第10章專用移動通信系統

第10章

專用移動通信系統概述從概念上來講，移動通信的涵蓋范圍是很廣的，移動通信系統也是多種多樣的，既有我們非常熟悉的公用蜂窩移動通信系統，又有應用于特定群體、特定區域的專用移動通信系統，如集群通信系統、無中心移動通信系統、衛星移動通信系統等。本章我們主要討論集群通信系統、衛星移動通信系統和應急移動通信系統。本章內容10.0概述10.1集群通信系統10.2衛星移動通信系統10.3應急移動通信系統“專用”移動通信的含義

“專用”是一個相對概念專用（Dedicated）vs公用（Public）；公用（有時也叫商用）:一般指由電信網絡運營商提供大眾電信服務的移動通信系統；專用:一般指限制使用范圍和使用規模的無線移動通信系統。

最早的無線移動通信系統都是“專用”系統；越來越多的“專用系統”發展成公用（商用）系統，至少它具備這個實力；公用系統加以限制或改造，可成為某種“專用”系統。

概述公網：公用陸地移動通信網（PLMN）。專網：集群通信系統、無中心無線通信系統、無線對講系統、無線數據采集系統、專用無線接入系統、專用衛星移動通信系統等。集群移動通信系統、衛星移動通信系統的許多設計方案，除了業務受眾沒有公用陸地蜂窩網龐大，從業務能力上講完全可擴展為“公網”。概述10.010.1集群通信系統隨著移動通信的發展，移動用戶數量迅速增多，頻率資源越來越緊張，各國在采取數字化、高效的頻率復用、開發新頻段等措施之外，還研究如何從體制上著手，用進一步提高頻率利用率、擴大系統容量的方法來緩解頻率資源緊張與移動通信高速發展之間的矛盾。20世紀70年代末在專用移動通信領域生了集群移動通信系統，它是一種采用智能化頻率管理技術，專門用于日常生產和運營管理，以及處理緊急或突發事件的最有效的先進無線指揮調度通信系統。10.1集群通信系統10.1.1集群通信的基本概念10.1.2集群通信的技術特點10.1.3集群系統的分類10.1.4集群方式10.1.5集群通信的主要功能10.1.6數字集群通信系統10.1.1集群通信的基本概念傳統的專用移動通信在移動通信領域占有相當大的分量，主要應用于某些行業或部門內，如警察、部隊、廠礦、交通運輸等，以調度指揮通信為主。從其發展過程來看，它從一對一單對對講開始，到單信道一呼百應，以及進一步發展到選呼系統，后來發展成多信道自動撥號系統，其主要特點在于信道是“專有”的。也就是說通話過程中用戶使用的頻率是始終被占有的，一旦用戶選擇了某信道，那么它的通話就一直在這一信道上，直至通話結束；如果可用信道已被其他用戶占有，則它就無法獲得空閑信道，從而出現阻塞。由此可見，傳統的專用移動通信系統頻率利用率低，從而導致通信質量也低。10.1.1集群通信的基本概念“集群”是從英文Trunking意譯過來的，其本意為干線或中繼，為與有線電話中的中繼區別開來，將其翻譯成集群。

為克服單信道移動通信系統容量小、頻率利用率低的缺點，人們將有線電話中的中繼線概念應用到移動通信之中。10.1.1集群通信基本概念早先的無線集群就是一個多信道共用的中繼系統，該系統中的所有用戶自動動態地共享系統所有的信道。10.1.1集群通信基本概念隨著移動通信的發展，集群的概念也隨之擴展。從廣義上說，集群通信是指在中心控制單元的控制下，全部自動地、動態地、最優地將系統資源指配給系統內全部用戶使用，最大限度地利用系統內的頻譜資源和其他資源的系統。系統采取集中管理、共享頻率資源和覆蓋區、共同承擔建網費用的方式，是一種向用戶提供優質服務的多用途、高效能而又廉價的先進的無線指揮調度通信系統，成為專用移動通信網的發展方向。正由于它是一種高效的無線指揮調度系統，在一些社會經濟、工農業比較發達的國家的企事業、工礦、油田、交通運輸、警察以及軍隊等部門對它的需求十分迫切，因而得到了長足的發展和廣泛的應用。10.1.2集群通信的技術特點集群通信網是對公用蜂窩移動通信網的補充，同常規的對講系統和公用蜂窩移動通信系統相比有許多不同之處，表10-1與表10-2列出了它們的主要不同點。特性常規對講系統集群系統頻率利用率信道固定分配方式，不能有效地利用現有的頻率資源，頻率利用率不高。信道動態分配，可以有效地利用現有的頻率資源，頻率利用率高。服務質量信道之間不能平均負擔話務量，呼損率高，服務質量較差。可將話務量平均、自動地分配給不同的信道，增加了系統和用戶容量，降低呼損率，提高服務質量。通話的保密性系統是一個大組，被指定到同一信道上的系統內成員之間的通話缺乏保密性，一個用戶講話其他用戶都能聽到。能提供一個用戶與另一個用戶私線通話的功能，系統內的成員之間通話具有保密性。容錯能力設備如果出現故障，整個系統就不能正常工作使用，系統沒有任何容錯功能?；驹O備萬一出現故障，系統還能繼續提供集群或常規服務，通話不會中斷。10.1.2集群通信的技術特點表10-1集群系統與常規對講系統的區別特性蜂窩系統集群系統應用需求向社會大眾提供打電話的服務。實現有線、無線互通。滿足政府、警察、水利和電力等各行業(部門)指揮調度的要求。工作方式以全雙工為主以半雙工為主系統功能不能實現無線調度、系統內用戶級別相同、無優先級等區別。能較好且高智能化地實現群呼、組呼、強插、優先級、通話限時等各種無線調度和指揮的功能。工作頻率主要在800、900MHz頻段范圍內。在150、350、450和800MHz頻段范圍內。區域覆蓋方式通常采用小區制方式，小區覆蓋半徑一般約為2～15km，組網方式復雜，使用設備多。一般采用大區制覆蓋方式，覆蓋半徑約20～80km，基站數目遠小于蜂窩系統，建網費用較低。10.1.2集群通信的技術特點表10-2集群系統與蜂窩系統的區別10.1.2集群通信的技術特點集群通信的主要特點具體可歸納為以下幾點：（1）共用頻率：將原來分配給不同單位或部門的少量專用頻率集中管理，供大家一起使用，提高了頻率利用率。采用傳輸集群（或稱發射集群）技術更進一步提高了頻率利用率。（2）共用設施：由于頻率共用，就有可能將原來各單位或部門分建的控制中心和基站臺等設施集中起來共同使用、統一管理。（3）共享覆蓋區：可將原來各單位或部門鄰接覆蓋的網絡互聯起來，從而形成更大的覆蓋區域。（4）共享通信業務：除可進行正常的通信業務外，還可有組織地發布一些共同關心的信息，如氣象預報、交通信息等。10.1.2集群通信的技術特點（5）改善服務：共同建網，信道利用可調劑余缺。共同建網時總信道數所能支持的總用戶數，要比分散建網時分散到各網的信道所能支持的用戶總和要大得多，因此能降低阻塞、改善服務質量；集中建網還能加強網絡管理和維護，因而可以提高服務等級，增強系統功能。（6）共同分擔費用：共同建網肯定比各自建網費用要低，機房、電源、天線塔和饋線等都可共用，有線中繼線的申請開設和統一管理也較方便，管理、值班維護人員也可相應減少，從而節省建設與使用成本。此外，集群通信還具有功能齊全、方式靈活的調度指揮功能，并可與有線網互聯。10.1.3集群系統的分類(1)按信令方式分有共路信令方式和隨路信令方式之分。(2)按話音信號的類型分有模擬集群和數字集群兩種。(3)按通話占用信道方式分有信息集群(亦稱消息集群)和傳輸集群之分。(4)按控制方式分有集中控制方式和分散控制方式兩種。(5)按覆蓋區域分有單區單中心制和多區多中心制之分。集群系統在世界各國的大力發展和廣泛使用，以及其標準化工作的滯后，造成了集群通信系統的種類繁多，通常有以下幾種分類方式：10.1.3集群系統的分類單區單中心制是集群系統的基本結構，它在整個服務區域內設立一個控制中心和一個或多個基站，多個基站區組合形成整個服務區。各基站通過無線或有線傳輸鏈路連接到控制中心，控制中心通過中繼線或用戶線與市話端局或用戶小交換機連接，調度臺通過有線或無線方式與控制中心相連。根據系統設計和用戶要求，可增設系統中心操作臺、系統監控設備以及計費管理終端和打印設備等。

其結構如圖10-1所示。這種網絡結構適用于一個地區內一個或多個單位（或部門）自主建設自成系統的集群移動通信系統，實現單位或部門內部的指揮調度通信。10.1.3集群系統的分類圖10-1集群系統的基本結構（單區、單點、單中心）10.1.3集群系統的分類為擴大集群網的覆蓋，單區制集群系統可相互連成多區多中心的區域網。區域網由區域控制中心、本地控制中心、多基站組成而覆蓋整個服務區。各本地控制中心通過有線或無線傳輸鏈路連接至區域控制中心，由區域控制器進行管理，如右圖所示。10.1.3集群系統的分類本地控制中心主要處理所管轄基站區內和越區至本基站區內集群用戶的業務。至于越區用戶識別碼的登記、控制頻道分配、有線或無線用戶尋找越區用戶的業務，也就是位置登記、轉賬呼叫、越區頻道轉移的漫游業務等，將由區域控制中心處理。這樣就形成了二級管理的區域網。根據業務需要，還可以設立更高級的控制管理中心，將其與區域中心相連接，也可以通過有線或無線傳輸通道，處理各下屬區域間用戶登記、呼叫建立、控制管理等，從而對區域控制中心進行控制、管理以及監控。10.1.4集群方式眾多的無線用戶共享有限的無線信道，必然涉及無線信道的分配問題。常規的系統在用戶的一次通話過程中，為通信雙方分配一個固定的無線信道，即使在通話間歇信道也始終被占用，直至其通信完畢。為進一步提高信道的利用率，集群系統采用了全新的信道動態分配技術，這正是“集群”的含義和精髓所在，其分配無線信道的技術方法有：信息集群傳輸集群準傳輸集群1.信息集群又稱為消息集群，就是常規多信道共用系統分配無線信道的方法。它在整個調度通話期間，給通信雙方固定分配一條無線信道。從移動臺松開PTT（PushtoTalk，按講）鍵開始，中繼站（基站）要經過6~10s的“脫離”時間才能完成信息集群。如果在脫離時間內移動臺或調度員再次啟動另外的信息傳輸，則仍保持原先的信道分配。很顯然，這種技術信道利用率低，因為在通話期間即使沒有信息傳輸仍然占用信道，并且在每個信息結束后的6~10s“超時”內信道仍然被占用，但其通信的完整性較好。圖10-3示出了其工作過程。1.信息集群圖10-3信息集群工作過程2.傳輸集群又稱為發射集群。通話過程中，集群用戶按下PTT鍵向基站發出信道分配請求，基站集群控制器為之分配信道，通信雙方在此信道上通信；當用戶釋放PTT鍵時，向基站發送一個確定而可靠的“傳輸結束”信令，這個信令用來指示該信道可以被再分配使用?；炯嚎刂破鹘拥皆撔帕钪笫栈匦诺啦⒃撔诺婪峙浣o其他提出申請的用戶使用。通信雙方中的任一方再次按下PTT鍵時由系統再次分配信道，其工作過程如圖10-4所示。2.傳輸集群圖10-4傳輸集群工作過程2.傳輸集群在該通信方式下，通話雙方每次按下PTT鍵所分配到的信道是隨機的，因此一次完整的通話過程可能要分幾次在幾個不同的信道上完成，這就有利于通話的保密。同時，在傳輸集群方式中不會出現由于通話暫停而仍然占用信道、浪費信道使用的現象，從而提高了信道利用率。

但這種方式在系統繁忙時可能存在由于PTT鍵釋放、占用的通話信道被分給其他用戶使用，而在該通信用戶再次按下PTT鍵時由于系統無空閑信道可分配，而造成通信的不完整或延遲的現象。3.準傳輸集群為解決在系統非常繁忙時傳輸集群存在的用戶消息延遲或不完整的問題，出現了傳輸集群方式的改進型，稱為“準傳輸集群”，圖10-5示出了其工作過程。準傳輸集群兼顧消息集群和傳輸集群的優點，它在用戶釋放PTT鍵后并不立即發出“傳輸結束”信令，而是繼續保持0.5~1s，若在此期間通話中的某一方再次按下PTT鍵，則此信道會繼續被占用，否則信道被釋放。這樣就可以減少系統非常繁忙時傳輸集群存在的用戶消息延遲或不完整的可能性，同時由于保持時間較短，因此信道的利用率也較高。3.準傳輸集群圖10-5準傳輸集群工作過程（1）系統的通信功能

主要包括調度通信、常規通信兩大業務功能。

（2）系統控制與管理功能主要包括動態重組、用戶入網控制、虛擬專網等功能，以及計費、監視和報警等常規功能。（3）系統診斷和可靠性功能主要包括系統自診斷、發射機故障關閉、接收機遇擾關閉、備用控制信道、備份中央控制器、故障弱化、脫網直通等功能。10.1.5集群通信的主要功能10.1.5集群通信的主要功能具體功能包括：①自動重撥：移動臺在第一次撥號失敗釋放PTT后，會在幾秒鐘內再次自動發出呼叫請求，直到呼叫成功。②繁忙排隊/自動回叫：當全部話務信道都被占用，移動臺發出的呼叫申請將被自動排入等候隊列，一旦有空閑話務信道可用時，系統會自動回叫等候隊列中最前的用戶，該用戶即可占用該空閑話務信道進行通信。③組呼：在集群系統中無線用戶都被分配到一個或多個指定通話組中，組內用戶間的通信稱為組呼。通過移動臺上的選擇鍵可選不同的通話組，然后按下PTT，即可無需撥號而直接向通話組內所有用戶發話。10.1.5集群通信的主要功能④動態重組：可以根據需要將原來不屬于同一通話組的用戶臨時編入一個新的通話組中。⑤通播：通播是指一個用戶利用一個信道同時與一個大組中的各個通話組中的所有成員進行通話。⑥系統呼叫：系統呼叫類似于通播，是對于整個系統范圍內所有用戶的呼叫。⑦私線通話：調度臺或移動臺可以有選擇地呼叫另一個移動臺而進行一對一的通話，系統內其他用戶無法收聽它們間的通話。10.1.5集群通信的主要功能⑧多級優先：集群系統還提供緊急呼叫、戰術性優先、指令優先、操作性優先等多級優先功能，以便在系統繁忙時，重要的用戶優先得到系統服務。不同優先級的用戶可以有不同的通話限時。優先級的分配可由系統管理員通過系統管理終端加以控制，通常緊急呼叫總是具有最高優先權。⑨電話互聯：無線用戶與有線電話用戶之間可進行半雙工或全雙工通信。⑩故障弱化：當某個集群信道出現故障時可自動關閉該信道或恢復到常規的中繼轉發狀態。此外，集群系統還有脫網工作、管理與計費、監視和報警等功能。組呼/單呼通信流程10.1.5集群通信的主要功能10.1.6數字集群通信系統1.集群通信系統的數字化

典型的模擬集群通信系統①NOKIA公司的450MHzACTIONET；②美國優利電（UNIDEN）公司的F.A.S.T系統；③美國摩托羅拉（MOTOROLA）公司的智慧網（SMARTNET）系統；④基于英國MPT1327信令標準的集群系統。其中MPT1327信令規約以其開放性、完善的功能、靈活的架構、可靠的性能、較豐富的業務等特點，推出后很快為世界各國的集群系統設備廠商所采用，成為全球范圍內應用最廣的模擬集群系統事實上的國際標準，我國也將它作為我國模擬集群系統的推薦標準。10.1.6數字集群通信系統模擬集群通信系統的眾多體制并存使得不同系統間無法兼容，難以互連互通。由于標準完備性的不足，即使是采用MPT1327標準的不同廠商的系統，也難以實現其相互間的互聯與漫游通信，這就限制了其進一步的發展與應用。

同時，同模擬蜂窩系統一樣，模擬集群系統自身存在的容量小、頻率利用率低、干擾嚴重、保密性差、業務種類少等一系列不足，也決定了其最終必將被數字集群所取代。

模擬集群通信系統的不足10.1.6數字集群通信系統同蜂窩系統的數字化一樣，集群通信數字化不僅提高了頻譜利用率、大大增加了信道數和系統容量、改善了通信質量，而且數字集群系統也更容易滿足多區聯網漫游通信、保密通信、業務多樣化等需求。要實現集群通信系統的數字化，必須①解決數字話音編碼、數字調制、多址、抗衰落等主要關鍵技術；②解決漫游問題；③提供更多業務（比如數據業務）；④改善操作、維護和運營管理功能。數字化的典型范例：①MOTOROLA的iDEN系統；②歐洲的TETRA數字集群系統。數字化的內容10.1.6數字集群通信系統2.數字集群通信體制標準數字集群系統必須克服模擬集群系統存在的不足，具體體現在它必須要能組成集群通信共網，要能在很有限的頻率資源下為大量用戶服務，要能滿足構成大區域、多基站網的需求，要具有自動位置登記、漫游、切換功能。當然，數字系統本身的優點更是不言而喻的。為做好數字集群系統的標準化工作，國際電聯曾推薦了一些數字集群通信系統標準，主要有：①北美的APCO-25標準；②歐洲通信標準協會（ETSI）推薦的TETRA；③MOTOROLA的iDEN；④以色列的FHMA（跳頻多址）；⑤愛立信的EDACS／PRISM；⑥日本的數字MCA系統標準IDRA；⑦法國的TETRAPOL標準和系統等。10.1.6數字集群通信系統根據我國專用和共用數字集群移動通信系統的使用需求，在參考國外先進標準的基礎上，2000年12月28日信息產業部正式批準和發布了中華人民共和國電子行業標準ST/T11228-2000《數字集群移動通信系統體制》。在此推薦性標準中確定了兩種體制，即TETRA（體制A）和iDEN（體制B），都歸為一種推薦性的行業標準。體制A面向專用調度和共用集群通信網，體制B主要適用于共用集群通信網。2004年公安部頒布了以TETRA為核心的公安數字集群系統標準。同時，為了促進民族集群產業的發展，信息產業部針對國內基于CDMA和GSM技術研發的數字集群系統發布了兩項標準：YDC030-2004《基于GSM技術的數字集群系統總體技術要求》和YDC031-2004《基于CDMA技術的數字集群系統總體技術要求》。10.1.6數字集群通信系統10.1.6數字集群通信系統3.數字集群系統的運營方式

數字集群系統的組網運營方式分為共網和專網兩種。

集群共網運營的最佳解決方式是采用虛擬專用網（VPN）技術。通過虛擬專用網功能，可以實現功能要求和系統概念相距甚遠的多個單位（或組織機構）共用一個網絡平臺，各個組織機構無需自行購置基站、交換機和傳輸設備，只需配置相應的調度臺和移動臺，即可建立自己的虛擬專用網，并在自己的虛擬專網中獨立工作，享受不同需求的業務和不同優先級的服務，如同在傳統的專業網中工作一樣。10.1.6數字集群通信系統同時，系統還允許用戶機構管理自己內部的通信組，具有共用頻率、共用信道、共享覆蓋區、共享通信業務等特點，網絡資源和頻率資源利用率高，同時由網絡運營商運營網絡，可以向用戶提供更為專業的服務，降低網絡運營成本，并有利于各個集團和部門之間的通信，做到協同配合。因此它特別適合在一個地區（如一個省、一個流域等）建立一個大型網絡，為各種集團用戶（當然也可以是單個用戶）提供服務。

集群共網是集群通信未來的發展方向。當然，有些專網是集群共網不能替代的，對一些通話質量和優先級要求很高的部門來說，集群共網可能難以滿足要求，或者是需要付出很高的網絡成本。因此在促進集群共網發展時，也不能忽視專網的發展。10.1.6數字集群通信系統4.典型數字集群系統介紹（1）iDEN數字集群系統美國MOTOROLA公司生產的800M數字集群移動通信系統簡稱MIRS，于1994年在美國洛杉磯問世，在它的產品國際化后改稱iDEN（增強型數字網絡）。它將數字調度通信和數字蜂窩通信綜合在一套系統之中，目前在北美、南美及亞洲十多個國家和地區投入商業應用，全球用戶已超過2200萬。它采用時分多址技術、當代最新的VSELP（矢量和激勵的線性預測編碼）技術、抗干擾能力強的M-16QAM（正交振幅調制）技術及越區跟蹤等技術，并采用和GSM系統相同的雙工通話結構以及特殊的頻率復用方式，能在25kHz的信道帶寬內容納6個話音信道。10.1.6數字集群通信系統多種先進技術，再加上頻率復用技術和蜂窩組網技術，從而使得有限頻點的集群通信網具有大容量、大覆蓋區、高保密和高通話清晰度的特點，系統具有蜂窩無線電話、指揮調度、分組數據傳輸及短消息等服務功能。

與模擬集群相比其性能更可靠，覆蓋更廣闊，業務更多樣，特別對傳輸數據更有利，費用更低廉，保密性更強。它不僅方便、快捷，可實現一對一的私密通話，也可實現在一個群組中各種方式的調度通信。1）系統結構和設備iDEN的系統結構與蜂窩網絡十分相似，如圖10-6所示。iDEN系統結構與設備圖10-6iDEN系統的結構圖10.1.6數字集群通信系統iDEN系統中的其主要設備有移動交換中心MSC、訪問位置寄存器VLR、原籍位置寄存器HLR、短消息服務中心SMS-SC、網間互聯功能IWF、調度應用處理器DAP、快速分組交換MPS、話音編碼器XCDR、基站控制器BSC、增強型基站收發信系統EBTS、移動臺MS、數字交叉連接系統DACS、操作維護中心OMC等。MSC是一種GSM型的電話交換機，是公用電話網PSTN與iDEN系統之間的一個接口。IWF負責匹配iDEN系統與PSTN間的數據速率，用于支持移動臺數據和傳真業務。DAP控制調度呼叫分配和路由接續。MPS處理所有的調度服務功能。DACS提供填充和修整功能，以便進行干線傳輸的可用組合帶寬的管理，取代了獨立的多路復用器和人工交叉連接。多址方式：TDMA/FDMA信道寬度：25kHz每信道時隙數：6或3適用頻段：800MHz和1.5GHz頻帶寬度：15MHz收發雙工間隔：45MHz調制方式：M-16QAM話音編碼4.8kbps的VSELP聲碼器信道檢錯編碼：循環冗余校驗碼CRC信道糾錯編碼：多碼率格形前向糾錯碼調制信道比特率：64kbps10.1.6數字集群通信系統2）系統的技術特性3）系統的業務能力業務調度能力單呼、群呼、選擇群呼、空中編程、PTT-ID、呼叫指示、自動登記和漫游等。電話互連業務位置更新、鑒權、漫游、過網（切換）、來電顯示、呼叫建立、緊急呼叫、中繼傳送、外部撥號、數據呼叫、附加業務等。短消息業務 短消息、語音信箱。電路交換數據/傳真業務10.1.6數字集群通信系統10.1.6數字集群通信系統（2）TETRA系統陸上集群無線電（TETRA）是歐洲電信標準協會（ETSI）1995年制定公布的新一代數字集群系統標準，提供集群、非集群方式通信，具有話音、電路數據、短數據信息、分組數據業務的直接模式（移動臺對移動臺）通信，并支持多種附加業務，其中大部分為TETRA所獨有。TETRA系統具有兼容性好、開放性好、頻譜利用率高和保密功能強等優點，是目前國際上制定得最周密、開放性好、技術最先進、參與生產廠商最多的數字集群標準，為專業移動通信創建了一個真正充滿競爭力的、開放的全球市場，已成立的TETRAMoU聯合體已遍及歐、亞、美洲共有70多個成員，并在歐、亞、美洲的一些國家建網運營。TETRA是一種基于TDMA無線系統技術標準及一系列已定義的開放接口、呼叫服務和協議的系統。它不僅提供了直接的一對一數字全雙工蜂窩移動電話服務，還可以提供信息服務、綜合數據服務以及擁有一對多組（群）、隊調度功能的卓越的集團通信功能。TETRA可看成是TETRA話音+數據(V+D)、TETRA分組數據優化(PDO)和TETRA直接模式通信(DMO)3個普通標準的集合，所研制的設備可以包含上述一個或多個標準功能，也可以根據用戶的需求對標準進行變通處理，從而使TETRA更加靈活、功能也更強。①話音+數據模式（V+D）。電路交換模式，25KHz信道能同時支持話音、數據和圖像的通信，數據速率可達28.8kbps。②分組（包）交換數據優化模式（PDO）。使用25KHz信道，主要面向寬帶、高速數據傳輸，其有效數據傳輸率最高可達36kbps。③直通模式（DMO）。是一種移動臺無需通過系統就可以直接進行端對端通信的脫網工作模式。業務包括組（群）呼、私密呼叫和短消息傳遞、電路數據業務等。10.1.6數字集群通信系統1）TETRA的工作模式集群模式中轉模式直通模式10.1.6數字集群通信系統①空中接口

工作頻段 150~900MHz信道間隔25kHz調制方式調制信道比特率36kbps語音編碼速率4.8kbpsACELP接入方式TDMA（4個時隙）用戶數據速率7.2kbps(每時隙)數據速率可變范圍2.4kbps～28.8kbps接入協議時隙ALOHA②集群方式

TETRA標準支持消息集群、傳輸集群和準傳輸集群3種集群方式。10.1.6數字集群通信系統2）TETRA系統技術體制③網絡結構

TETRA標準對無線電網絡的結構沒有明確限制，主要取決于網絡規模。規模小的可以是一個單基站、單信道的系統，大的可以是一個覆蓋全國的多區、多基站聯網漫游系統。TETRA標準定義了一組（9個）TETRA網絡組成模塊之間的接口，用于確保網內操作互聯和網絡管理，一個包含系統組成實體及其相互之間接口的TETRA系統基礎結構如圖10-7所示。10.1.6數字集群通信系統10.1.6數字集群通信系統圖10-7TETRA標準接口系統iDENTETRA頻段800MHz150~900MHz編碼方式VSELPACELP凈編碼速率4.8kbps4.8kbps調制方式M-16QAMπ/4-DQPSK標稱調制帶寬25kHz25kHz信道比特速率64kbps36kbps適用場合以共網為主以專網為主iDEN與TETRA主要技術對比10.1.6數字集群通信系統10.1.6數字集群通信系統5.數字集群系統在我國的應用與發展1999年，福建省數字集群商用試驗網采用MOTOROLA的iDEN系統，共網方式運營。2002年，中衛國脈上海數字集群商用網采用MOTOROLA的iDEN系統，共網方式運營。2000年，香港警用數字集群通信系統采用諾基亞的TETRA系統，專網方式運行。2002年，上海公安局數字集群通信系統采用MOTOROLA的TETRA系統，專網方式運行。10.1.6數字集群通信系統2002年，廣九鐵路、廣州等眾多城市地鐵數字集群調度通信系統采用MOTOROLA、諾基亞等廠家的TETRA系統，專網方式運行。2008年，北京數字集群指揮調度通信網全國規模最大、覆蓋京津與環渤海地區，采用諾基亞的TETRA系統，專網方式運行。10.1.6數字集群通信系統2004年，具有自主知識產權的數字集群標準推出，系統逐漸成熟、商用中興基于CDMA技術的GoTa系統、華為基于GSM技術的GT800系統。2010年，專業數字集群（PDT）標準誕生全面兼容已有的MPT1327體制的模擬集群系統，專網方式運行。2009年起，寬帶多媒體集群系統的研究成為研究重點，McWiLL、MiWAVE等系統誕生。

GoTa數字集群通信系統GoTa（GlobalopenTrunkingarchitecture）：開放式集群架構

GoTa系統是中興通訊推出的基于CDMA技術的數字集群通信系統，是基于CDMA方式的調度通信和蜂窩移動通信的組合系統，可提供多種共網集群和專業調度統一的業務模式。

GoTa還提供普通電話互聯業務和支持高速率數據業務，最高傳輸速率達153.6kbps；提供多種新的增值業務。GoTa系統的產品已在中國、俄羅斯、泰國、挪威、加納等國家正式商用。10.1.6數字集群通信系統

GT800是華為公司基于GPRS和GSM技術開發的數字集群系統，它分為兩個階段：第一階段，以成熟的TDMA技術為基礎，對TDMA網絡的信令流程和網絡結構進行優化、擴展，提供快速呼叫、組呼、動態重組、優先級控制、遙開遙斃、環境監聽、故障弱化、虛擬專網等業務特性，滿足共網集群用戶的需求；數據傳輸方面的需求采用GPRS網絡滿足。

第二階段，繼承第一階段的業務特性，引入TD-SCDMA技術提供高速數據業務和更高的系統容量；并提供端到端加密、終端直通等安全、保密方面的業務特性，滿足特殊行業用戶的需求。

GT800數字集群通信系統10.1.6數字集群通信系統10.110.2衛星移動通信系統10.2.1低軌道衛星移動通信10.2.2“銥”系統10.2.3“全球星”系統衛星移動通信

衛星移動通信是指車輛、艦船、飛機及個人在運動中利用衛星作為中繼器進行的無線移動通信。

衛星移動通信特點真正能夠做到全球覆蓋：它在海上、空中和地形復雜而人口稀疏等區域實現移動通信，是一般陸地移動通信系統所無法比擬的，而且特別適合遠距離和在多個國家之間漫游的服務；

需要衛星中繼：衛星移動通信體制和覆蓋能力與中繼衛星星座配置有很大關系。10.2衛星移動通信系統GEO—GeostationaryEarthOrbit靜止軌道長延遲(0.24秒)服務壽命:10–15years最廣泛應用的技術覆蓋區:42%(3satellitestocoverEarth)功率大MEO—MediumEarthOrbit中軌道相對低的延遲(0.06–0.14秒)服務壽命:5–15years應用少覆蓋區:10%(10satellitestocoverEarth)功率較大LEO—LowEarthOrbit低軌道很低的延遲(0.03秒）服務壽命:5–10年技術開始商業化覆蓋區:1–5%(40–60satellitestocoverEarth)功率小500–1,500km8,000–12,000km20,000km10.2衛星移動通信系統衛星軌道分類銥星全球移動通信系統星座圖10.2衛星移動通信系統衛星星座與對地覆蓋

最早的衛星移動通信系統

1976年，國際海事衛星組織（IMARSAT）組建了IMARSAT-A系統，后又增加IMARSAT-C、IMARSAT-M、IMARSAT-B、INMARSAT-M和IMARSAT-機載等系統。

其它同步衛星移動通信系統同步衛星上設置多波束天線，像蜂窩網中把小區分成區群，把波束分成波束群，實現頻率復用，以提高系統容量，美國休斯公司的Spaceway計劃、IMARSAT-P計劃、亞洲蜂窩衛星（ACeS）等。10.2衛星移動通信系統

中、低軌道衛星移動通信系統

為節省發信功率、減少傳輸時延、減小終端體積、提高覆蓋能力等，1990年前后，興起中、低軌道全球衛星移動系統研究開發熱潮，先后推出“銥”系統、“全球星”系統等先進設計。

IMT-2000也將衛星移動通信作為3G陸地移動通信系統的重要補充。10.2衛星移動通信系統10.2.1低軌道衛星移動通信為了實現移動通信直至個人通信的目標，使地面用戶借助手機即可實現衛星移動通信，人們把注意力集中于中、低軌道（MEO、LEO）衛星移動通信系統。這類衛星軌道低、環繞周期與地球自轉不同步，從地面上看，衛星總是移動的，如果要求地面上任一地點的上空任一時刻都有一顆衛星出現，就必須設置多條衛星軌道，每條軌道上均有多顆衛星有順序地在地球上空運行。在衛星與衛星之間通過星際鏈路互相連接，這樣就構成了環繞地球上空、不斷運動但能覆蓋全球的衛星中繼網絡。這類衛星通信系統衛星軌道高度約數百到數千千米，鏈路傳輸損耗相對較小，因而對用戶終端的要求有所降低，同時由于其傳輸時延較短，在兩個衛星移動終端之間可采用雙跳通信，這樣便無需采用復雜的星上交換處理技術，降低了通信衛星的復雜性。10.2.1低軌道衛星移動通信系統名稱ARIESTELEDESICELLIPSOBOREALISELLIPSOCONCORDLAGLOBALSTARIRIDIUM軌道高度km圓1020圓700橢圓520/7800圓7800圓1414圓765傾角90o98.2o116.5o0o52o86.4o軌道平面數4213186每平面衛星數124059611總的衛星數488401594866頻率用戶鏈路L/S頻段Ka頻段L/S/C頻段上行L頻段下行S頻段L頻段系統控制鏈路C頻段Ka頻段L/S/C頻段Ka頻段業務話音有有有4.8有2.4/4.8/9.6有2.4/4.8數據（kbps）2.416~20480.3~9.69.62.4成本/美元＜5億90億6億33億（48顆）57億多址方式CDMA上FDMA下CDMACDMACDMAFDMA/TDMA典型的低軌道衛星移動通信系統1.低軌道衛星移動通信的特點與地面系統比：衛星相當于基站，波束覆蓋半徑遠比地面系統大；與靜止軌道系統比：傳輸延遲小，移動用戶可使用天線短、功率小、重量輕的手機；衛星繞軌周期短，每幾分鐘就從用戶頭頂飛過；越區切換倒置：小區（衛星波束覆蓋區）穿過用戶產生越區切換；小區面積與衛星軌道高度有關，或者說全球覆蓋衛星數量與軌道高度有關。10.2.1低軌道衛星移動通信2.低軌道衛星移動通信系統的組成10.2.1低軌道衛星移動通信

最典型低軌道衛星移動通信系統之一，美國摩托羅拉公司提出并開發。原計劃設置7條圓形軌道均勻分布于地球的極地方向，每條軌道上有11顆衛星，總共有77顆衛星在地球上空運行，這和銥原子中有77個電子圍繞原子核旋轉情況相似，故得名。為與其它低軌道衛星通信系統進行競爭，簡化結構、節省投資，MOTOROLA公司最終將該系統改用66顆衛星、分6條軌道在地球上空運行，但系統命名沿用。10.2.2“銥”系統“銥”系統衛星的48個點波束覆蓋結構

10.2.2“銥”系統

系統特點

“星上處理”+“星際鏈路”技術，不依賴于現有地面通信網絡的支持，就可建立全球移動個人通信系統的能力。

采用星際鏈路相連，具有空間交換和路由選