数字集群标准两种体制产品的应用分析

郑祖辉

我国数字集群通信标准的讨论和制定差不多用了两年左右的时间，2000年12月28日信息产业部已批准发布《数字集群通信系统体制》电子行业标准，这是一个电子行业推荐性标准，此标准确定TETRA和iDEN两个系统都可在我国建网运行和运营。当然系统设备必须经我国无线电监测中心测试合格才能使用。可以说，制定标准牵动了许多人的心，既有国内、外生产商，又有国内、外的运营商，还有许多使用部门。现在标准已经发布，于是一些想建数字集群通信网的部门和单位就有章可循，有了依据，都积极行动起来了。

最近一年多来关注集群通信在我国应用与发展的部门和个人确实越来越多了，而其中关心数字集群通信发展的又占了很大一部分。这确是一件好事情，也正由于这样，一部分特别关注集群通信的领导和专家以及使用部门、生产部门和运营部门的领导于2000年9月28日在北京自发地组织举办了“第一届集群通信应用与发展论坛”，这个论坛挂靠在中国电子学会通信学分会。第一届论坛开得很好，并确定还将继续组织第二届、第三届……论坛，也希望有更多关注和对集群通信热心的各行各业的人士参加，共同进一步把我国的集群通信发展好。因为在应用与发展我国集群通信方面确实还有一些问题需要进一步研究和讨论，如直到目前还有一些人持有“蜂窝通信完全可以代替集群通信”的看法，这就是说集群通信在我国发展是否有必要？还有，我国的集群通信市场究竟有多大？再有，集群通信专网和共网的关系、模拟集群通信和数字集群通信的关系应如何处理？而我国入世后，集群通信的运营业和生产业等将会遇到和发生什么问题，如何对待？当然还需要为全国集群通信的民族工业出一些点子，怎样发展具有我国自己知识产权的集群通信工业等等。

借着这个大好时机，《集群通信应用与发展论坛》又在2001年1月9日组织了一次研讨会，由鲍智良先生介绍了2000年11月底在意大利罗马召开的国际TETRA大会的情况。通过鲍先生的详细介绍，大家对TETRA系统有了进一步的正确认识，并获得了许多有关TETRA的新信息，因此参会的领导和代表都表示满意，希望今后再组织一些这样的研讨会。

另一方面，目前拟建立数字集群通信网的部门和单位也多了起来。例如，深圳市运输局的iDEN系统和上海国脉的iDEN小系统（HARMONY系统）都经特批开始建网了；北京华讯集团的数字集群通信系统在笔者撰文时还正在选型，这个网是很重要的，首先要为第21届世界大学生运动会服务，还要为2008年申奥服务；某市公安局的TETRA网也已选型完毕；另外，经信息产业部批准的由马可尼公司提供的3个基站6个信道在四川成都建的TETRA试验网正在安装调试；另一个经信息产业部批准的在湖北荆州建的TETRA试验网也要在2001年底前拿出结果（首先要选型）；浙江省已成立集群通信公司，拟较快建成数字集群通信网。还有一些省份也都有些意向，并已经与有关公司接触多次；更有许多部门和单位已经参观过福建的iDEN网，……等等。

从这些现象来看，数字集群通信在我国还真有一拥而上之势。这似乎是好事，好象我国的数字集群通信即将很快发展起来，赶上和超过国外一些数字集群通信发展较快的国家。但是话又得说回来，数字集群通信比模拟集群通信投资大，成本高，它比模拟集群通信在技术上要复杂得多，相反模拟集群通信在技术上要成熟得多（当然模拟体制必将被数字体制所替代）。至少到目前为止在我国除了在福建有iDEN网外，还没有见到第二个数字集群通信网。应该说福建的iDEN网已经运行了3年时间，在技术上是可行的，也是成熟的。至于TETRA系统在欧洲运行得也是成熟的，但它是400MHz频段的，800MHz频段的TETRA系统还有待于试验，得出结果来。不过应该相信它会有一个好的结果，但需要时间来证实它。科学和工程上的问题一定要实事求是，要经过验证。一项新技术、一个新系统一下子成功是可能的，但要在相当一定时间中稳定下来可不是一件容易的事。可以回想一下早在国外已经成熟的GSM系统，但在我国建网还不是经过两、三年的时间才稳定下来的。

正因为如此，建议要建数字集群通信网的部门和单位多听、多看、多分析，力求工作更可靠。下面我对TETRA和iDEN两个系统了解到的一些情况提出一些看法，供研究参考。

一、TETRA

1、TETRA系统的最初设计是针对欧洲公共安全的需求所开发的数字集群通信专网，所以它的应用特点是面向各个部门自己使用的专用指挥调度通信网，而且目前欧盟国家建立的TETRA系统主要应用于公共安全系统。TETRA的应用场合也可从其确定的频段中看出来，即在380～400MHz和410～430MHz的两段频率中，其中有一段是专门用于公共安全的。TETRA是最早原文Trans-European

Trunked RAdio的缩写, 即“全欧集群无线电”的意思，后来为了要占领全球市场，又改为TErrestrial Trunked

RAdio，成为“陆上集群无线电”。它和GSM一样，从“欧洲特别组”变成了“全球移动系统”，事实上它的所有功能和性能都没有变化。

2、TETRA除了专网外，还正在努力向集群通信共网方向发展。目前Dolphin在欧州建的就是共网，工作频段仍在400MHz。但是从目前来看TETRA在全世界占有的市场份额并不是最大的，它现在的主要竞争对手恐怕就是iDEN了；另外以色列的FHMA肯定也会重新崛起，它将会和TETRA和iDEN争夺数字集群通信的世界市场。

3、从中国的情况来看，Motorola已经获得了九龙到广州铁路和广州地铁的两项800MHz

TETRA（Diemetra）的商业合同，这两个合同都规定于2001年第四季度供货。另外上面已经提到在四川和湖北都要建800MHz的TETRA系统试验网，而据了解北京轻轨和某市公安局也都已确定要采用800MHz

TETRA系统。所以Marconi公司在成都的试验网至关重要，因为它是我国第一个800MHz TETRA网，人们都在翘首以待，而Marconi公司也十分重视这一项目，他们已经从意大利、英国、香港和北京组织四路人马聚集四川，一定要确保胜利完成，在这里，我们也预祝它的成功，这样国内不仅有iDEN网，也有TETRA网了。

4、TETRA系统在调度功能上是比较完善的，所以它比较适合作专网，尤其是军事武装部门、公检法等单位。它有一些功能iDEN是没有的，如脱网直通和端对端加密等。但必须说明的是，在欧洲Dolphin的TETRA共网中是没有脱网直通功能的，因为作为运营商来说，如用户都脱网直通，运营商就收不到入网费和通话费了（当然专网中是需要的）。脱网直通这个功能和最早的对讲机直通工作原理是一样的，对讲机工作在150和450MHz频段，输出功率1W，通信距离才5～6公里；而TETRA系统的脱网直通是在800MHz频段，手机输出功率0.6W，所以有的TETRA的脱网直通工作距离仅1～2公里。另外，脱网直通必须要配置几个直通频率，这在欧洲已经在400MHz频段中落实，而在我国是使用800MHz频段，所以也需要配置。因此脱网直通工作也是有条件的，估计作为公网使用的GSM和共网使用的iDEN系统没有脱网直通功能的原因和Dolphin的共网不采用脱网直通的原因是一样的。其实，脱网直通这个功能并不难实现，所以不要把它说的神乎其神。另一点是TETRA系统的端对端加密功能也是完全按照GSM做的，即是鉴权功能加上空中加密（ETSI制定的标准）。而在它的手机上并没有留出可供加密通话的平台和接口，因此要通真正的加密话（有自己的密钥和密码）目前是不可能的，但是在数据和计算机连接时，在计算机端口上是可以加上密码和密钥的，所以数据才能真正的加密。

5、ETSI正在努力实现TETRA标准的第二版本(Release 2)，以使TETRA的性能有所提高。第二版本的主要目标是两个方面：一是使附加特性标准化以建立和改进TETRA在Internet上的许多优点，如分组数据传输、提高话音质量和扩大覆盖区域（120～200公里）等；二是提供与其他一些网络的互通能力，包括GSM、GPRS、EDGE和UMTS等。第二版本也已确定增加手机的功能，如双模、真正的加密和使用SIM卡，以及满足亚洲人协议的手机小型化等。但前一时期听到有一些人说TETRA已有第三版本的标准，这看来为时太早，因为ETSI的第二版本工作才刚开始，估计要到2003～2004年才能体现在设备上。当然如果从发展来看，肯定会有第三、第四，甚至更高的版本，但目前还在制定第二版本。

6、TETRA有多个公司联合开发生产的产品，和GSM一样，它是由ETSI制定系统的主要标准，它的空中接口标准是公开的，这和GSM一样，所以对用户是极为有利的，用户可以挑选自己喜欢的价廉物美的手机，因为这样在各个手机制造商存在着竞争的机制。但是GSM的手机如果国内生产商要生产需按协议向有关公司缴纳专利费用，恐怕TETRA也是这样。另一方面，TETRA系统的内部接口标准ETSI并未统一，这可能对生产商和运营商是不利的，也即国内生产商想和生产TETRA系统的厂家合作生产可能会有一些周折。据了解TETRA

MoU官员在谈及和中国的厂商进行合作生产时就证实，必须确立一个具体的生产TETRA的厂家和一个中国厂家之间的合作伙伴关系，因为各个生产TETRA的厂家都各自拥有自己的知识产权，如最近几个公司刚和我国信息产业部签订的转让TETRA知识产权协议中，Motorola有3个、Nokia有2个而Thomson有1个。所以它就象现在MPT-1327信令的模拟集群通信系统一样，虽然是欧洲的公开标准，但生产MPT-1327信令的集群通信系统厂家之间的竞争却从未停止过。因此TETRA系统的生产商和运营商虽然成立了MoU（已有60多个单位参加），但MoU内部的各个厂家之间在联合的基础上也还存在着竞争和利害关系，而TETRA

MoU又无权代表各个厂家来处理商务决定，每个厂家都具有独立进行知识产权的商务谈判的能力。TETRA还有一个论坛(Forum)，由于刚建立不久，所以他们的活动还不多。

7、当前TETRA的手机价格还相对较高，但有一些生产商表示到2001年底800MHzTETRA的新型手机将会降到600美元一台。但除了TETRA系统和手机的开发与生产已引起许多公司重视外，对TETRA的应用开发也已引起了众多开发商的重视。据了解目前有超过40个公司在作这些工作，如连接应用、和IP的结合、数据库访问、图像传输、与计算机的连接以及称为中间件(Middle

Ware) 等等。的确TETRA的二次开发值得重视，也确大有文章可做。

总的来说，TETRA系统已经引起我国有关部门和单位的兴趣和重视，目前在我国生产TETRA系统和设备的国外公司或其代理也都活跃起来，它们看到了中国的大市场。因此前一段时间TETRA在我国的发展虽稍滞后于iDEN，但按照目前的发展，相信会很快赶上来，甚至超过。

二、iDEN

1、iDEN系统的前身是MIRS系统，它最初设计是作共网用的，因此iDEN除了以指挥调度业务为主外，还兼有性能较强的双工电话互联、数据和短消息等功能。由于iDEN的电话互联部分采用了数字蜂窝通信系统类似的结构，因此有人认为iDEN是GSM的一种技术，其实它与GSM是完全不同的技术。首先iDEN是数字集群系统，它是以调度业务为主，兼有电话互联等功能，而GSM完全没有调度功能；第二iDEN采用的编码方式和调制方式与GSM完全不同；第三，iDEN的频谱效率要远大于GSM，iDEN在25KHz信道上可传输6个话路，而GSM在200KHz信道内传送8路话音；第四

iDEN具有分组交换功能，而GSM没有；第五iDEN与GSM的空中信令接口不同，iDEN采用的是MObiS接口。

iDEN系统的电话互联部分虽采用与数字蜂窝通信系统GSM类似的结构，但两者之间也有许多不同。如：鉴权算法不同，iDEN采用CAVE38算法，GSM采用A3算法；语音编解码不同，iDEN的编译码器适应VSELP编码方式；

iDEN具有重叠寻呼功能，即一个基站可编程到多个位置区，这样，就减少了移动用户位置更新的次数，节省了系统资源；对用户越区切换，iDEN系统首先要监测目标小区的信号质量达到一个可接收的标准值，以确保切换质量，而GSM系统无该功能。

2、iDEN最早设计是用作共网大系统，至少是5万，多到20万用户的大网，因此它的交换机价格十分昂贵，据说一个10万用户的交换机至少要1000万美元，因此许多用户只能望之兴叹了。因为建一个5～10万用户的iDEN网通常需投资2000万以上美元，这个费用一般的专用网是不可及的。因此Motorola公司也向小型化发展，推出了一个iDEN的小系统－－HARMONY。目前的HARMONY系统按5000用户设计的，它用控制器代替了费用较贵的交换机。因此一个具有8～10个基站的HARMONY系统价格约为200～300万美元。关于HARMONY向iDEN扩容的问题，公司明确表示基站设备不需改变，只需更换交换机，而原HARMONY的控制器可放置在扩容的用户密集区。由于系统的设备均已模块化，所以如需扩容，增加相应的接口板就可以了，所以它可以平滑过渡。

3、iDEN具备了基本的调度功能，也具有虚拟专用网的功能。因为iDEN系统是以调度为主的、又是根据共网考虑设计的系统，所以它的基本调度功能包括：团组通话，私密通话，通话提示，来电显示。调度的先进功能包括：优先级，紧急呼叫，状态信息，多组扫描，限区服务，孤立站运行，住家小区，调度台等。它的优先等级共15级。

iDEN系统也有虚拟专用网。虚拟专用网(VPN)是iDEN系统在实际使用过程中，由运营商和客户提出的一种增值服务网(VAS)。通过虚拟专用网这种服务，最终用户可以管理其终端用户的终端设备的配置，包括开户、增加新业务、更改调度私密号、组号、电话号码、重新编组以及随时取得详细通话清单和使用统计等。虚拟专用网在实际使用中，主要是对终端数量比较多、需要比较频繁更改终端信息、和因保密原因或其他原因需要自己控制终端设备的用户。虚拟专用网因用户的类型和使用内容也不相同。

4、iDEN系统每年都要推出二至三个新的软件版本，现在已经发展到版本9.1，随着每个版本的推出，都会有新的功能产生。如2000年推出的版本8.0就有跨大组调度呼叫，而2002年即将推出的版本9.8将增加调度漫游等。另外，据Motorola公司宣布，它们正在开发在25kHz带宽内安排12时隙的系统等。

5、iDEN系统目前在中国福建省建的网已经运行了三年，而正式运营也近一年半，深圳和上海的网也在建设；此外重庆的iDEN网已签了合同。据了解还有部门和公司也已基本确定要选用iDEN系统。另外，去年iDEN系统已经国家无线电监测中心测试（据悉指标合格），所以从目前来看它在中国的发展比TETRA稍微快一些，但这与它早进入中国市场有关。

6、Motorola公司于去年3月已向我国信息产业部的有关领导部门正式书面表示，它们决定把开发的iDEN数字集群通信技术所采用的包括空中接口标准和系统内部所有的接口标准在内的全部接口协议文件向我国境内的所有对iDEN感兴趣的企业和其他机构开放，并免费提供。因此它已引起我国有关部门和单位对它发生兴趣，如大唐电信已经和它签订了协议，目前已经开始研制和生产，而另一家公司也准备与它签订、合作。

7、当前iDEN系统的一个较受欢迎的原因是它的手机品种较多、样式比较新颖，而价格又较低，而价格在200～400美元之间（可能还会下降），目前包括最新的i2000双频手机在内它已有九个品种的手机。因此这可能是它的一个暂时的优势。

总之，iDEN当前在中国的发展比TETRA可能快半拍到一拍，但这只能是暂时现象，要保持下去，还必须作艰苦的努力，iDEN确有许多技术是不错的，如它采用的M-16QAM调制（还要向64或256QAM发展），从技术上将比*/4DQPSK的难度要大一些等，应该说，Motorola公司在无线技术上有它的长处并有一些新技术的储备，所以相信iDEN将会不断推出它的新技术和新产品。

综上所述，数字集群通信必将在我国的指挥调度通信业务中上演一个重要的角色，并且它将随着时间的推移起着越来越大的作用。因此在发展我国的数字集群通信中，首先不能再象发展模拟集群通信那样走弯路、受误导；第二要在政府领导部门的关心、支持和引导下，积极稳妥、有序地发展。这也是在集群通信应用与发展论坛上，众多的领导、专家、使用部门、生产供应部门、运营部门一致的看法。愿数字集群通信在我国能顺利地发展。

摘自《移动通信网》