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数字集群共网运营模式研究 摘要 随着社会的发展和进步，建于2 0 世纪9 0 年代初期的模拟集群系统，由于设 备陈旧、功能单一、加密性差、覆盖范围小、各专网不能互通等缺点，无法满足 各地政府对指挥调度和社会应急联动系统的需求。特别是对于北京、上海、广州 这类国际性大都市而言，随着城市经济的蓬勃发展，政府各部门业务范围不断扩 大，人流、车流、物流、信息流大大超过了局部区域，各个部门都迫切需要一个 涵盖范围广、性能高、功能齐全的数字集群指挥调度共网。尤其是北京，作为中 国的政治、经济和文化中心，拥有集中的国家机关和政府机构，以及频繁的国际 性重大活动，对指挥调度通信业务的需求更是迫切。2 0 0 8 年奥运会对北京的指 挥调度网也提出了更高的要求。 本文深入总结了数字集群通信技术的现状及发展趋势，对目标市场用户的业 务需求进行了总结和分析，对全球主要数字集群共网的运营基本情况和运营模式 进行比较和研究，运用p e s t 分析方法对我国数字集群发展的环境进行了研究和 分析，结合我国数字集群共网的发展现状，并以目前亚洲最大数字集群共网北 京正通数字集群通信网为主要研究对象，分析和总结数字集群共网的运营模式， 为我国数字集群运营商探索一个适合自身发展，顺应市场发展的运营模式。 关键词：数字集群运营模式t e t r a 调度指挥专业移动通信 s t u d yo fo p e r a t i o nm o d ei nd i g i t a lt r u n k e d m o b i l er a d i oc o m m u n i c a t i o n a b s t r a c t a l o n gw i t hs o c i e t y sd e v e l o p m e n ta n dp r o g r e s s ，c o n s t r u c t i n ga tt h e1 9 9 0 s i n i t i a lp e r i o ds i m u l a t i o nt r u n k e dr a d i os y s t e mi su n a b l et os a t i s f yt h eg o v e r n m e n ta n d t h es o c i e t ye m e r g e n c ys y s t e md e m a n d b e c a u s ei th a st h es h o r t c o m i n g ss u c ha st h e o b s o l e t ee q u i p m e n t , t h es o l ef u n c t i o n , a n dt h es m a l lc o v e rs c o p e w i t ht h ee c o n o m y v i g o r o u sd e v e l o p m e n ta n dt h ev a r i o u sg o v e r n m e n td e p a r l m e n t sb u s i n e s ss c o p e u n c e a s i n g l ye x p a n d i n g , e s p e c i a l l yr e g a r d i n gt o8 e i j i n g , s h a n g h a i ，g u a n g z h o ut h i s k i n do fi n t e r n a t i o n a lm e t r o p o l i s , e a c hd e p a r t m e n ta l lu r g e n tn e e das h a r e dn e t w o r k w h i c hh a st h ew i d cc o v e rs c o p e , h i g hp e r f o r m a n c ea n dt h ec o m p l e t ef u n c t i o n a s c h i n a w sp o l i t i e s ，e c o n o m ya n dc u l t u r a lc e n t e r , 8 e i j i n gh a st h ec e n t r a l i z e ds t a t e a g e n c i e sa n dt h eg o v e r n m e n td e p a r t m e n t s i ta l s oh a sm a n yf r e q u e n ti n t e r n a t i o n a l s i g n i f i c a n ta c t i v i t i e s c o n s e q u e n t l y , i th a su r g e n td i s p a t c hc o m m u n i c a t i o ns e r v i c e d e m a n d , a n di n2 0 0 8t h eo l y m p i cg a m e sa l s os e tah i g h e rr e q u e s tt o8 e i j i n g s d i r e c t i o nd i s p a t c hn e t w o r k t h i se s s a yd e e p l yc o n c l u d e sd e v e l o p m e n ts t a t u sa n df u t u r eo fd i g i t a lt r u n k e d m o b i l er a d i oc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , a n a l y z e st h e $ e 1 v i c er e q u i r e m e n to ft a r g e t m a r k e t t h ef l l r t h e rr e s e a r c hd i s c u s s e sb a s i cs i t u a t i o na n do p e r a t i o nm o d eo fm a i n s h a r e dn e t w o r ko p e r a t o r si ne u r o p e , a n di n v e s t i g a t e st ot h ed e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t o fd i g i t a lt n m k e dm o b i l er a d i oc o m m u n i c a t i o ni nc h i n ab yu s i n gp e s tm e t h o d i t u n i f i e st h ed e v e l o p m e n ts i t u a t i o no fd i 百t a lt n m k e dr a d i on e t w o r k , t a k i n gb e i j i n g j u s t t o pa st h er e s e a r c ho b j e c t a n a l y z e st h eo p e r a t i o nm o d eo fd i g i t a lt r u n k e dm o b i l e r a d i os h a r e dn e t w o r k , e x p l o r e sf o ro u rc o u n t r yo p e r a t i o nb u s i n e s st o s u i to w n d e v e l o p m e n ta n dc o m p l i e sw i t ht h em a r k e td e v e l o p m e n to p e r a t i o nm o d e k e yw o r d s ：d i g i t a lt n m k e dr a d i oc o m m u n i c a t i o n o p e r a t i o nm o d e t e t r a 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所傲的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名；三起羟3 日期：叠啤：主：型 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了角翠北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容。可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书 本人签名：勉 导师签名：二二薹逆 导师签名： 氅理圣 e t 其i i ：立盟：主：型 日期：塑z ! ：! ! ： 1 1 本项目研究的背景 第一章绪论 集群通信系统诞生于2 0 世纪7 0 年代末8 0 年代初，这种技术可以很好地利用 频率资源和网络资源，实现广域网络覆盖，建网效果好。最初的模拟集群通信系 统主要为户外作业的移动用户提供指挥调度通信，这种有特色的通信服务具有易 用性、接续快、群组呼叫等特点，在铁路运输、野外作业、抢险救灾、公安、电 力、石油等领域得到了广泛应用。 随着社会的发展和进步，建于2 0 世纪9 0 年代初期的模拟集群系统，由于设备 陈旧、功能单一、加密性差、覆盖范围小、各专网不能互通等缺点，无法满足各 地政府对指挥调度和社会应急联动系统的需求。特别对于北京、上海、广州这类 国际性大都市而言，随着城市经济的蓬勃发展，政府各部门业务范围不断扩大的人 流、车流、物流、信息流大大超过了局部区域，各个部门都迫切需要一个涵盖范 围广、性能高、功能齐全的数字集群指挥调度共网。尤其是北京，作为中国的政 治、经济和文化中心，拥有集中的国家机关和政府机构，以及频繁的国际性重大 活动，对指挥调度通信业务的需求更是迫切。2 0 0 8 年奥运会对北京的指挥调度网 也提出了更高的要求。 另一方面，国家在产业政策方面也对推进组建数字集群共网起了重要的促进作 用，信息产业部在2 0 0 1 年 5 1 8 号文件指出：国家停止对8 0 0 m h z 模拟集群系统 再指配频率，已经投入使用且运行较好的模拟集群网原则上可继续使用至2 0 0 5 第3 页 年1 2 月3 1 日，对具有专用集群通信业务需求的行业和部门，应尽量利用虚拟 专网技术加入数字集群共网。 在政策、技术和需求三个方面的驱动力作用下，数字集群共网运营模式的研究 成为摆在我们面前的一个亟待解决的新兴课题。 1 2 本项目国内外研究与应用现状 1 2 1 国际应用现状 自1 9 3 0 年美国底特律警察巡逻车使用第一台移动电台后，无线调度通信就受 到世界各国警察的青睐。二次世界大战后，警用移动通信技术不断发展，从常规 对讲机发展到选呼系统，到2 0 世纪8 0 年代出现的模拟集群通信系统，2 0 世纪9 0 年代中期出现的数字集群通信系统。在2 0 世纪9 0 年代后期，随着数字集群通信 技术的e t 益成熟，集群通信由模拟走向数字成为大势所趋。数字集群通信技术改 变了模拟集群系统功能单一、技术陈旧、效率低下等弊端，它具有全新的技术体 制、灵活的通信构架和强大的服务功能，能提供话音、数据、图像等多种通信服 务。因而渐渐成为市场的主流，满足了各式各样专业用户日益提高的需求，与公 众蜂窝移动通信系统互相促进，互相成为补充。 在美国，数字集群运营商n e x t e l 已建立了覆盖全国，用户超过千万的数字 集群商用共网，开通的业务包括群组呼叫、短数据、电路数据和分组数据等，为 专业用户，包括警察、消防以及运输公司等商业机构提供解决方案。 在欧洲，虽然数字集群起步才短短几年时间，但发展势头却极为迅猛。在芬兰， 国家通信和交通部经过近十年的研究、调研以及可行性分析等阶段，投资1 3 4 亿 第4 页 欧元建立了一个覆盖全国的数字集群通信共网。比利时、英国、德国、瑞典、挪 威、西班牙、俄罗斯等欧洲国家都在建设着覆盖全国或区域性的数字集群共网， 同时比利时、德国以及荷兰还在三国交界的亚琛地区( s c h e n g e n ) 进行三国边界 区域数字集群通信合作试点项目，以满足多个不同机构，如这几个国家的警察系 统和边防部门之间的跨境通信需求。在亚洲，韩国和新加坡等经济发达的国家也 己开始建设覆盖全国的数字集群网络，2 0 0 6 年l 季度，韩国政府计划斥资3 5 亿 美元建设一个拥有8 0 0 多个基站的全国性数字集群共网，网络容量预计为2 0 万用 户左右，将有超过1 4 0 0 个政府部门成为该网络的用户，预计网络将于2 0 0 7 年完 成一期建设。 1 2 2 国内应用现状 我国于2 0 世纪8 0 年代末开始引进模拟集群系统，于1 9 9 0 年投入使用，1 9 9 3 年已得到了较快的发展。如北京华讯公司的模拟集群系统，在1 9 9 1 年召开的亚运 会的指挥调度通信中发挥了重要的作用，但从1 9 9 5 年以后发展滞缓，到1 9 9 9 年 全国模拟集群系统信道总数不超过l 万个，用户总数大约只有2 0 万。在计划经济 严格的部门管理下，模拟集群专用移动通信得到了一定的发展。但是其发展空间 取决于集群专用移动通信的用户数，一方面价格居高不下，用户数量很小，投资 得不到回报，导致市场狭小，形成恶性循环；另一方面，部门所有制限制了发挥“集 群”的“一大二公”的特点，未能充分体现资源、设备、服务的共享和集中维护管理。 在我国，即使以运营公司的形式提供所谓集群通信服务，也只是为用户部门提供 无线信道建立移动终端之间的通信。在系统中，用户部门的调度中心仍然是处于 一个移动终端的地位，实际上，这样的应用方式对宝贵的频率资源是极大的浪费， 第5 页 未能真正体现频率和设备的资源共享。 1 9 9 9 年中国第一个数字集群通信网在福建正式运营，填补了我国在数字集群 通信领域的空白。随后上海国脉( 现被中国卫通收购，更名为中卫国脉) 在上海 建立了数字集群共网：从2 0 0 3 年4 月起，信息产业部批准了中国电信、中国网通、 中国联通、中国卫通和中国铁通五家基础电信运营商在国内部分城市进行数字集 群共网商用试验。2 0 0 3 年中国网通旗下的北京正通公司正式成立，开始建设覆盖 北京市的数字集群共网。进入2 0 0 4 年，数字集群市场逐渐升温，中国卫通和中国 铁通也分别在天津、济南、南京、长春、沈阳和重庆六个城市筹建数字集群通信 试验运营共网。 图1 1 我国主要数字集群共网分布区域 1 3 本项目研究的意义及创新点 中国的数字集群还属于新兴产业，数字集群产业化发展刚刚起步。我国数字集 第6 页 群产业一直发展缓慢，直到2 0 0 4 年，由于中国数字集群发展的技术环境、政策环 境和市场环境发生重大变化，中国数字集群市场才开始受到各界的广泛关注。 如何以低成本的集群网络为专业人员提供更好的服务呢? 公众移动通信的发 展证明，共享资源、费用分担对网络发展具有巨大的促进作用。蜂窝技术、无线 智能网技术也为数字集群共网的发展奠定了重要基础。随着社会的进步，专业人 员对集群网络提出了更高的服务质量要求，包括业务类型、服务区域、费用等方 面，要求专业移动通信从满足单个集团用户的专用网，向多个组织和机构之间的 联动协作方面发展。从现有市场的发展情况来看，集群共网是集群技术的发展方 向之一。 本文深入分析数字集群通信技术的现状、发展趋势和业务需求，对全球主要数 字集群共网的运营模式进行比较和研究，结合我国数字集群共网的发展现状，以 目前亚洲最大数字集群共网一北京正通数字集群通信网为主要研究对象，分析和 总结数字集群共网的运营模式，为我国数字集群运营商探索一个适合自身发展， 顺应市场发展的运营模式。 1 4 本项目研究的方法与技术路线 首先对数字集群技术的发展趋势与现状进行研究和讨论，我们可以增进对数字 集群这个专业移动通信领域主要特点的了解，无论是技术发展趋势还是网络发展 趋势，数字集群通信系统都在向着数字集群共网发展，为数字集群共网运营商的 发展提供了技术和网络建设的有利依据。其次，数字集群通信作为专业移动通信 的一个分支，具有其特殊的用户群体。了解了其技术与网络的发展现状和趋势， 第7 页 我们通过深入分析其目标用户的特点，可以总结出这一通信领域的特定目标客户 群体，对于数字集群运营商准确寻找目标客户具有非常重要的作用。第三，通过 对全球主要数字集群共网运营情况的研究，借鉴其成功的经验，将为我国数字集 群运营商提供实际和理论上的参考与指导。最后本文从实际出发，从宏观政策和 经济等方面深入对我国数字集群共网发展的营销环境进行分析，通过对北京正通 数字集群通信网运营模式的研究与总结，提出一个适合我国数字集群运营商发展 的运营模式及运营过程中应采取的市场营销策略。 论文基本框架如图1 2 所示： 图1 - 2 论文基本框架 第8 页 第二章数字集群技术发展现状与趋势 2 1 数字集群通信技术发展趋势 2 1 1 集群通信定义 集群通信是指多信道共用的专用移动通信系统，是指向正在申请服务的设备或 用户自动分配信道。它通过频率共用缓解频率资源紧缺的状态，同时又通过基站 集中使用，统一控制，有效地降低用户组网费用。 从2 0 世纪5 0 年代到今天，其发展过程可以主要分为以下四个阶段： 第一阶段：2 0 世纪5 0 年代至2 0 世纪6 0 年代主要应用常规对讲机； 第二阶段：2 0 世纪7 0 年代至2 0 世纪8 0 年代应用无线拨号系统； 第三阶段：2 0 世纪8 0 年代至2 0 世纪9 0 年代主要应用模拟集群移动通信系统； 第四阶段：2 0 世纪9 0 年代后期开始发展数字集群移动通信系统。 随着数字通信技术的迅速发展，模拟集群通信系统的技术明显落后。在模拟集 群通信的时代，由于技术不开放、标准不统一，全球集群通信市场处于混乱、割 裂的“七国八制”局面，而数字集群系统可以提供更丰富的业务种类、更好的业务 质量、更好的保密特性、更好的连接性和更高的频谱效率。正如公众移动通信已 从模拟蜂窝电话转向数字蜂窝电话一样，集群通信从模拟向数字的过渡，也是历 史发展的必然趋势。 第9 页 2 1 2主要数字集群技术标准介绍 为了避免在数字集群通信时代重蹈覆辙，1 9 9 8 年3 月，国际电信联盟( i t u ) 根 据世界各国提交的集群通信系统标准，制订了a p c 0 2 5 、t e t r a l p o l 、e d a c s 、 t e t r a 、d i m r s ( i d e n ) 、i d r a 、g e o t e k 七个数字集群通信系统的国际标准。其 中t e t r a 和i d e n 两种系统在全球应用最为广泛，也被我国信息产业部作为数 字集群技术的行业推荐标准。2 0 0 4 年信息产业部又颁布了两个参考性技术文件， 分别将中兴通讯的g o t a 和华为的g t 8 0 0 两种国有数字集群技术增加为新的行业 标准。 2 1 2 1i d e n 系统 i d e n ( 集成数字增强型网络) 是美国摩托罗拉公司研制和生产的一种数字集 群移动通信系统，于1 9 9 4 年在美国洛杉矶问世。它的前身是m i r s 系统，最初 设计是做集群共网应用，因此除了以指挥调度业务为主外，还兼有双工电话互联、 数据和短消息等功能。 在技术方面，i d e n 具有以下一些特点： 首先，i d e n 在传统的调度通信基础上，大量吸收了数字蜂窝通信系统的优点， 增强了电话互联功能，同时将数字蜂窝通信系统的增值业务如短信息服务、语音 信箱等业务应用于i d e n 系统中。 第二，i d e n 可以较高效率地使用传统的频谱，i d e n 采用传统的8 0 0 m h z 频 谱( 8 0 6 m h z 8 2 5 m h z ，8 5 1 m h z 8 7 0 m h z ) ，通过t d m a 技术，i d e n 将一个2 5 k h z 的物理信道划分成6 个数字通信时隙，频率利用率较高。 第三，i d e n 采用m 1 6 q a m 的调制技术，使每一个2 5 k h z 的物理信道( 含6 个通信时隙) 的速率达到6 4 k b p s ，同时使邻道抑制达到6 0 d b 以上，这一高效的 第l o 页 调制技术保证了集群通信数字化进程中数字与模拟系统的共存，i d e n 的话音编码 方式采取4 2 k b p s 的v s e l p ，可在6 ：1 的压缩下保证话音的质量。 第四，蜂窝式的小区结构提高了网络的覆盖能力，i d e n 采纳7 x 3 的小区复用 方式，将一个基站分为扇形小区，扩大小区的容量，提高大地域的组网能力，同 时，还可以采取全向基站的方式，以1 2 x l 的全向小区复用方式，因地制宜，逐步 发展。 第五，可以实现跨系统调度通信。 i d e n 系统经过约3 年的推广，相继在北美、南美及亚洲十三个国家投入商 业应用。目前i d e n 技术体制主要用于数字集群共网系统中，在全球许多地区得 到了广泛的应用，其用户总数已经超过了1 0 0 0 万，覆盖的区域遍及亚洲的日本、 韩国、菲律宾、新加坡、关岛、以色列以及南北美洲的美国、加拿大、墨西哥、 哥伦比亚、巴西、阿根廷和秘鲁等国家。在美国，n e x t e l 公司运营的i d e n 网 络覆盖了总数2 2 亿人口的庞大区域，能够提供数字电话、双向无线电对讲机、 短消息和无线调制解调器等全部四项服务。美国的i d e n 市场不仅规模庞大，而 且增长迅速，用户数从1 9 9 6 年的5 0 万迅速增长到2 0 0 0 年的6 7 0 万，美国 s p r i n t n e x t e l 公司预计其运营的i d e n 数字集群网络在2 0 1 0 年时将为1 1 8 0 万用户 提供服务。 i d e n 网络的服务对象比较广泛，包括政府机构和各种企业用户，如：建筑业、 维修服务业、能源电力业、商品零售和批发、农林采矿业、广播出版业等。 但是，由于i d e n 系统是由摩托罗拉独家生产制造，接口没有公开，目前网络 设备主要由摩托罗拉供应，因此系统设备采购、建网和终端成本比较高。而且， 由于研发年代较早，虽技术比较成熟，但对新业务支持能力相对较弱，特别是具 第t i 页 有无直通功能，无优先等级，加密只能采用基本空中接口加密等弱点。 2 1 2 2t e t r a 系统 t e t r a ( 陆地集群无线电系统) 是一种基于数字时分多址( t d m a ) 技术的 无线集群移动通信系统，是欧洲电信标准组织( e t s i ) 制订的数字集群通信系统 标准。它是基于传统大区制调度通信系统的数字化而形成的一个专用移动通信无 线电标准。 在功能方面t e t r a 规范由”话音+ 数据”和分组数据两大部分组成。 t e t r a ( 话音+ 数据) 系统还可以采用直通方式。其无线接入协议能同时支持4 个单独方式的电路方式应用，即话音电路方式数据和任意数目的单独分组方式数 据应用，形成一个高性能多媒体无线终端口，并支持三种集群方式，可根据话音 分布和类型分布选择实施。提供全双工电话互联，多种形式的数字业务。提供三 种加密方式，基本的空中接口加密、鉴权和高级的端对端加密。 在技术方面t e t r a 同样采用t d m a 技术，将2 5 k h z 的一个射频信道分为4 个时隙，即四个业务信道，有能力利用相邻的t d m a 时段( 一个语音接一个数据) 来实现与一台用户终端的语言与数据传送，当用所有4 个时隙进行数据传输时， 总速率可达2 8 8 k b p s ，其最高数据传输速率可达3 6 k b p s ，使用频率： 3 8 0 - 3 9 0 3 9 0 - 4 0 0 m h z ；4 1 0 - - 4 2 0 4 2 0 - 4 3 0 m h z ；4 5 0 - 4 6 0 4 6 0 - 4 7 0 m h z ；8 7 0 - 8 8 8 9 0 5 9 3 3 m h z 。采用a c e l p 话音编码，兀4 d q p s k 调制，覆盖采用蜂窝信道再用， 基站覆盖半径在3 8 k m - 1 7 5 k m 。 与i d e n 标准不同的是，t e t r a 标准公开，结构开放，共5 6 个签约成员中 包括1 9 家制造商，按同一国际标准生产的设备能互通。截止到2 0 0 6 年初，根据 t e t r a m o u 提供的最新年度合同统计，全球已经有超过4 0 的国家建立了自己 第1 2 页 的t e t r a 系统，全球7 7 个国家共有超过7 8 8 份涉及t e t r a 系统以及终端的协 议和合同。 t e t r a 数字集群通信系统可在同一技术平台上提供指挥调度、数据传输和电 话服务，它不仅提供多群组的调度功能，而且还可以提供短数据信息服务、分组 数据服务以及数字化的全双工移动电话服务。t e t r a 数字集群系统还支持功能强 大的移动台脱网直通( d m o ) 方式，可实现鉴权、空中接口加密和端对端加密。 t e t r a 数字集群系统具有虚拟专网功能，可以使一个物理网络为互不相关的多个 组织机构服务，为数字集群通信系统向共网方向发展提供了技术基础。t e t r a 还 具有丰富的服务功能、更高的频率利用率、高通信质量、灵活的组网方式，许多 新的应用( 如车辆定位、图像传输、移动互联网、数据库查询等) 都已在t e t r a 中得到实现。其完善的公开信令标准，也有利于引进新技术在国内开发生产。 2 1 _ 2 1 3g 伽a 系统 g o t a ( 开放式集群架构) 是我国中兴公司提出的基于集群共网应用的集群通 信体制，也是世界上首个基于c d m a 技术的数字集群系统，具有我国自主知识产 权，具备快速接续和信道共享等数字集群公共特点。g o t a 作为一种共网技术，主 要应用于共网集群市场，其主要特色在于更利于运营商建设共网集群网络，适合 大规模覆盖，频谱利用率高，在业务性能和容量方面更能满足共网集群网络和业 务应用的需要。 g o t a 采用目前移动通信系统中所采用最新的无线技术和协议标准，并进行了 优化和改进，使其能够符合集群系统的技术要求，同时又具有很强的共网运营能 力和业务发展能力，满足集群未来发展的需求。 g o t a 可提供的集群业务包括：一对一的私密呼叫和一对多群组呼叫；系统寻 第1 3 页 呼、群组寻呼、子群组寻呼、专用p t t 业务等特殊业务；对不同的话务群组进行 分类，例如永久型群组和临时型群组，用户可对其群组内成员进行管理。除了集 群业务以外，g o t a 还具有新的增值业务，如短消息、定位、v p n 等，这些业务 和集群业务结合起来，可为集团用户提供综合服务。 g o t a 成功解决了基于c d m a 技术的集群业务关键技术，为了能够在c d m a 网络上进行p t t 通信，并且不影响原有c d m a 系统己具备的业务功能和性能， g o t a 围绕着无线信道共享和快速链接这两项关键技术提出解决方案，使新增的集 群业务不会对传统通信业务和网络资源带来不利影响。与传统集群通信方式相比， g o t a 技术的优势有：技术先进、业务丰富、投资少、见效快、运营成本低。 目前，中兴通讯已经与中国铁通、中国卫通两家基础电信运营商合作开展了 g o t a 数字集群商用试验，此外，还赢得了俄罗斯、挪威、马来西亚、泰国、埃 及、阿尔及利亚等十余个国家和地区的数字集群项目，其中挪威和马来西亚的都 是商用网络。 2 1 2 4g t 8 0 0 系统 g t 8 0 0 是华为公司提出的另一项我国具自主知识产权的基于t d m a ( 时分多 址) 的专业数字集群技术，通过对t d m a 和t d s c d m a 进行创造性地融合和创 新，为专业用户提供高性能、大容量的集群业务和功能。技术创新集中体现在集 群特性的实现与增强方面，目前已形成数十项集群技术核心专利。 g t 8 0 0 的技术优势主要体现在以下几点： 第一，覆盖广，由于采用t d m a 的技术体制，g t 8 0 0 每个信道的发射功率恒 定，覆盖距离仅受地形影响，能够在共享信道情况下实现广覆盖，在用户量增多 的情况下，小区覆盖不受影响，各集团共享整个g t 8 0 0 网络覆盖服务区，真正体 第1 4 页 现g t 8 0 0 集群共网的广覆盖，广调度，充分利用频率资源的特性。 第二，g t s 0 0 继承了业界成熟的数字集群技术体制，实现了真正的信道共享。 组内用户的数量不受限制，用户之间不会互相干扰。 第三，动态信道分配，在话音间隙释放信道，讲话时才分配信道，大大地提高 了系统组的容量，即使在容量负荷极限，也能够保证让高优先级用户顺利通话。 第四，提供了面向3 g 的可持续发展能力，基于t d m a 制式的第一阶段的 g t 8 0 0 系统，可以方便地向t d s c d m a 第二阶段的g t 8 0 0 系统演进，充分体现 保护用户投资的设计理念。 2 1 2 5 主要数字集群标准比较 表2 - 1t e t r a 标准与i d e n 标准比较 每载波业务信道4 “目前已生产1 2 信道设 ( 调度电话4 ：1 ) 备) ! 塑星! ! ! ! 皇堡! ；1 2 每载波传输比特率 3 6 k b i t s 6 4 k b i t s 表2 - 2g o t a 标准与g t 8 0 0 标准比较 第1 5 页 2 1 3 数字集群通信系统的优势 2 1 3 1 与公众移动通信系统比较 与公众移动通信系统相比，数字集群的明显优势在于具有先进的组呼通信功 能，可以满足用户对于指挥调度业务的需求，组呼时用户不需要拨号一按即通， 具体比较见表2 3 。 表2 - 3 数字集群通信系统与公众移动通信系统比较 第1 6 页 2 1 3 2 与模拟集群通信系统比较 与模拟集群相比，数字集群系统具有频谱利用率高，抗信道衰落能力强，语音 质量清晰以及保密性强等优点，具体比较见表2 4 。 表2 - 4 数字集群系统与模拟集群系统比较 类别数字集群通信系统 模拟集群通信系统 第1 7 页 2 1 4 数字集群技术发展趋势 从技术进步的角度看，无线电集群通信系统的优点集中在一个“集”字上。无线 电集群通信系统改变了过去一部电台占据一个固定频率，大多数时间闲置不用的 资源浪费状况。通过频率资源共用，进而达到整个网络资源优化，节省了网络建 设投资，节省了运营维护成本，提高了频率使用效率，同时增强了指挥调度功能， 这是集群通信网与过去单频组网甚高频对讲机系统的根本区别。但目前众多部门 瓜分频谱资源，组网频率多则二三十对，少则四五对，规模有限，使得集群通信 的优势受到极大局限。造成频率资源浪费、重复投资、维护负担加重、运营成本 增加等不良后果。 国际移动通信协会( r r m a ) 对集群通信的发展曾提出了“商用集群无线电通信” 这一术语。商用集群通信网实际是一种集群通信共网( s h a r e d n e t w o r k ) 。集群通 第1 8 页 信这一新的使用方式概念是随着对集群通信认识的深化而形成的。在国外，商业 共网已成为数字集群通信网建设的主流趋势。网络通常是由一个大部门或运营公 司来运营，由政府或投资商来投资，在某个区域内组成一个上万或几万用户的大 网。集群共网已不是由某个部门、单位或公司所拥有而仅供内部使用的专网。它 的用户分布在政府、公司、企、事业单位( 如公用事业、公共安全、公共运输、 市政服务、机场、港口、车站、工矿、建筑、维修及保安等) 中。这些不同的部 门和行业可各自组成一个群( 组) 进行各自的调度指挥，而群组之间相互不会干 扰。这样才能真正发挥集群通信的特点，即：共用频率、共用信道、共享覆盖区、 共享通信业务。 2 2 数字集群网络发展趋势 集群通信系统最早是以建单基站网络形式出现的，这种单基站的覆盖半径较 小。随着经济的发展，各部门的工作业务面扩大了，相互的联系增多了，许多工 作需要跨部门、跨地区才能进行和完成的，加上一些大城市的地域在不断扩大， 高楼、大厦越建越多、越建越高，因此原有的单基站组网已不能满足用户的使用 需求。于是单区、多基站的以及多区、多基站的集群通信系统就得到了发展。在 多基站系统的网络中，又分成区域网( 块状网) 和链状网，如高速公路、铁路、 内河航运、江河和湖泊的防汛、查堤报险、石油和天然气管道输油和输气等等所 需要使用的指挥调度通信系统。这就是数字集群通信的“联网”，比如芬兰v i r v e 网络就拥有覆盖全芬兰的1 2 0 0 多个基站。 在集群网络发展的过程中，有两种主要的组网方式：数字集群有专用网( p m r ) 第1 9 页 与共用网( p a m r ) 两种组网方式，其比较见表2 5 。 表2 - 5 数字集群专用网与共用网比较 我国现有的模拟专业移动通信网多数是各个团体独立投资建设，仅供本单位内 部使用的非经营性专用网，由于信道是固定分配的，各个独立的专业移动通信网 频率利用率低，比如防汛救灾通信系统平时在闲置，汛期不够用。这势必形成投 资和维护成本高，频谱资源浪费大，覆盖范围小，调度指挥功能不能充分发挥等 缺陷。而如果以地域为单位，由运营服务商投资建设覆盖该地区的经营性数字集 群通信共用网，在该地区的各类团体均可交纳一定费用，以共用网的基础设施为 平台建立自己的虚拟专用网，并可与共用网内部及外部的公众交换电话网或其他 专用网实现互连。建设数字集群共用网所需的频谱和投资只有所有专业网总和的 1 3 ，可大大节约频率资源。运行时可调剂信道余缺，充分利用网络基础设施，从 第2 0 页 而显著降低运营成本。这种以现代高新技术和市场经济原则为基础的组网形式， 可实现资源共享，节省建网投资，降低使用成本，提高频谱效率，扩大覆盖范围， 开拓服务领域，改善服务质量。 在国外，特别是欧洲国家正全力推进数字集群共网的建设，因为数字集群共网 的具有专网不能比拟的优势： 第一，共同频率：将有限的频率资源进行集中整和，提高频率利用率。 第二，共用设施：将基站等基础设施集中合建，从而降低网络建设的总体投资。 第三，共享覆盖：对于用户而言，建立蜂窝制数字集群共网，可获得更大的信 号覆盖范围，盲区少。 第四，共享业务：可利用网络空闲资源，发送道路车辆状况、气象预报等公共 信息；与共网上的其他用户进行联动，充分发挥联合指挥调度的优势。 第五，分担费用：合建网络可大大降低设备、机房、电源和传输链路等网络建 设的投资，节约运营维护人力资源成本。 第六，改善服务：集中建网，可以加强管理，提高服务质量，增强系统功能， 由专业的电信运营商来运营网络，为用户提供更加完善的服务保障体 系。 综上所述，数字集群网络正向着大容量、多区、多基站的数字集群共网方 向发展。 第2 l 页 第三章数字集群共网市场需求分析 3 i 数字集群业务功能介绍 3 1 i 强大的虚拟网功能 数字集群通信系统的虚拟专网功能可以针对不同客户单位的需求，组建各自独 立的集群虚拟专网，这些虚拟专网间的通信互不干扰，每个集团用户单位可通过 虚拟专网管理自己的通信。对于每个集团用户而言，使用虚拟专网如同自己建网 一样，享有网络的全部资源，且具有高度的保密性，操作管理非常方便灵活。 图3 - i 数字集群虚拟网示意图 第2 2 页 尽管在虚拟专网中操作，经过授权各客户单位间仍可进行跨行业的通信，如动 态重组功能可使不同虚拟网内的客户建立通话，真正实现多个部门之间的协同联 动通信。 虚拟网具有较强的调度指挥功能，调度台是客户单位组建虚拟专网的核心部 分。在系统的授权范围内，图形化用户界面的调度台可以获得所辖用户的详细信 息，并可以进行指挥调度通信。 3 1 2 调度业务 ( 1 ) 组呼业务：一个移动用户与预先约定的小组中多个成员间的呼叫称为组呼。实 现组呼很简单，无需拨号，只需要按下数字集群终端上的p 1 广r 键，即可实现 小组内各成员之间的组呼，除了基本的组呼功能以外，还包括通话组扫描、优 先级扫描、背景组呼等。 ( 2 ) 个呼业务：只需拨对方的号码，然后按p t t 键，即可建立个呼。个呼时，只 有主被叫双方可参与通信，与公众移动通信所不同的是通信方式为半双工。 ( 3 ) 紧急呼叫：当用户处于危急时刻时可通过发起紧急呼叫，即只需按终端上的紧 急呼叫键，即可根据客户预先的定义，建立一个到通话组、其他用户、调度 台或固定电话的紧急呼叫。紧急呼叫享有网络最高优先权，必要是可强行拆掉 其他呼叫。 ( 4 ) 直通模式：是指数字集群终端之间在脱网情况下可以直接建立呼叫。此功能使 得终端在没有网络覆盖的地方( 比如隧道) 也能建立通信。 ( 5 ) 动态重组：当发生突发应急事件时，通过调度台对参与抢险的不同客户单位 ( 如：消防、医疗、公安等) 进行空中编程，把他们临时编入一个通话组中， 第2 3 页 便于抢险过程中的统一指挥调度。 ( 6 ) 环境侦听：通过调度台遥控开启移动电台，监听移动电台周围的环境声音。 ( 7 ) 讲话方识别：组呼过程中，显示当前讲话的小组成员的号码。 ( 8 ) 主叫号码识别：进行个呼过程中，显示主叫方的号码。 ( 9 ) 区域选择：系统可根据客户的需求，规定移动台的组呼工作区域。当移动台脱 离规定的工作区域时，不能使用该通话组。 ( 1 0 ) 优先呼叫：不同的移动台可有不同的优先级别，当多个移动台发出呼叫请求时， 高优先级移动台先建立呼叫。 3 1 3 数据业务 ( 1 ) 状态信息：预先对信息进行设置，简单操作即可通报自身的状态，比如： 待命、执行任务等。 ( 2 ) 短信业务：短信最长可达1 2 8 个字符。发短信操作同普通手机一样。 ( 3 ) 分组数据：系统网络提供分组数据传输，传输数率最大可达7 2 k b i t s 。用 户通过移动台数据终端和北京正通数字集群通信网提供的口分组数据 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、 传真等。 ( 4 ) w a p 功能：无需外接数据终端，用户可直接通过移动台和北京正通数字 集群通信网提供的无线链路，在室外或指挥现场直接进行数据库查询或浏 览i n t e m e t i n t r a n e t 的w a p 站点。 ( 5 ) 车辆定位：结合g p s 网络，可对本单位的车辆进行定位跟踪。 ( 6 ) 遥控遥测：为工业生产中遥控、遥测、数据采集等提供无线传输平台。 第2 4 页 ( 7 ) 图象传输：利用系统的数据通道，使用移动数据终端可收发静止图象。 3 1 4 电话业务 可与固定电话网和移动电话网建立通信。与手机拨打电话一样，直接拨对方的 号码，按发射键建立呼叫即可。 3 2 数字集群用户需求分析 数字集群通信与公众移动通信在使用方式上不同，因而从目标客户和经营定位 的角度进行分析不难发现，对于公众移动通信运营商来说，具有庞大基数的公众 移动用户仍然是其客户和市场的主流，这就决定了现有的移动运营商在业务侧重、 服务模式、定制方式和业务融合上仍会将大众用户作为首要考虑。而数字集群通 信业务的目标用户是以团体为单位，团体中的个体用户在工作上具有一定的联系。 具有紧密工作关系的个体之间是以组的形式出现，群组的划分一般与单位内部的 机构设置和工作流程密切相关，相互之间通信的频繁程度也是按照由小到大的顺 序。比如同一个派出所的民警，在工作上，这些民警是具有紧密关系，他们之间 经常需要联系通信，因此就应该把他们这个团体划分为成一个小组，这样所长在 指挥分配工作的时候，这个组内的所有民警都能同时接收到命令。有关联的小组 之间又形成一个大组，比如西城区一共有1 5 个派出所，这1 5 个派出所又组成了 西城区公安分局这个大组，依次类推各区县公安分局，交管局，消防局等单位组 成了北京市公安分局。 因此可以说数字集群是一种提高工作效率的“生产工具”，是保障社会稳定、确 保安全生产、提高工作效率、降低事故损失的重要手段，具有社会效益和经济效 益的双重性。其主要的目标客户群主要有以下五大类用户。 第2 5 页 3 2 1 公共安全行业 公共安全类用户一直以来都是数字集群通信的主要目标客户，根据 t e t r a m o u 组织2 0 0 6 年初颁布的用户市场分布统计，公共安全行业用户占了数 字集群总用户量的4 5 。各国在建立自己的数字集群共网时，优先考虑的都是公 共安全行业的客户需求，这类用户主要包括公安、消防、交管、安全、军队、安 保、急救以及边防、海关等。以公安为例，业务需求主要为语音通信、移动数据 传输、g p s 定位，移动终端要具备脱网直通功能，该类用户是数字集群通信业务 最大的目标用户，对于运营商而言应重点发展。全国约有1 2 0 万公安干警，目标 配置为平均每3 人一部无线电台，则需4 0 万部移动台。 3 2 2 交通运输行业 近年来，随着经济的不断发展交通运输行业用户的需要也不断得到发展，根据 t e t r a m o u 组织2 0 0 6 年初颁布的用户市场分布统计，交通运输行业市场增长的 速率已经取代了公共安全市场第一的地位，随着公共安全市场发展逐渐趋于饱和， 交通运输行业将得到快速发展，已占据2 3 的市场份额。这类用户主要包括航空、 铁路、机场、内河航运、公共交通以及出租汽车。业务需求为语音调度业务和数 据遥测遥控，要求网络覆盖地域辽阔，地形复杂，用户量不大，每个基站大约3 0 个5 0 个用户。运输管理方面是数字集群通信的一个较大的潜在市场，在交通汇 集点，全国建有5 4 个枢纽港，各港口以信息服务为主，用户量大。运输管理公司 将是数字集群共网较