數(shù)字集群發(fā)展方向探究論文

1、數(shù)字集群發(fā)展方向探究論文 國際上專業(yè)移動通信設備的發(fā)展情況大體是:20世紀5060年代主要應用對講機,7080年代應用無線撥號系統(tǒng),8090年代應用模擬集群系統(tǒng),進入90年代后期開始發(fā)展數(shù)字集群系統(tǒng)。 我國民用專業(yè)移動通信的發(fā)展較晚,大致分為早期、“七四系列”、“八。系列”和“九。系列”四個階段。現(xiàn)階段我國專業(yè)移動通信分4個層次的技術體制以滿足不同用戶群的需求: (1)400MHz公眾對講機,不要申請指配頻率、辦理電臺執(zhí)照、繳納頻率占用費,供普通老百姓任意選購近距離通話使用。已有很多公司在開發(fā)生產(chǎn),供應市場。 (2)150MHz、400MHz專業(yè)調頻機,需要申請指配頻率、辦理電臺執(zhí)照、繳納頻率

2、占用費,供單位視距通話使用。已有很多公司開發(fā)生產(chǎn),大量供應市場。 (3)900MHz無中心多信道選址通信系統(tǒng)(也稱為自集群系統(tǒng)),不需要申請指配頻率,但需要申請指配號碼、辦理執(zhí)照、繳納頻率占用費,供集團用戶小型組網(wǎng)使用。只有少數(shù)公司開發(fā)生產(chǎn),開始在全國推廣應用。 (4)350MHz、800MHz數(shù)字集群系統(tǒng),經(jīng)指配頻率供國家或地區(qū)或專業(yè)部門大型組網(wǎng)使用。主要有TETRA、iDEN兩種技術體制,由國外公司供應設備,已經(jīng)陸續(xù)建網(wǎng)使用;新近鑒定了GT800技術體制,由華為公司在GAM基礎上開發(fā)生產(chǎn),還鑒定了GoT&技術體制,由中興公司在CDMA1基礎上開發(fā)生產(chǎn),已經(jīng)鐵通、衛(wèi)通組網(wǎng)試商用。 “9.11

3、”事件的教訓 雖然美國1979年在震驚全球的三里島事件后成立了專責的聯(lián)邦應急管理署,經(jīng)過20年來的建設成長,在災害防治與緊急應變上,曾經(jīng)發(fā)揮過很大的作用。但是從“9.11”事件來看,美國的防災體系仍然比較脆弱。當災難發(fā)生時,信息是決定性的關鍵,無論是災情匯集、災情研判、調度指揮,呼救求援,通信都是必不可少的,遺憾的是往往發(fā)生災變時有線通信系統(tǒng)首先失靈?！?.11”事件有哪些教訓呢? (1)此次襲擊事件中,紐約市的固定通訊系統(tǒng)幾乎陷入癱瘓,美國電報電話公司也一度中斷了紐約的手機通信?！?.11”事件告誡我們:常規(guī)的有線通信和蜂窩移動通信在災難發(fā)生時都不足以保證信息的暢通,說明建立一個具有抗毀性的

4、指揮調度通信網(wǎng)對于事前的防范、事后的搶救是多么的必要! (2)此次襲擊事件中,恐怖分子幾乎同時攔截4架飛機分別向紐約、華盛頓襲擊,這是一個涉及廣大地區(qū)的事件,說明建立一個全國性的指揮調度通信網(wǎng)對于事前的防范、事后的搶救是多么的必要! (3)此次襲擊事件中,第一架飛機撞擊世貿大廈之后,相隔18分鐘第二架飛機接著撞擊世貿大廈另一棟樓,美國起飛攔截的戰(zhàn)機相差8分鐘,說明建立一個快速反應的指揮調度通信網(wǎng)對于事前的防范是多么的必要! (4)此次襲擊事件中,世貿大廈被撞擊之后,過了約個把小時才倒塌,樓上很多人員起初都不知道危險真相,沒有盡快想法撤離大廈,幫助他們減少傷亡,以致造成死亡五千多人士的慘劇,說明

5、建立一個綜合協(xié)調的指揮調度通信網(wǎng)對于事后的搶救是多么的必要! 國際上有鑒于此,便在國際電信聯(lián)盟(間u)中提出了如何解決公共防護和救災(PPDB,PublicProtectionandDis&stetRelief)通信的問題。 公共防護和救災(PPDR)通信 PPDR技術要求 (2)統(tǒng)一技術體制 PPDB通信所面臨的最具挑戰(zhàn)性的問題是如何解決各種通信系統(tǒng)之間的不兼容性。目前,城市中的消防、公安、救護等各個政府部門都有不同的專業(yè)移動通信系統(tǒng)處理各自部門所發(fā)生的火災、交通事故、急救等日常事務;但當洪水、地震、恐怖襲擊等大規(guī)模緊急事件發(fā)生時,需要各個部門聯(lián)合行動。各個部門所使用的通信設備不同,導致設備

6、間互通能力差。在緊急情況下,造成通信阻塞,為統(tǒng)一指揮調度帶來了極大不便,嚴重地影響了救援效率,可能造成巨大經(jīng)濟財產(chǎn)損失和人員傷亡。因此,未來必須有全球統(tǒng)一技術體制的PPDB系統(tǒng)。 (2)統(tǒng)一頻段 為了未來能夠更好地利用全球/區(qū)域性協(xié)調頻段實行PPBB通信,在應急或救災時,國內與跨國界的安全應急網(wǎng)絡之間要求通信能夠互聯(lián)互通,世界無線電通信大會(WRC,WorldBadic-communicationConference)建議各個國家和地區(qū)為PPDR規(guī)劃統(tǒng)一頻段,以便提高頻譜效率、保證設備間通信的穩(wěn)定性。 (3)比傳統(tǒng)應急救災系統(tǒng)更高的技術要求 *PPDR不是公眾業(yè)務,要最大程度保障接通率; *根

7、據(jù)需要來確定覆蓋范圍,最理想是全球無縫覆蓋; *具有端到端的鑒權、加密功能,保密性強,傳輸可靠; *快速呼叫建立,可以一鍵通,實現(xiàn)廣播和組呼功能; *在網(wǎng)絡無覆蓋的地區(qū)采用直通模式(DMo,directmodeoperation); *按照業(yè)務等級與優(yōu)先權,動態(tài)分配信道、強占信道; PPDR業(yè)務 PPDR業(yè)務分為語音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務。根據(jù)數(shù)據(jù)業(yè)務所需速率不同,可分為低速率、中速率和高速率數(shù)據(jù)業(yè)務,表1說明具體應用和實例。 未來數(shù)字集群的技術發(fā)展方向探討 群組業(yè)務 數(shù)字集群系統(tǒng)在未來PPDR專業(yè)移動通信中,突出的作用是指揮調度。國內公共安全領域集群應用,同一通話組內用戶數(shù)常常上千個?，F(xiàn)有FBMA與

8、TDMA技術的集群系統(tǒng),可以無限制地滿足大容量群組業(yè)務需求,在指揮調度方面,發(fā)揮了巨大作用。而“自干擾”性質的CDMA技術,由于碼資源的限制,在同一群組業(yè)務當中,較難同時在一個通話組內支持數(shù)以千計的用戶;因此需要探索新的技術途徑。快速呼叫 未來PPDR專業(yè)移動通信中,突出的特點表現(xiàn)為“急”。在發(fā)生交通事故時,如命令緊急剎車,設高速列車以500km/h行駛。當剎車命令如3s起作用時,列車已行駛了250m;如0.3秒剎車命令起作用時,列車只行駛25m;顯然,在緊急情況下,0.3秒的快速呼叫建立時間對鐵路的安全性更有保證。這就要求數(shù)字集群系統(tǒng)必須要具有“快速呼叫”特征,即所謂的PTT(PushtoT

9、alk),就是“即按即講”。FDMA與TDMA技術都具備快速呼叫建立的能力,可以達到0.3秒建立呼叫的速度。 而面向個人通信的CDMA,由于技術側重在頻譜效率,即如何減少干擾,盡可能多地支持點到點通信,很難做到快速接入,即使以較快速度分配信道,由于同一組內各組員相關信息要通過控制信道逐一下發(fā),各組員依次接入,即使個別用戶以較快速度接入,相當多的用戶仍無法實現(xiàn)快速接入。如果組內用戶數(shù)較多,可能出現(xiàn)會話已結束,有部分用戶還未接入信道;因此也需要 探索新的技術途徑。 高安全性 數(shù)字集群在基站與手機之間,信息完全依靠無線電波的傳輸,很容易被人們從空中攔截,在通話狀態(tài)、待機狀態(tài)都會泄密,即使關閉電臺,利

10、用現(xiàn)代高科技,仍可遙控打開,繼續(xù)竊聽,從中截取、破壞、調換、假冒和盜用通信信息。因此,未來PPDR移動通信要求具有高安全性,包括雙向鑒權、信息加密等,防止非法接入業(yè)務和控制。特別是在防止恐怖襲擊的情況下,高安全性更應列為確保的核心需求。國內現(xiàn)有的TDMA與CDMA數(shù)字集群系統(tǒng),多為國外設備,核心技術由國外公司壟斷,關鍵芯片由他們提供,其芯片可能留有后門,潛伏了隱患,安全性也就捏在人家的手心里。而且這些國外設備不支持國內應用部門的信息加密,部分甚至沒有鑒權或只有單向鑒權,安全性沒有保證。因此,需要國內自主創(chuàng)新的集群新系統(tǒng),使核心技術和芯片掌握在中國人手中,這就大大增加了安全性。 高抗毀性 專業(yè)移

11、動通信在使用過程可能遇到惡意破壞的人為因素或雨雪災害的自然因素等影響,導致網(wǎng)絡不能正常工作,因此,未來PPDT系統(tǒng)要求可靠、準確地提供業(yè)務,具有高的抗毀性和可用性。通常情況下,系統(tǒng)以集群方式工作;在遭遇危害的極端情況下,系統(tǒng)以故障弱化方式或直通方式工作,保證系統(tǒng)能滿足基本的集群業(yè)務需求。 高環(huán)境適應性 專業(yè)移動通信由于它是用于全球的表層和空間,會遇到各種惡劣的氣候、地形和環(huán)境;因此,要求通信裝備必須能抗拒酷暑、嚴寒、狂風、暴雨等惡劣氣候條件;必須適應山岳、叢林、沙漠、河海、高空等三維空間的不同地形環(huán)境條件;既可車載船裝,又能背負手持,要經(jīng)得起各種移動體的安裝機械條件;在嘈雜的噪聲環(huán)境,要具有背

12、景噪聲濾除功能,使通話對方聽不見噪聲干擾,話音清晰;在高速行駛時,通信不能中斷,質量不能下降,可支持500km/h的高速運行。 脫網(wǎng)直通 無線用戶在系統(tǒng)覆蓋區(qū)外或盲區(qū)工作,例如在隧道中;在沒有設置基站的地區(qū)工作,例如在山區(qū);在網(wǎng)絡基礎設施出現(xiàn)故障時,在系統(tǒng)過載以致難于快速接入時,要求移動臺之間仍可進行通信;在以上幾種情況下,脫網(wǎng)直通這種無中心網(wǎng)絡方式是非常有用的。 直通方式還要求雙監(jiān)視操作、轉發(fā)操作、網(wǎng)關操作: 雙監(jiān)視操作指在直通模式下,同時監(jiān)視從基站發(fā)來的信號;2個移動臺只要其中1個移動臺處于集群系統(tǒng)的覆蓋范圍之內,即可利用其雙監(jiān)視功能來了解有無其它移動臺在呼它。 由于直通方式下的覆蓋區(qū)要小

13、于有基站通信的情況;因此,要求提供轉發(fā)操作,從而實現(xiàn)直通方式移動臺經(jīng)轉發(fā)臺和另一直通方式移動臺之間的通信,以便擴大通信距離。 通常脫網(wǎng)工作的移動臺不能與未脫網(wǎng)的移動臺保持通信聯(lián)絡;因此,要求網(wǎng)關操作提供直通方式接口和集群方式接口,從而實現(xiàn)直通方式移動臺和集群方式移動臺之間的通信。 無中心網(wǎng)絡未來的發(fā)展方向是Adhoc方式,即自組織方式,因此,要探索Adhoc技術與集群技術的結合。 寬帶業(yè)務 未來PPDg業(yè)務,要求及時地反映事發(fā)現(xiàn)場的真實情況,僅有窄帶的話音指揮調度,已不能滿足應用,新一代數(shù)字集群應能提供集語音、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務。因此,要求不僅提供窄帶業(yè)務,還要提供寬帶業(yè)務,并且滿足可變帶寬需求

14、。 國內現(xiàn)有集群系統(tǒng)只能提供低速數(shù)據(jù)業(yè)務。但當今公眾移動通信,數(shù)據(jù)應用已很普遍,GPRs、CDMA可以支持中等數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)業(yè)務,3G可支持584kbps至2Mbps數(shù)據(jù)速率,WLAN甚至可高達54Mbps。 建議 (1)現(xiàn)代都市是幾百萬以至上千萬人口聚居生活工作的密集地區(qū),公共安全已經(jīng)成為市政的一項首要任務。特別是要籌辦奧運會、世博會等大型活動,如何作好準備,高效利用現(xiàn)有資源,提高政府對緊急事件快速反應的能力,確保社會的穩(wěn)定和人民生命財產(chǎn)的安全,事關重大。為此,未來PPDR專業(yè)移動通信系統(tǒng)要求具有群組業(yè)務、快速呼叫、高安全性、高抗毀性、高環(huán)境適應性、脫網(wǎng)直通并支持寬帶業(yè)務等關鍵性能。從技術角

15、度分析,當前的TETRA、iDEN、QT800和QoTa等4種技術體制,雖各有千秋,各有其適用范圍,但各存這樣那樣的不足,都不能全面滿足上述主要要求;特別是多種技術體制造成的互連互通問題,很難組成綜合協(xié)調的全國指揮調度通信網(wǎng);因此,必須研究開發(fā)統(tǒng)一頻段、統(tǒng)一技術體制的新一代數(shù)字集群系統(tǒng)。 從當代3G的WCDMA、cdma2000和TDSCDMA三種主流技術體制來分析,不是各有千秋,而是差異顯著。中國提出的3G國際標準TD-SODMA是TDD和ODMA、TDMA技術的完美結合,符合移動因特網(wǎng)發(fā)展方向,不但能夠高速移動、高速數(shù)據(jù)和大范圍覆蓋,適于獨立組網(wǎng),而且具有技術領先、頻譜效率高、能實現(xiàn)全球漫

16、游、適于網(wǎng)絡規(guī)劃和優(yōu)化、適合非對稱因特網(wǎng)業(yè)、建網(wǎng)和終端的性價比高、適于2G網(wǎng)絡過渡等突出優(yōu)勢。特別是采用軟件無線電技術,更容易實現(xiàn)多制式基站和多模終端,系統(tǒng)更易于升級換代;采用TDD與TDMA更易支持PTT業(yè)務和實現(xiàn)新一代數(shù)字集群。因此,建議以中國提出的3G國際標準TD-SCDMA為基礎研究開發(fā)新一代數(shù)字集群系統(tǒng),并提交ITU作為國際PPDR技術體制方案。 (2)現(xiàn)代都市公眾服務也已經(jīng)成為市政的另一項首要任務,及時為公眾進行服務,確保人民生命財產(chǎn)的安全,同樣事關重大。以“120”急救電話為例,建立了急救指揮系統(tǒng)后,可提高呼救地址準確性和電話接通率,呼救受理時間由15分鐘縮短至10分鐘,有效搶救率可提高到95%。一個城市除了120之外,還有110、119、122、999和12545等等,市民不能一一知曉,因此,應有統(tǒng)一協(xié)調的緊急救助公眾服務系統(tǒng),才能方便市民及時得到相應的服務。 由于涉及政府的相關部門多,需要對都市現(xiàn)有的各家報警子系統(tǒng)及其接警處警的流程進行深入調研,這是一項