数字集群移动通信在我国的发展趋势

陆磊贺俊茂

（陕西烽火电子股份有限公司陕西宝鸡721006）

摘要：随着信息技术的发展，数字集群通信系统有效满足了人们日常的语音通信，同时还有上传图片、下载文件、文件传输等功能。但是，其中的问题也日益暴露，本文重点探讨数字集群移动通信在我国未来的发展趋势。

关键词：数字集群；移动通信；发展趋势

数字集群移动通信系统具有调度、组呼、快速呼叫等优势，在应急通信系统中的地位举足轻重。新形势下，模拟集群设备渐渐被数字集群通信系统取代，有效解决了模拟集群中频谱资源利用率低、干扰严重、业务功能单一、通话管理困难等一系列难题。然而，经济的发展、人们生产生活方式的多样性，导致对数字集群移动通信系统业务需求呈现多样化、对数据传输速率有更高的要求，数字集群移动通信未来在我国需要创新发展。笔者根据多年的工作经验，谈谈对于数字集群移动通信未来发展的几点思考。

一、现阶段数字集群系统存在不足

现阶段，我国的TETRA、iDEN系统的频道间隔都是25KHz，GT800与GoTa系统单载波频率带宽分别为200KHz、1.25MHz。现阶段，我国的数字集群移动通信系统支持语音、低速数据通信，但是，数字窄带集群通信系统还是比较落后的。如，iDEN系统改善了时隙和调制方法，然后推出的宽带综合数字增强型网络，峰值传输速率被提升到384kbps，而TETRA增强型数据业务理想情况下支持的峰值传输速率不超过700kbps，都达不到Mbps。关于频谱利用率和覆盖，现有的数字通信移动集群系统都无法满足其需求。

二、集群通信系统发展趋势

随着信息技术的快速发展，“互联网+”时代的到来，我国无线城市建设规模越来越大，宽带化是未来无线通信的发展趋势。我国的集群移动通信系统也呈现出系统IP化、业务多样化、数据宽带化、终端多模化的发展趋势。具体而言，这种趋势主要体现在高速数据、视频、构建在集群通信系统之上的诸多应用，如，移动办公、多媒体集群调度、视频监控、城市应急联动等等。

与此同时，集群移动通信系统的信道容量可以更大、频谱利用率可以更高、传输性能可以更好，实现低成本、可伸缩、可配置的全IP无线多媒体网络架构，最终实现平滑演进。

我国移动通信技术有从2G、3G到4GLTE等多个发展阶段，支持语音到高速数据等多种业务，LTE在20MHz频谱带宽能有效提供下行100Mbit/s、上行50Mbit/s的峰值速率，频谱效率是3GPPR6的2-4倍，采用全IP式的系统架构，利用QoS机制充分保证了所有业务的服务质量，有效提升了小区边缘用户的数据速率等。LTE启用至今，3GPP加快了LTE的研究步伐，2009-2012年短短的四年间完成了R8、R9、R10和R11等版本的标准制定，R12版本的标准制定也即将完成。

三、基于TD-LTE数字集群通信的关键技术

（一）下行信道共享技术

下行信道共享技术，旨在支持集群移动通信系统的组呼、广播呼叫，从而实现点对多点的下行信道共享功能，具体来说，就是同一个物理信道资源能被小区内属于同一用户组的多个用户共享。

基于TD-LTE的数字集群系统，需要改进相关的TD-LTE的物理层信道、相关物理层过程、上下行链路的传输信令，优化MAC层的调度机制。

（二）上行信道抢占技术

在开展一个集群呼叫活动时，相同时间内，有且仅有一个用户具有话语权成为讲话方，而剩余的用户只能成为接听方，基于此，需要具备申请与抢占话权的功能。由此可见，应深入研究LTE的资源分配和调度技术，并根据实际情况进行有效改造，从而实现以上功能。

（三）快速呼叫建立技术

集群移动通信系统呼叫接续的功能必须建立在满足PTT“按键即讲”的基础上。充分利用下行信道共享、上行信道抢占对LTE系统进行改造，不断调整优化接续流程，提升接续速度。由此可见，必须加快改进LTE的呼叫接续流程，从而有效提高呼叫接续速度。

（四）集群指挥调度技术

新形势下，需要加强的集群指挥调度技术来支撑集群移动通信技术的发展，如，组呼、广播呼叫、强插/强拆、动态重组、迟后进入等等特色功能技术。为扩大集群业务、提高业务适量，技术人员必须不断改进eNodeB、MME、P-GW和HSS网元等，并不断丰富集群功能实体。

四、宽带数字集群通信系统特征

现阶段，数字集群移动通信系统的业务、功能、性能需求呈现以下特征：第一，业务特征，始终围绕“语音”、“数据”、“视频”三种基本服务来丰富宽带业务，如，组呼/可视组呼、单呼/可视单呼、紧急呼叫等语音类业务；再如，移动信息服务、高速数据查询、网络浏览、移动办公、定位服务等数据类业务；又如，视频会议、移动视频监控等视频类业务。第二，功能特征，首先，有较强的群呼、直呼的指挥调度能力；其次，具有音频、图片、视频等传输能力；另外，有较强的网络互联与脱网通信功能，从而支持直通或终端构建Mesh网络。第三，性能特征，首先，网络可靠性，能有效抵毁和弱化故障的能力；其次，支持热点地区、高峰时段的大量话务能力；另外，呼叫建立时间短，多小于500ms；最后，具有较高的网络安全性，实现端到端加密。

五、数字集群通信在TD-LTE中实现方案

TD-LTE核心网EPC的扁平化架构方案如下：TD-LTE公网集群系统与TD-LTE公众网络共享网络资源，避免独立建网。其中，TD-LTE公众网络的核心主体部分是TD-LTE无线接入网，在公众移动通信网络投资中占比较大，公网集群系统的接入网实现与公众网络的接入网共享，涵盖了站址、天面等资源，实现公众网络资源的有效利用。

TD-LTE核心网中的集群调度功能与普通EPC系统都是独立存在的，对公网业务影响小，集群调度器存在于集群独立核心网中，提高了集群业务调度和分发的有效性。

独立的集群核心网提供以下服务：集群业务的鉴权、授权和计费；执行PTT呼叫处理，如鉴别PTT用户、建立PTT呼叫等；接收上行链路来的PTT语音包，并分发到下行链路；为广大用户提供调度台服务，与此同时，建立集群调度的虚拟专网。

未来，LTE技术不断创新发展，数字集群移动通信将集语音、视频、高速数据等业务于一体，为政府、企业、个人应急通信，企业的生产调度、行政管理提供更为完善的调度服务。

结束语

综上所述，我国数字集群移动通信技术发展飞快，有效满足了不同行业用户的宽带需求，未来，我国数字集群移动通信技术将领先国际水平。但是，现阶段，我国数字集群移动通信技术还存在很多局限性，诸多关键技术尚未得到突破发展，很多实际问题还需要大众共同努力予以解决。

参考文献：

[1]王瑜琦，徐贵森，钱志红，等.中国宽带公共保护和救灾移动通信网络初探[J].移动通信，2013（11）.

[2]徐贵森，符东昇.我国宽带数字集群应用需求分析[J].移动通信，2013（1）.