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北方交通大學(xué)教授 趙榮黎

    一、需求的多樣性與專用移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)化
    一個(gè)小的部門或單位需要小容量、小范圍覆蓋的大區(qū)制專用移動(dòng)通信系統(tǒng)，而一個(gè)大的部門、行業(yè)則需要大容量、大范圍的面狀覆蓋或鏈狀覆蓋的專用移動(dòng)通信網(wǎng)。作為模擬專用移動(dòng)通信主要設(shè)備的集群系統(tǒng)，在我國(guó)各個(gè)行業(yè)和部門的專用網(wǎng)中已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，如水利、公安、交通、鐵道、民航、電力、石油等部門。在運(yùn)營(yíng)公司經(jīng)營(yíng)的公網(wǎng)中，集群系統(tǒng)也有了相當(dāng)?shù)膽?yīng)用和發(fā)展，如北京華訊集團(tuán)、上海國(guó)脈公司用集群系統(tǒng)提供的模擬專用移動(dòng)通信服務(wù)。數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)也已在我國(guó)出現(xiàn)，如福建已經(jīng)建成的iDEN商用系統(tǒng)。擬建和籌建數(shù)字專用移動(dòng)通信的部門很多，其中有四川正在建設(shè)的TETRA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
    我國(guó)地域遼闊，經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)不平衡，這就決定了各地對(duì)專用移動(dòng)通信需求的多樣性。從制式上講，可分為模擬系統(tǒng)、數(shù)字系統(tǒng)；從范圍上講，主要有面覆蓋、線覆蓋、混合覆蓋以及專網(wǎng)和共網(wǎng)，還要做到與其他通信網(wǎng)絡(luò)的各種類型的連接，這就決定了專用移動(dòng)通信市場(chǎng)、運(yùn)營(yíng)和制造的多樣性。但是，經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展趨勢(shì)必將要求通信的網(wǎng)絡(luò)化。除了個(gè)別網(wǎng)絡(luò)孤立應(yīng)用外，專用移動(dòng)通信也必將由單個(gè)系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，在通用的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上構(gòu)筑滿足不同用戶需求的各種專用移動(dòng)通信虛擬系統(tǒng)。專用移動(dòng)通信系統(tǒng)和公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)的區(qū)分將僅取決于用戶的使用要求和應(yīng)用環(huán)境。
    二、專用移動(dòng)通信的數(shù)字化和寬帶化
    模擬專用移動(dòng)通信采用模擬通信和頻分信道技術(shù)。而作為模擬專用移動(dòng)通信主流的集群技術(shù)，曾經(jīng)擁有過(guò)輝煌。它的技術(shù)特點(diǎn)在于多頻道共用，即所謂多頻道“集群”共享技術(shù)，可分為消息集群 (message trunking) 和傳輸集群 (transmission trunking) 。消息集群是指通信的用戶雙方是在同一頻道上完成整個(gè)通話過(guò)程的信道分配方式；傳輸集群是指用戶雙方的通話在不同的多個(gè)頻道上完成的信道分配方式。為了兼顧較高的頻道利用率和較好的通話質(zhì)量，還衍生了準(zhǔn)傳輸集群 (quasi-transmission trunking) ，它是傳輸集群的一種改進(jìn)或折中。
    數(shù)字通信技術(shù)作為主流技術(shù)而發(fā)展成為數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)，由于它具有更高的頻譜利用率、更好的通信質(zhì)量、更大的系統(tǒng)容量以及提供更多的通信業(yè)務(wù)和更靈活的網(wǎng)絡(luò)管理功能，已經(jīng)或正在取代模擬專用移動(dòng)通信系統(tǒng)。
　　1．?dāng)?shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)的幾種標(biāo)準(zhǔn)或類型
　　數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)或類型的主要特征：（1） TETRA是泛歐標(biāo)準(zhǔn)，由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）制訂；（2）iDEN（綜合數(shù)字增強(qiáng)網(wǎng)）為美國(guó) MOTOROLA公司標(biāo)準(zhǔn)；（3）FHMA（跳頻多址）是以色列推出的系統(tǒng)；（4）GSM-R是由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）制訂的滿足國(guó)際鐵路聯(lián)盟(UIC)專用移動(dòng)通信服務(wù)要求的標(biāo)準(zhǔn)；（5）EDACS（增強(qiáng)型數(shù)字接入通信系統(tǒng)）為瑞典愛(ài)立信公司提出；（6）Project 25系統(tǒng)是美國(guó)國(guó)際公共安全通信官員協(xié)會(huì)（APCO）、國(guó)家電信管理者協(xié)會(huì)（NASTD）、聯(lián)邦政府用戶與電信工業(yè)協(xié)會(huì)（TIA）合作的項(xiàng)目；（7）IDRA系統(tǒng)（綜合調(diào)度無(wú)線電系統(tǒng)）是由日本無(wú)線電工業(yè)和商業(yè)協(xié)會(huì)（ARIB）推出；（8）TETRAPCL為法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。在上述的幾種數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)中，除Project 25系統(tǒng)外，大多采用了時(shí)分多址（TDMA）方式，而FHMA采用跳頻加時(shí)分多址（FH +TDMA）方式。
　　2．幾種典型的數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)
我們感興趣的幾種典型的數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)有： TETRA、iDEN、FHMA和GSM-R。
　�。�1）TETRA是基于傳統(tǒng)大區(qū)制調(diào)度通信系統(tǒng)的數(shù)字化而形成的一個(gè)專用移動(dòng)通信無(wú)線電標(biāo)準(zhǔn)。它大量借鑒了GSM的概念，采用TDMA多址方式和類似的邏輯信道。與傳統(tǒng)的模擬集群系統(tǒng)相比，TETRA在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中增加了HLR/VLR，從而增強(qiáng)了移動(dòng)性管理；
　�。�2）iDEN是基于TDMA多址方式的調(diào)度通信/蜂窩雙工電話組合系統(tǒng)。它在傳統(tǒng)大區(qū)制調(diào)度通信基礎(chǔ)上，大量吸收數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，如采用雙模手機(jī)方式，增強(qiáng)了電話互聯(lián)功能；采用小區(qū)復(fù)用蜂窩結(jié)構(gòu)，提高了網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力；
　�。�3）FHMA 是基于TDMA和跳頻技術(shù)的大區(qū)制大容量數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)，它的系統(tǒng)容量是模擬系統(tǒng)的25-30倍。其多址方式是FH + TDMA，可視為跳頻碼分多址（FH-CDMA）；
　�。�4）GSM-R是國(guó)際鐵路聯(lián)盟(UIC)推薦的歐洲鐵路專用移動(dòng)通信系統(tǒng)。它是在GSM蜂窩系統(tǒng)上增加調(diào)度通信功能的一個(gè)綜合專用移動(dòng)通信系統(tǒng)，能滿足國(guó)際鐵路聯(lián)盟(UIC)提出的鐵路專用調(diào)度通信的要求。
上述4個(gè)典型的數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)，它們都采用了 TDMA方式。TDMA信道共用方式比頻分信道下的集群方式在信道效率和頻譜效率上都有了極大提高。需要指出的是，人們?cè)诒容^不同系統(tǒng)的頻譜效率時(shí)，常常將信道效率和頻譜效率混為一談，從而得出了錯(cuò)誤的評(píng)價(jià)，其結(jié)果極易造成誤導(dǎo)。信道效率的定義是：在給定頻段內(nèi)可提供的最大信道數(shù)(信道數(shù)/兆赫)。因此，TETRA的信道效率為160 ch/MHz (4信道/25KHz)，iDEN 的信道效率為240 ch/MHz (6信道/25KHz)，F(xiàn)HMA的信道效率為120ch/MHz (3信道/25KHz)。
　　對(duì)于大區(qū)制（非蜂窩）系統(tǒng)，其頻譜效率等于信道效率。但對(duì)于蜂窩系統(tǒng)，其頻譜效率不等于信道效率。因此，不能將蜂窩系統(tǒng)GSM-R的信道效率40 ch/MHz (8信道/200KHz) 當(dāng)作頻譜效率。此外由于蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和大區(qū)制結(jié)構(gòu)的不同，量度也不同，所以也不能將蜂窩系統(tǒng)的頻譜效率與非蜂窩系統(tǒng)的頻譜效率簡(jiǎn)單地進(jìn)行比較。蜂窩系統(tǒng)的頻譜效率有如下幾種定義，分別是：每蜂窩小區(qū)的信道數(shù)(信道數(shù)/小區(qū))；每平方公里的信道數(shù)(信道數(shù)/平方公里)；每蜂窩小區(qū)每兆赫頻帶可提供的最大信道數(shù)(信道數(shù)/小區(qū)/兆赫)。總之，所列典型數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)各自具有特點(diǎn)和適用范圍，但都具有比模擬系統(tǒng)更高的頻譜效率和更大的系統(tǒng)容量。
　　3．典型數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展
　　下面我們分別給出TETRA、iDEN和GSM-R的系統(tǒng)升級(jí)或可持續(xù)發(fā)展的辦法。
　�。�1）TETRA的可持續(xù)發(fā)展將采用標(biāo)準(zhǔn)版本不斷升級(jí)的辦法。目前的標(biāo)準(zhǔn)為版本1，適合PMR（專用移動(dòng)無(wú)線電）/PAMR（共用接入移動(dòng)無(wú)線電）。著手研究的標(biāo)準(zhǔn)版本2的目標(biāo)是：提高數(shù)據(jù)速率，增加數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)（數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字地圖、實(shí)時(shí)視頻等圖象服務(wù)及接入互連網(wǎng)）；能夠與第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）互通、漫游，TETRA卡向U-SIM卡發(fā)展；優(yōu)化空中接口，以進(jìn)一步提高頻譜效率和系統(tǒng)容量；要將基站覆蓋范圍擴(kuò)大到120-200公里；新版本能夠全后向兼容版本1；（2）iDEN采用iDEN/GSM900MHZ雙模手機(jī)，可與GSM網(wǎng)絡(luò)連接，并提出以IP核心層為骨干網(wǎng)，以iDEN作為接入層的方案作為2.5G的解決方案并向3G過(guò)渡；（3）對(duì)于 GSM-R，它將隨著GSM的技術(shù)發(fā)展而發(fā)展。目前，GSM是通過(guò)GPRS向2.5G過(guò)渡，因此，GSM-R也將隨之而平滑過(guò)渡。
　　4．寬帶化與下一代專用移動(dòng)通信系統(tǒng)
　　與公眾移動(dòng)通信相比，我國(guó)專用移動(dòng)通信的發(fā)展慢了整整一大步。目前，數(shù)字公眾移動(dòng)通信網(wǎng)已經(jīng)覆蓋全國(guó)，系統(tǒng)的用戶數(shù)世界領(lǐng)先，而數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)在我國(guó)的運(yùn)營(yíng)才剛剛起步。面對(duì)以寬帶技術(shù)為主流的第三代公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)的即將商業(yè)運(yùn)營(yíng)，廣大專用移動(dòng)通信業(yè)界必須思考的問(wèn)題是：要否發(fā)展以及如何發(fā)展下一代專用移動(dòng)通信系統(tǒng)？
　　如果將模擬專用移動(dòng)通信系統(tǒng)稱為第一代專用系統(tǒng)，目前的數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)稱為第二代，那么，下一代的專用移動(dòng)通信系統(tǒng)可稱為第三代專用系統(tǒng)。
　　從目前幾種典型數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)可以看出：專用移動(dòng)通信和公眾蜂窩移動(dòng)通信在技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)方面都出現(xiàn)了相互滲透和融合的趨勢(shì)。譬如，TETRA和 iDEN是利用數(shù)字技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，借用數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，在專用調(diào)度通信系統(tǒng)中增加了數(shù)據(jù)通信功能和公眾電話通信的功能，而GSM-R則是利用數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信的技術(shù)優(yōu)勢(shì)及移動(dòng)性管理功能強(qiáng)的特點(diǎn)，在數(shù)字公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)中增加了專用調(diào)度通信的功能。此外，從數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)目前所采取的升級(jí)或可持續(xù)發(fā)展的辦法中，也不難看出：它們都在提高數(shù)據(jù)速率，增加數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)和進(jìn)一步提高頻譜效率和系統(tǒng)容量，并試圖向二代半移動(dòng)通信系統(tǒng)（2.5G）過(guò)渡，甚至能夠與第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）互通。所以說(shuō)，數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)不僅在技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)上趨于融合，在通信服務(wù)方面也出現(xiàn)了融合的趨勢(shì)。
　　面對(duì)第三代移動(dòng)通信先進(jìn)的技術(shù)以及對(duì)專用移動(dòng)通信市場(chǎng)的沖擊，是否發(fā)展下一代專用移動(dòng)通信系統(tǒng)將取決于市場(chǎng)的需求。目前尚未有人明確提出什么是下一代專用移動(dòng)通信或?qū)Ｓ靡苿?dòng)通信系統(tǒng)，因此也就更無(wú)從談起數(shù)字專用移動(dòng)通信向下一代過(guò)渡的問(wèn)題。倒是有許多商家在考慮數(shù)字專用移動(dòng)通信向二代半（2.5G）或三代（3G）移動(dòng)通信的過(guò)渡或互通問(wèn)題。
　　由此可見(jiàn)3G對(duì)專用移動(dòng)通信已經(jīng)產(chǎn)生了巨大影響。
　　3G 將是基于IP核心網(wǎng)、具有多種無(wú)線電接入的移動(dòng)通信系統(tǒng)。IMT-2000可提供數(shù)據(jù)率為2 Mbit/s（室內(nèi)環(huán)境）/144 Kbit/s（車輛環(huán)境），3G與WLAN融合提供的數(shù)據(jù)速率將為 10-100 Mbit/s。3G需要分配和使用800 MHz- 5 GHz頻段中更多的頻譜資源。3G的服務(wù)內(nèi)容也在擴(kuò)大，如消息服務(wù)（SMS，E- mail等）和定位服務(wù)等。3G的網(wǎng)絡(luò)互連及覆蓋將包括Bluetooth、WLAN 、GPRS、WCDMA等。3G是以寬帶為主流技術(shù)，目的在于提供高速率數(shù)據(jù)服務(wù)，即用更寬的頻帶來(lái)?yè)Q取更高的速率。那么，處于窄帶下的數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)所采取的升級(jí)或可持續(xù)發(fā)展的辦法將如何能過(guò)渡到3G？為了與3G同步發(fā)展，下一代專用移動(dòng)通信也必須寬帶化。
　　三、 科技創(chuàng)新與專用移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)
　　由于我國(guó)專用移動(dòng)通信研究水平和開發(fā)能力低下，長(zhǎng)期依賴進(jìn)口國(guó)外的設(shè)備，導(dǎo)致我國(guó)模擬專用移動(dòng)通信系統(tǒng)五花八門。對(duì)于數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)的研究和開發(fā)工作，尚處在學(xué)習(xí)和跟蹤國(guó)外技術(shù)的階段，而且自己技術(shù)力量不足，還談不上提供數(shù)字專用移動(dòng)通信產(chǎn)品。因而數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)遲遲不能制訂。如果國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)能制訂出臺(tái)，將會(huì)對(duì)我國(guó)專用移動(dòng)通信事業(yè)產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。
　　近年來(lái)，在國(guó)家主管部門的組織下，有關(guān)工作組對(duì)目前國(guó)外幾種專用移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)行了研究、分析和比較，最后選擇了2種數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)作為我國(guó)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在標(biāo)準(zhǔn)制訂上，比起模擬系統(tǒng)來(lái)有了不小的進(jìn)步。但是，在這2種數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)中未含有我國(guó)的科技成果。我國(guó)數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制訂，需要建立在對(duì)系統(tǒng)自主的科學(xué)研究和產(chǎn)品開發(fā)的基礎(chǔ)之上，而科技創(chuàng)新又是制訂國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的精髓。這一點(diǎn)，可以從我國(guó)蜂窩移動(dòng)通信發(fā)展歷程中得到一些啟示：1G是引進(jìn)設(shè)備，2G是跟蹤技術(shù)，3G有了一定的技術(shù)創(chuàng)新。所以，需要我國(guó)移動(dòng)通信業(yè)界全體的共同努力，在專用移動(dòng)通信上有科技創(chuàng)新，盡早制訂出我國(guó)專用移動(dòng)通信的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)。
　　我國(guó)發(fā)布了專用移動(dòng)通信有關(guān)的系統(tǒng)體制行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有助于推進(jìn)數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展，但需要積極而穩(wěn)妥地進(jìn)行。雖然運(yùn)營(yíng)商在國(guó)際市場(chǎng)采購(gòu)、引進(jìn)的數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)有助于滿足用戶當(dāng)前的需要，但是系統(tǒng)的不同，只能構(gòu)筑地區(qū)的或局部的系統(tǒng)，很難構(gòu)建覆蓋大范圍的專用移動(dòng)通信網(wǎng)。由于國(guó)內(nèi)目前不能生產(chǎn)數(shù)字集群通信系統(tǒng)，市場(chǎng)的開放僅對(duì)國(guó)外供應(yīng)商及國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商有利，對(duì)國(guó)內(nèi)制造商僅是一種刺激。
為了發(fā)展我國(guó)的專用移動(dòng)通信，需要在專用移動(dòng)通信的科學(xué)研究、產(chǎn)品開發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制訂、生產(chǎn)制造和運(yùn)營(yíng)管理等方面做出戰(zhàn)略安排并協(xié)調(diào)發(fā)展，建議如下：
　　（1）制訂數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。首先，應(yīng)當(dāng)基于第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）并參照目前典型的數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)，提出并制訂具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中國(guó)數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)；（2）還應(yīng)基于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）開展下一代數(shù)字專用移動(dòng)通信系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)的研究工作，以使我國(guó)在下一代的專用移動(dòng)通信中，占有一席之地；（3）同時(shí)應(yīng)開展并加強(qiáng)對(duì)技術(shù)的可持續(xù)進(jìn)步、市場(chǎng)的可擴(kuò)展性和人們不斷增長(zhǎng)的服務(wù)需求的研究。