数字集群通信系统功能及其构成
集群移动通信 系统
• • • • 集群移动通信系统结构组成 集群通信的工作过程和方式 模拟集群移动通信网 数字集群移动通信网Biblioteka 一 集群移动通信系统结构组成
集群移动通信系统主要由控制交换中心、调度台、基站、移动 台以及与市话网相连接的若干条中继线所组成。
控制交换中心是系统的核心,主要作用是鉴权、控制和交换。无 论是移动台呼叫调度台,还是调度台呼叫移动台,或移动台呼叫市 话用户,都要在控制交换中心内进行交换,并根据业务需要分配信 道。无线用户调度台主要由收发信机、控制单元和天馈线等所 组成。基站主要提供若干条共用无线信道、每个信道主要由一 部收发信机和一个微处理器构成的控制单元组成;每个基站都有 一个被称为覆盖区的服务范围。
二 集群通信的工作过程和方式
如果该移动台是合法用户，网络终端通过计算机分配一个空闲 信道给该用户接上有线电话，建立通信。此信道被占用后，其 它任何无线用户不得在其拆线之前使用信道。 如果没有空闲信道，系统繁忙时，要求通信的用户被编入等候 行列进行排队。此时，网络终端会自动发出无空闲的繁忙信号， 请稍候。 一旦有空闲信道时，网络终端会自动回叫排在第一位的用户， 建立通信，而无需再操作任何系统。 无线集群通信接续有移动台至移动台、移动台至有线电话、有 线电话至移动台的几种过程。
四 数字集群移动通信网
数字集群通信系统是将数字信令方式，语音数字编码技术和先 进的调制解调等数字技术应用在集群系统。数字集群通信系统 集多功能于一体，在技术上和系统容量上能够满足大型政府共 网的应用要求，能提供指挥调度、电话互联、数据传输、短消 息收发等多种业务。
三 模拟集群移动通信网
模拟集群通信系统（analog trunking communication system） 采用模拟传输技术的集群通信系统。模拟集群通信系统用于模 拟话音传输，采用模拟调制技术，目前大多使用频率调频 （FM）。模拟集群通信系统可分为单区单基站系统、单区多 基站系统及多区系统。
第二章 集群通信系统概述
消息集群
用户数(单位:千)
10
15
20
25
准传输集群
30
信道数
传输集群
Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China
9
数字集群移动通信系统 Digital Trunking Radio Systems
Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 10
数字集群移动通信系统 Digital Trunking Radio Systems
解决"碰撞"(争用)问题方法有两种: 一种采用"定时询问"办法. 即在此系统中,给每个移动台分配一个专用时隙,若移动 台有信息发送就在该相应时隙内发送信令,这种时隙可由同 一起始定时信号导出,或由基地台轮流安排各个用户发送, 这种方式的缺点是当用户多时,效率不高.所以它适用于用 户数较少的系统. 另一种是采用ALOHA方式或时隙ALOHA入网控制技术. 在此系统中,每一消息中都会有若干检错位,使基地台可 确定收到的消息是否同移动台同时发送引起碰撞而出错.若 所收信令无差错则发送应答信令,否则有关移动台将按随机 选择时延重发消息,直到消息发送完了为止.
Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China
2
数字集群移动通信系统 Digital Trunking Radio Systems
一,集群通信系统的基本概念
什么是集群(Trunking)
集群通信系统(Trunking System),是一种高级专用移 动调度系统,它是从早期的无线电调度系统发展起来的, 代表着通信体制之一的专用移动通信网发展方向. 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多用途,高效能的 无线调度通信系统. 系统内任一用户想要和系统内另一用户通话,只要有空闲 信道就可以在中心控制台的控制下,利用空闲信道进行通 信. 若把若干调度系统集中在一起,多信道共用,原来的每 个用户系统,作为一个用户群,仍保持各自的主属关系. 这样就构成了一个集群系统.
数字集群介绍
800M数字集群介绍
一、什么是集群?
集群通信系统的组成
基站：由若干基本无线收发信机、天线共用器、天馈线系统和电源等设备组成。
移动台：用于运行中或停留在某未定地点进行通信的用户台，包括车载台、便携台的手持台。
调度台：是能对移动台进行指挥、调度和管理的设备，分有线和无线调度台两种，无线调度台由收发机、控制单元、天馈线(或双工台)、电源和操作台组成。
控制中心：包括系统控制器、系统管理终端和电源等设备，主要控制和管理整个集群通信系统的运行、交换和接续。
集群通信的发展史
集群通信系统诞生于20世纪70年代，最早的集群通信是模拟系统，数字集群技术从20世纪90年代中期在全球范围内兴起，90年代末期在中国出现数字集群网络，2003年4月信息产业部批准中国卫通集团在天津、济南、南京三个城市建设并运营数字集群商业共网实验网工程。
数字集群的定义
数字集群通信系统采用先进的数字技术，数字信令方式，语音数字编码技术，先进的调制解调技术，数字集群系统集多功能于一体，在技术上和系统容量上满足大型共网的建设要求，能提供指挥调度、电话互联、数据传输、短消息收发等多种业务。
二、数字集群通信体制的行业标准：
1、iDEN
是Motorola开发的基于数字蜂窝网络的集群通信系统；
空中接口采用TDMA方式；
提供集群呼叫方式，以及传统的蜂窝语音和数据业务；
支持大区制和小区制方式组网。
2、TETRA
是欧洲提出的基于集群专网应用的技术体制；
空中接口采用TDMA方式；
主要应用于专用集群系统，也可组建公用集群系统；。
TETRA系统功能(参考资料)
1. 系统功能描述1.1 通话功能 数字集群系统本身具备全双工、半双工、单工等各种通话方式，在地铁无 线通信系统中有多种不同种类的用户，根据不同种类用户的性质、功能，可组成 相互独立的通话组。
实现固定用户与移动用户之间， 以及移动用户之间的通话呼 叫功能。
以上的通话功能在下列使用情况中体现: 1) 中心行车调度员与在线列车司机之间的通话； 2) 车站值班员与在线列车司机之间的通话； 3) 车站值班员与站内移动值班人员之间的通话； 4) 列车司机之间的通话； 5) 控制中心调度员对正线运行列车车厢内乘客广播； 6) 中心环控调度员与相关移动人员之间，相关移动人员之间的通话； 7) 中心维修值班员与移动维修作业人员之间，移动维修作业人员之间的 通话； 8) 车辆段值班员分别与车辆段、车场内及出入线上列车司机、移动作业 人员之间通话； 9) 车辆段内移动作业人员之间通话； 10) 车场值班员分别与车辆段、车场内及出入线上列车司机、移动作业人 员之间通话； 11) 车场内移动作业人员之间通话； 12) 公务电话用户或市话用户与无线用户之间的电话经授权后通过调度员 转接的互联通话； 13) 不同通话组成员之间通话。
行车调度与列车司机之间的通信应是最高级别的，要求通信连续， 应尽可能 避免产生任何中断，要求具有高可靠性。
1在保证重要用户通信的前提下，各无线用户间通信采用自动转接方式， 无线 用户与有线用户的连接根据无线用户的级别，采用自动或调度员转接方式。
1.2 编组功能 TETRA 先进的虚拟专网功能，可使多个用户组织共享一个 TETRA 系统平台， 而网络中所有的服务和功能都可以合理地分配给每一个用户组， 以满足每个组的 需求。
这一特点轨道交通用户提供多个不同用户组（如行调、维修等组）之间相 互独立的工作模式。
系统可根据具体的部门和使用划分，将相互之间需要通信的成员编成通话 组内的不同通话小组， 每个用户可同时编入多个通话组， 通话组可按大组、 中组、 小组等形式编制。
宽带多媒体数字集群系统(Witen)介绍
Witen系统结构
应用服务器
日志
✓开放的应用层平台接口， 应用层
方便应用程序的开放
定位
PIS
视频服务器
电视墙
✓可以与公网、行业已有 集群、数字传输等系统之 间的互联互通，保障应急 网络联动
网络层
PSTN
Tetra ……
外网
eCNS
Base Station = eBBU +eRRU
调度机 调度台
主要由一台计算机及系统管理软件组成，并与系统控制中心连接。值机员可通过此终端对系统进行管理控制。
集群通信系统功能列表
基本功能列表
✓单呼 ✓组呼 ✓全呼 ✓广播呼叫 ✓紧急呼叫 ✓包容呼叫 ✓短数据呼叫 ✓调度台核查呼叫 ✓有/无线互联呼叫
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辅助功能列表
✓迟后进入 ✓动态重组 ✓通话组扫描 ✓优先级呼叫 ✓强拆 ✓强插 ✓遥开遥闭 ✓监听 ✓环境侦听 ✓通话限时功能 ✓呼叫能力限制
窄带集群: TETRA, P25, etc.
宽带数传: Wifi, WiMax, etc.
公网: 2G/3G
✓窄带集群系统只能完成语音, 宽带数传只能完成数据 ✓多网络部署导致成本高、性能差 ✓语音、数据双终端，作业效率低
公网2G/3G
✓ 网络覆盖完善 ✓ 产业链完善 ✓ 集群语音性能差、调度功能少 ✓ 上行数据带宽受限 ✓ QOS无法保障
级，保证行业客户的长期投资
开放性&演进能力
LTE技术完全满足行业客户高带宽，低时延及随时随地的业务需求，从而提高企业效率
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1. 集群通信系统及发展史简介 2. 行业宽带多媒体集群的最佳技术选择 3. 全面创新的Witen解决方案 4. Witen各行业的解决方案及应用
我国数字集群通信系统介绍
摘要首先介绍了集群通信发展现状，然后分别介绍了国内数字集群通信系统的特点、网络结构和关键技术。
关键词数字集群民族产业1、前言从数字集群通信的发展现状来看，我国集群产业还处在发展初期，与公众移动通信的发展规模相比，数字集群通信的规模还远远落后于移动通信。
而且，无论是TETRA系统还是iDEN系统，其标准的开放性不高，iDEN系统为摩托罗拉独家垄断，而TETRA系统虽然在空中接口可以做到兼容，但各个厂商的系统之间不能互联互通，从而影响了TETRA系统的发展。
这种状况造成最直接的问题是终端和系统设备价格较高，或者是系统维护、升级和扩容的成本较高，这在很大程度上限制了数字集群通信在我国的发展。
由于我国的集群通信存在着相当规模的市场和发展潜力，因此国内的多个电信设备制造商(例如中兴、华为和大唐)，都在大力研发数字集群通信设备，并已经相继研制出符合集群通信要求的数字集群系统设备。
目前，国内能够提供完整的数字集群系统设备和终端的有华为开发的基于GSM的数字集群通信系统(GT800系统)、中兴开发的基于CDMA的数字集群通信系统(GoTa系统)。
基于TD-SCDMA的数字集群系统方案目前也在制定当中。
下面对GoTa 系统以及GT800系统的结构和特点做一简要介绍。
2、GoTa系统GoTa的含义是开放式集群结构(GlobalopenTrunkingArchitechture)，是为满足数字集群通信专网和共网用户的需要而开发的。
GoTa的空中接口在cdma2000技术基础上进行了优化和改造，使之能够满足现代集群通信的技术要求。
GoTa采用的呼叫方式是集群通信中所特有的PTT方式的话音呼叫。
为了提高呼叫接续速度，GoTa还定义了一套相应的体制结构和协议栈以满足集群通信系统的快速连接。
为了支持群组呼叫，GoTa优化了空中接口，从而达到在同一个小区/载频下同一群组的用户在呼叫时能够共享同一条空中信道的目的。
GoTa在处理通信连接时也采用了共享的方式，这将减少网络处理呼叫时的时延。
数字集群移动通信系统
=23.9%
图3-1电路利用度与电路容量的关系
可见，第一类电信络形态的最大可能的络资源利用效率只有24%。如果一个单独指挥通信系统只有2条电路， 电路利用率只有20%；如果一个集群指挥通信系统共有20条电路，电路利用率可以达到65%。可见，集群应用可以 明显提高电路利用率。
集群通信系统的发展概况
1．国外发展概 况
2．国内发展概 况
（1）模拟集群通信系统 1985年，无线电对讲机发展成为模拟集群通信系统。典型的模拟集群通信系统有FAST模拟集群通信系统、 SMARTNET模拟集群通信系统、MULTI-NET模拟集群通信系统和ACTIONWT模拟集群通信系统。 （2）数字集群通信系统 1998年ITU提出《用于调度业务的高效频谱的数字陆上移动通信系统》（ITU-R37/8）文件，说明集群通信系 统的总体目标是： ①更高的频谱利用效率； ②高话音业务质量和加密； ③支持话音和非话音业务，能与PSTN和ISDN互通； ④具有语音和数据的手持台和车载电台接口； ⑤要求移动台重量轻、体积小、便宜、省电。 同时推荐“陆上集群无线电系统”（TETRA，Terrestrial Trunked Radio System）和“数字综合移动无 线电
分别建设多个容量比较小的专用指挥通信系统比合伙建设一个比较大的共用指挥通信系统，显然可以降低建 设和维护成本。同时，如上所述，又可以提高络资源利用效率。
分别建设专用指挥通信系统肯定可以保障服务质量。但是，多家共用一个集群通信系统就可能发生使用次序 矛盾；同一个部门之内也可能发生使用次序矛盾。集群通信系统之内，采用虚拟专用可以避免发生部门之间的矛 盾；采用严格的分级制度，保障使用优先次序。集群通信系统采用按键讲话（PTT）通话体制，借助简明的信令 系统的实时控制，保障指挥通信建立时间不超过30ms。
数字集群通信系统综述
数字通信系统中采用的多址方式有：
. 频分多址(FDMA)
. 时分多址(TDMA有窄带TDMA和宽带TDMA)
码分多址(CDMA)以及 它们组合而成的混合多址(时分多址／频分多址TDMA／FDMA、码分多址／频分多址CDMA／FDMA)等。
在以往的模拟通信系统一律采用FDMA。TDMA避免了使用价格昂贵的多信道腔体合并器，便于利用现代大规模集成技术实现低成本的硬件设计，便于实现信道容量动态分配，提高信道利用率。TDMA的缺点是可实现的载波信道数有限。西欧GSM和美国较成熟的用户都采用FDMA／TDMA相结合的窄带体制。 CDMA因具有更多的优点而被各国注意。CDMA用于移动信道，可获取分离多经隐分集增益，具有抗信道色散和抗干扰性能，美国已建立了几个CDMA的试验系统。FCC已验收批准Qualcomm公司生产的CDMA数字式电话系统的第一批电话机CD—3000。Pactel和Bell公司将提供这项CDMA 数字通信服务。
由于无线移动通信的移动信道频率资源十分有限，又考虑到移动信道的衰落会引起较高信道误比特率，因而编码应要求速率较低并应有较好的抗误码能力。对于用户来说，应要求较好的话音质量和较短的迟延。归纳起来，移动通信对数字语言编码的要求有如下几条：
· 速率较低，纯编码速率应低于16kb／S。
· 在一定编码速率下话音质量应尽可能高。
(2) 声源编码
又称为参量编码，它是对信源信号在频率域或其它正交变换域提取特征参量，并把其变换成数字代码进行传输。其反过程为解码，即将收到的数字序列变换后恢复成特征参量，再依据此特征参量重新建立语音信号。这种编码技术可实现低速率语音编码，比特速率可压缩2kb／S—4．8kb／S。线性预测编码LPC及其各种改进型都属参量编码技术。
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第五讲系统是利用了当今先进的数字技术的集群调度通信系统。它 采用了数字信令方式、语音数字编码技术，使得网络内传输的全部是数字信号， 从而使得接续速度快、 可靠性高； 并采用技术上更先进的调制解调技术。 除具有 自动拨号无线电话系统的全部呼叫功能外： 调度功能强是其突出特点， 它还具有 更适合指挥调度网使用的紧急呼叫、动态呼叫限时、动态重组等功能。
系统构成 数字集群通信系统由一系列功能单元组成，图表示了系统的结构及其组成部分。
() 支持市话接口 不管是主呼还是被呼，都可支持市话口。 () 的信令 当使用信令时，系统可支持连接信令。 () 语音信箱 系统可经 接口接通语音邮政业务 () 。主呼用户可通过被叫存人要说的内容，被 叫可在此后到中取回主呼的话音内容。 () 内部越区切换 系统对每个所在的位置区域都给予一个， 和都登记在中， 这样用户可在单个内越 区切换。 () 外部漫游 定有之间漫游协议的所有和／或和的概念，亦可组织漫游。 () 二次拨号 是带内拨号方式之一，它是由二个音频组成的，可利用它对目的系统进行二次 拨号。 () 运作业务数据测量 () 短信息业务 激活以后，可以人工或自动地从的－或语音信箱中获得这种长达个字符或数字的 短信息。 () 计费系统 收集了所有的通话情况的数据， 再送至计费中心， 可选用在线的方法把计费信息 送至计费系统。 () 数据业务 系统支持三类传真机和异步数据通信业务，但都是不透明的。 () 分等级服务 用户在一定时期内是分成若干群的， 用户群给用户规定了其相互关系， 唯一识别 标志和群的特殊业务， 每个群可最多分成种的限制 ( 主呼和被叫 ) ，故采用和不同 等级的服务。
系统主要功能 () 调度通信 ( 无线直通无线 ) 独呼 组呼
自动排队 最近的用户优先 () 常规通信 ( 无线通有线 ) 全双工 可置不答或遇忙转移 可置 ( 长时 ) 转移 可组织三方会议通话 () 有完善的计时、计次、计费系统 () 众多的服务功能，除电话外的其它服务功能
其它服务功能 () 呼叫等待 当自己正在通话时，能有指示表明有另外用户在呼叫自己。 () 无条件转移 可定义无论何时，呼自己的电话都转移到指定的电话号码上去。 () 不应答转移 可定义只在自己的电话不回答时，才转移到指定的电话号码上去。 () 遇忙转移 可定义只在自己的电话忙时，才转移到指定的电话号码上去。 () 呼叫挂起 可将此时的通信对象挂起，自己先去处理其它事务，然后取消挂起，继续通话。 () 只许呼入 可限制该用户只能应答，不能呼出。 () 国际长途呼出限制 可限制该用户不能挂拨国际长途电话。 () 主呼位置指示 可以了解主呼的位置。 () 最经济通话时刻 用户可根据话费变换时刻的表格选择通话时刻。 () 连续路由选择 系统在选择路由时，对一个无空闲的中继群，系统会连续设法给出空闲的路由。