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北方交通大學教授 趙榮黎

    一、需求的多樣性與專用移動通信的網絡化
    一個小的部門或單位需要小容量、小范圍覆蓋的大區制專用移動通信系統，而一個大的部門、行業則需要大容量、大范圍的面狀覆蓋或鏈狀覆蓋的專用移動通信網。作為模擬專用移動通信主要設備的集群系統，在我國各個行業和部門的專用網中已經得到了較為廣泛的應用，如水利、公安、交通、鐵道、民航、電力、石油等部門。在運營公司經營的公網中，集群系統也有了相當的應用和發展，如北京華訊集團、上海國脈公司用集群系統提供的模擬專用移動通信服務。數字專用移動通信系統也已在我國出現，如福建已經建成的iDEN商用系統。擬建和籌建數字專用移動通信的部門很多，其中有四川正在建設的TETRA實驗系統。
    我國地域遼闊，經濟發展相對不平衡，這就決定了各地對專用移動通信需求的多樣性。從制式上講，可分為模擬系統、數字系統；從范圍上講，主要有面覆蓋、線覆蓋、混合覆蓋以及專網和共網，還要做到與其他通信網絡的各種類型的連接，這就決定了專用移動通信市場、運營和制造的多樣性。但是，經濟一體化的發展趨勢必將要求通信的網絡化。除了個別網絡孤立應用外，專用移動通信也必將由單個系統向網絡化方向發展，在通用的網絡平臺上構筑滿足不同用戶需求的各種專用移動通信虛擬系統。專用移動通信系統和公眾移動通信系統的區分將僅取決于用戶的使用要求和應用環境。
    二、專用移動通信的數字化和寬帶化
    模擬專用移動通信采用模擬通信和頻分信道技術。而作為模擬專用移動通信主流的集群技術，曾經擁有過輝煌。它的技術特點在于多頻道共用，即所謂多頻道“集群”共享技術，可分為消息集群 (message trunking) 和傳輸集群 (transmission trunking) 。消息集群是指通信的用戶雙方是在同一頻道上完成整個通話過程的信道分配方式；傳輸集群是指用戶雙方的通話在不同的多個頻道上完成的信道分配方式。為了兼顧較高的頻道利用率和較好的通話質量，還衍生了準傳輸集群 (quasi-transmission trunking) ，它是傳輸集群的一種改進或折中。
    數字通信技術作為主流技術而發展成為數字專用移動通信系統，由于它具有更高的頻譜利用率、更好的通信質量、更大的系統容量以及提供更多的通信業務和更靈活的網絡管理功能，已經或正在取代模擬專用移動通信系統。
　　1．數字專用移動通信系統的幾種標準或類型
　　數字專用移動通信系統的標準或類型的主要特征：（1） TETRA是泛歐標準，由歐洲電信標準協會（ETSI）制訂；（2）iDEN（綜合數字增強網）為美國 MOTOROLA公司標準；（3）FHMA（跳頻多址）是以色列推出的系統；（4）GSM-R是由歐洲電信標準協會（ETSI）制訂的滿足國際鐵路聯盟(UIC)專用移動通信服務要求的標準；（5）EDACS（增強型數字接入通信系統）為瑞典愛立信公司提出；（6）Project 25系統是美國國際公共安全通信官員協會（APCO）、國家電信管理者協會（NASTD）、聯邦政府用戶與電信工業協會（TIA）合作的項目；（7）IDRA系統（綜合調度無線電系統）是由日本無線電工業和商業協會（ARIB）推出；（8）TETRAPCL為法國標準。在上述的幾種數字專用移動通信系統中，除Project 25系統外，大多采用了時分多址（TDMA）方式，而FHMA采用跳頻加時分多址（FH +TDMA）方式。
　　2．幾種典型的數字專用移動通信系統
我們感興趣的幾種典型的數字專用移動通信系統有： TETRA、iDEN、FHMA和GSM-R。
　�。�1）TETRA是基于傳統大區制調度通信系統的數字化而形成的一個專用移動通信無線電標準。它大量借鑒了GSM的概念，采用TDMA多址方式和類似的邏輯信道。與傳統的模擬集群系統相比，TETRA在網絡結構中增加了HLR/VLR，從而增強了移動性管理；
　　（2）iDEN是基于TDMA多址方式的調度通信/蜂窩雙工電話組合系統。它在傳統大區制調度通信基礎上，大量吸收數字蜂窩通信系統的優點，如采用雙模手機方式，增強了電話互聯功能；采用小區復用蜂窩結構，提高了網絡覆蓋能力；
　�。�3）FHMA 是基于TDMA和跳頻技術的大區制大容量數字專用移動通信系統，它的系統容量是模擬系統的25-30倍。其多址方式是FH + TDMA，可視為跳頻碼分多址（FH-CDMA）；
　�。�4）GSM-R是國際鐵路聯盟(UIC)推薦的歐洲鐵路專用移動通信系統。它是在GSM蜂窩系統上增加調度通信功能的一個綜合專用移動通信系統，能滿足國際鐵路聯盟(UIC)提出的鐵路專用調度通信的要求。
上述4個典型的數字專用移動通信系統，它們都采用了 TDMA方式。TDMA信道共用方式比頻分信道下的集群方式在信道效率和頻譜效率上都有了極大提高。需要指出的是，人們在比較不同系統的頻譜效率時，常常將信道效率和頻譜效率混為一談，從而得出了錯誤的評價，其結果極易造成誤導。信道效率的定義是：在給定頻段內可提供的最大信道數(信道數/兆赫)。因此，TETRA的信道效率為160 ch/MHz (4信道/25KHz)，iDEN 的信道效率為240 ch/MHz (6信道/25KHz)，FHMA的信道效率為120ch/MHz (3信道/25KHz)。
　　對于大區制（非蜂窩）系統，其頻譜效率等于信道效率。但對于蜂窩系統，其頻譜效率不等于信道效率。因此，不能將蜂窩系統GSM-R的信道效率40 ch/MHz (8信道/200KHz) 當作頻譜效率。此外由于蜂窩網絡結構和大區制結構的不同，量度也不同，所以也不能將蜂窩系統的頻譜效率與非蜂窩系統的頻譜效率簡單地進行比較。蜂窩系統的頻譜效率有如下幾種定義，分別是：每蜂窩小區的信道數(信道數/小區)；每平方公里的信道數(信道數/平方公里)；每蜂窩小區每兆赫頻帶可提供的最大信道數(信道數/小區/兆赫)�？傊�，所列典型數字專用移動通信系統各自具有特點和適用范圍，但都具有比模擬系統更高的頻譜效率和更大的系統容量。
　　3．典型數字專用移動通信系統的可持續發展
　　下面我們分別給出TETRA、iDEN和GSM-R的系統升級或可持續發展的辦法。
　　（1）TETRA的可持續發展將采用標準版本不斷升級的辦法。目前的標準為版本1，適合PMR（專用移動無線電）/PAMR（共用接入移動無線電）。著手研究的標準版本2的目標是：提高數據速率，增加數據傳輸服務（數碼相機、數字地圖、實時視頻等圖象服務及接入互連網）；能夠與第三代移動通信系統（3G）互通、漫游，TETRA卡向U-SIM卡發展；優化空中接口，以進一步提高頻譜效率和系統容量；要將基站覆蓋范圍擴大到120-200公里；新版本能夠全后向兼容版本1；（2）iDEN采用iDEN/GSM900MHZ雙模手機，可與GSM網絡連接，并提出以IP核心層為骨干網，以iDEN作為接入層的方案作為2.5G的解決方案并向3G過渡；（3）對于 GSM-R，它將隨著GSM的技術發展而發展。目前，GSM是通過GPRS向2.5G過渡，因此，GSM-R也將隨之而平滑過渡。
　　4．寬帶化與下一代專用移動通信系統
　　與公眾移動通信相比，我國專用移動通信的發展慢了整整一大步。目前，數字公眾移動通信網已經覆蓋全國，系統的用戶數世界領先，而數字專用移動通信系統在我國的運營才剛剛起步。面對以寬帶技術為主流的第三代公眾移動通信系統的即將商業運營，廣大專用移動通信業界必須思考的問題是：要否發展以及如何發展下一代專用移動通信系統？
　　如果將模擬專用移動通信系統稱為第一代專用系統，目前的數字專用移動通信系統稱為第二代，那么，下一代的專用移動通信系統可稱為第三代專用系統。
　　從目前幾種典型數字專用移動通信系統可以看出：專用移動通信和公眾蜂窩移動通信在技術和網絡方面都出現了相互滲透和融合的趨勢。譬如，TETRA和 iDEN是利用數字技術的優勢，借用數字蜂窩移動通信技術，在專用調度通信系統中增加了數據通信功能和公眾電話通信的功能，而GSM-R則是利用數字蜂窩移動通信的技術優勢及移動性管理功能強的特點，在數字公眾移動通信系統中增加了專用調度通信的功能。此外，從數字專用移動通信系統目前所采取的升級或可持續發展的辦法中，也不難看出：它們都在提高數據速率，增加數據傳輸服務和進一步提高頻譜效率和系統容量，并試圖向二代半移動通信系統（2.5G）過渡，甚至能夠與第三代移動通信系統（3G）互通。所以說，數字專用移動通信系統不僅在技術和網絡上趨于融合，在通信服務方面也出現了融合的趨勢。
　　面對第三代移動通信先進的技術以及對專用移動通信市場的沖擊，是否發展下一代專用移動通信系統將取決于市場的需求。目前尚未有人明確提出什么是下一代專用移動通信或專用移動通信系統，因此也就更無從談起數字專用移動通信向下一代過渡的問題。倒是有許多商家在考慮數字專用移動通信向二代半（2.5G）或三代（3G）移動通信的過渡或互通問題。
　　由此可見3G對專用移動通信已經產生了巨大影響。
　　3G 將是基于IP核心網、具有多種無線電接入的移動通信系統。IMT-2000可提供數據率為2 Mbit/s（室內環境）/144 Kbit/s（車輛環境），3G與WLAN融合提供的數據速率將為 10-100 Mbit/s。3G需要分配和使用800 MHz- 5 GHz頻段中更多的頻譜資源。3G的服務內容也在擴大，如消息服務（SMS，E- mail等）和定位服務等。3G的網絡互連及覆蓋將包括Bluetooth、WLAN 、GPRS、WCDMA等。3G是以寬帶為主流技術，目的在于提供高速率數據服務，即用更寬的頻帶來換取更高的速率。那么，處于窄帶下的數字專用移動通信系統所采取的升級或可持續發展的辦法將如何能過渡到3G？為了與3G同步發展，下一代專用移動通信也必須寬帶化。
　　三、 科技創新與專用移動通信標準
　　由于我國專用移動通信研究水平和開發能力低下，長期依賴進口國外的設備，導致我國模擬專用移動通信系統五花八門。對于數字專用移動通信系統的研究和開發工作，尚處在學習和跟蹤國外技術的階段，而且自己技術力量不足，還談不上提供數字專用移動通信產品。因而數字專用移動通信系統的國家標準遲遲不能制訂。如果國家標準能制訂出臺，將會對我國專用移動通信事業產生巨大的推動作用。
　　近年來，在國家主管部門的組織下，有關工作組對目前國外幾種專用移動通信系統進行了研究、分析和比較，最后選擇了2種數字專用移動通信系統作為我國的行業標準。在標準制訂上，比起模擬系統來有了不小的進步。但是，在這2種數字專用移動通信系統中未含有我國的科技成果。我國數字專用移動通信系統國家標準的制訂，需要建立在對系統自主的科學研究和產品開發的基礎之上，而科技創新又是制訂國家標準的精髓。這一點，可以從我國蜂窩移動通信發展歷程中得到一些啟示：1G是引進設備，2G是跟蹤技術，3G有了一定的技術創新。所以，需要我國移動通信業界全體的共同努力，在專用移動通信上有科技創新，盡早制訂出我國專用移動通信的國家標準來。
　　我國發布了專用移動通信有關的系統體制行業標準，有助于推進數字專用移動通信系統的發展，但需要積極而穩妥地進行。雖然運營商在國際市場采購、引進的數字專用移動通信系統有助于滿足用戶當前的需要，但是系統的不同，只能構筑地區的或局部的系統，很難構建覆蓋大范圍的專用移動通信網。由于國內目前不能生產數字集群通信系統，市場的開放僅對國外供應商及國內運營商有利，對國內制造商僅是一種刺激。
為了發展我國的專用移動通信，需要在專用移動通信的科學研究、產品開發、標準制訂、生產制造和運營管理等方面做出戰略安排并協調發展，建議如下：
　�。�1）制訂數字專用移動通信系統國家標準。首先，應當基于第二代移動通信系統（2G）并參照目前典型的數字專用移動通信系統，提出并制訂具有自主知識產權的中國數字專用移動通信系統標準；（2）還應基于第三代移動通信系統（3G）開展下一代數字專用移動通信系統和標準的研究工作，以使我國在下一代的專用移動通信中，占有一席之地；（3）同時應開展并加強對技術的可持續進步、市場的可擴展性和人們不斷增長的服務需求的研究。