TD-LTE 宽带数字集群通信系统
1 集群通信系统的现状和发展趋势
集群通信系统是为了满足行业指挥调度需求而开发的、面向行业应用的专 用无线通信系统。由于集群通信系统主要侧重于指挥调度通信，其应用可遍及 公共安全、交通运输、公共事业、特种通信、企业生产等领域，尤其可以在应 对突发事件和自然灾害的过程中发挥优势。
与公众移动通信系统类似，集群通信系统也经历了从第一代模拟集群通信 系统，到第二代窄带数字集群通信系统的发展历程。第二代窄带数字集群通信 系统是当前国际、国内市场上应用最广泛的集群通信系统，其代表有：欧洲电 信标准协会（ETSI）的陆上集群无线电系统 TETRA（Terrestrial Trunked Radio）、美国 Motorola 的综合数字增强网络 iDEN（Integrated Digital Enhanced Networks）系统、我国的基于 CDMA 技术的开放式集群架构 GoTa （Global open Trunking architecture）系统和基于 GSM 技术的 GT800 系统。 与公众移动通信系统的高速发展相比，无论在数据传输能力方面还是多媒体业 务支持能力方面，目前的窄带数字集群通信系统都比较落后。以 TETRA 系统的 最新演进 TEDS（TETRA Enhanced Data Service，TETRA 增强数据业务）为例， 在最理想情况下，也仅能支持 518kbps 的峰值传输速率。
随着无线高速数据业务的飞速发展，集群通信系统对宽带多媒体业务的需 求也日益显著，行业人员在应用集群通信系统进行指挥调度的过程中，不仅要求“听得到”，还要求“看得见”，促使集群通信系统向数据宽带化、业务多样 化、终端多模化、系统 IP 化的发展方向迈进，其具体表现形式主要体现在高速 数据和视频的传输，以及构建于此基础之上的各种应用，包括多媒体集群调度、 协同作业、移动视频监控、城市应急联动等方面。例如，公安要求集群通信系 统能够支持现场图像和视频采集、多媒体数据广播、视频指挥等；石油化工行 业要求集群通信系统能够支持远程视频监控等。可以说，数字集群通信系统将 进入一个崭新的宽带数字集群通信系统时代。宽带数字集群通信系统可以定义 为基于宽带无线通信技术，以多媒体集群业务形式，提供指挥调度功能的专用 无线通信系统。它的特点是具备语音调度、数据调度、视频调度等多种业务协
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同的融合调度能力。
2 宽带数字集群通信系统的典型特征
宽带数字集群通信系统在业务、功能和性能上具有以下典型特征：
（1）业务特征
· 语音业务 宽带数字集群通信系统在语音业务方面要做到“一呼百应”，具有快速指挥
调度能力，实现单呼、组呼、全呼、广播呼叫、紧急呼叫、优先级呼叫、调度 台核查呼叫；此外，宽带数字集群通信系统还要实现与 PSTN（Public Switched Telephone Network，公共电话交换网络）、蜂窝移动通信网络（如 GSM、CDMA、 TD-SCDMA、LTE 等），以及其它数字集群通信系统（如 TETRA、iDEN、Gota、GT800 等）的互联呼叫。
· 数据业务
宽带数字集群通信系统不仅要承载尽力而为（Best Effort）类数据业务， 还要承载实时控制类数据业务，以实现数据调度功能。例如，在指挥调度过程 中，用户可以通过手持终端接收、发送和查询业务相关数据；调度台也可以向 用户批量下发文字指令，然后用户根据结果对指令进行回复和确认。由于实时 控制类数据业务对时延和可靠性要求很高，因此在进行系统设计时需要提供强 有力的 QoS 保证。
· 视频业务随着宽带无线通信技术和高速数据业务的飞速发展，集群通信系统对宽带 多媒体业务的需求日益增强。行业人员利用集群通信系统进行指挥调度的过程 中，不仅要“听得到”，还要“看得见”，因此宽带数字集群通信系统要承载各 种交互型视频业务，包括现场图像上传、视频通话、视频回传、视频监控等。 因此，在进行宽带数字集群通信系统的设计时要充分考虑视频编解码、视频传 输与无线资源管理三者之间的协同。
（2）功能特征
· 多业务融合 新时期无线技术与应用互相促进，集群通信的需求从语音发展到数据，进
而有“百闻不如一见”的视频要求，甚至要求实现超越标清的高清视频。因此， 宽带数字集群通信系统需要提供语音调度、数据调度、视频调度等多种业务协
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同的融合调度功能。通过数据业务和视频业务弥补语音业务在准确性、可记录 性方面的缺陷，从而实现全数字化、可视化、高度自动化、可记录及可追溯、 事件驱动的指挥调度和协同作业能力。
· 指挥调度 宽带数字集群通信系统需配有专门、统一的指挥调度中心，根据事件现场
人员反馈的情况，通过有线或无线调度台实现区域呼叫、通话限时、动态重组、 迟后进入、遥毙/复活、呼叫能力限制、繁忙排队、监听、环境侦听、强拆、强 插、录音/录像等多种操作。此外，指挥调度中心还可以为调度台设置管理级别， 实现分级调度管理。
· 分层管理 宽带数字集群通信系统应该满足指挥调度分级管理的要求，实现指挥调度
中心的多级分层调度。上级指挥中心应该能够同步指挥其下各级指挥中心，随 时调取下级指挥中心的监控图像、语音、数据，甚至远程控制下级指挥中心的 操作。通过统一管理、分级调度的方式不仅可以提高调度效率，还可以实现高 效的协同工作，满足跨地域、跨部门的大规模现代指挥调度的需求。
（3）性能特征
· 快速接入能力宽带数字集群通信系统应该具有快速接入能力，在系统设计时，如果有必 要，可以牺牲系统容量和低级别业务为来确保系统的关键性能指标。宽带数字 集群通信系统对呼叫建立时间有严格要求，一般要求业务终端的呼叫建立时间 小于 500ms，话权抢占时间小于 200ms，以实现快速的指挥调度。 · 更高的安全性和保密性 宽带数字集群通信系统是针对行业应用而设计的专用指挥调度通信系统，
对网络和信息传输的安全性和保密性要求较高，尤其是政府、公安、军队、公 共安全等国家安全部门或强力机构使用的集群网络，一定要防止遭受恶意攻击 以及信息被截获或篡改等。因此，宽带数字集群通信系统应能够提供包括鉴权、 空口加密以及端到端加密在内的一整套完备的安全机制，来解决其所面临的诸 多安全威胁。
· 更高的可靠性 宽带数字集群通信系统在网络可靠性方面有着更高的要求，要求具有强故
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