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GSM和CDMA能替代数字集群通信吗?

数字集群通信刚开始兴起,就遇到了一些干扰,这些干扰有些是有意的,有些是无意的。从目前了解到的情况来看,绝大部分还是对数字集群通信缺乏了解和认识,属于无意的。例如有人提出“GSM和CDMA以及它们的2.5代(GPRS和cdma20001X)可以取代数字集群通信”就是一例。
发布时间:2002-06-14 11:07        来源:        作者:郑祖辉
数字集群通信刚开始兴起,就遇到了一些干扰,这些干扰有些是有意的,有些是无意的。从目前了解到的情况来看,绝大部分还是对数字集群通信缺乏了解和认识,属于无意的。例如有人提出“GSM和CDMA以及它们的2.5代(GPRS和cdma20001X)可以取代数字集群通信”就是一例。的确,在这短短的几年里,我国GSM用户已超过1.6亿,而且还将得以持续发展。并且GSM已受到了全世界,包括中国在内的欢迎。鉴于这些有利的情况,一些供应商又开发了一些GSM新系统和功能,如GPRS和GSM Phase II+等。这些新的系统和功能有的已做了大量的宣传和介绍,而还未正式使用;但有的却宣传和介绍得很少。因此极需要供应商和从事这一领域的专家们来作一些正确的介绍,以利于人们了解它们的真正内容和性能。  那么,GSM和CDMA是否能够替代数字集群通信呢?本文拟从三个方面来作些简要分析和对比。   市场定位   众所周知,移动通信从大范围来说可分公网和专网。和(有线)电话一样,GSM的原本设计思路是作公众网使用的,因此它是以针对个人移动通信的需求而研制和发展的。很明确,市场定位是个人,而不是群体。所以人们一直把GSM和AMPS、TACS以及现在开始兴起的CDMA IS-95等都称为公众通信网,也叫做无线电话,实际上也就是有线电话的延伸。但是人们却把集群通信归入专网内,因为集群通信是指挥调度通信,它的主要服务对象是各个部门内使用的群体(和个人),它具有各种优先等级和特殊功能以满足指挥调度的需要。所以两者使用的无线电网络和技术虽是相同的,但使用对象和定位却不一样。   当然,随着社会的发展和人们对移动通信需求的不断提高,GSM和CDMA同样也都在逐步改进和发展。以GSM为例,它由最初以满足基本通话业务为主的GSM Phase I,发展到包括具有短信息、电路数据、传真和呼叫等待功能的GSM Phase II,而进一步发展到目前包括分组数据和群呼在内的GSM Phase II+。从这些发展来看,它始终是以满足个人移动通信为主而演化的,它的网络数据与结构原理自始至终也是以优化个人通信为基础而发展的。因此其组呼等功能都是建立在为方便少数个体用户构成的偶然群体通话需求而开发的增值业务,CDMA同样是如此。   另一方面,从刚刚推向市场的数字集群通信来说,它仍然是以满足指挥调度为主要功能的移动通信系统来设计的,它和原来的模拟集群通信的主要特点没有差异,只不过是它们采用了先进的无线电技术及网络结构来提供新一代(数字)集群通信的指挥调度功能作为其主要目标。虽然它也加上了类似蜂窝无线电话通信和其他增值性功能形成了一个综合系统,但指挥调度的单工通信方式仍然是主要的。现在,在一个数字集群通信网络平台上可以建立各类虚拟专网(VPN),每个虚拟专网都能使具有不同需求的部门可以得到不同的专业服务,所以它的市场定位也同样没有变化。当然使用数字集群通信系统时,那些业务相关的部门可组成跨机构的“联队”,这就实现了数字集群通信共网。数字集群通信共网的频率利用率是高的、网络规模是经济的,既能实现节省资源,还能达到专业服务的目的。   所以,不论是GSM、CDMA,还是数字集群通信加上什么新的功能,它们本身的主要特点和本质并没有变化,它们的市场定位也没有变化,而新的功能仅是各系统的增值业务而已。   目前GSM通过欧洲电信标准协会(ETSI)组织所公开的标准只是对群呼呼叫功能、流程和用户终端有所规定。而系统内部采用何种结构、如何来具体实现这些功能都未作规定,仅由各个愿意生产这些功能的厂家自行解决。由于GSM原本是以个人通信为主的公网,人们对类似集群通信的指挥调度功能的需求很少,所以据了解目前仅有个别公司能提供这些功能。这种GSM的改进型就是建立在GSM网络上实现的一种根据Phase II+标准设计的增值业务。GSM改进型允许用户通过电话拨号方式接入与移动交换中心(MSC)相连的组呼交换节点(SN),而SN又通过MSC自动拨号给其他小组成员。它的组呼建立过程与电话呼叫建立过程基本相同。这种组呼功能恐怕很难达到集群通信系统的指挥调度功能水平。另外,由于组呼和电话呼叫(电话互联)在同一个单元内,因此难以防止彼此间的业务干扰。过去曾有人认为Phase II+的GSM是一种“比iDEN体制更适合集群通信公网发展的中、大容量系统”,按照这个道理就很难理解了。   频谱利用率   我国无线电管理部门已明确,我国数字集群通信目前使用800MHz频段。在我国确定推荐的两种数字集群通信系统(TETRA和iDEN)中都采用了比较先进的话音编解码技术(ACELP和VSELP)和比较先进的数字调制技术(M16QAM和4DQPSK),这两个系统都已经在25kHz的带宽上成功地实现了TDMA的3~6个数字信道,甚至还将实现12个数字信道。所以在无线集群通信的指挥调度上真正体现了频率资源共享的目的。  在移动交换中心内部,这些系统通过了快速帧中继分组数据交换和专用的调度应用处理器传送调度控制信息和话音。这种独立的帧中继交换方式是基于调度对话音质量和接续时间的特性而设计的,而调度话音则通过分组打包传输,大大提高了交换中心有限带宽的利用率,且不会占用电话互联用的移动交换机的链路处理能力。所以不会对电话互联业务产生任何的负面影响,也即集群调度和电话互联两种业务相互独立,互不影响。   而GSM的改进型仍然是GSM的技术,即在200kHz的带宽内提供8个双工话音信道。而这些双工信道当用于组呼业务时,并没有因为这些“组员”们在同一个基站覆盖下被共享,它仍然要占用许多频率资源。因此在有限的频率和系统投资的环境下,其经济效益就较低。例如,若要在有一个8个人的小组中实现组呼,数字集群通信系统只要占用25kHz带宽中的一个时隙(信道);而在GSM改进型中则要占用200kHz的全部8个时隙。所以,从这一点来看,正是两个系统原本系统的结构所决定的。也就是说,用GSM改进型作组呼尽管是可以实现的,但是频谱利用率是不高的,也是不划算的。当然CDMA在频谱利用率上是高的,但从多址方式的频率利用率来比,CDMA就比TDMA进了一大步。而目前使用的CDMA IS-95的频率利用率究竟比即将推出的在25kHz内有12时隙的iDEN系统高多少是需要计算一下才能有一个数量上的比较。   调度呼叫功能   1.组呼 集群通信系统有一个比较重要的特点是它的接续时间较短,例如在模拟MPT-1327体制的集群通信系统中就已能做到不大于500ms,而数字集群要求是300ms。这个指标对于许多部门,如公、检、法、军队、武警和安全等部门来说都是十分重要的。这也体现了用于指挥调度的集群通信系统是讲究效率的。但GSM和CDMA等系统在处理调度交换的组呼过程时,仍以GSM的改进型来说,它仍然是类似于电话呼叫流程的建立过程,即调度交换节点在接收到调度发起请求后,先进行鉴权,再通过移动交换机向小组其他成员拨号,建立通话。所以它的组呼建立时间和电话互联建立时间基本相同,而且还有可能更长,它的建立时间约在几秒至十几秒的等级之间。   2.私密(Privacy)呼叫 这是集群通信系统所具有的另一种重要性能,它能提供一对一的私密通话,而且呼叫建立时间在300~500ms以内。从国内外集群通信系统的运行来看,大多数的调度业务使用的是私密呼叫,组呼相对少一些。而这种私密呼叫在蜂窝通信系统中是无法实现的。   3.紧急呼叫 同样,在集群通信系统中,需要实现调度的紧急呼叫时,可以用强拆的方式在300~500ms的时间内把信息传送到小组成员中,而在GSM和CDMA等平台上开发的调度交换节点则只能用电话互联方式把紧急信息传送到小组成员中。   另外,在数字集群通信系统中还有一些高级的调度功能,如限区服务、状态信息、多组扫描、跨机构编组等,在GSM和CDMA系统中是很难实现的。   总之,建立在GSM和CDMA等平台上的改进型,虽然能做到集群通信系统中的某些有限部分的功能,也能满足少数用户的需求,但由于它采用的是电路交换方式,所以无法达到指挥调度的快速要求,这是系统固有性能所决定的。而数字集群通信系统则采用了分组交换方式,所以可以提供高速、有效、先进的调度模式。   曾听说这样一个比方:小卧车是坐人的,而大卡车是载货的。但要小卧车载货,可以拉上一个拖斗,载有限量的货;同样要大卡车坐人,可以在车上搭一个小蓬,放上几把椅子可坐人,只是不太舒服。但卧车和卡车的性质并没有变,前者还是坐人,后者还是载货。这种暂时的改变有时是可以的,但不可能从根本上来改变,有时搞得不好,还会“画虎不成反类犬”,那就得不偿失了。 (责任编辑 赵正北
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