数字集群移动通信网络体制分析

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引言

集群通信系统在中国的发展走过了二十多年,从市场应用的角度看,二十多年足足是一个新的技术起步,成熟,甚至被取代的周期。近几年来针对集群通信方面进行多个专题的讨论,从模拟到数字,从共用专网到专用专网,从体制标准到技术创新,从企业研发到市场应用,从社会需求到应急联动通信等,本论文拟对于数字集群移动通信网络体制进行一些粗浅的探讨。

1.集群通信网络的概念

集群通信系统是共享资源、分担费用、向用户提供优良服务的多用途、高效能而又廉价的先进无线调度指挥系统。对于指挥调度功能要求较高的企、事业、工矿、油田、农场、公安、武警以及军队等部门都十分适用,集群通信采用单工或半双工方式,要求接续时间小于500毫秒,具有调度级别控制等。同时对于集群通信还提出了传输集群、准传输集群和信息集群的定义。

随着集群通信的发展和用户的需求,集群通信也从原来的模拟集群向数字集群过渡。但这种过度并不是简单的将原来的模拟话音转换为数字话音和提供数据传输功能就可以称为数字集群了。其实,综观国际上提出的数字集群来看,数字集群的标准都是围绕着用户的需求而发展起来和提出的。

2.数字集群移动通信网络的运行

数字集群通信是继手机、小灵通之后的第三大战场,正在成为电信领域开发的新重点,运营商、设备商正在展开一场新的角逐。在设计中针对了专业无线用户的需求,特别适合在政府和商业领域的专网使用。

2.1 数字集群通信的标准

TETRA(陆地集群无线电)系统在指挥调度方面应用的比较多,可完成话音、电路数据、短数据消息、分组数据业务的通信及以上业务的直通模式,并可支持多种附加业务。在大区制条件下最大覆盖半径56公里。TETRA扩容可以逐步增加模块化,适用于小、中、大型调度系统;设计组网灵活,既适应于专用调度网,也适应于共用调度网。TETRA话音编码方式采用代数结构码本激励线性预测编码,具有良好的话音质量,即使在强背景噪声干扰下也可听清,话音质量并不像调频系统那样随场强减弱而降低。大量实验证明,TETRA系统的话音质量比GSM系统好。因此,大量应用于应急、调度、指挥等专网应用系统。

iDEN(集成数字增强型网络)系统是基于TDMA多址方式的调度通信/蜂窝双工电话组合系统。它在传统大区制调度通信基础上,大量吸收数字蜂窝通信系统的优点,如采用双模手机方式,增强了电话互联功能;采用小区复用蜂窝结构,提高了网络覆盖能力。选用这种编码是先进的,但技术公开性不好,价格较贵。但通话质量和保密性都较好。

2.2 数字集群系统设备安全

设备是网络的基础,设备的安全是保障网络安全的基础,只有保证网络的物理可靠性,才能保证网络功能、信息的安全性,因此基础设备的可靠性至关重要。

对于交换机,硬件上应实现关键部件的热备份。软件上,关键的用户数据、配置数据应当及时、定期进行备份。对于基站系统要考虑其抗外界干扰的能力,如射频干扰、雷击、抗震性能等。基站系统的备用电源应根据基站覆盖区的重要程度适当配备,以应变突发事件。系统主备用倒换能力是系统可靠性的一个重要指标,如倒换时间、倒换过程对正在进行的业务的影响等。完善的监控告警机制可大大提高网络的可靠性,如系统部件可自我诊断和修复、系统可隔离故障模块、及时产生告警信息。此外,调度台、终端存储了用户的重要信息,这些设备由用户控制,应由专人维护,以保证相关用户信息不被外界窃取。

数字集群通信系统是一种特殊的专用通信系统,在应对突发事件时,对社会稳定和人民生命财产的安全起着及其重要的作用,因此数字集群通信系统的安全要求要大大高于公众移动通信系统,所以数字集群通信系统运营者必须从各方面考虑如何增强系统的抗灾变能力,如何使系统更安全可靠的传递信息。只有全面的重视数字集群通信系统的安全问题,才能使数字集群系统发挥其应有的作用。

3.未来数字集群通信技术发展方向

3.1 高安全性

数字集群在基站与手机之间,信息完全依靠无线电波的传输,很容易被人们从空中拦截,在通话状态、待机状态都会泄密,即使关闭电台,利用现代高科技,仍可遥控打开,继续窃听,从中截取、破坏、调换、假冒和盗用通信信息。

3.2 高抗毁性

专业移动通信在使用过程可能遇到恶意破坏的人为因素或雨雪灾害的自然因素等影响,导致网络不能正常工作,因此,未来PPDT系统要求可靠、准确地提供业务,具有高的抗毁性和可用性。通常情况下,系统以集群方式工作;在遭遇危害的极端情况下,系统以故障弱化方式或直通方式工作,保证系统能满足基本的集群业务需求。

3.3 高环境适应性

专业移动通信由于它是用于全球的表层和空间,会遇到各种恶劣的气候、地形和环境;因此,要求通信装备必须能抗拒酷暑、严寒、狂风、暴雨等恶劣气候条件;必须适应山岳、丛林、沙漠、河海、高空等三维空间的不同地形环境条件;既可车载船装,又能背负手持,要经得起各种移动体的安装机械条件;在嘈杂的噪声环境,要具有背景噪声滤除功能,使通话对方听不见噪声干扰,话音清晰;在高速行驶时,通信不能中断,质量不能下降,可支持500km/h的高速运行。

4.结论

集群共网毕竟具有它自身的缺陷,那就是这些共网往往是调度功能要相对弱一些,即使是利用与专网相同的系统来组建的共网,也同样会相对使得调度功能减弱。那些在公网基础上发展起来的调度系统由于是在原来的系统协议和结构上增加了调度功能,由于原来的体制、协议和系统结构是以公网的电话业务为主而建立的,要想完全能够符合专业用户对专网的需求,应该讲目前还是达不到的。