數字集群的發展現狀

目前,數字集群通信系統的國際標準主要有TETRA和iDEN兩種體系。前者在開發時注意針對專業無線用戶的需求而設計，特別適合在政府和商業領域的專網使用；后者由摩托羅拉研制和生產,主要特點是將數字調度通信和數字蜂窩通信成功地綜合在一套系統內。

在3G系統中,PoC(PTToverCellular)業務率先在IP多媒體子系統IMS上推出,它是一種基于IP網絡的語音服務,融合了手機和對講機的功能，是一種半雙工的通信方式。在支持PoC業務的用戶終端上用戶僅僅按一個鍵就可以和別的用戶進行一對一（或一對多）的即時通話，呼叫連接幾乎是即時接通，接聽者不需要額外的接續操作。但目前的PoC業務在呼叫延遲、通話質量和互聯互通等方面仍存在較大缺陷，和傳統的集群業務相比還是遜色不少。盡管如此，集群技術在3G網絡中的應用經驗為我們構建全IP的數字集群通信系統提供了借鑒和幫助。由此也可認識到新一代的數字集群通信需要基于IP的網絡技術,建立一個統一的業務平臺和通用核心網,提供一個整合呼叫會話控制功能、應用服務功能和多媒體資源功能的統一的服務環境。

基于IP的數字集群網絡架構

在傳統的電路方式的數字集群系統中，底層的網絡傳輸和上層的控制是融合在一起的。而基于IP的新一代數字集群通信系統的傳輸與控制分離，需要采用分層的方法來進行網絡結構的設計，如圖1所示。

基于IP的數字集群通信系統具有以下特性

1.網絡拓撲多樣，組網靈活。基于IP網絡的架構設計較為靈活，可支持星型、環型、樹型和混合型等各種網絡。

2.互聯互通性較好。由于采用了IP，數字集群網與互聯網和3G等下一代網絡的互聯互通更加快捷容易。

3.系統冗余設計。由于基于IP的網絡采用標準設備和標準接口，更方便實現系統的冗余設計，有效地提高了系統的可靠性。

4.標準互聯，便于擴容和升級。網絡采用路由器、交換機、網橋等標準計算機網絡設備，同時各種網絡的連接也是標準連接，如局域網、廣域網、虛擬專用網等，因而方便未來的系統擴容和升級。

5.具有統一的開發平臺。管理維護層通過采用標準的網絡應用協議，便于各種擴展應用的實現，例如調度臺軟件、語音記錄軟件、GPS定位軟件等，而且通過IP網絡的軟件升級維護更容易。

6.建設網絡所需的成本降低。網絡的底層傳輸和交換系統中采用IP架構，與傳統的電路交換相比，可以獲得較低的購買成本和較低的維護費用。

引入IP的優勢

基于IP構建數字集群通信系統具有以下幾個方面的優勢

1.IP數據報報頭中有目的地址等必要內容，使每個數據報不經過同樣的路徑都能準確地到達目的地。在目的地重新組合成原來發送的數據。如果源和目的節點之間某一路徑發生故障，可自動選擇其他路由發送數據，使網絡具有極高的可恢復性。

2.基于IP的集群網絡融合了調度語音交換、電話語音交換和IP分組網絡，是可以同時提供話音、數據等多種業務的綜合性的網絡平臺體系。可承載各種業務包括：語音呼叫、短數據、分組數據和多時隙分組數據等。采用IP技術還便于采用新業務和應用。例如圖像傳輸等。

3.IP集群調度系統提供了多媒體協同通信能力，可以傳送語音、文字、圖片、視頻、Email等多種內容，這不同于傳統集群系統，而且獲取這種通信能力的成本比較低。

4.IP網絡既可以很小也可以很大，專業調度用戶也有類似的需求。有的用戶只有一個或幾個基站的小系統，而有的用戶需要數十個基站的大中型網絡。有的需要覆蓋多個區域、全省甚至覆蓋全國的大型網絡。采用全IP網絡可以使集群網絡構建更加靈活。

5.系統中每個分組都使用整個鏈路的帶寬，這樣使數據包在鏈路中傳輸得更快,可以設置多種服務等級，優化數據分發和路由,在IP集群中實現QoS優于同等的電路交換網絡。

6.目前3GPP和NGN組織都選擇IP網絡作為未來網絡的承載網，因而基于IP構建下一代數字集群系統可以實現集群網絡與公網更好更便捷地互聯互通。

7.基于IP網絡構建數字集群，可以將業務承載和業務控制分離，從而使整個網絡的結構更加簡單。

關鍵性問題

由于采用IP平臺，構建數字集群通信系統必須考慮到如下兩個方面的關鍵性問題。

1.接續延遲

如果網絡中用戶較多、使用頻率增加或網絡信號較差，呼叫接續時間可能會變長，而傳統數字集群的接續時間都被控制在1秒或者更短的時間之內，這也是其核心的競爭力。在構建下一代全IP的數字集群系統時，必須考慮到IP化可能帶來的較大的接續延時，因而有必要采取一定的技術和策略避免這種時延的發生。

2.帶寬利用率

采用IP技術后，通過IP數據包來傳輸信息。傳統的IP分組頭至少是40字節，相對于分組凈荷來說這是一個很大的數字。利用傳統的IP分組傳輸數據勢必會浪費有限的無線資源，造成系統的帶寬利用率不高。因此在構建下一代數字集群系統時必須充分考慮到這一點，采取一定的解決策略。

3.QoS保證

QoS一直是分組交換網絡中的重要問題，其中包括通話時延和話音質量等。如果用戶較多，QoS這個問題將會更加突出。另外，在跨網絡互通時，性能和質量也會下降。所以在下一代的數字集群系統中要著重解決IP化帶來的服務質量下降的問題。