[科普中国]-集群移动通信系统

发展

集群移动通信是20世纪70年代发展起来的一种较经济灵活的移动通信系统，是传统的专用无线电调度网的高级发展阶段。传统的专用无线电调度系统，整体规划性差，型号、制式混杂，网小台多，覆盖面窄，噪音干扰严重，频率资源浪费。1

概论集群移动通信是20世纪70年代发展起来的一种较经济、较灵活的移动通信系统，它是传统的专用无线电调度网的高级发展阶段。传统的专用无线电调度系统，整体规划性差，型号、制式混杂，网小台多，覆盖面窄，加以噪音干扰严重，频率资源浪费。因此，一种新的无线电调度技术——集群移动通信便应运而生。国内外通信界普遍认为，20世纪80-90年代是集群移动通信在专用无线电通信中占据比重较大的10年，是与蜂窝移动通信齐头并进的一种先进通信系统。美、英、法、德、日、北欧四国、加拿大及澳大利亚等国家都广泛开发和使用这一系统。以后曾一度衰落。近年来，集群移动通信系统再次兴起。

所谓集群(Trunking)，即使用多个无线信道为众多的用户服务，就是将有线电话中继线的工作方式运用到无线电通信系统中，把有限的信道动态地、自动地、迅速地和最佳地分配给整个系统的所有用户，以便在最大程度上利用整个系统的信道的频率资源。它运用交换技术和计算机技术，为系统的全部用户提供了很强的分组能力。可以说，集群移动通信系统是一种特殊的用户程控交换机。

我国最早引进集群移动通信系统的城市是上海。集群移动通信很适合于各个专业部门，如部队、公安、消防、交通、防汛、电力、铁道、金融等部门作分组调度使用。后来，北京、天津、广东、沈阳等地相继开发了集群移动通信业务。随着地方经济的发展，一些省会、直辖市和有条件的城市也都逐步建立起80OMHz无线集群移动通信系统，并逐步放开800MHz集群移动通信业务，一些地方和非邮电部门已纷纷开发此项业务。

据不完全统计，我国450MHz与800MHz频段的集群移动通信投入使用的有198个系统，绝大部分均为非邮电单位拥有。“九五”期间，各部门计划建立的集群网，仅所需手持台，即将达到20万台。例如：河南省防汛部门等三家投资5-6亿元，在全省建立无线寻呼网和集群通信网。我国的几个大油田和大型企业及农垦部门也打算扩建、兴建其集群通信网。可见，集群移动通信在我国的发展前景十分广阔。目前，我国集群通信系统多为国外原机引进，品牌型号不少，占据前列的有美国摩托罗拉、优利电(UNIDEN)和芬兰诺基亚等公司的产品，还有香港泰和以及欧洲和日本等地产品。

我国自行设计制造的集群移动通信系统近年也有投入运行的。有关方面认为，当前急需优选型号，统一机型，引进样机进行消化分析，与国外公司合作开发软件和移动台，先突破量大面广的移动台和软件技术，再逐步实现基地台、交换控制系统的国产化，提高发展起点，尽快形成规模经济。据悉，有关方面拟组建集团公司以加速我国集群移动通信系统的发展。

特点集群移动通信正在从模拟时代走向数字时代。模拟集群移动通信网的主要问题是频率低；所能提供的业务种类受限，不能提供高速率数据服务；保密性差，容易被窃听；移动设备成本高，体积大，网络管理控制存在一定的问题等等。具体而言，数字集群通信的优点主要体现在以下几个方面。

1、频谱利用率高

模拟的集群移动通信网可实现频率复用，从而增加系统容量，但是随着移动用户数量急剧增长，模拟集群网所能提供的容量已不能满足用户需求，问题的关键是模拟集群系统频谱利用率低，模拟调频技术很难进一步压缩已调信号频谱，从而就限制了频谱利用率的提高。与此相比，数字系统可采用多种技术来提高频谱利用率，如果用低速语音编码技术，在信道间隔不变的情况下就可增加话路，还可采用高效数字调制解调技术，压缩已调信号带宽，从而提高频谱利用率。另外，模拟网的多址方式只采用频分多址（FDMA），即一个载波话路传一路话音。而数字网的多址方式可采用时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA），即一个载波传多路话音。尽管每个载波所占频谱较宽，但由于采用了有效的语音编码技术和高效的调制解调技术，总的看来，数字网的频谱利用率比模拟网的利用率提高很多。频谱利用率高，可进一步增加集群系统的用户容量。

2、信号抗信道衰落的能力提高

数字无线传输能提高信号抗信道衰落的能力。对于集群移动系统，信道衰落特性是影响无线传输质量的主要原因，须采用各种技术措施加以克服。在模拟无线传输中主要的抗衰落技术是分集接收，在数字系统中，无线传输的抗衰落技术除采用分集接收外，还可采用扩频、跳频、交织编码及各种数字信号处理技术。由此可见，数字无线传输的抗衰落技术比模拟系统要强得多。所以数字网无线传输质量较高，也就是说数字集群移动通信网比模拟集群移动通信网的话音质量好。

3、保密性好

数字集群移动通信网的用户信息传输时的保密性好。由于无线电传播是开放的，容易被窃听，无线网的保密性比有线网差，因此保密性问题长期以来一直是无线通信系统设计者重点关心的问题。模拟集群系统中，保密问题难以解决。当然模拟系统也可以用一些技术实现保密传输，如倒频技术或是模/数/模方式，但实现起来成本高、语音质量受影响。由此，模拟系统保密非常困难。利用目前已经发展成熟的数字加密理论和实用技术，对数字系统来说，极易实现保密。采用数字传输技术，才能真正达到用户信息传输保密的目的。

4、支持多种业务

数字集群移动通信系统可提供多业务服务。也就是说除数字语音信号外，还可以传输用户数据、图像信息等。由于网内传输的是统一的数字信号，容易实现与综合业务数字网ISDN的接口，这就极大地提高了集群网的服务功能。在模拟集群网中，虽也可传输数据，但是占用一个模拟话路进行传输的。首先在基带对数据信息进行数字调制形成基带信号，然后再调制到载波上形成调频信号进行无线传输，用这种二次调制方式，数据传输速率一般在1200bit/s或是2400bit/s。这么低的速率远远满足不了用户的要求。在目前，计算机网已经十分发达，用户的数据服务要求日益增加。

5、网络管理和控制更加有效和灵活

数字集群移动通信网能实现更加有效、灵活的网络管理与控制。对任何一种通信系统网络的管理与控制都是至关重要的，它影响到是否能有效地实现系统所提供的各种服务。在模拟集群系统中，管理与控制依靠网内所传输的各种信令，模拟集群网的管理与控制信令是以数字信号方式传输的，而网的用户信息是模拟信号，这种信令方式与信号方式的不一致，增加了网管理与控制的难度。在数字集群网中，用户话音比特源中插入控制比特是非常容易实现的，即信令和用户信息统一成数字信号，这种一致性克服了模拟网的不足，给数字集群系统带来极大的好处。总而言之，全数字系统能够实现高质量的网络管理与控制。2