正通数字集群平台

    北京正通网络通信有限公司于2002年12月30日成立，于2004年底建成了初具规模的北京数字集群通信网。

1 正通数字集群网络
    正通数字集群网络一期建设工程依据2003年3月18日北京市发展和改革委员会正式批复的北京数字集群通信网一期工程项目任务书，按程序组织初步设计和会审，经北京市政府批准，由正通公司出资组织建设。2003年3月北京正通网络通信有限公司与诺基亚公司签署设备合同，4月正式启动工程项目，7月开始设备安装，9月完成交换系统和50个基站联网开通，到2004年6月底，正通公司已按批准的规模和设计全部完成了一期的建设任务。截至2004年10月底共发展入网客户5 500户。

    正通数字集群网络一期工程系统容量5万用户，基站93个、载频306个（见图1）。网络覆盖北京市区五环以内，基站布局遵循“北密南疏”的原则，二环路沿线、三环路以内实现基本室内覆盖及室外覆盖，北五环至南四环之间实现道路全覆盖，郊区10个区县政府中心地区及高速公路基本覆盖。

1.1  工作频段
    正通数字集群网络的工作频段为806 MHz～821 MHz(移动台发送、基站接收)和851 MHz～866 MHz(基站发送、移动台接收)。 中心频率及双工间隔，上行频率为806.0125+0.025×(N -1) MHz，下行频率为806.0125+0.025×(N -1)+45 MHz，其中N 为频道序号(1～600)。TETRA系统的双工间隔为45 MHz，频道间隔为25 kHz，每载频可容纳4个时隙。

1.2  话务模型及基本参数
    由于话务模型与人口密度、经济发展水平、集群用户的普及程度等因素密切相关，而中国尚缺乏数字集群网络的运行数据，很难做到准确预测。原邮电部模拟集群技术体制规定，用户忙时话务量为0.005～0.015 Erl。由于数字集群通信网络具有调度、电话和数据传输3种功能，各自所占比例不同，用户忙时话务量差别很大。参考国外的统计资料和中国已建数字集群网络的运营经验，综合取定每用户忙时话务量为0.013 Erl，其中双工电话每用户忙时话务量为0.015 Erl。无线信道呼损要求小于5%。互连中继链路：按50 000用户容量计算，如果其中电话互连用户占20%，则话务量为50 000×20%×0.015=150 Erl，交换中心与市话中继负荷按0.7 Erl/线考虑，则集群网络与PSTN互连中继数量为150÷0.7÷30=7.1(取定为8个E1)。

1.3  号码资源
    在网络试运行期间，对主要道路以及一般型建筑物室内信号强度和通话质量进行了测试，通信质量良好。用户号码编制方法依据TETRA 标准，TETRA个人用户识别码(ITSI) 和TETRA 用户组识别码(GTSI)一共48比特。用户识别码由国家代码(MCC)、网络代码(MNC)和短用户识别码(SSI)3部分组成。前24比特是国家和网络代码，国家代码MCC 为10比特，MNC 为14比特；后24比特用来定义TETRA网络的用户地址。目前北京商用实验网采用号码是经信息产业部批准的8位用户号码，正通采用55100000—55199999，共计10万个用户号码。

1.4  基本和补充业务
    基本业务有：呼叫种类、区域选择、优先呼叫、预占优先呼叫、迟后进入、动态重组、自动重发、限时通话、超出服务区指示、呼叫显示、主叫/被叫显示限制、呼叫提示、讲话方识别显示、无条件呼叫转移、遇忙呼叫转移、用户不可及时呼叫转移、无应答呼叫转移、缩位寻址、至忙用户的呼叫完成、至无应答用户的呼叫完成、呼叫限制、移动台遥毙/复活等。
可选补充业务有：调度台核查呼叫、监听、环境侦听、控制转移、计费通知、密钥遥毁、强制呼叫结束、开放信道呼叫等。

1.5  短数据业务
    短数据业务包括短信息业务、分组数据业务、WAP业务、车辆定位和遥控遥测等。短信息业务，包含短信业务、状态信息查询业务；分组数据业务，用户通过移动台/数据终端，利用正通数字集群网提供的IP分组数据功能，在室外或指挥现场查询本单位内部的数据库、发送/接收电子邮件、传真；WAP业务，无需外接数据终端，用户可直接使用移动终端通过北京正通数字集群网提供的无线链路，在室外或指挥现场直接查询数据库或浏览Internet/Intranet的WAP站点；车辆定位，结合全球定位系统（GPS），可对本单位的车辆进行定位跟踪；遥控遥测，为用户应用中的遥控、遥测、数据采集等提供无线传输平台；图像传输，利用系统的数据通道，使用移动数据终端收发静止图像。
正通数字集群网络还能提供电话互连业务，可与固定电话网和其他移动电话网建立通信。

    在建设过程中，通过不断实践，大胆探索，努力创新，网络实现了TETRA天馈系统与GSM共铁塔的安装方式；实现了TETRA系统与iDEN系统共站、共天线的模式；完成了TETRA系统的监控单元，使93个基站的温度、空调、电源、烟感、门禁、红外防盗等信号具备实时上传能力，实现了具有自主知识产权的数字集群基站环境监控系统；在PHS计费系统的基础上，联合完成了正通数字集群计费系统的开发，现已调测完毕，投入试运行。于此同时，正通公司还积极开展与PHS共用室内覆盖系统的实验、TETRA高站上下行信号平衡的实验。

2 增值业务的开展
    随着网络建设的不断深入，网络覆盖不断改善，通话质量不断提高。正通公司加强了对市场需求的调研，积极开展数据增值业务的研究，数据业务将逐渐成为今后的盈利模式和新的利润增长点。正通数字集群网络开展的增值业务主要有：

(1)车辆定位业务
    在正通数字集群通信网中，正通公司可为相应的用户采取不同的方式实现位置信息的获取：在用户组织的控制中心直接建立GIS，在正通公司设立GIS中心，用户通过Internet接入。车辆定位业务具有广泛的适应性，所有需要对外出车辆进行监控的集群用户，如公安、公交公司、长途运输、公共设施公司等均可应用。

(2)遥控遥测数据业务
    遥控遥测数据业务与车辆定位业务类似。数据采集/告警设备，如水位监测传感器等，通过数据接口与TETRA移动台相连。采集到的数据，通过TETRA以短数据或IP分组数据方式传送至与TETRA系统相连的控制中心。网络的应用编程接口(API)可将控制中心与TETRA交换机相连。此业务可用于水利、电力、远端电站监控、能源、交通、救护部门等。

(3)Intranet互连类业务
    交换机可以提供先进的IP分组数据网关，以高速的LAN/WAN接口与Intranet或Internet相连，从而可提供各种Intranet的应用服务，如移动E-mail、信息查询等，包括公安部门使用的移动查询功能。

(4)公共安全类应用业务
    公共安全联动系统集成业务将TETRA系统和呼叫中心、定位系统与消防、救护等公共安全调度系统集成在一起，当公民遇到突发事件，如火灾、抢劫、急病等，只需拨打同一个号码，如“911”，系统会获知呼救人员的号码和位置，自动将呼叫接入相应的负责人员，并能调度距事发地点最近的人员进行援助。

(5)与其他移动通信网络之间的互连业务
    将数字集群TETRA网络和GSM、GPRS、3G网络连接在一起，形成数据信息的交互和共享，TETRA网络的用户可与GSM、GPRS、3G网络的用户互发短信息、E-mail等。

3 为政府服务，为奥运服务
    由于北京市政府是正通数字集群网络上最大的虚拟专网用户，因此正通公司积极探索政府的电子政务如何在数字集群网上的推广和应用。然而，移动电子政务不仅要在移动中快速、便捷地接收和处理许多日常性政府工作，它还是政府传达政令的渠道。若把数字集群网和政府应急响应抢救系统有机的结合起来，数字集群网络强大的调度功能将会发挥出更大、更积极的作用。

    在建设发展过程中，正通公司既要考虑当前，又要着眼于未来。目前正通数字集群网络建设在已完成的93个基站的基础上，又增加了2个移动站和16个固定基站，补站工程已在2004年完成。为了更好地满足政府强力部门的使用，正通公司已决定2005年上半年提前开始二期工程的扩站任务。对2008年奥运会，正通认为，奥运是一项特殊的商业行为，因此奥运相关工程不能按照常规网络来设计，必须在设计奥运设施的同时考虑到今后调度业务的需求，及早进行科学的网络规划。在进行规模、容量、覆盖及业务规划时要充分了解奥运会标准、规则和机会，保证调度网络符合用户尤其是奥运期间相关用户和政府公共安全用户的需要，同时保障网络的可靠性。网络设备必须采用冗余配置，发生问题时能够提供恢复能力。奥运会期间话务量起伏较大，因此网络必须有足够的容量来满足高峰期的需求，奥运期间的很多设备主要用于短期需要，必须易于维护。

    根据网络发展规划，正通二期工程将于2005年启动，实现网络扩容，计划到2007年上半年达到15～20万用户的容量、200～220个基站的网络规模，对北京及华北地区的奥运会场馆及有关场所实现全面覆盖、联网漫游，实现跨区域通信，确保奥运会指挥调度的通信需求。预计2008年启动三期网络建设，网络将进一步扩大，服务范围将更加广泛。

4 体制的可持续性
    TETRA是泛欧标准和体制。如今在中国，自信息产业部颁发行业标准以来，在掀起了一股数字集群热，建设项目遍布全国各个城市：上海公安、天津安全、天津水利、天津轻轨、秦沈铁路、新—长线、宁—启线、广州地铁、深圳地铁、北京轻轨、成都政府、连云港核电、济南机场、北海舰队等，还有南京地铁、上海地铁、北京地铁、天津应急等一批项目正在跃跃欲试。之所以数字集群被人们如此重视和追捧，不仅仅是它具有模拟集群所不及的功能（环境侦听、区域选择、短信业务、状态信息、分组数据、双向鉴权、端对端加密等），还由于TETRA是泛欧统一标准，可以进行互连互通，终端设备可支持多厂家选择。但是，从TETRA目前的发展情况看，不同设备制造商之间的系统除空中接口标准规范外，系统和系统、系统和基站、系统和调度台等的接口虽在规范之中，在个别地区（比利时、荷兰和德国）也进行了互连互通的试验，但还不能达到真正意义上的互连互通。因此，目前中国所建成的TETRA数字集群网都相对封闭独立，不能互通。一定程度上造成了频率资源和用户资源的相对浪费，给数字集群发展带来了新的课题。无论是共网运营商还是专网管理者都会因频率的稀缺不得不增加基站数量。为了解决覆盖问题靠增加基站的数量将带来了寻址难、电磁干扰大等问题，还会对城市居民造成电磁环境污染，因此必须解决体制的可持续发展问题。

5 网络运行商应关注的问题
    TETRA数字集群系统一般均采用小区组网方式，基站功率在25 W左右，天线使用的是8～11 dB增益的全向天线，城区架设高度35～45 m左右，郊区50～70 m左右。由于各项指标基本是固定值，因此在网络优化时很难进行相关参数的调整，如站址高度、天线下倾角度、基站发射功率的调整等，因此，常规的网络优化手段不能施展。由于覆盖区域重叠过大，基站切换参数不能发挥出应有的作用，导致基站切换频繁，基站信道负荷增加。针对个别覆盖区域内信号质量不好的问题，很多运营商利用直放站对盲区进行补充，这样做虽然可以较快解决某一地区的局部覆盖，但给网络运行和优化增加了困难。首先，直放站在覆盖区域内的通信质量（如掉话率、接入成功率、下行覆盖电平、切换成功率、下行服务质量等）无法满足；其次，直放站故障或断电，网络管理者不能及时得到信息，通过用户投诉才能获知消息，直接影响到客户的使用。因此合理规划是在组网时必须认真考虑的问题。

    网络覆盖得到较好解决之后，网络运营者考虑最多的问题是：呼叫时长、呼叫次数、全网爱尔兰总数、系统忙时话务量、全网呼叫所占基站资源、每组成员数、分布状况、呼叫优先状况、排队等候情况等重要运行指标，以及如何平衡全网话务量，合理利用忙时与闲时信道资源、每组成员在同一基站集中使用或不同基站分散使用的数据、单一信道和全网信道动态分配的状况。这些都与用户日常管理方式及由此基础上建立的呼叫模型有直接关系，因此，网络运营者应根据模型进行合理的终端编程及参数配置，特别要重视“背景组”或“广播”的呼叫方式，它的发起将启动全网基站资源，倘若个别基站在使用繁忙的情况下，一旦有“背景组”的呼叫发起，可能会引发在不同基站下的组呼丢失现象。这样集群通信的安全性和可靠性将面临挑战，运营商和网络管理者要引起高度重视，不能漠视处置。

6 结束语
    数字集群在中国正被大力推广，政府应急通信平台将数字集群视为新宠，拥有自主知识产权的国产集群设备受到追捧，因此国产集群设备必将全力角逐这个特殊的通信市场。然而，不管是相对成熟的TETRA和iDEN，还是后起之秀GOTA、GT800和TD-SCDMA，都将面临市场的严格筛选，只有全面理解集群通信的内涵，才能经得起市场的真正检验，只有不断发掘数字集群在生产和生活中的实际应用，数字集群才有其存在的价值。希望数字集群的业内人士共同潜心钻研集群通信在不同行业内的特有规律，不断摸索和总结出数字集群在中国的应用模式，开辟一条符合中国国情的数字集群道路。

7 参考文献

[1] 数字集群通信系统 [N]. 计算机世界, 1999-09.
[2] 数字集群通信平台 [N]. 通信产业报, 2001-02.
[3] 数字集群应用前景 [J]. 中国无线电管理, 2002(7).

收稿日期：2004-11-16

[摘要] 文章介绍了正通数字集群网络的系统构成、工作频段、话务模型、基本参数、号码资源、基本业务和补充业务，以及将成为今后盈利模式和新利润增长点的数字集群网络增值业务，探讨了TETRA体制在可持续性方面的不足及网络运行商在组网时必须认真考虑的问题。文章最后指出政府应急通信平台将得到发展，希望拥有自主知识产权的国产集群系统能开辟一条符合中国国情的数字集群发展道路。

[关键词] 数字集群；组网；应急通信

[Abstract] The architecture, occupied frequency band, traffic model, basic parameters, number resources, basic and complementary services of the digital trunking system developed by Beijing JustTop Co., Ltd. are given in the paper. The value-added trunking services that will become a new profit-gaining mode are also described. The demerits of TETRA (Terrestrial Trunked Radio) in the respect of sustainable applicability and some key issues that network operators should consider in network planning are deeply discussed. Finally, it is pointed out that the governmental emergency response system will be well developed, and it is expected that homemade trunking systems with independent IPR will break a new path for the development of digital trunking communications in China.

[Keywords] digital trunking; networking; emergency communication