群系統的關鍵技術。另一方面，與國外技術的壟斷和相對封閉相比，國內廠家研制的集群系統可以完全公開并標準化。

　　在國內，目前能夠提供完整的數字集群設備和終端的系統包括華為公司開發的基于GSM的數字集群通信系統（GT800系統）和中興公司開發的基于CDMA的數字集群通信系統（GoTa系統）?；赥D-SCDMA的數字集群系統目前也在方案制訂當中。本位下面將對相對成熟的GT800和GoTa系統進行介紹。

　　二、 GoTa系統介紹

　　1. GoTa系統的特點

　　GoTa的含義是開放式集群結構（GlobalopenTrunkingArchitechture）。是為滿足數字集群通信專網和共網用戶的需要而開發的

　　GoTa的空中接口在cdma2000技術基礎上進行了優化和改造，使之能夠滿足現代集群通信的技術要求。首先GoTa采用的呼叫方式是集群通訊中所特有的PTT方式的話音呼叫；為了提高呼叫接續速度，GoTa定義了一套相應的體制結構和協議棧，以滿足集群通信系統的快速連接；為了支持群組呼叫，GoTa優化了空中接口，從而達到在同一個小區/載頻下同一群組的用戶在呼叫時能夠共享同一條空中信道的目的。GoTa在處理通信連接時也采用了共享的方式，因此，這將減少網絡處理呼叫時的時延。對用戶來說，信道選擇和分配的過程卻是透明的。因此，GoTa具有快速的接入、高信道效率和頻譜使用率，較高的用戶私密性、易擴展性和支持業務種類多等技術優點。

　　2. GoTa系統的網絡結構

　　GoTa系統的網絡結構如圖1所示。

　　圖1GoTa系統網絡參考模型

　　系統中包括如下邏輯功能模塊和子系統。

　　l 集群終端

　　集群終端為用戶提供CDMA集群系統的各種集群業務，同時也為用戶提供傳統的普通電話業務、補充業務、短消息業務和數據業務。終端通過空中接口和集群系統相連，提供集群調度功能。

　　l 基站子系統BSS

　　由基站收發信機BTS和基站控制器BSC組成。主要完成集群業務，數據業務和普通電話業務的接入功能。基站子系統BSS通過標準接口和調度子系統、CDMA核心網（包括交換子系統以及分組子系統）相連，滿足集群終端的各種業務需求，包括集群業務、電信業務和數據業務。

　　l 調度子系統DSS

　　由調度控制中心DCC，調度歸屬寄存器DHR組成。DSS主要完成集群調度業務。DCC是集群呼叫的總控制點，完成集群調度呼叫的處理，包括鑒別集群用戶、建立各種集群呼叫如私密呼叫和群組呼叫、判斷集群PTT請求等。DCC作為調度控制中心，還接收反向鏈路來的集群語音數據，根據呼叫的性質再分發到對應的前向鏈路。

　　DHR完成數據庫管理和配置功能，為集群用戶提供群組注冊、群組成員注冊，并提供集群成員的本地信息以及集群成員的業務權限記錄，完成呼叫統計和計費功能。

　　l 調度臺

　　調度臺是用戶組中具有特殊權限的終端，可以分為移動調度臺和固定調度臺。

　　固定調度臺同時與調度子系統和操作維護中心相連，可以發起和參與組呼、廣播等調度業務，并能夠實現對群組成員的管理功能。

　　移動調度臺可以發起組呼、廣播呼叫等調度業務，在組呼的話語權控制上有較高的優先級，具備簡單的群組用戶管理功能。

　　l CDMA核心網

　　CDMA核心網包括交換子系統和分組子系統。交換子系統主要完成電話互聯業務、普通電話呼叫業務和部分增值業務，并提供相關業務功能用戶信息的存儲和管理功能。分組子系統的主要功能是為用戶提供數據業務通道，從而向用戶提供高速的分組數據業務服務。

　　3. 關鍵技術

　　與GSM和CDMA公共蜂窩移動通信系統相比，在數字集群系統中有兩個特有的關鍵技術：業務信道的共享、呼叫的快速建立。

　　l 前向無線業務信道的共享

　　由于集群系統提供組呼業務，而CDMA系統是針對一對一呼叫的。因此在實現PTT方式的群組呼叫時，必須對CDMA系統進行改造，以實現前向資源（特別是前向業務信道）的共享。

　　為了實現前向業務信道共享，就必須對群組用戶所使用的前向業務信道采用相同的調制參數，既同一組內的每個用戶所分配的前向業務信道具有相同的長碼掩碼和WalshCode，這樣相同的載波/扇區下同一個群組將使用同一個信道，從而達到前向信道共享的目的。

　　為了達到群組用戶在前向信道共享的目的，在信令流程上必須增加相應參數（長碼掩碼和WalshCode）的傳遞。前向共享業務信道由F-FCH/F-SCH提供支持，并對前向信道的結構沒有進行改動，與原cdma1x前向碼道不同的是：建立碼道時原設置的私有長碼掩碼改為調度組要求或指定的特殊公共長碼掩碼；不同的群組使用不同的長掩碼和WalshCode。與cdma1x前向業務信道比較，Walsh碼資源與語音用戶相同，信道結構基本不變；長碼掩碼通過加密算法計算得到。

　　l 呼叫的快速建立

　　集群系統中PTT呼叫的另一個重要特色就是快速連接。如果CDMA系統未經改造，則呼叫建立的時間將不能滿足PTT呼叫應用時的需要。

　　為了解決快速連接必須從兩個方面著手，一是將信令流程進行改造，減少不必要的流程和協商，盡量采用并行處理方式，節省用戶的接入時間,滿足PTT呼叫方式。另一方面，可通過使用增強型的接入信道，增加基站接入信道數量以及通過允許集群移動臺增大初始發射功率、功率增加步長，以及提高系統的接收靈敏度、優化搜索策略等技術，將接入試探控制在極短的時間內完成。另外，為了提高移動臺的接入成功率和通話的穩定性，系統可以考慮采用 access PRobeHandoff、AccessHandoff、Channel－assignament into soft/softer Handoff 等技術。

　　三、總結

　　目前在我國使用的國外的數字集群技術主要有iDEN和TETRA系統，GoTa和GT800和目前這兩種集群技術所不同的是GoTa和GT800具有很多自主知識產權，空中接口和體系結構采用了目前移動通信系統所采用的技術，且接口可以公開并標準化，而TETRA和iDEN都是含有國外廠家所獨有的幾十項專利技術，除外部接口外，內部接口基本不公開，限制了我國企業針對這些集群系統的開發。

　　從技術的角度來講，GoTa系統是基于CDMA2000系統的基礎上開發的，除了集群的一些關鍵技術和業務已經達到集群通信的要求并且與TETRA和iDEN的指標相當之外，在今后通信未來發展的潛力方面也比TETRA和iDEN存在更大的優勢。對于GT800，則在GSM-R的基礎上作了大量的改進工作，以支持更多的業務和功能，并且在第二階段的系統中，將基于TD-SCDMA系統開發。

　　在未來數字集群通信的發展中，除了集群的話音通信模式與蜂窩通信有著較大差別外，在其他應用領域，如數據業務等眾多功能，兩者將越來越接近。以滿足未來集群通信用戶的綜合需求。而國內的這些技術，在這些方面為運營商考慮今后集群網絡的發展提供了更多的選擇。

　　為了驗證國內集群技術的可行性和存進其在今后的發展，在信息產業部相關部門的領導下，由信息產業部電信研究院牽頭成立了數字集群技術試驗專家組，進行國內數字集群技術的測試和標準制訂工作。這些工作目前都在順利進行當中。筆者個人衷心希望我國數字集群通信產業能夠蓬勃發展，我國的數字集群民族產業能夠在我國未來數字集群通信的發展中占有重要的一席之地。

　　
----《通信世界》