數(shù)字集群通信系統(tǒng)核心網(wǎng)規(guī)劃

摘要　首先介紹了數(shù)字集群技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及其在國(guó)內(nèi)發(fā)展的情況。接著詳細(xì)介紹了如何規(guī)劃數(shù)字集群核心網(wǎng)。最后對(duì)數(shù)字集群與現(xiàn)有移動(dòng)通信網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展進(jìn)行了論述。

1、數(shù)字集群系統(tǒng)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

以往在數(shù)字集群技術(shù)體制方面，我國(guó)確定并公布TETRA和iDEN兩種技術(shù)體制為推薦的數(shù)字集群行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這兩種標(biāo)準(zhǔn)主要特點(diǎn)見表1。

表1　TETRA與iDEN特點(diǎn)比較

隨著數(shù)字集群的進(jìn)一步發(fā)展，我國(guó)一些設(shè)備廠商也開始進(jìn)行數(shù)字集群系統(tǒng)的研發(fā)和生產(chǎn)，為了更好地支持國(guó)內(nèi)廠商在集群通信領(lǐng)域的發(fā)展，2004年11月，信息產(chǎn)業(yè)部確定GT800和GoTa共同成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其中GT800標(biāo)準(zhǔn)基于GSM，主要由華為公司進(jìn)行研發(fā)，而GoTa標(biāo)準(zhǔn)基于CDMA，由中興通訊進(jìn)行研發(fā)。4種集群系統(tǒng)制式進(jìn)行的比較見表2。

表2　4種集群系統(tǒng)制式進(jìn)行比較

2、數(shù)字集群網(wǎng)頻段利用現(xiàn)狀

　　目前數(shù)字集群系統(tǒng)使用的頻段為上行851～866 MHz；下行806～821 MHz�？晒┦褂玫膸�寬為15 MHz。由于各種原因，在這個(gè)頻段上現(xiàn)有很多非集群系統(tǒng)使用且占用頻段混雜，頻點(diǎn)分布不均，造成了頻譜資源的浪費(fèi)。為了發(fā)展數(shù)字集群通信，提高頻譜利用率，相關(guān)部門正在進(jìn)行集群頻段的清理回收工作。

3、數(shù)字集群系統(tǒng)核心網(wǎng)部分的規(guī)劃

3.1　交換網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)

數(shù)字集群通信系統(tǒng)可以采用單區(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式或多區(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式進(jìn)行組網(wǎng)。當(dāng)系統(tǒng)的容量在單區(qū)可支持的容量之下時(shí)，可以采用單區(qū)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，如圖1所示。

圖1　單區(qū)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組網(wǎng)示意

當(dāng)系統(tǒng)的容量超過單區(qū)可支持的容量時(shí)，可考慮采用多區(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。多區(qū)系統(tǒng)可采用環(huán)型、星型或網(wǎng)狀網(wǎng)等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2　多區(qū)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.2　中繼方式

交換中心一般與基站、調(diào)度系統(tǒng)、網(wǎng)管系統(tǒng)和PSTN/PABX連接，如圖3所示。調(diào)度系統(tǒng)由近端調(diào)度臺(tái)和遠(yuǎn)端調(diào)度臺(tái)及調(diào)度管理系統(tǒng)組成，負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)部用戶的登記、鑒權(quán)和管理等；網(wǎng)管系統(tǒng)由近端網(wǎng)管終端和遠(yuǎn)端網(wǎng)管終端及網(wǎng)管系統(tǒng)組成；PSTN/PABX實(shí)現(xiàn)數(shù)字集群系統(tǒng)與外部通信網(wǎng)的通信聯(lián)系。通過應(yīng)用服務(wù)器，運(yùn)營(yíng)商可以開發(fā)與數(shù)字集群系統(tǒng)相關(guān)的一些應(yīng)用程序，例如，短信息服務(wù)、移動(dòng)短信查詢和車輛定位信息等業(yè)務(wù)。系統(tǒng)交換中心到基站的中繼方式一般采用E12電路，也有部分廠商提供X.21中繼方式。TETRA系統(tǒng)交換中心到調(diào)度系統(tǒng)和網(wǎng)管系統(tǒng)的中繼方式一般采用E12電路或者IP方式，對(duì)于需要傳輸語音信號(hào)的設(shè)備可以采用雙絞線方式。無線調(diào)度臺(tái)通過空中接口到基站，然后通過E12或者X.21鏈路到交換中心。TETRA系統(tǒng)交換中心與PSTN/PABX采用E12電路進(jìn)行連接，與其他應(yīng)用服務(wù)器可以采用IP或者ISDN等進(jìn)行連接。

下面以某廠商設(shè)備為例，簡(jiǎn)單介紹相關(guān)中繼電路的需求。

如圖3所示，對(duì)交換中心的鏈路需求主要包含基站部分E12電路需求、網(wǎng)管系統(tǒng)E12電路需求、調(diào)度系統(tǒng)E12電路需求、PABX的E12電路需求和其他應(yīng)用服務(wù)器的IP帶寬需求。

●基站部分E12電路需求。通�；�站配置N（N≤8）個(gè)載波，每個(gè)載波占用E12電路的1個(gè)時(shí)隙。如果基站采用星型與交換中心連接時(shí)，1個(gè)基站采用1條E12電路已經(jīng)足夠（如果采用主備方式，則需要2條E12電路）；如果基站采用環(huán)型結(jié)構(gòu)接入到交換中心，則可以提高E12電路的利用率。例如5個(gè)基站組成環(huán)型，每個(gè)基站配置2個(gè)載波，共計(jì)需要占用10個(gè)時(shí)隙，則這5個(gè)基站接入到交換中心僅需要1條E12電路（如果采用主備方式，則需要2條E12電路）。如果在交換中心側(cè)增加復(fù)用器，則可以大大減少E12端口的需求。因此，基站部分E12電路需求的計(jì)算需要根據(jù)每個(gè)基站配置的載波數(shù)和基站與交換中心的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。

●網(wǎng)管系統(tǒng)E12電路需求。網(wǎng)管終端需要和交換中心連接。網(wǎng)管終端向交換中心傳送的數(shù)據(jù)量決定了E12電路的需求，而所傳送的數(shù)據(jù)量與網(wǎng)管終端的功能、同時(shí)查詢的用戶等情況有關(guān)。一般普通網(wǎng)管終端的數(shù)據(jù)量需要占用2個(gè)PCM時(shí)隙，同時(shí)進(jìn)行多項(xiàng)任務(wù)的終端約需要3個(gè)PCM時(shí)隙。因此在計(jì)算這部分鏈路需求時(shí)，可以按照每網(wǎng)管終端3個(gè)PCM實(shí)現(xiàn)計(jì)算E12電路需求。同樣，網(wǎng)管終端的電路需求也可以通過復(fù)用器來降低。但需要注意，交換中心所能支持的網(wǎng)管終端數(shù)量有一定的限制。

●調(diào)度系統(tǒng)E12電路需求。調(diào)度系統(tǒng)電路需求計(jì)算與網(wǎng)管部分基本一致，在計(jì)算時(shí)可以按照每個(gè)調(diào)度臺(tái)需要占用2～3個(gè)PCM實(shí)現(xiàn)計(jì)算。

●PABX的E12電路需求。PABX承擔(dān)數(shù)字集群系統(tǒng)專網(wǎng)與公網(wǎng)進(jìn)行電話互連互通的功能。在設(shè)備配置時(shí)需要注意PABX所支持的信令方式�？梢愿鶕�(jù)出網(wǎng)話務(wù)量計(jì)算出這部分電路的需求。

●其他應(yīng)用服務(wù)器的IP帶寬需求。IP帶寬需求主要是根據(jù)網(wǎng)管終端數(shù)量不同而不同。計(jì)算網(wǎng)管至交換中心的帶寬需求需要根據(jù)網(wǎng)管終端管理的用戶數(shù)、同時(shí)監(jiān)視的用戶群等因素綜合考慮。一般可以按照每個(gè)網(wǎng)管終端需要2～3個(gè)PCM鏈路進(jìn)行計(jì)算。

3.3　編號(hào)方案

TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的編號(hào)方案應(yīng)該完全符合TETRA標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于每個(gè)虛擬專網(wǎng)應(yīng)該是非常靈活、方便、沒有任何限制的。根據(jù)TETRA標(biāo)準(zhǔn)的定義，有兩類TETRA用戶身份碼與虛擬專網(wǎng)有關(guān)：一類為TETRA用戶身份碼（TSI）；另一類為TETRA管理身份碼（TMI）。每個(gè)移動(dòng)臺(tái)應(yīng)至少包含一族TSI。每族應(yīng)包括一個(gè)單獨(dú)的TETRA用戶身份碼（ITSI），也可以有一個(gè)TETRA用戶別名身份碼（ATSI）和若干個(gè)TETRA用戶群身份碼（GTSI）。單獨(dú)TETRA用戶識(shí)別碼（ITSI）是TETRA網(wǎng)絡(luò)中惟一識(shí)別移動(dòng)用戶的號(hào)碼，共48 bit。前24 bit是國(guó)家和網(wǎng)絡(luò)代碼，國(guó)家代碼MCC為10 bit，MNC為14 bit；后24 bit用來定義TETRA網(wǎng)絡(luò)的用戶地址。

ATSI和GTSI既可以被預(yù)先分配（類似ITSI），也可以像常規(guī)操作那樣采用標(biāo)準(zhǔn)TETRA過程，即由網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)分配。

TMI為非傳遞的網(wǎng)絡(luò)層（第三層）身份碼。在使用TMI之前，系統(tǒng)給終端分配一個(gè)TMI，各終端之間不能傳遞和交換TMI。TMI由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商分配，只能作為專用管理消息的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)管理功能的地址。一般網(wǎng)絡(luò)用戶不能接入這些管理消息和TMI地址空間。

我國(guó)的MCC為“460”，MNC由國(guó)家指配，TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)中每個(gè)虛擬專網(wǎng)的ISSI和GSSI的編號(hào)方案與用戶具體需求結(jié)合制定。假設(shè)我國(guó)數(shù)字集群網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一編號(hào)格式中集群業(yè)務(wù)接入號(hào)為N1N2N3N4、移動(dòng)用戶號(hào)為S1S2S3S4S5S6S7S8，其中，N1N2N3N4為TETRA集群業(yè)務(wù)接入號(hào)（全國(guó)統(tǒng)一）、S1S2S3S4S5S6S7S8為移動(dòng)用戶號(hào)（各運(yùn)營(yíng)商自行分配）。

采用TETRA編號(hào)方案，還可以方便地進(jìn)行群呼。在同一個(gè)虛擬專網(wǎng)中，移動(dòng)用戶呼叫只需撥最后5位號(hào)碼即可，而每個(gè)通話組還可以減少所撥號(hào)碼，因此，呼叫起來非常方便。實(shí)際編號(hào)方式可結(jié)合實(shí)際情況與用戶最終探討后，進(jìn)行完整的規(guī)劃。

4、數(shù)字集群系統(tǒng)的發(fā)展方向探討

4.1　由專網(wǎng)走向共網(wǎng)

800 Mbit/s頻段可供數(shù)字集群系統(tǒng)采用的帶寬只有15 MHz，按照TETRA制式的要求，每個(gè)頻點(diǎn)間隔25 kHz，則共有600對(duì)頻點(diǎn)。GT800或者GoTa制式所需要的帶寬更大，因此如何更好地利用寶貴的頻譜資源成為數(shù)字集群網(wǎng)發(fā)展的重點(diǎn)。

可以預(yù)見，隨著用戶群的增加、集群業(yè)務(wù)的增多，原來的用戶和部門將進(jìn)入到同一個(gè)集群系統(tǒng)中，集群通信必將由以前的專網(wǎng)向共網(wǎng)方式轉(zhuǎn)變。集群通信共網(wǎng)將由專門的運(yùn)營(yíng)公司運(yùn)營(yíng)，向用戶提供服務(wù)，而不是僅供一個(gè)部門內(nèi)部使用的專網(wǎng)。

4.2　與公眾移動(dòng)通信網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展

由于面向的用戶群不同，數(shù)字集群網(wǎng)和公眾移動(dòng)通信網(wǎng)在諸多方面存在差異。數(shù)字集群最主要的業(yè)務(wù)特征是“一呼百應(yīng)”的群組呼叫，個(gè)體用戶或群組之間分為不同的等級(jí)，占有通信資源和通話主導(dǎo)權(quán)的優(yōu)先級(jí)別不同。通信作業(yè)一般以群組為單位，以調(diào)度臺(tái)管理為特征。在一般情況下，被叫用戶無權(quán)拒絕主叫用戶的通信要求。為保證用戶對(duì)系統(tǒng)功能和性能的要求，提高資源利用率，群組通信時(shí)要采取“前向信道共享”、用戶和群組優(yōu)先級(jí)判別等技術(shù)手段，有時(shí)還需對(duì)發(fā)起呼叫用戶或接收用戶的區(qū)域進(jìn)行判別。

5、結(jié)束語

面對(duì)用戶日益多樣化的需求，通過數(shù)字集群網(wǎng)，運(yùn)營(yíng)商可以提供集指揮調(diào)度、電話互聯(lián)、短信、數(shù)據(jù)通信于一體的功能強(qiáng)大的通信系統(tǒng)，吸引更多的用戶。