數字集群通信系統iDEN的研究

2019-11-03 09:21:15

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供稿：網友

潘娟

一、引言

　　集群通信是實現移動中指揮調度通信最有效的手段之一，也是指揮調度最重要的通信方式之一。它是一種共享資源、分擔費用、向用戶提供優良服務的多用途、高效能的移動通信系統。

　　集群通信系統誕生于20世紀70年代，最早的集群通信是模擬系統，數字集群技術于20世紀90年代中期在全球范圍內興起，90年代末期在中國出現數字集群網絡。信息產業部于2000年12月28日發布了我國《數字集群移動通信系統體制》(SJ/T11228-2000)標準，這是一項電子行業推薦性的部頒標準，在該標準中確定了TETRA系統和iDEN系統兩種體制。其中iDEN(Integrated digital enhanced network)是美國標準，代表廠商是摩托羅拉，主要適用于共用集群通信網。為了規范我國集群通信市場，有必要制定我國自己的國家標準。目前我國計劃制定的iDEN相關標準有：數字集群(iDEN)網絡設備規范、數字集群(iDEN)終端設備規范、數字集群(iDEN)網絡設備測試規范、數字集群(iDEN)終端設備測試規范。

　　iDEN是基于數字蜂窩網絡的集群通信系統，它提供集群呼叫方式，以及傳統的蜂窩語音和數據業務。本文主要參考四個數字集群(iDEN)規范，對iDEN數字集群通信系統結構、基本技術要求、提供的業務進行介紹，并展望了iDEN數字集群通信系統在我國的發展前景。

二、系統結構

　　iDEN數字集群系統主要由基站子系統、電話互聯呼叫處理子系統、調度呼叫處理子系統、分組數據處理子系統以及操作維護中心(OMC)組成。其網絡邏輯功能模型如圖所示。

圖：iDEN數字集群系統網絡邏輯功能模型

　　基站子系統包括基站和數寧交叉器(DACS)，負責與移動臺的無線連接以及與電話互聯呼叫處理子系統、調度呼叫處理了系統、分組數據處理子系統的數據連接。

　　電話互聯呼叫處理子系統包括基站控制器、移動變換機(MSC)/VLR、HLR、短消息業務中心、語音信箱系統、互通功能(IWF)等功能實體，與基站子系統一起負責對蜂窩電話、短消息、和電路交換數據的處理。MSC通常與VLR合設在同一物理實體中，HLR既可單獨設置，也可與MSC合設。短消息業務中心、語音信箱系統是可選功能實體。

　　調度呼叫處理子系統包括分組交換機、調度應用處理器(DAP)/D-VLR、D-HLR、數據包復制器等功能實體，與基站子系統一起負責調度呼叫的處理。調度應用處理器和D-VLR合設于同一物理實體中，D-HLR既可單獨設置，也可與調度應用處理器合設。

　　分組數據處理子系統包括移動數據網關，與調度呼叫處理子系統、基站子系統起為移動臺提供接入因特網的服務。

　　操作維護中心(OMC)網絡設備管理子系統，負責列基站、基站控制器、數據包復制器、調度應用處理器/D-VLR、移動數據網關、D-HLR的操作維護管理。

三、基本技術要求

　　我國規定的數字集群通信系統的工作頻段為800MHz頻段。其中基站：TX：851～866MHz RX：806～821MHz；移動臺TX：806～821MHz RX：851～866MHz，其收發雙工間隔為45MHz。iDEN數字集群系統采用時分多址TDMA技術，信道帶寬為25kHz。其調制方式為M-16QAM(Multiple-16Point Quadrature Amplitude Modulation)，這種調制方式頻譜利用率高，使25kHz信道具有傳輸64kbit/s信息的能力。其話音編碼采用的是矢量和激勵線性預測編碼VSELP技術，這種編碼可以在較低的碼速情況下仍保持較高的話音質量，它使得iDEN系統在每載波25kHz的寬度下可傳六路話音。iDEN系統為了保證數據的準確傳輸，信道檢錯編碼采用了循環冗余校驗碼CRC，信道糾錯編碼采用多碼率格形前向糾錯碼。

　　iDEN數字集群系統的接口包括空中接口、Mobis接口、A接口、MAP接口、ID接口。空中接口為基站與移動臺間的接口，它按照物理層、MAC層、邏輯鏈路層分別進行了定義。Mobis接口為基站與基站控制器間的接口。A接口為基站控制器和移動交換機間的接口，它是在GSM系統A接口的基礎上進行了必要的修改。MAP接口包括HLR與GMSC間接口、VLR與HLR間接口、MSC間接口、VLR間接口，它是在GSM系統MAP接口的基礎上進行了必要的修改。ID接口為基站與調度處理子系統間的接口。

　　iDEN的安全要求有鑒權、TMSI（臨時戶識別碼）和權限限制。系統通過鑒權過程來識別合法的移動臺，允許其接入系統并提供服務。TMSI用在無線鏈路上對IMSI(用戶識別碼)的保護，MSC和移動臺應都能支持TMSI。為保證集群系統的可靠性和安全性，防止無權限的合法移動臺獲得保密級別更高的信息，iDEN數字集群系統采用多級識別碼區分移動臺的權限，系統通過分配給移動臺不同的大組用戶識別碼、組呼用戶識別碼和單呼用戶識別碼來定義移動臺的權限和可接入的業務，從而保證信息在相應級別的組/用戶間安全的傳送。

　　同步和定時是TDMA移動通信系統正常工作的前提。因為通信雙方只允許在規定的時隙中發送信號和接收信號，因而必須在嚴格的幀同步、時隙同步和比特位同步的條件下進行工作。iDEN數字集群系統采用的是TDMA技術，所以同步是iDEN數字集群系統的一項重要功能。iDEN系統引入了全球定位系統GPS(Global Position system)作為全網統一的時間標準，GPS精確的定時信號可使網絡完全同步。所有頻率和時間均鎖定在高穩定性的參考基準GPS上。時間基準鎖定在全系統的基準上。頻率基準則由基站提供，移動臺則鎖定在基站發出的基準上。

四、業務

　　iDEN數字集群系統可向用戶提供以下幾類業務：電話互聯呼叫業務、調度呼叫業務和分組數據業務。其中調度呼叫業務是iDEN數字集群系統的基本業務，電話互聯呼叫業務和分組數據業務應可根據運營者和用戶的需求向用戶提供。

　　電話互聯呼叫業務分為電信業務、承載業務和補充業務。電信業務要求系統應能向移動用戶提供與本系統移動用戶、PSTN(公共交換電話網絡)用戶、PLMN(公共陸地移動網絡)用戶之間的全自動電話業務，同時應能向移動用戶提供移動用戶始發、移動用戶接收的長度不大于140字節的短信息業務。承載業務要求系統應能向移動用戶提供速率為4.8kbt/s的電路交換數據業務，通過一個射頻載波的兩個時隙支持9.6kbit/s內電路交換數據業務是可選項。補充業務要求系統應支持呼叫等待、呼叫保持、無條件呼叫前轉、遇忙呼叫前轉、用戶無應答呼叫前轉、主叫號碼識別、被叫號碼識別等幾類補充業務。

　　調度呼叫業務也分為電信業務、承載業務和補充業務。系統支持如下調度呼叫類型的電信業務：首先是單呼，單呼也支持同一大組內兩個移動臺間的一對一調度呼叫，可選地，可支持跨大組的兩個移動臺間一對一調度呼叫。其次是組呼，組呼有三類：一是本服務區組呼，組呼發起者所在服務區內同組用戶以及調度臺參與此次組呼，二是選擇服務區組呼，組呼發起者所在服務區內同組用戶以及組簽約所選擇服務區內同組用戶參與此次組呼；三是廣域組呼，組呼發起者的同組用戶均參與此次組呼。系統支持的調度呼叫類型的承載業務有移動臺狀態信息和呼叫提示。移動臺通過向同一大組中的移動臺發送預先定義的8 bit(或更長)狀態碼來獲得移動臺狀態信息。呼叫提示是一個調度呼叫請求，主叫用戶機選擇呼叫提示模式并輸入被叫用戶機的個人識別碼，或存列表中選擇被叫用戶的別名，發出呼叫提示信息，成功發送后主叫用戶機收到確認，被叫用戶機則提供聲光提示。系統應支持以下調度呼叫類型的補充業務：緊急呼叫是一種最高優先級的組呼，移動臺可發起一個緊急呼叫或將一個進行中的組呼升級為緊急呼叫，緊急呼叫優先獲得網絡資源，在必要時可中斷正在進行中的普通調度呼叫；接入優先級是在系統繁忙的時候，呼叫根據優先級進行排隊，優先級包括15個等級，級別高約用戶在系統資源的占用上具有優先權，多通話組掃描允許用戶作為一個人組中最多4個通話小組的成員，在選定的一個通話小組的同時，監控并參與另外3個通話小組的通話，用戶可利用模式轉換改變其目前所選定的通話小組，以及另外3個監控的小組，用戶也可通過操作取消該掃描功能。

　　分組數據業務通過iDEN數字集群系統與外界數據網共同為用戶提供。該業務采用無連接分組數據方式，利用移動IP協議從一個源節點向一個或多目的節點傳送數據包。在分組數據業務中，iDEN采用時隙的動態組合來傳輸數據，一個用戶可可用多個業務信道(時隙)，也可多個用戶享用一個信道(時隙)，使資源得到充分利用。

五、發展前景

　　作為一種相當成熟的商用數字集群技術，iDEN的全球用戶已經超過1100萬，僅在美國，iDEN就覆蓋了22億人口的龐大區域。iDEN在國內商業集群市場上的表現同樣相當不俗。在深圳，運用iDEN技術建設的交通通信服務網給出租、公交、物流、交通執法稽查乃至市政服務等眾多企事業單位搭建了一個高效的共用指揮調度平臺，為深圳市交通通信服務水平的提高做出了實質性貢獻。在上海，全國規模最大、技術最先進、功能最全的數字集群商業共網-聯通國脈iDEN系統覆蓋了上海各類人口密集區域、所有的交通干線以及主要的高速公路，其集電話互聯呼叫業務、調度呼叫業務和分組數據業務為一體的服務功能為上海的商業用戶提供協調團隊管理、提高工作效率的又一利器。目前中國衛通已開始在天津、濟南、南京二地建發800MHz iDEN數字集群商用實驗網。2004年初摩托羅拉在美國為中國市場度身定做了全球首款中文界面的數字集群終端產品“一鍵通”。隨著2008年奧運會的到來，在指揮調度及成本方面都極具優勢的數字集群通信將會得到更大的發展。數字集群技術必將成為“數字奧運”的主流。可以預見，未來幾年內，借奧運會的東風，數字集群通信將會有一塊更廣闊的市場空間。

摘自　泰爾網

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