数字集群技术发展政策研究

    移动通信网分公众移动通信网与专业移动通信网两大领域。专业移动通信系统是在给定业务范围内，为部门、行业、集团服务的专用移动通信系统，典型的应用如应急通信、生产调度和公共安全指挥系统等。集群通信系统属于专业移动通信，是一种高级移动调度系统，代表着专用移动通信网的发展方向。所谓集群通信系统，即系统所具有的可用信道可为系统的全体用户共用，具有自动选择信道功能，它是共享资源、分担费用、共用信道设备及服务的无线调度通信系统[1—3]。

    随着数字技术的发展，集群通信系统已经发展为数字集群通信系统，其频谱利用率比模拟系统大为提高，且具有更大的容量。数字集群通信系统的优点主要有：频谱利用率高，信号抗信道衰落的能力高，保密性好，多种业务服务、网络管理和控制更加有效和灵活。

    集群通信的特点非常明显，单工、半双工为主的运作方式是其最主要的特征。集群通信系统主要采用信道动态分配方式(单工或半双工)，并且用户具有不同的优先等级和特殊功能，通信时可以一呼百应。集群通信具有快速调度、群呼、组呼、通播、直通、强拆、强插、缩位寻址、优先呼叫、滞后进入、环境侦听、动态重组、VPN组网等特殊功能，其中不少功能非公众移动通信系统所具有。集群通信系统具有快速接入响应，入网时间短的特点，一般入网时间仅需300～500 ms。

1 国际数字集群发展及应用情况
    1998年3月，国际电信联盟(ITU)根据各国提交的集群通信系统标准制订了APCO 25、Tetrapol、EDACS、TETRA、DIMRS、IDRA、FHMA等7个数字集群通信系统的国际标准。
这7个标准中：APCO 25、Tetrapol、EDACS等3个为采用频分复用(FDMA)技术标准，TETRA、DIMRS、IDRA等3个为采用时分复用(TDMA)技术标准，FHMA为采用跳频多址技术的标准。
TETRA原为泛欧集群无线电系统，现已改为陆地集群无线电系统，是欧洲电信标准组织(ETSI)制订的数字集群通信系统标准。TETRA自1995年公布以来，一直都在进行不断的修订和完善，并在原有的基础上增加了一些新的标准。TETRA将一个25 kHz信道从4时隙提高到8时隙，并且宣布有TAPS(TETRA Advanced Packet Service)和TEDS(TETRA Enhanced Data Service)两种提高数据率的方式。TAPS在200 kHz带宽内传输约380 kb/s 速率的数据，但仅有数据；TEDS在25 kHz带宽内可传输比以前高1倍的数据速率，即38.4 kb/s。

    DIMRS为摩托罗拉推出的系统，现改名为iDEN。Harmony系统是摩托罗拉iDEN解决方案的重要组成部分之一，是小型化的iDEN。iDEN引进了Wide-iDEN(WiDEN)技术，以支持更高的数据传输速率，可将多个25 kHz的信道合并成100 kHz或150 kHz。

    从应用情况来看，TETRA和iDEN两个系统应用较为广泛。
    TETRA在全球范围内取得了较大的成功，它是欧洲电信标准委员会唯一认可的数字集群标准，TETRA已被接受为中国数字集群行业标准。在美国， TERA已作为APCO TDMA标准之一，并且俄罗斯也将把TETRA作为标准。截至2004年7月，TETRA在全球65个国家已签署505个合同。欧洲和欧洲自由贸易地域的大部分国家已经建设和使用TETRA系统。

    iDEN系统于1994年在美国洛杉矶问世，经过约3年的推广，相继在北美、南美及亚洲13个国家投入商业应用。在运营商和最终用户反馈的基础上，摩托罗拉对iDEN网络进行了不断改进和完善，于1997年底进入成熟期。iDEN在全球许多地区得到了广泛的应用，用户总数已经超过了1 000万，覆盖的区域遍及亚洲的日本、韩国、菲律宾、新加坡、关岛、以色列以及美洲的美国、加拿大、墨西哥、哥伦比亚、巴西、阿根廷和秘鲁等国家。

2 中国数字集群发展及应用情况
    从1997年开始，信息产业部就专门组织了数字集群通信标准组来制订中国的数字集群通信标准，并于2000年12月28日发布了中国《数字集群移动通信系统体制》标准，但这是一项电子行业推荐性的部颁标准，还不是国家标准。此标准主要参照国际标准TETRA(体制A)和Motorola公司提出的美国国家标准iDEN(体制B)，确定了两种集群通信体制。体制A面向专用调度和共用集群通信网，体制B主要适用于共用集群通信网。同时标准规定了集群通信系统的工作频段为806～821 MHz/851～866 MHz，双工频率间隔为45 MHz。

    从中国的应用情况来看，TETRA和iDEN都有较快的发展。中国已建和运营的共网有：福建集群电话公司的iDEN网、深圳运联通的iDEN网、上海联通国脉的iDEN网，由北京正通网络通信有限公司负责建设和运营的“北京市数字集群无线政务网”(TETRA网)第一期也已经正式开通。中国在建和拟建的TETRA专网有：北京轻轨、8通线、5号线和10号线在招标；上海公安局和13条地铁在招标；广州的广九铁路和地铁2、3号线在招标；天津水利厅、安全厅、轻轨和地铁、应急联动系统即将招标；深圳地铁在建；南京地铁在建；济南机场刚结束招标；成都应急联动系统在建；铁路方面，秦沈线已经建好，新长线和宁启线正在建设中。拟建的Harmony专网有：浙江宁波港的Harmony网。天津港正在用Harmony系统进行实验。

    2004年3月19日，中兴通讯股份有限公司在京宣布成立其数字集群系统GoTa产业联盟；两个月之后，华为技术有限公司在京宣布GT800数字集群系统产业联盟成立。两大联盟的形成，意味着长期以来中国集群通信市场被几家有实力外商垄断的局面即将被打破，由欧洲的TETRA和美国的iDEN两种标准双雄争霸演绎成四雄割据的格局已初露端倪。

    GoTa基于CDMA技术，GT800基于GSM技术，这两个集群系统都参加了信息产业部组织的数字集群实验，并且发布了相应的集群技术体制。

    中国其他厂家也在积极研制自己的集群技术，北京首信股份有限公司基于CDMA技术的系统正在研制中，估计2005年内可以完成系统实验；大唐移动通信设备有限公司宣布他们基于TD-SCDMA技术的系统将于2005年内完成总体联测，2006年推出。

3 数字集群的知识产权状况
    随着社会的发展，知识产权越来越重要，世界各国已经充分认识到知识产权保护的重要性，对于移动通信行业更是如此。移动通信产业之争就是标准之争，专利之争。掌握标准者掌握市场，只有掌握专利才能提高核心竞争力。

    TETRA论坛列举了109项重要的知识产权，主要分布在Alcatel、Marconi (OTE)、Motorola、Nokia、Thomson CSF (Thales)、Securicor Wireless Technology (Software Radio)等公司。TETRA标准的7个主要专利集中在Motorola、Ericsson、Nokia等公司手中。而iDEN标准的主要专利由Motorola公司掌握。
此前数字集群价格过高的原因之一是国外厂商对集群通信核心技术的垄断，TETRA和iDEN除外部接口外，内部接口基本不公开，限制了中国企业针对这些集群系统的开发。GoTa、GT800这两种国产集群技术具有很多自主知识产权，空中接口和体系结构采用了目前移动通信系统所采用的技术，且接口可以公开并标准化。GoTa具备完全自主的知识产权，空中接口和体系结构采用了目前第三代移动通信系统(CDMA2000)所采用的技术，中兴通讯目前已拥有自己的关键技术和核心知识产权，并在美国申请了专利。

    以GoTa、GT800为代表的国产数字集群系统如果能够实现产业化和形成群体突破，并且不断加强技术创新力度，解决好日后多种终端同系统厂商之间的互操作性以及进一步增强安全保障，那么更具性价比的国产数字集群系统一定能得成功。而在安全保密性方面，采用中国自主知识产权的标准将更加有保障，只有掌握核心技术才能真正保证国家通信安全和国民经济高速发展。从长远看，依托中国巨大的市场，中国数字集群通信产业的发展前景是光明的。中国集群通信技术的诞生，可以有力推动民族通信产业的发展，为制订拥有自主知识产权的中国数字集群通信标准奠定了坚实的基础。

4 中国共网数字集群的发展思路
    由于集群通信共网具有较大的技术优势，有较好的市场需求，因此在国际上近年共网的发展呈现上升趋势。利用共网满足各个集团用户的集群通信需求，逐渐成为各集团用户的共识。信息产业部在最近两年开始积极推动集群共网的发展，希望由大运营商来建设和运营网络，有需求的部门和企业从运营商的物理网上享受各自独立的虚拟专网服务。

    中国数字集群的发展思路应该是建立“共网为主，专网为辅”的发展模式，即在每个地区建设面向社会服务的集群共网，仅对有特殊要求的部门适当考虑建数字集群专网。鼓励共网运营，不仅可以节约成本，也可以促进规模化、市场化运作，从而扶优助强。

    专网(PMR)是指由专门部门组织建立的网络，部门内部的用户利用该网络建立相互呼叫，例如公安专用网等；共网(PAMR)是由某个机构建立并运营的网络，目的是为公共的或第三方组织的注册成员提供通信服务。专网在用户密度、通信业务、工作环境、网络投资、控制能力、安全性和数据应用等方面都与专网有所不同，共网是多个部门共用一个网络，因此它所支持的用户数多，覆盖范围大；而专网是专网专用，它要求具有更严格的接入能力、可靠性、服务等级、网络生存性和安全性，因此，专网和共网的使用环境不同。在对安全性要求比较高的部门，如警用移动通信系统，必须使用专网，而其他部门如商业服务业、水利、环境和公共设施管理业等可以使用共网。

    采用数字集群的虚拟专网(VPN)技术是实现共网运营的最佳解决方案，能够极大地降低系统成本。所谓数字集群虚拟专网是指建立在数字集群共网平台上，能充分利用共网所分配的各种资源和相关权限，并由专网管理者单独管理，从而达到一定范围内资源“独享”的虚拟的数字集群网络。数字集群系统的虚拟专网按照每个部门的实际需求量身定制，各个部门无须自行购置基站、交换机和传输设备，只须配置相应的调度台和移动台即可建立自己的虚拟专用网，并在自己的虚拟专网中独立工作。虚拟专网间的通信不会相互干扰，如同在传统的专用网中工作一样。

    发展数字集群通信，首先必须妥善处理好公网、共网、专网的关系。公众移动网和集群共网是必须要划清界限的，两者是共存、互补的关系，不能相互替代。以高质量、高稳定性著称的集群通信系统本来服务于专用通信，如果加上了公众通信的功能对于安全、性能的影响是可想而知的。同时，公众移动网与集群网络之间使用方式不一样，资费方式也不一样。数字集群网络日常流通的数据相对较少，因此运营成本实际很高，终端价格会比目前的个人移动终端高。这样一来，就算政策上放松，数字集群若向公众移动运营靠近，其价格也难以在市场上形成优势。共网和专网各有不同的用处，特别是有些专网是一定要建立的，例如涉及国家安全的机构专网。中国应该专网、共网都发展。专网一定要从“专”字上下功夫，决不能统成一种形式，搞成一种制式。所谓“一网打尽”的做法是不可取的。其次要找准集群通信的市场定位。市场定位非常重要。数字集群系统属于专用移动通信系统范畴，有其独特的市场定位，有别于公众移动通信系统。如果共网运营商建网的目的是为了统一集群网络，虽然短期内不会带来巨额收入，但由于行业用户不会轻易转网，可以为运营商带来长远稳定的收入。但如果运营商既想兼顾公共安全用户又想吸引公众用户，可能很难成功。中国应当充分借鉴一些发达国家组建数字集群网的经验和教训，找准市场定位，有效推动数字集群通信的稳步发展，避免走模拟集群系统走过的老路。最后中国要积极培育集群市场。现在经常看到和听到的是两组数据：一是中国有450亿元的市场，800万个终端用户；二是国外集群通信用户和蜂窝通信用户之比是1∶9。有人运用了这两组数据后就得出了中国的集群用户量很大的结论，这是不确切的。建议不要把数字集群通信的市场看得太大，不要一哄而起。还是应积极而又稳妥地发展中国的数字集群通信系统，在做好市场调研工作的基础上，积极培育市场，先把“蛋糕”做起来。

5 参考文献
[1] 陈如明. 中国数字集群务实发展 [N]. 中国电子报, 2004-3-24.
[2] 郑祖辉. 集群通信在中国 [J]. 当代通信, 2003,7(14):7-14.
[3] 郑祖辉. 对我国数字集群通信现状和发展的看法 [Z]. 集群通信专家委员会成立会议上的讲话, 2004-10-20.

收稿日期：2004-11-10

[摘要] 文章详细介绍了国内外数字集群发展及应用情况，论述了数字集群知识产权的重要性，指出中国集群通信技术GoTa、GT800的诞生为中国数字集群通信产业的发展奠定了坚实的基础。文章提出了一种中国共网数字集群通信产业发展的思路，认为应妥善处理好公网、共网、专网的关系，找准集群通信的市场定位，在此基础上积极培育集群通信市场。

[关键词] 数字集群；共网；专网

[Abstract] The development and applications of digital trunking both at home and abroad are detailed. The importance of the IPR of digital trunking is discussed. The paper brings the idea that GoTa and GT800, two digital trunking systems developed by Chinese enterprises, have laid a solid foundation for the development of Chinese digital trunking communications industry. It also holds the idea that China should develop PAMR (Public Access Mobile Radio), properly handle the relationship among the public mobile network, PAMR, and PMR (Private Mobile Radio), and actively foster a healthy trunking communication market through the accurate market positioning of the technology.

[Keywords] digtial trunking; PAMR; PMR