数字集群通信与公众移动通信的差异化分析

中国铁通集团有限公司 王晓亮

　　数字集群通信与公众移动通信同属移动通信系统范畴。近二十年来，我国的公众移动通信得到了突飞猛进的发展，相比之下，集群通信的发展比较缓慢，其原因既有技术方面的也有市场方面的。为了更好地适应社会需要，近年来集群通信技术有了长足的发展，主要体现在数字通信技术的采用，同时在系统结构和组网方式上也吸纳了许多成熟的公众移动通信技术，但由此在概念上对数字集群通信和公众移动通信也造成了一定的混淆。所以，有必要在科学分析的基础上对数字集群通信和公众移动通信有一个明确的认识和清楚的界定，以利于两者的协调发展。

　　那么，什么是数字集群通信？集群通信是指系统可用信道可为系统中全体用户共用，具有自动选择信道功能，资源共享、费用分担、信道设备共用的多用途、高效能的无线调度通信系统。从广义上讲，包括无线对讲系统在内的具有调度通信功能的各种无线通信系统均可纳入集群通信系统范畴。所谓数字集群系统就是采用数字通信技术的集群通信系统。

　　从历史上看，集群通信的发展要远远早于公众移动通信。由于无线通信技术复杂、成本高昂，起初只是用于诸如军队、铁路、航海等必须需要无线通信的特殊部门和单位，之后随着技术的进步、成本的降低和经济的发展，才出现了能够适合社会个体用户无线通信需要的公众移动通信。

　　集群通信经历了从简单对讲系统到单基站小系统，再到大容量多区域系统的发展历程，后来经历了从模拟集群到数字集群的飞跃。

　　集群通信系统从运营方式上可分为专用集群系统和共用集群系统。专用集群系统是仅供某个行业或某个部门内部使用的无线调度指挥通信系统，系统的投资、建设、运营维护等均由行业或部门内部承担，早期的集群系统大多属于这一类型。共用集群系统是指物理网由专业的电信运营企业负责投资、建设和运营维护，供社会各个有需求的行业、部门或单位共同使用的集群通信系统，它具有资源利用率高、单位成本低廉、网络覆盖和运营质量好、可持续发展能力强、用户业务可自行管理等诸多优点，是集群通信运营体制的发展方向。在以下讨论中提及的集群通信系统即指这一类型的数字集群系统（简称“数字集群”）。

　　数字集群和公众移动通信虽同属移动通信范畴，但却有本质的区别。具体表现在以下几个方面。

　　一、在目标用户群方面

　　数字集群的典型目标用户群是以团体为单位的，团体中的个体用户往往在工作上具有一定的联系，具有最紧密工作关系的个体之间以组的形式出现，有关联的小组之间又形成队，依此类推，一般分为成员、组、队、群等，这些群组的划分与单位内部的机构设置和工作流程密切相关，以“一对多”半双工组呼通信为主，相互之间通信的频繁程度也按照这一顺序。根据工作性质和重要程度的不同，群组内部用户之间、群组之间乃至业务之间分为不同的优先等级。

　　而公众移动通信的目标用户群是以个体用户为单位的，以“一对一”双工电话通信为主，通话对象具有随机性。系统内部用户之间是平等的，不区分优先级。

　　基于以上特征，数字集群是一种提高工作效率的“生产工具”，适合诸如公共安全（警察、消防、安全、保安、军队等）、交通运输（航空、铁路、内河航运、公共交通、出租汽车等）、社会联动、市政管理、水利电力、厂矿企业生产管理等行业或部门，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。就数字集群的作用而言，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联络沟通、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，没有被赋予明确的社会责任，因此，更趋向于追求经济效益。

　　二、在业务特征方面

　　数字集群的最主要业务特征是“一呼百应”的群组呼叫，个体用户或群组之间分为不同的等级，表现为占有通信资源和通话主导权的优先级别不同。通信作业一般以群组为单位，以调度台管理为特征。一般情况下被叫用户无权拒绝主叫用户的通信要求。为保证用户对系统功能、性能的要求和提高资源利用率，群组通信时要采取“前向信道共享”、用户和群组优先级判别等技术手段，有时还需对发起呼叫用户或接收用户的区域进行判别。

　　公众移动通信的主要业务特征是“一对一”的个体之间的通信，个体用户之间是平等的，被叫用户有权拒绝主叫用户的呼叫请求。即便是在通信资源紧张的情况下，任何用户也无权中断其他用户的通信强行占用通信资源。

　　三、在组网模式方面

　　公众移动通信的组网原则比较单一，即通过事先预测和事后统计观察根据业务量和用户地理分布特点进行网络组织，一般在人口稠密和业务量大的城市地区先行建设，随后根据用户发展情况逐步扩展，具有一定的“趋利”性。

　　而数字集群的组网原则比较复杂，需要根据用户的工作区域进行组网，而不是根据业务量的大小决定组网的先后顺序，也不能因为业务量小而降低网络性能（如覆盖质量、各种性能指标等）。例如，对于集群通信中的铁路应用，需要按照铁路运输组织的需要沿铁路线进行链状组网，网络建设时要一次性贯通整条线路（如京沪线、京广线等）才有意义。对于铁路沿线要按统一的系统质量要求实现全程覆盖，即便是在人烟稀少的地区也是如此。而对于有些用户只需覆盖一定的区域，如厂矿企业等，仅需覆盖厂区或矿区等生产作业区域即可满足需要。

　　四、在系统性能要求方面

　　由于数字集群使用对象和使用性质的要求，决定了在系统安全性、可靠性、通信接续时间、通信延时等方面较公众移动通信都有更高的要求。例如，对于通信接续时间，要求在紧急状态下不得高于1秒，这在公众移动通信中是很难达到的。系统故障对于公众移动通信系统来讲最多是经济上的损失，而对于集群通信还要承担社会责任，因此，除在系统层面和网络组织上尽量减少故障率外，还要采取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。

　　调度组呼通信的特点是通信次数频繁，但每次通信时间较短，因此，要求数字集群网络适合于承载大量频繁的通信接续需要，而公众移动通信相对来讲适合于次数不多但接续时间较长通信的要求。

　　五、在系统功能方面

　　数字集群的基本功能包括组呼、全呼、广播呼、私密呼以及电话互连呼叫等。补充功能包括调度区域选择、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功能等，对于特殊用户还需提供双向鉴权、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所必需的，否则无法满足现场实际工作的需要，而公众移动通信系统功能则没有这方面的特殊要求。

　　六、在终端要求方面

　　在终端方面，数字集群与公众移动通信也有很大的不同。公众移动通信终端除一般的功能、性能要求外，主要追求外观的精美、小巧等，而且主要是手持终端，即通常所说的手机。

　　而数字集群的终端除功能、性能的一般性要求外，从外观上，为适应现场恶劣工作环境的需要，还要具备三防功能（即防水、防尘、防震），需要带有外部扬声器，电池容量要求较大，要带有PTT呼叫键和紧急呼叫按钮，因此，往往很难做到外观的小巧、漂亮；从类型上，除手持终端外，还要求有车载和固定终端，在实际运营中，后两种类型的终端配备比例要比公众移动系统中大得多。如对于消防系统，除个别指挥人员外，基本上全部要配备车载终端，而内河航运主要配备船载终端。有时还需要根据特殊部门的特殊需要提供专用终端或专用配件。另外，数字集群中的调度通信终端是必不可少的，它是部门内部统一调度指挥得以实现的关键。调度终端的界面系统需要根据不同部门的不同组织结构和工作流程分别开发。

　　七、在运营管理方面

　　公众移动通信是由运营商统一进行网络建设、运营维护和日常用户管理，每一个用户需要新增或减少什么样的业务都要经过运营商的认可并由运营商操作实施，用户自己不能自行更改。

　　而数字集群中要求具备用户（指团体用户）自行管理的能力，除一般的小型企业外，大多数行业和集团用户都有这种要求。因此，特别强调强大的VPN功能。利用VPN功能，用户通过远程操作维护终端，在应用层面上自行管理本单位的用户，包括用户分组、用户业务权限、优先级甚至用户的开通和停用，还包括用户签约信息等。当然，用户只能管理和操作本部门下属的用户，而且用户权限是在运营者事先授权的范围内。

　　在业务的提供方式上，公众移动通信是一种“大众化”的方式，即根据市场和业务发展情况进行先行准备和部署，然后通过公众媒体宣传使公众周知，由用户选择使用与否，因此，网络部署完毕后即成为一个完整的业务网络，虽然期间会进行不断的补充完善，也会逐步推出各种新的功能和业务，但这种过程本质上是一样的。而数字集群更趋向于“个性化”的方式，由于不同的行业和部门有不同的需求和使用方式，因此，网络部署完毕后，只能部分满足用户的需要，要求在运营过程中有针对性地进行定制业务和应用的二次开发。从某种意义上讲，数字集群网络搭建完毕后，只是提供了一个业务平台，只有通过不断的二次业务开发才能完全满足专业客户的需要，这也是数字集群适用性的体现和生命力的所在。

　　八、在计费方式上

　　基于以上特点，公众移动通信的计费方式是按照统一的资费政策基于个体用户的业务使用情况进行计费的，虽然也有闭合用户群或资费套餐等计费形式，但本质没有变化。但数字集群的计费方式更趋向于以用户对资源的占用情况和服务的成本为基础、以用户团体而不是以个体用户为单位进行计算，与用户团体的终端用户数量、服务质量要求、业务区域范围、业务功能种类等因素有关。例如，对于同一地区的公安系统用户和出租车公司用户，同样是提供集群调度通信服务，由于它们对优先级、网络可靠性和可用性等指标要求的不同，同样的业务资费水平可能是不同的；对于内河航运系统用户由于服务范围主要是沿江河流域等人口密度较小的地区，网络成本较高，与市政管理等城市单位的用户相比，同样的服务项目资费水平和结算方式都可能不同。

　　从以上分析可以看出，数字集群与公众移动通信在本质上有很大的不同，分别适用于不同的目标用户群，以不同的方式向用户提供服务，二者不可相互替代，也完全能够做到共存和协调发展。在两种通信技术的发展过程中，也不断相互汲取和借鉴对方的经验以完善自身的发展。比如，近来公众移动通信系统中推出的POC（基于蜂窝移动通信系统的无线对讲）业务就是一个很好的例子，POC如同短信一样，作为一项增值业务为公众移动用户提供了另一种沟通联络的方便手段，但也应看到，它与专业集群用户所需要的调度指挥通信要求在本质上有很大区别，因此，不可能代替集群通信。同样，集群通信也采用了一些成熟的公众移动通信技术，但它也不可能代替公众移动通信，因为集群通信的生命力在于为社会行业用户提供定制的、专业化的调度指挥通信手段，而不取决于采取什么样的基础技术。

　　随着我国社会的进步和经济的发展，开展数字集群通信业务所需的政策、技术、市场等条件已经基本成熟和完善，相信在政府、研发机构和运营企业的共同努力下，我国的数字集群通信业务一定能够得到健康、顺利的发展，从而在保障社会稳定和安全生产、促进国民经济可持续发展等方面做出重要贡献。

----《通信世界》