1.1.2 集群通信技术的发展历程

集群通信系统追随公众移动通信系统[1]的步伐，经历了与蜂窝移动通信系统类似的发展历程，从20世纪60年代到现在，集群通信从模拟系统发展到数字系统，并朝着宽带化、互联网协议（Internet Protocol,IP）化的方向不断演进，集群通信系统的传输速率、系统容量、网络性能等指标不断提升。集群通信技术不断演进，为用户提供越来越丰富的服务。集群通信系统已经成为移动通信系统中的一个重要的组成部分。集群通信技术的演进线路如图1-1所示。

第一代模拟集群通信系统发展于20世纪90年代，代表系统为诺基亚公司推出的基于MPT-1327标准的Actionet系统，日本FAST公司和美国Motorola公司推出的Smartnet。模拟集群通信系统只能提供单纯的语音对讲功能，数据速率仅为2.4kbit/s。随着无线通信技术的发展，以及集群通信应用领域的复杂化、多样化，语音通信已不能满足用户的传输文本、查看图片、观看视频等业务需求。

图1-1 集群通信技术的演进线路

第二代窄带数字集群通信系统兴起于20世纪90年代，支持语音、低速数据通信以及更好的安全性，集指挥调度、电话互联、数据传输、短消息通信等功能于一体，是国内应用最广泛的集群通信系统，代表系统包括欧洲电信标准组织（European Telecommunications Standards Institute,ETSI）定义的基于时分多址（Time Division Multiple Access,TDMA）技术的陆地集群无线电（Terrestrial Trunked Radio,TETRA）系统；美国摩托罗拉公司制定的一种基于TDMA方式的集成数字增强型网络（Integrated Digital Enhanced Network,iDEN）系统；华为技术有限公司研制开发的基于全球移动通信系统（Global System for Mobile Communications,GSM）技术的GT800系统，以及中兴通讯股份有限公司自主研发的基于CDMA （Code Division Multiple Access，码分多址）2000 lx技术的GoTa系统。从国内应用来看，TETRA系统网络增长最快，在全国已建的数字集群通信网络中，TETRA系统网络约占2/3。纵观目前主流的数字集群通信系统，均以语音作为关注的重点，对于数据业务只能提供较低速率的支持。在分组数据传输方面，GT800的理论速率只有171.2kbit/s;GoTa为153.6kbit/s;TETRA为28.8kbit/s，其改进后的系统TETRA增强数据业务（TETRA Enhanced Data Service,TEDS）在理想情况下的传输速率不超过700kbit/s;iDEN只有22kbit/s，其改进后的系统宽带集成数字增强型网络（Widen Integrated Digital Enhanced Network,WiDEN）传输速率为384kbit/s。在电路型数据传输方面，GoTa为14.4kbit/s,GT800为9.6kbit/s,TETRA为7.2kbit/s。由此可见，目前，各数字集群系统的数据业务速率均未达到Mbit/s数量级，不能达到宽带数据业务的要求，各个系统很难实现宽带化。另外，在频谱利用率和覆盖方面，现有的数字集群系统不能很好地满足需求。

第三代数字集群通信系统以语音和宽带数据为主，支持标清视频传输，代表系统包括基于IEEE 802.16标准的微波存取全球互通（Worldwide interoperability for Microwave Access,WiMAX）、北京信威通信公司SCDMA综合无线接入系统的演进版本多载波无线信息本地环路（Multicarrier Wireless Information Local Loop,McWiLL）系统等。WiMAX由于受到频率资源及管理政策的限制，主要应用于韩国、北美、欧洲等国家和地区，在我国并无商用案例。并且，WiMAX终端受制于英特尔芯片的规模商用，价格偏高，很难被我国用户接受。McWiLL系统具有自主知识产权，可提供端到端的解决方案，在国内外均有一定的应用。

第四代宽带数字集群通信系统除提供语音通信，还支持高质量音频、高清图像、高清视频等数据超高速传输，代表系统为我国自主研发的基于4G技术的时分长期演进（Time Division Long Term Evolution,TD-LTE）宽带数字集群通信系统。基于LTE 技术的宽带集群通信（B-TrunC）空中接口标准是由中国通信标准化协会（China Communications Standards Association,CCSA）制定，并被国际电信联盟无线电通信部门（ITU-Radio Communications Sector,ITU-R）写入公共保护和抢险救灾（Public Protection and Disaster Relief,PPDR）建议书，成为ITU-R推荐的PPDR宽带集群空中接口标准。B-TrunC标准主要面向公共安全、城市管理和应急、能源交通等行业的调度指挥和生产作业的宽带化需求，是目前宽带数字集群专网系统建设所采用的主要技术标准。全球TETRA和关键通信协会（TETRA and Critical Communications Association,TCCA）将LTE确定为其宽带集群通信技术演进方向。B-TrunC标准在兼容LTE R9宽带数据业务的基础上，增强了语音集群和多媒体调度等宽带集群功能，支持从1.4～20MHz的灵活带宽。B-TrunC空中接口采用了创新的下行共享信道技术，极大地提高了组呼通信业务的频谱效率，集群功能性指标达到或超过专业数字集群的技术水平，是国际上较早支持点对多点语音通话、多媒体集群调度等公共安全与减灾应用的宽带集群通信标准。

当今，集群通信系统在我国的发展还落后于公众移动通信系统，其技术创新和产业链等方面还不完善，在数据传输能力和多媒体业务的支持能力方面仍有较大的提升空间。目前，集群通信技术正在向系统IP化、业务多样化、数据宽带化、终端多模化的方向发展，主要体现在信道容量的增加、频谱利用效率的增强、传输性能的提升，以及构建于此基础上的多种应用在功能上和性能上的增强，包括移动办公、多媒体集群调度、视频监控、城市应急联动等方面的应用。同时，集群通信系统还要求采用低成本、可伸缩、可配置的全IP无线多媒体网络架构，并能够实现平滑演进。