中国泰尔实验室通信部工程师潘娟演讲

图为：中国泰尔实验室通信部工程师潘娟演讲(骆磊 摄)

信息产业部电信研究院主办的“中国PTT/数字集群论坛”和“PTT/数字集群最新设备和解决方案展示会”在北京国宾酒店举办。

　　以下为其演讲全文：

　　主题：数字集群技术在中国的发展

　　中国泰尔实验室无线通信部工程师 潘娟：

　　各位来宾，女士们，先生们，大家下午好，非常高兴能够有机会参加PTT/数字集群讨论会。我演讲的内容是“数字集群技术在中国的发展”。

　　我演讲的内容：国内四种主要的数字集群技术的简介和比较、四种数字集群技术的标准化情况介绍、我国集群频谱资源的分配和管理状况、四种集群技术在我国发展的现状、我国数字集群发展应考虑的几点问题分析、最后是前景展望。

　　首先回顾一下我国数字集群的发展历程。

　　集群通信系统诞生于20世纪70年代，最早的集群通信是模拟系统。数字集群技术从20世纪90年代中期在全球范围内兴起，得到了广泛应用，并取得了良好的社会效益和经济效益。我国1989年开始引进模拟集群系统，发展并不是很理想。2001年我国首个数字集群系统建成运营，但是到目前为止，与公众移动发展规模相比较，我国数字集群系统还处在初期阶段。2004年国内使用的集群技术主要是国外的设备，整个产业处于这两种技术的垄断之下，产品价格比较昂贵，阻碍了集群产业在中国的蓬勃发展。2004年国产集群技术GOTA和GT800诞生了，这为我国集群产业的发展增添了活力。由于信息产业部于2001年出台的518号文件指出，2005年底之前要关闭所有的800兆赫兹模拟集群网络，将有超过400万个模拟用户要实现向数字集群的演进，这将是数字集群发展的气机。国内、国际先进的数字集群技术将在中国集群市场展开大战，2005年成为中国数字集群技术的启动年。

　　目前我国集群市场主要有四种集群技术：TETRA、IDENOTA、GT0800。TETRA是ETSI发布的欧洲标准，IDEN是摩托罗拉发布的美国标准。2000年信息产业部发布SJ/T11228-2000《数字集群移动通信体制》将TETRA、IDEN作为推荐性的行业标准，技术成熟，已规模商用。GOTA是中兴提出的基于CDMA网络的数字集群技术，GT800华为提出的基于GSM网络的数字集群技术，于2004年底发布，目前在国内展开技术试验，而且GOTA和GT800已经开拓海外市场，积累了丰富的经验，这为两种集群技术在我国的发展打下了非常坚实的基础。

　　下面我简单地对四种技术做一个简单的介绍。TETRA是基于传统大区制调度通信系统的数字化而形成的一个专用移动通信系统。TETRA是基于TDMA方式，其标准由一系列已定义的开放接口、呼叫服务于协议组成。TETRA的指挥、调度功能比较健全，适合专网使用。但是由于对外互联部分技术尚未完全公开，不同网络之间的用户和业务的互通，乃至异地漫游的时候可能会存在一点问题，加之TETRA系统终端系统价格昂贵。

　　IDEN是基于TDMA多址方式的调度通信/蜂窝双工电话组合系统，主要适用于共用集群通信网。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，比如使用了双模手机，采用了GSM系统相融合的结构，使用小区蜂窝结构，提高了网络覆盖的能力。整个系统具有低功率、大容量、广域覆盖的特性。除了调度业务之外，还兼有双工电话、数据、短消息功能，但是对新业务的支持能力可能比较弱。另外IDEN系统由摩托罗拉一家生产制造，接口完全不公开。

　　GOTA是开放集群结构，空中接口是在CDMA2000技术基础上进行了优化和改造，使其能够满足集群通信系统的要求。同时具有很强的共网能力和业务发展能力，可以满足未来用户发展需求。在CDMAD200技术基础上实现了要求，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。优化了空中接口，从而达到了在同一个小区/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。在处理通信连接时也采用了共享的方式，这将减少网络主力呼叫时的时延，因此具有快速的接入、高信道效率和频谱使用率，还有较高的用户私密性、易扩展性和支持多种业务种类等技术优点。

　　GT800是以GSM-R为基础进行自主技术创新，兼容GSM和TD-SCDMA的无线接入技术，满足行业用户指挥调度需求的数字集群系统。根据基础技术发展的成熟期，分成两个阶段实现。第一个阶段是定位集群共网运营，采用GSM无线接入技术，支持现有主流集群系统业务功能，对TDMA网络的信令流程和网络结构进行优化、扩展，使其性能能够达到或者优于现有的集群体制。第二阶段，定位于专网和共网集群，继承第一阶段的业务特性，引入TD-SCDMA技术，提供高速数据业务和更高的系统容量，同时对网络和终端功能进行增强，并通过双模终端向TD-SCDMA演进。

　　四种主要数字集群技术的对比。多址方式，GOTA选用的是CDMA技术，其它三种选用的是TDMA。开放程度TETRA的接口没有开放，IDEN完全不开放。GOTA和GT800是基于CDMA和GSM技术，所以开放程度较高。主要应用方面，TETRA主要应用于专网，其它三种比较适和于集群共网。对集群业务的支持能力，TETRA发展已经有一定的时期，集群业务方面比较强，其它三种相对TETRA较弱一点。数据速率方面TETRA、IDEN比较低，大概是20Kbp／s左右。在呼叫建立时间方面，TETRA可以保证小于500ms，IDEN小于700ms，GOTA和GT800小于1s。用户容量，TETRA和IDEN理论上没有上限，GOTA采用CDMA系统，所以是有上限的。频谱规划方面，GSM网络频谱应用的时候要考虑频率之间的干扰，所以规划较多一点，其他三种相对比较少。

　　系统设备支持厂家，TETRA有诺基亚、摩托、OTE等，IDEN有摩托，GOTA有中兴、北电，GT800有华为、西门子。系统设备成熟度，TETRA、iDEN发展比较成熟，而GOTA和GT800刚刚起步，还需要一段时间完善。终端支持厂家，TETRA有诺基亚、摩托，iDEN有摩托，GOTA有中兴、冠日、青年网络、南方高科等。GT800有东信、萨基姆、波导、科健、夏新、康佳等。终端成熟度和多样性，TETRA和iDEN成熟，终端类型很丰富，但是中文支持能力可能较弱一点。GOTA终端领域较成熟，种类比较丰富，目前已经推出和正在研发的GOTA终端系列化产品比较多，有车载电话、桌面调度台、儿童手机、视频终端网卡等等。GT800类型方面相对单一一点，2005年底终端种类将突破50种，所以发展应该是非常快的。

　　从以上的比较中，我们可以看出国内研发的集群系统能够满足集群通信的基本业务需求和一些关键的与指挥调度有关的补充业务。呼叫建立时间等也能够满足集群通信的要求，但是也不能否认，由于GOTA和GT800推出的时间相对较晚，还有一些方面需要完善。从技术本身的特点来看，GOTA系统与GT800系统更类似于iDEN，更适合在共网中使用。通信质量、呼叫时间以及终端要求较高的部门，我国两个集群系统还需要进一步改进和完善，包括呼叫建立时间、终端类型等方面都需要进一步提高。各种集群业务还有在实际网络中进行验证和完善。从未来的发展来看，我国两个数字集群技术还是有很大的发展潜力的。在数据业务技术走向方面都有很大的优势，GoTa和GT800与主流的集群技术同步发展，所以具备比较好的可持续发展能力。

　　四种集群技术的标准化状况。

　　为了实现TETRA的可持续发展，版本不断升级，标准版本1的核心部分包括语音、数据、分组数据优化、脱网直通模式、性能测试、语音编码器、系统间接口、外部设备接口、调度台以及网络终端等标准的定义。标准版本2第一部分已经在TETRA工作组2001年的会议上得到认可。标准版本2是对现有的TETRA的标准演进性增强，提供各种增值功能业务，包括高速包交换数据，语音编码，空中接口增强，SIM演进，以及与GSM、GPRS等UMTS/3G蜂窝系统的互通和漫游。第一部分标准是数据高交换业务的，可以升级到版本2，可以有效地保护原有的投资。

　　iDEN标准是摩托提出的美国国家标准，目前是摩托一家支持，所以这个技术的公开性不是太好。在一个技术领域要形成一定规模的产业群，统一的国家标准是前提和基础。只有在统一的标准指导下，由国内更多的设备厂家参与数字集群技术的研发和相关设备的生产，才能大力地推动数字集群的民族产业化发展。因此，制定数字集群的国家标准是非常必要和急需的。信息产业部于2000年12月28日发布了我国集群移动通信系统体制，这是一项电子行业推进性的部颁标准，确定了TETRA和iDEN两种体制，都是国外的技术。为了规范我国数字集群通信市场，非常有必要制定我们国家自己的标准。2003年信息产业部电信研究院牵头组织启动了数字集群系统。2004年底发布了一个是《基于GSM技术的数字集群系统总体技术要求》，一个是《基于CDMA技术的数字集群系统总体技术要求》，就是针对GOTA和GT800两个技术。这两个标准的发布具有非常重要的意义，确立了国内集群系统的地位，为今后的发展奠定了基础，提供了依据。在此基础上，为了进一步促进国内集群产业的发展，还要继续研究和制定后续的标准，分别是与设备间互联互通密切相关的接口标准，提供标准易于促进多厂家竞争环境的形成，扩大民族产业的规模。

　　GOTA和G800成为国家行业标准的同时，还在努力的推向国际。2003年GOTA将关键的技术提交给了3GPP2，已经完全对GOTO的806-821兆赫兹以及821-824兆赫兹扩展频率进行支持。在3GPP GERAN技术规范组第24次会议上，GT800的四项提案，包括GT800频率相关标准项目确立，还有核心规范，基站测试规范和终端测试规范。GT800作为中国数字集群规范，被国际标准组织认可，这将促进GSM专业技术标准在全球的发展，有利于全球强大的产业链参与数字集群的建设，最终为用户提供更好、更专业的集群服务。

　　频率是无线通讯重要的资源，要推动我国数字集群的发展，就必须要解决好频率的规划和管理问题。2001年-2003年信息产业部无线电管理局陆续发布了518、387和112号三个文件，为数字集群规划管理统一资源。518号文件是《关于800兆赫兹集群频率使用管理有关事宜的通知》，指出2005年底停止为800兆赫兹模拟集群通信指配频率，相关的内容还要搞好800兆赫兹数字集群通信的频率使用规划，加强800兆赫兹数字集群频率集中管理，350兆和380兆赫兹频段使用的规定。387号文件是《关于调整800兆赫兹集群系统频率配置方式有关问题的通知》。112号文件是《关于调整800兆赫兹集群频率使用管理的有关通知》。

　　800兆赫兹模拟集群系统频谱将收回，解决好频谱规划问题将是推动集群产业在中国健康发展的关键问题。需要考虑多种数字集群制式间的频率兼容问题，相关的频率干扰、频率兼容都要通过仿真试验完成及为了合理的分配统一资源，在信息产业部的组织下，由国家无线电监测中心和电信研究院完成了多个系统多个集群系统共存的电磁试验。目前新的数字集群频谱规划草案，在806到821，我国数字集群分别获得了1.25兆赫兹和4.5兆赫兹的频段带宽，虽然保证了两种国产集群技术的发展机会，但是由于分配的带宽有限，尤其是GOTA，需要国产设备厂家充分利用频谱资源提高频谱的利用率，提供优质的集群业务，从而在集群市场的竞争中凸现自己的优势，拓展市场的发展空间。

　　四种集群技术在我国发展的现状。从2003年4月起，信息产业部已经批准中国电信、中国网通、中国联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、国脉公司在上海开通了IDEN运营网络，北京正通公司开始在北京建设共网，中国卫通和铁通分别在天津、重庆等六个城市筹建数字集群通信试验运营共网。目前福建集群公司、深圳运联通公司河殇还国脉公司都采用了IDEN系统。我国的共网应用中，IDEN应用居多。

　　主要的数字集群共网情况：

　　北京正通选用的是TETRA体制。第一期工程从2003年到2004年上半年建设，设置93个基站，五万用户容量。第二期工程在2005-2007年上半年建设，网络将达到200-220基站，网络容量达到15-20万。中卫国脉选择的是IDEN体制，2001年建成包含16个基站的数字集群Harmony系统。2002年联通国脉投资1.5亿人民币将H升级到IDEN系统，建成后的数字集群网拥有40个基站，初期容量将为五万用户，覆盖上强市区、郊区等人口密集区域和所有交通干线以及主要高速道路。2005年4月，摩托为该网二次扩容，增加20个基站。扩容后的基站将覆盖上海市及周边更广阔的区域。在2001年上海举办的APEC会议上发挥了比较杰出的指挥调度作用，提供了通信保障。2010年将为世博会提供服务。中卫国脉建成了IDEN集群共网，命名为一个成功典范。福建集群电话公司选用的是IDEN系统，是中国第一个数字集群试验网，后来成为商业运营网络。深圳运联通主要是为深圳市的交通行业服务。

　　我国国内数字集群专网的发展情况。

　　从我国已建设的状况来看，摩托罗拉建成九龙到广州铁路和广州地铁的2号与3号线等三个TETRA网，诺基亚在天津建成我国第一个水利数字集群通信网，铁道部采用马可尼的TETRA集群系统，诺基亚为济南国际机场提供首个民航机场集群通信网，上海市公安局采用摩托罗拉公司的TETRA系统建成的第一个公安集群通系统。

　　国内基于CDMA技术和GSM技术的GOTA和GT800技术已经在实验室进行了试验，目前中国铁通和中国卫通分别选用GOTA和GT800两个系统在重庆、南京、沈阳、济南建立了试验共网。用户已经达到800-1000户。测试和试验结果表明这两个系统已经满足数字集群系统基本功能要求，关键指标也已经达到集群集群业务的要求。2005年1月，中国铁通正式公布的首次数字集群商用建设网络招标结果中，国产华为和中兴中标，中兴通讯力推的GOTA获得了沈阳、长春两个数字集群网络的建设权。华为基于GSM技术的GT800标准获得重庆市数字集群网络建设权。2004年底GT800第二阶段TD-SCDMA集群技术的研发正式启动，这将加快推动集群产业发展与本土标准的融合。

　　为了推动集群产业的发展，我国集群产业联盟也不断地壮大，2004年3月，中兴在京宣布成立其数字集群系统GOTA产业联盟，南方高科、深圳冠日、宇龙、青年网络等终端厂家都参与了合作。两个月后，华为、萨基姆、波导和东信、夏新、科健在北京宣布，其GT800数字集群系统的产业联盟正式成立，联合了众多终端提供商，努力实现低价格终端，这将增强数字集群产业链终端这个薄弱环节，为我国数字集群产业的发展奠定了坚实的发展。TETRA数字集群联盟即将成立，致力于推进中国TETRA产业和应用TETRA市场的发展。由此可以看到中国数字集群产业正在蓬勃发展，集群产业链也在不断完善，系统厂商、终端厂商和运营商都在推动中国集群产业的发展。

　　我国集群发展遇到的一些问题，在今后的发展中要考虑以下几点。

　　首先，要促进民族产业的发展，其次要形成共网为主、专网并存的格局。最后要对集群市场进行正确的定位。我国集群产业一直没有很好地发展起来，其中一个重要的原因就是我国采用的TETRA、IDEN数字集群标准，核心技术都掌握在国外厂商手里，存在专利等知识产权保护壁垒，造成无论是网络设备还是终端，价格都居高。虽然发展得比较早，比较成熟，但前向发展能力弱。而国产的技术优势成本比较低，具有竞争优势。GOTA、GT800技术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，标准开放，所以比较有利于该技术的产业化。应积极支持我国自主研制的数字集群通信系统，从而营造一个良好的竞争格局，推进我国集群产业的发展。另一方面，集群通信应用中的一个重要对象是对于调度指挥和安全性要求很高的行业用户，例如消防、警察、公安、公路安全等，与普通的用户通信要求相比，这些用户需要满足更高的通信安全性，所以有必要发展民族集群产业，增加对系统的可控程度，提高通信安全性。

　　要形成共网为主、专网并存的格局。集群分为专网、共网两种。建设专网受到频率资源的限制，过多的专网就会造成频率资源闲置或者频率不足。建设专网受到频率资源的限制，使得本来就不充裕的频率资源显得更加紧张。特别在经济发达的省市地区，频率不够分配已经成为制约集群通信发展的重要问题。从具体的使用者来说，有些单位和部门专网上没有足够的用户，造成频率闲置。集群技术日新月异，设备和技术的淘汰不断加速，这将加剧专网的负担，所以发展数字集群系统，要以共网为主，专网并存。

　　共用频率。将原指配给各部门或单位的频率加以集中，由运营商统一分配、管理和使用，从而提高频谱利用率。共用设施由运营商建设全国性的集群通信网络，可以改变原来各单位和部门分建交换中心和基站等基础设施的状况，避免重复投资，资源浪费。共享覆盖，商用共网具备更广泛的覆盖，运营商将在全国统一规划网络建设，打破传统专网块状或条状分布的限制，用户能够在更大范围内使用调度通信服务。

　　共享业务。共网能够将原专网的业务集合起来，满足不同用户的需求，并能够与用户的特殊需求结合起来，提供更加有针对性的业务。改善服务方面，共网是多信道共用，可调剂余缺，集中建网，便于管理、维护，实现与固定电话和公众移动电话的互联互通，便于集群网内用户与网外用户的联系。有专业的客服系统和客服人员，从而可以提高服务质量。

　　过去我国集群运营出现过集群系统提供公网业务的误区，在后面的发展中应当正确处理集群通信系统与公众移动通信系统的关系。集群通信系统与公众移动通信系统面对的是不同的客户群，前者面向的是集团用户提供调度指挥业务为主的专用移动通信，后者主要是面向普通大众的用户提供以话音和数据业务为主的公共移动通信。目前公众移动通信系统各项性能指标远远不能满足集群用户对专业指挥调度通信的要求，数字集群通信系统与公众移动通信系统有着本质的区别。比如目标用户群不同，数字集群的系统性能要求更高一点，还要数字集群特殊的功能要求，并且数字集群对终端也有不同的要求。

　　数字集群的目标用户群不同。数字集群比较适合于诸如公共安全、交通运输、社会联动、市政管理、水利电力等部门，以及抢险救灾，处理各种突发事件等场景的调度指挥通信，是保障社会稳定、确保安全生产、提高工作效率、降低事故损失的重要手段。数字集群具有社会效益和经济效益的双重性。而公众移动通信是人们方便日常沟通，提高生活品质的手段之一。虽然在提高工作效率等方面也具有一定的促进作用，但就其本身性质而言，其更趋向于追求经济效益。数字集群系统的性能要求更高，在系统安全性、可靠性、通信接续时间、通信延时等方面都比公众同移动通信都有更高的要求。采用前向信道共享技术可以保证群组内用户容量不受限制。一个区域内同时支持多个大群组，在抢险救灾、突发事件时能够保证通信不会受阻。而公众移动通信系统一个通话要占用一个信道，考虑到成本、信道数目有限，所以在突发事件时容易造成通信的拥塞。数字集群的接续时间在一秒以内，而公众移动通信系统的接续时间要求平均值在10.3S以内，完全不能满足专业调度的时间要求。另外除在系统层面和网络组织上尽量减少故障率外，集群系统还采用了诸如故障弱化等措施，防止一旦发生故障，还能够保证用户的最低使用要求，这些都是公众移动通信系统不能保证的。

　　数字集群有着特殊的功能要求，比如基本功能中有一些单呼、组呼、广播呼等。补充功能有多优先级、紧急呼叫、迟后进入、动态重组、调度台强拆／强插、故障弱化、直通模式、VPN等，对于特殊用户提供的双向鉴权、空中加密、端到端加密等功能，上述业务功能是作为一个真正的数字集群通信系统必需的，否则无法满足现场实际工作的需要，而公众移动通信系统没有这方面的特殊要求。

　　最后数字集群在终端方面的要求不同，由于应用的特殊性，其终端为适应现场恶劣工作环境的需要，需要具备防水、防尘、防震等功能，同时外部带有扬声器、电池容量要求比较大，要带有PTT呼叫键和紧急呼叫按纽，而公共移动通信终端追求小型化和美观，在特殊的环境下没有办法满足要求。

　　从以上几个方面可以看出集群通信系统与公众移动通信系统有着本质的区别，公众移动通信系统提供的业务，一方面成本远高于公众移动通信系统，一方面数字集群系统不能发挥其优势，所以充分发挥集群专业指挥调度业务的优势，在此基础上适度展开一些新的增值业务，比如电话互联、数据业务等，这样才是集群正确的发展方向。

　　展望一下数字集群在中国的发展前景。

　　伴随着公众移动通信市场开发难度的逐渐加大，数字集群通信市场这块几乎没有开发市场的重要地位日趋凸现。在美国等发达国家，专业移动通信市场规模与公网移动通信市场规模基本保持一定的比例，除了特种行业需要必须组成专网集群系统外，一个很大的应用空间就是构建类似美国“9.11”系统的城市应急联动调度网络的集群共网，而当前中国政府已经认识到缺乏高效的城市应急体系，势必会影响城市的高效管理，所以提高政府利用有限的资源对紧急突发事件的快速反应和抗风险能力，为市民提供更快捷的紧急救助服务，已经成为一个重要的课题，我国在这方面逐步加大投资。根据国外专业移动通信市场的状况，估计2005年我国集群市场潜在的用户将达到三百万部，产值达500亿元。而在2008年奥运会定位为“数字奥运”，我国向国际奥委会承诺将提供十万线的集群网络，数字集群技术将在数字奥运中发挥重大的作用。2010年上海世博会也将为数字集群提供一个巨大的发展空间。大规模的数字集群调度系统可以保证奥运会期间、世博会期间，政府机关、公安、安全等政府部门的及时监管，交通的畅通无阻，消防、紧急救助的及时到位，数字集群将在奥运和世博会尽展其指挥调度的魅力。可以预见，在未来几年，借奥运的东风，数字集群通信将会有一块更广阔的市场空间。

　　最后希望借2005年模拟集群转网的契机，在运营商、系统厂商、终端厂商、用户、国家政府的共同努力下，开拓我国数字集群市场一片新的天空，我们期待中国数字集群产业美好的明天！

　　谢谢大家。

　　提问：

　　您刚才说到中国国内的两种标准，一个是GOTA，一个是GT800，这都是新出的，都在做试验网。您有没有一个大概的数据，现在这两个试验网里分别有多少用户？您提到iDEN和TETRA在美国已经有很成功的商用。

　　潘娟：

　　目前的用户几千户，由于今年转网肯定有很多专网的模拟系统用户会转网过来，这个市场空间比较巨大的。

　　提问：

　　2005年模拟网频率的问题，您说不给新的网络指配频率，而不是给新的网络停止运营，我知道北京有很多这样的网络。

　　潘娟：

　　要求2005年必须停止这些网络，但是模拟频率的收回是有难度，但是这个工作继续做，这是必须要求的。

　　提问：

　　您的PPT里表述是写的是停止频率的指派。

　　潘娟：

　　不分配给他了。

　　提问：

　　不分配这个频率，还是说把网停了？

　　潘娟：

　　不准模拟系统再使用这个频率。