Communication 版 (精华区)

发信人: freshwind (浮云流水|生命何物), 信区: Communication
标  题: 专用移动通信系统展望 
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年06月19日16:22:08 星期二), 站内信件

专用移动通信系统展望 

Forecast of Specific Mobile Communication System 

张金安 

     [摘要]：本文论述了发展我国数字集群移动通信系统，首先要在认识上走出
误区，要充分看好中国潜在的集群系统市场，要做好优化技术体制等工作。本文还
对数字集群的传输信息种类，提高频谱效率，优化无线数字信令技术等方面提出了
具体分析意见。 

     [关键词]：专用移动通信  数字集群移动通信  通信市场  发展对策 

l  引言 

移动通信系统，就其应用的领域而言，可以分为两大类，即专用移动通信系统和公
用移动通信系统。专用移动通信系统包括调度指挥系统、车辆位置报告系统等；公
用移动通信系统包括蜂窝移动电话系统、无线寻呼系统、无绳电话系统等。 

专用移动通信系统是最早应用于生产调度和指挥控制的移动通信系统。因为人们很
早就认识到，移动通信系统应用于生产调度、指挥控制，对于提高生产和工作效率
，保证安全等有着极重要的作用。有人用诱发系数来表示投资和取得间接效益则移
动通信的诱发系数是3—7倍，而铁路使用了列车无线调度后每年可防止重大恶性事
故300多起，挽回的经济损失比投入调度通信设施费用高出几十倍。 

在信息化时代的今天，专用移动通信的建设将为发展我国国民经济起着更为重要的
作用。 

但是近年来，我国专用移动通信系统的发展建设，由于认识上产生某些偏离，再加
上技术体制的不健全，使其走过一段弯路。因此我们必须正本清源，恢复集群系统
的本来面目，加速做好优化技术体制工作，使我国集群系统朝着健康的道路不断发
展。 

2  走出误区，发挥集群系统应有的作用 

    80年代后期发展起来的集群系统，是专用移动通信系统发展的高级阶段。它有
着多个部门共同投资建设，共享频率资源，投资费用省，频谱利用率高等特点，是
非常有推广应用前景的专用移动通信系统。 

    但是，近些年来由于某些认识上的偏离，使得集群系统没有真正在国民经济建
设中发挥应有的作用。 

    误区之一：将集群系统当作公用移动通信系统的补充。这主要发生在90年代的
初中期，由于公用的蜂窝移动电话市场正在蓬勃发展，而全国各地的营运者开始时
独自一家，1994年后开始出现第二家(即中国联通)，人们看到其投资营运的回报率
高，当时蜂窝通信扩容的速度又跟不上用户的需要，出现了求大于供的局面，于是
某些部门将集群系统作为蜂窝移动通信的补充，去争抢公用移动通信的市场。可是
随着蜂窝移动通信建设的不断发展与完善，以及中国联通公司投入运营后的竞争局
面带来的移动电话手机的大幅度降价，很快地暴露出集群系统应用于公用移动通信
带来的缺点(诸如手机体积大、价格贵、需要二次拨号、盲区多等)，使得运营者的
投资大受损失。集群系统的发展一度处于停滞不前的状态。 

    误区之二：公用蜂窝移动通信可以用于专用的调度指挥通信，没有必要再去建
设专用的调度通信系统。持这种观点的人们只看到蜂窝移动电话不仅可以通话，而
且还可以进一步传数的现实，但是没有真正认识到集群系统具有频谱效率高，接续
时间短，有优先等级，可强插、强拆，有单呼、组呼、群呼，以及加密性能好等专
用调度指挥业务所需的优点，是目前公用蜂窝移动通信所难于满足的。再加上调度
指挥通信网络还要根据作业区的特殊性来建设(如铁路、公路的链状网、大区制等
)，这也是一般公用蜂窝网难于满足的。 

    两种类型的移动通信系统，由于各自服务领域不同，有着各自的特点，因此，
起码在相当一段时期内，还应按其各自需求开发建设，担负起各自的历史使命。 

    误区之三：建网部门各自为政，观念停留在早期的专用调度通信网建设初级阶
段。自80年代后期开始各地投资建设集群系统以来，全国已有几百个基站，几千个
信道的集群网，但大多属各部门自己内部使用调度网，在许多地方。甚至同一城市
就有十多个单位各自建立了部门的集群网，而用户数大多很少(几十个)，没有很好
地发挥“集群”系统的真正作用。这在财力资源和频率资源上是极大的浪费。 

    举例：假设同一无线覆盖区(大区制)有12个部门(每个部门平均有100个用户，
其平均话务0．01e，呼损为0．5％计算)，若共同投资建网，共享频率资源，则只
需要建设一个20信道数的基站，就可满足要求。但若各自为政，分散建网，则需要
建设12个基站，而每个基站需要5个信道。共需60个基站信道设备。 

    可见，分散建网所需的基站设备费用，以及所需的信道数是共同建网的3倍，
加上分散建网带来的基站土建费(如天线铁塔费)的增加，置高点的租用费以及管理
费的增加，浪费的资金和频率都是很惊人的! 

    为此必须呼吁社会各界，一定要高举联合旗帜，统一规划，统一建设，共同使
用，也呼吁国家管理部门要加强对集群系统建设的宏观指导，促使我国集群系统的
建设朝着正确的方向发展! 

    误区之四：集群系统是专用的移动通信系统，没有必要统一技术体制。但是历
史的教训告诫我们“七国八制”的多体制的集群系统所带来的弊端实在太多了。一
是不利于各个部门共同建网共同使用以满足各自的需求；二是不利于跨地区的网络
的互连互通；三是不利于势在必行的移动用户的跨地区的漫游；四是不利于规模生
产、维修。因此统一集群系统的技术体制也是势在必行！ 


3  我国专用移动通信有着广阔的市场前景 

    在许多发达国家，专用移动通信用户数超过公用移动通信用户数的2—3倍。说
明在经济发达国家，专用调度通信对于国民经济的支持是何等的重要。 

    1998年8月，中国的公用移动电话用户数达2000万。目前仍保持较好的增长势
头。估计2000年则要超过4000万用户。 

    中国经济发展在腾飞，保持每年的国民经济8％左右的增长速度是我们的既定
目标。国家已把能源、交通、通信作为发展国民经济的三大支柱。这意味着今后不
仅要继续发展公用移动通信，更应加速发展跟国民经济增长直接关系的专用移动通
信。 

    据有关测算，  “九五”期间专用通信系统约有200—300亿元的市场，主要分
布在公安、交通、水利、铁路、电力、石油、政府机关、新闻、消防、旅游、煤炭
、城建(煤气、自来水等)、大型厂矿企业和防灾抗灾等数十个国民经济部门。 

    例如：我国铁路运营里程达6．8万公里，  “九五”集中力量打通主要受限路
线段和扩大西南通道，长西北通道，重点建设若干条大能力干线和地区性新线，并
相应建设铁道移动调度网、售票网和电视会议系统。 

    我国公路通车里程123万公里，重点建设四条国道主干线中的重要路段，高速
公路规划五纵七横3．5万公里，需要沿线调度移动通信系统，省内漫游。预测至
2000年需车载台60万部。 

    沿海港口吞吐量10亿吨，重点建设与运输大通道相联的煤炭、原油、铁矿等集
装箱码头，需要配套港口移动调度系统。 

    内河航运重点建设长江、京杭运河、长江珠江三角洲水运网，实现内河干支流
直达运输和江海直达运输，需建水运移动调度线状网。 

    民航运输周转量40亿吨公里，集中力量建设大型枢纽机场和省会机场调度指挥
系统，及其空中交通管制系统。 

    全国80万公安武警，需建全国联网的加密移动通信系统，需40万部专业移动电
台。加上电力、石油、煤炭、天然气、政府机关、新闻、消防、旅游、城建(煤气
、自来水等)、地质、矿山、森林、大型厂矿企业和防灾抗灾等数十个国民经济部
门的需求，因此上述预测还是比较保守的。而且随着国民经济的发展，对专用数字
集群通信的需求会日益增长，推广应用前景是十分可观的。 
  

 4  优化技术体制，加快数字集群系统的开发建设 

  4．1  必须充分认识数字集群系统的优点 

    ·在专用调度指挥通信中，非话业务(数据、图文等)不断增加，只有数字集群
系统才能担负起这种不断增加的新业务； 

    ·数字话音和数据传输技术能提供更好的通信质量； 

    ·采用数字调制，话音编码，信道编码和数字信号处理技术的设备，其价格要
优于模拟技术的设备； 

    ·数字传输技术能够适应不同类型的数据业务； 

    ·数字化系统能够提供更有效的频谱利用率，以目前推出的TDMA多址方式的数
字集群系统为例，当RF载波间隔为25kHz时，与通常的模拟系统相比，其频谱利用
率提高了3—5倍。 

    鉴于上述优点，数字集群系统代替模拟集群系统是大势所趋。 


  4．2  数字集群系统必须具备的传输业务信息种类 

    在数字集群系统中，传输的业务信息至少要涉及以下四类： 

  (1)话音业务 

    在单呼、组呼、群呼中经常传输的一种信息，其传输速率决定了话务信道的基
本传输速率。为了提高频谱利用率，数字集群系统均采用了低速率的数字话音编码
技术。其优选的准则应考虑： 

    ·话音的质量； 

    ·编码的速率； 

    ·编解码的复杂性和价格； 

    ·编解码的时延； 

    ·抗外部干扰和背景噪声的能力； 

    ·加密的容易程度； 

    ·低功耗等。 

    目前采用IMBE、AMBE、ACELP、VCELP的编码技术，其编码速率为4．2—4．
5kbit／s，话音质量(MOS分)可达3．2-3．5分，因此在数字集群系统中，话音编码
的速率小于5kbit／s，再加上FEC的编码开销约占3kbit／s，总的话音的传输速率
为8kbit／s左右是适宜的。 

(2)传真 

    应适用于3类传真机业务。 

  (3)数据 

    其速率为1．2、2.4、4．8kbit／s。 

  (4)视频图文 

    某些必要的视频图文业务。 

4．3  必须注重网络的扩展性 

    优选数字集群系统的技术体制时，应考虑其性能价格比，标准的公开性，技术
的先进性和成熟性，系统的灵活性与网络的扩展性等。对于网络的扩展性，应着重
考虑其： 

    ·业务的扩展能力。在用户终端业务，承载业务，补充业务等方面都要有一定
的扩展能力。 

    ·系统的容量扩展能力。不仅要考虑建网初期的容量，而且要考虑建网后的若
干年内随着用户的增加，容易实现系统的扩容。 

    ·覆盖区的延伸扩展能力。既要能方便地组成面状网，又要能方便地组成链状
网、星状网等。除了有明晰的通用无线接口(CAl)外，还应该有明晰的控制中心与
接人网络之间的接口，以及控制中心之间的接口等。 


4．4  必须注重提高频谱效率 

    ITU—R第8研究组有关数字集群系统研究的37／8课题的题目确定为《用于调度
业务的高频谱效率的数字陆地移动通信系统》。可见ITU—R第8研究组多年以来一
直把提高频谱效率作为调度通信系统研究开发的主旋律。 

    由于采用了数字化传输技术，已为提高频谱效率提供了极为有利的前题条件。
 

  (1)应用低速率的话音编码技术 

    正如上所述，采用了低速率的话音编码技术，已经把话音编码速率降低到
5kbit／s以下。 

  (2)应用高效的数字调制技术 

    目前已采用的高效数字调制技术有π／4DQPSK调制，已经能做到在25kHz带宽
内传输36kbit／s速率的数据，其频谱效率为1．44bit／Hz，而采用M16QAM(M＝4)
的调制，已经能做到在20kHz带宽内传输64kbit／s速率的数据，其频谱效率为3．
2bit／Hz。但是值得注意的是，高效的数字调制在很大程度上是通过牺牲一定灵敏
度为代价所换取的。为了满足其覆盖区的通信能力，则不得不增加其发射机的射频
输出功率。例如要获得相同的覆盖半径，采用M16QAM(M＝4)的调制，其发射机的射
频输出功率要比采用π／4DQPSK调制的输出功率增大3倍以上。 

  (3)应用复帧的长帧结构 

    利用长帧结构，尽量减少不必要的比特同步和帧同步等信息的开销，以提高帧
效率(即单位帧时间内有效传送信息的时间)。一般而言，帧长越长其效率越高，但
是帧越长，要求存储器的容量越大，处理的时间也越长以及帧同步保持的要求愈高
等。因此帧长也应折衷考虑。 

  (4)应用动态分配所需传输信息带宽技术 

    正如上所述，集群调度系统传输的信息，可能是低速率的数据、话音，也可能
是较高速率的视频图文传输，其所需的业务比特率是变化的。如果系统只有恒定的
比特率来传送所有的业务信息，结果不是降低业务质量，就是浪费网络的资源(或
是说降低频谱的利用率)。因此，需要采用动态分配合适的带宽，以满足可变的业
务速率要求。 

    动态分配所需传输信息带宽技术，其实现难易程度跟多址方式有关。一般来说
，FDMA最难，而TDMA最容易，其次是TD／CDMA。因此在数字集群系统中采用TDMA或
者TD／CDMA的多址方式是比较合适的。 


4．5  必须优化无线数字信令技术 

    无线数字信令是移动通信系统的呼叫建立、控制以及系统管理等必不可少的传
输信息。 

    对无线数字信令的基本要求是：迅速、可靠、能充分利用频率资源、功能强、
便于扩充。 

    无线数字信令涉及到信令的分层结构、信令格式、接入信令信道的方法、争用
信令信道的方法、呼叫处理的基本方法、纠错方式以及信令的复接方式等。 

    无线数字信令根据OSI模型的下三层的分层结构，已达到共识，鉴于在数字集
群系统中无线用户多媒体信息传输的需要，因此在第二层中增加媒体接人控制
(MAC)子层也是十分必要的。 

    MAC接续协议，一般可以分为随机接入和预留接人。随机接入用于未被控制中
心请求的移动用户的信息发送；预留接入则用于被控制中心请求的移动用户的信息
发送。根据需要，MAC还可以分为上MAC和下MAC，以及通过MAC实现控制面(例如：
移动性管理、呼叫控制和附加业务等)和用户面(例如：明／密话、电路方式保护与
不保护数据、端对端的专用数据等)隔离。 

    为了对优先用户提供及时服务，不仅要允许对优先用户具有强插、强拆话务信
道的功能，而且还应考虑其优先接人信令信道的功能。因为即使有强插、强拆的功
能，但是由于信令信道无法接人，则其呼叫无法受理，该功能便无法发挥。这在分
层随机接人信令信道方法中，不仅要考虑优先用户可以不受分层信息限制，允许随
时可以呼叫，而且还应要考虑在分层信息中给优先用户以较多的接人机会。 
  

 5  结束语 

    正确认识专用移动通信系统在国民经济建设中的地位和作用十分重要。文中提
到的误区，有的已经走出，有的正在走出，但值得提出的是今后还要防止再人误区
。 

    中国专用移动通信有着广阔的市场前景，必须紧紧抓住机遇，加速数字集群的
开发建设。 

    需求牵引固然重要，但是技术推动也是不可忽视的一个方面。充分做好优化技
术体制，包括注重业务能力、网络的扩展、频谱效率、无线数字信令技术的优化等
，是培育市场、引导市场，发挥数字集群应有作用的重要工作。 

参考文献 

    1  康士棣．中国专用移动通信网使用特点和发展战略．97数字集群研讨会，
北京：1997．5 

    2  SPECTRUM EFFICIENT DIGITAL LAND MOBILE SYSTEMS FOR DISPATCH 
TRAFFIC. ITU-R Document 8/7-E 15 January 1996 

    3  李进良．数字集群移动通信系统技术体制优选的初步准则．中国特捷移动
通信系统国际研计会98’会 

       刊，北京：1998 

    4  张金安．移动通信系统无线数字信令技术．移动通信，1996(2)：1—15 

    5  TETRA Designers Guides. ETSI Technical Report 300-1. May,1997 


--
 金风玉露一相逢
 便胜却人间无数

※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 202.118.228.225]