1、城市轨道交通通信技术TETRA数字集群通信系统CONTENTS目 录国内常用数字集群TETRA系统的网络构成及区域划分TETRA系统的接口及业务 TETRA数字集群通信系统TETRA是由欧洲电信标准委员会推荐的一个数字集群标准，是个公开的标准。TETRA标准采用时分多址技术将一个载频的25 kHz带宽分为4个时隙（信道），可采用大、中、小区覆盖方式。TETRA数字集群通信系统（以下简称“TETRA系统”）集调度、移动电话、移动数据和短消息业务于一体，非常适合专网无线调度使用。1 国内常用数字集群01020304TETRAGT800GoTaiDEN1 国内常用数字集群1.TETRATETRA系统
2、是一个空中接口信令开放的系统，并大量借鉴了GSM的概念。它基于TDMA方式，在25 kHz带宽内分4个信道，采用较先进的ACELP语音编码方式和/4-QPSK数字调制技术。它支持连续覆盖和大区覆盖，并且支持脱网直通和端到端加密功能。TETRA系统在调度功能上是比较完善的，所以它非常适合做专网，尤其是军队、武警、公安局、检察院、法院、城市轨道交通等单位。1 国内常用数字集群2.iDENiDEN是由摩托罗拉公司推出的，它也采用TDMA制式，在25 kHz的信道上分6个时隙（目前已经开发出25 kHz带宽上分成12个时隙）。它的VSELP语音编码和16QAM调制技术都比较先进。iDEN系统的起源设计
3、就是做共网用的，所以它是集指挥调度、双工互连、分组数据和短消息于一体的工作方式。iDEN系统既是以调度为主的，又是根据公网考虑设计的系统。iDEN系统的基本调度系统功能包括组呼通话、私密通话、通话提示、来电显示。调度的先进功能包括优先级、紧急呼叫、状态信息、多组扫描、区域限制、孤立站运行、调度台等。iDEN系统也有虚拟网功能，通过虚拟专用网（virtual private network，VPN），最终用户可以管理其终端用户的终端配置，包括开户，增加新业务，更改调度私密号、组号、电话号码，重新编组以及随时取得详细通话清单和使用统计等。1 国内常用数字集群3.GoTaGoTa是由中兴通讯股份有限
4、公司自主研发的，基于CDMA1X技术面向新技术演进的数字集群通信系统，其目标是满足共网集群的需要，兼顾专网集群的应用。GoTa系统基于CDMA多址方式，采用16QAM和QPSK的调制方式，QCELP语音编码技术，频分双工，上下行各1.25 MHz带宽，间隔45 MHz。GoTa具有一定的技术优势，掌握了基于CDMA技术实现集群业务的关键技术。GoTa在处理通信连接时采用共享的方式，这将减少网络处理呼叫的时延。GoTa具有快速接入、高信道效率和频谱使用率、较高的用户私密性、易扩展和支持业务种类多等技术优点。1 国内常用数字集群4.GT800GT800系统是由华为技术有限公司研发的基于GSM技术的
5、数字集群系统。GT800是基于GPRS和GSMR技术开发的系统，其第二阶段将与TD-SCDMA技术结合。GT800系统为满足国内数字集群市场的需求，参考现有数字集群系统的业务特性，在快速呼叫、群组业务、优先级控制、安全保密、故障弱化方面进行了大量工作，可提供满足国内专业移动通信需求的完整集群调度业务。同时，为满足用户对高速数据业务的需求，GT800通过GPRS技术实现了可变速率的数据传输功能。GT800的第二阶段通过引入TD-SCDMA，进一步提供最高速率为2 Mbit/s的数据业务。GT800可以提供的业务包括基本通话、短信、集群调度、优先级抢占、快速接续及基于位置的路由等，同时还提供基于G
6、PRS的数据业务。GT800适合集群通信的共网运营，也适合民航、铁道、水利、市政、交通、建筑、抢险救灾、矿区等专业部门自建专网。2 TETRA系统的接口及业务TETRA标准是基于数字时分复用无线通信技术的系列标准，它包括一系列已经定义的开放接口、呼叫服务和协议。TETRA系统对于专网用户而言，是一个理想的平台。TETRA系统先进的数据业务也为无线通信网络增加了许多功能。TETRA系统相比以往的集群通信系统可以提供更高的频率利用率、高稳定的系统覆盖、综合话音和数据通信及高速数据传输。TETRA系统的标准接口TETRA系统的空中接口TETRA系统的业务2 TETRA系统的接口及业务TETRA标准描
7、述了一个TETRA系统所具备的9种接口，如图4-28所示。TETRA网络被称为交换和管理基础设施（switching and management infrastructure,SwMI），包含控制器（含交换功能）、网关、基站之间的内部接口，而这些接口尚未标准化。TETRA系统的标准接口仅限于TETRA网络与无线终端及外围设备之间的接口。由于核心网与基站的接口未统一，因此TETRA系统的标准化程度低于公众网的蜂窝数字移动通信系统，造成了一定的设备垄断性。1.TETRA系统的标准接口2 TETRA系统的接口及业务为方便描述，将SwMI划分为核心网与基站两部分。以下介绍TETRA系统所包括的9种接
8、口。1.TETRA系统的标准接口系统空中接口直通模式的空中接口人机接口终端设备接口网关接口系统间接口网络管理单元接口本地线路连接的终端接口和远端线路连接的接口2 TETRA系统的接口及业务（1）工作频段。TETRA标准本身没有限制TETRA系统所使用的频率，但要实现国家间TETRA 移动台的漫游，统一频段是必须的。我国工业和信息化部无线电管理局已规定了数字集群通信系统（包括TETRA和iDEN）的工作频段，如图4-29所示。在我国，TETRA系统使用806821 MHz和851866 MHz频段，和现有的模拟集群通信系统所使用的频段一致。这就要求TETRA系统设备制造厂商生产符合该工作频段的T
9、ETRA系统产品。2.TETRA系统的空中接口2 TETRA系统的接口及业务（2）物理信道。在TETRA系统中，对于每一个无线电载波，无论是上行链路还是下行链路均被划分为4个时隙。每个时隙都被作为一个物理信道（无线信道）用于承载话音/数据业务、控制信令，或两者混合进行传输（随路信令）。在TETRA标准中，“物理信道”一词被用来描述上/下行无线电载波所分配的时隙。因为TETRA系统在每一个上/下行载波上被分成4个时隙，故每一个上/下行载波上各有4个（双向）物理信道。一次单工或半双工通话，收发方各占用1个物理信道（发移动台占用上行载波的一个时隙，收移动台占用下行载波的一个时隙）；两个移动台之间的一
10、次全双工通话，收发方各占用2个物理信道（每个移动台收发各占用一个上/下行载波的一个时隙）；一次组呼中，在一个基站覆盖范围内同一通话组的所有接收移动台共用1个物理信道(共用下行载波的一个时隙）。物理信道分为控制物理信道（control physical channel，CPCH）、业务物理信道（traffic physical channel，TPCH）和未分配物理信道（unallocated physical channel，UPCH）。2.TETRA系统的空中接口2 TETRA系统的接口及业务（3）逻辑信道。逻辑信道是指两方或多方通信的逻辑通信路径。它们代表无线链路上协议和协议使用者的接口。
11、逻辑信道被承载在物理信道上。逻辑信道分为两大类：第一类是传输话音或数据业务的业务信道（traffic channel，TCH），第二类是传输控制信令或短数据的控制信道（control channel，CCH）。控制信道分为5个子类，即广播控制信道（broadcast control channel，BCCH）、线性化信道（linearization channel，LCH）、信令信道（signaling channel，SCH）、接入指配信道（access assignment channel，AACH）、借用信道（stealing channel，STCH）。其中，BCCH又分为广播网络信道
12、（broadcast network channel，BNCH）和广播同步信道（broadcast synchronization channel，BSCH）。LCH又分为公共线性化通道（common linearization channel，CLCH）和线性化通道（base station linearization channel，BLCH）。2.TETRA系统的空中接口2 TETRA系统的接口及业务2.TETRA系统的空中接口TETRA的逻辑信道如图4-30所示。2 TETRA系统的接口及业务3.TETRA系统的业务（1）承载业务及用户终端业务。根据业务接入点的不同，基本电信业务可划分
13、为承载业务和用户终端业务。承载业务提供终端网络接口之间的通信能力（不包括终端功能）。它具有较低层属性的特征。用户终端业务提供用户之间相互通信的全部能力（包括终端功能）。它除了具有较低层的属性外，还具有较高层的属性。TETRA系统支持的承载业务包括分组数据和电路数据。TETRA系统提供4种不同的话音用户终端业务。单呼。单呼包括一个主呼方和一个被呼方的双向呼叫，其中一方可以不是TETRA用户。组呼。组呼是一种点到多点的呼叫。组呼采用半双工方式，被叫方用一个公共组编号地址。广播。广播是一种单向一对多点呼叫。数据业务。TETRA数据业务提供承载业务。系统提供端到端的数据传输信道，支持电路交换数据、有连
14、接的分组交换数据和无连接的分组交换数据。2 TETRA系统的接口及业务3.TETRA系统的业务 TETRA系统支持的用户终端业务包括单呼（点对点）、组呼（点对多点）、应答组呼、广播呼叫（单向点对多点）及上述各种情况的明话或密话。（2）补充业务。补充业务是对承载业务或用户终端业务的改进或补充。TETRA系统支持的补充业务包括专业调度型补充业务和电话型补充业务。专业调度型补充业务包括接入优先、预占优先、优先呼叫，包容呼叫、控制转移、迟后进入，调度台核查的呼叫、监听、侦听，区域选择，缩位寻址，讲话方识别，动态重组，等等。电话型补充业务包括列表搜索呼叫、呼叫转移、呼叫限制、呼叫报告、呼叫等待、呼叫保持
15、、主叫/被叫识别显示、主叫/被叫识别显示限制、至繁忙用户/至无应答时的呼叫完成、计费通知、呼叫保留等。补充业务适用于大多数承载业务和用户终端业务。网络结构01SwMI02TETRA网络的区域划分033 TETRA系统的网络构成及区域划分3 TETRA系统的网络构成及区域划分1.网络结构当TETRA系统用于城市轨道交通专用指挥调度通信时，其用户数要比公用网少得多，通常采用大区制小容量网络。TETRA标准定义了一组TETRA网络组成功能设备之间的接口，这就使得TETRA网络结构非常简单，规模不限，功能设备的内部结构不受限制。TETRA网络结构如图4-31所示。3 TETRA系统的网络构成及区域划分
16、1.网络结构TETRA网络的核心部分为SwMI。在一个大型TETRA网络中，SwMI由多个基站、传输链路、交换设备和数据库等组成。其核心网部分可以采用电路交换技术，也可以采用IP软交换技术。在小型TETRA网络中，SwMI可能只有一个基站和通过一条链路连接的调度台。SwMI还可以包括接入其他通信网络和网络管理单元的接口。TETRA用户通过移动台（mobile station，MS）或有线台（line station，LS）接入TETRA网络。理论上，移动台和有线台可以有相同的功能；但实际上，大多数用户使用移动台，而有线台只提供调度功能。此外，移动台可以支持脱网运行的直通模式，在这种操作方式下，
17、移动台之间的通信不经过SwMI。网络管理提供控制、配置、告警指示及收集有关TETRA网络设备和单元运行的测试数据与统计资料。3 TETRA系统的网络构成及区域划分2.SwMITETRA标准未定义SwMI内部设备，以及内部设备之间的接口。然而，根据SwMI与外部设备和通信网络之间的接口要求，可以确定需要哪些内部功能单元。一个典型的TETRA系统的SwMI内部包含核心网和无线接入网两部分。SwMI内部功能模块如图4-32所示。各功能模块介绍如下：（1）基站和基站控制器。基站通常由几个相对独立的设备单元组成，可以包括数台基站收发信机（base transceiver station，BTS）。每一台
18、基站收发信机负责一个无线电载波的接收与发送，以及基带处理等任务。每一个基站需配置基站控制器，用于基站的操作维护和管理，以及通过链路与核心网交换信令。3 TETRA系统的网络构成及区域划分2.SwMI3 TETRA系统的网络构成及区域划分2.SwMI（2）交换控制系统。TETRA标准的SwMI技术规范允许不同的制造厂商采用不同的技术设计交换控制系统。交换控制系统可以是只连接少量基站的小型交换设备，也可以是组建蜂窝移动通信网的大型交换设备。（3）数据库。TETRA标准描述了两种类型的数据库，即归属数据库（home datebase，HDB）和访问数据库（visiting datebase，VDB）
19、。HDB可以是集中或分布式数据库，该数据库用来存储本网用户的身份码、权限、业务、位置与安全信息；VDB仅在系统支持漫游时才需要，该数据库用来存储漫游用户所归属HDB中的部分用户信息。3 TETRA系统的网络构成及区域划分2.SwMI（4）网关。网关用于TETRA网络与其他通信网络的互连。其中一种网关用于TETRA 网络之间的互连，另一种网关用于核心网与远端网管终端或调度台的互连，还有一些网关用于与固定电话网、移动电话网、IP专网、互联网等的连接。（5）运行与维护中心。运行与维护中心也称网络管理单元，负责监视和控制整个网络的各组成单元，具有配置管理、故障管理、告警记录、性能分析和安全管理等功能，也可用于用户管理。3 TETRA系统的网络构成及区域划分3.TETRA网络的区域划分TETRA系统规定了几种TETRA网络的区域划分方式。每种区域所起的作用是依据信令、路由和网络管理来确定的。小区区群位置区交换区搜寻区网络区系统区3 TETRA系统的网络构成及区域划分3.TETRA网络的区域划分在蜂窝移动通信频率复用方案中，将n个小区组成一个区群。在区群中，每个小区占有不同的频点，一个区群占有所分配的全部频点，另一个区群可重复使用相同的频点，如图4-33所示。谢谢观看
