二、公众数字移动通信技术与网络演进 公众数字移动通信技术与网络开始于2G。2G网络包括TDMA的GSM和CDMA的IS-95（即cdmaOne）。3G的三种主流技术体制是：W-CDMA（WCDMA DS FDD）；cdma2000（cdma2000 MC FDD）；TD-SCDMA（WCDMA TDD）。未来我国公众移动通信的发展，除了WCDMA和cdma2000外，TD-SCDMA也将占有一席之地。3G标准分多个阶段、多种版本。WCDMA第一阶段标准小于或等于2Mb/s，其中有R99、R4两种版本；第二阶段标准为大于2Mb/s的HSDPA（高速下行分组数据接入），其中有R5、R6两种版本。cdma2000第一阶段标准为1x（＜1Mb/s），其中有Release 0、Release A两种版本；第二阶段标准为1x-EV（＞2Mb/s），其中有EV-DO、EV-DV两种版本。
2G网络必然向3G演进或过渡。目前的GSM网向WCDMA演进，而IS-95（cdmaOne）则向cdma2000演进。
窄带的GSM-TDMA体制向宽带的WCDMA体制的转变是很困难的。其演进的路线有两条：一条路径是走电路交换，即GSM→HSCSD (high speed circuit switched data)→ECSD (enhanced circuit switch data)→EDGE（Enhanced Data rates for GSM Evolution）；另一条路径是走分组交换，即GSM→GPRS（general packet radio service）→EGPRS(enhanced GPRS)→EDGE（Enhanced Data rates for GSM Evolution）→HSDPA（high speed down-link packet access）。
IS-95（cdmaOne）向cdma2000演进则较为容易。因为cdmaOne和cdma2000在1.25MHz载波的低比特率服务是完全兼容。cdma2000的码片速率是cdmaOne 1.2288的倍数，cdma2000的载波间隔是1.25N MHz，N=1，3，6，9及12（分别相应于1.25MHz，3.75MHz，7.5MHz，11.25MHz，以及15.00MHz）。当cdma2000的N=1时，则与cdmaOne相同。IS-95CDMA（cdmaOne）的演进路线为：IS-95CDMA（cdmaOne）→cdma2000 1x EV-DO→cdma2000 1x EV-DV→cdma2000 3x。其中，1xEV-DO（data only）是基于HDR（high data rate）技术，仅支持高速数据业务（平均速率650kb/s）；1XEV-DV（data and voice）同时支持数据和话音业务。
移动通信技术的进步经历了三代：第一代（1G）的模拟电话移动通信技术；第二代（2G）的数字电话移动通信技术，二代半（2.5G）的分组数据移动通信技术；第三代的（3G）宽带 (wide-band) 多媒体移动通信技术。目前研究的后3G（3G beyond）或4G移动通信技术与网络，将是基于全IP的核心网和广带 (broad-band) 移动通信技术。
当前，中国移动的GSM网属于2G，正大力建设的是2.5G的GPRS；中国联通的cdmaOne（IS-95）网属于2G，正在建设2.5G的cdma 1x。这个事实为讨论数字专用移动通信系统的进展提供了参考点。
三、 我国数字专用移动 通信系统的进展
随着数字通信技术的进步，专用移动通信系统由模拟专用移动通信系统（集群系统）发展成为数字专用移动通信系统。较早的数字专用移动通信系统包括TETRA和iDEN等有七八种之多，大多数采用TDMA方式，多信道共用和动态分配都是在时隙上进行的。因此原来模拟系统的频分信道下的“集群”概念已经不复存在了。但是为了有别于数字公众移动通信系统，将数字专用移动通信系统仍然习惯地称作“数字集群”系统。
我国引进的“数字集群”系统主要有欧洲的TETRA（Trans European Trunked Radio）和美国的iDEN（Integrated Digital Enhanced Networks），以及后来我国铁路引进欧洲的GSM-R (GSM for Railway)。我国利用TETRA和iDEN系统已经构建了若干“数字集群”专用网和共用网，但是其发展缓慢。原因在于：TETRA和iDEN的系统设备采购成本、建网成本高，以及用户终端价格昂贵；不同厂家的TETRA产品目前还没有完全实现互联互通，不同网络之间的用户和业务的互通还存在问题（更无异地漫游）；iDEN系统的接口完全不公开，而且不适应新业务的开展。
GSM-R是国际铁路联盟(UIC) 认可的铁路专用移动通信系统，已经在欧洲得到了广泛应用。我国引入GSM-R，将用来构建中国铁路专用数字移动通信（信息）网络的平台，2003年9月22日信息产业部的发函（《关于铁路专用GSM-R移动通信系统使用频率及有关问题的函》）是启动GSM-R在中国铁路应用与发展的标志。
我国通信行业标准《数字集群移动通信系统体制》的发布，规范了引进国外系统和建设国内数字集群网络的行为。该行业标准推荐了两种数字集群通信体制：体制A（TETRA）和体制B（iDEN）。该标准规定了集群通信系统的工作频段为806MHz～821MHz／851MHz～866MHz（共占15 MHz的成对带宽，双工频率间隔为45MHz）。遗憾的是，该标准仅反映了国外的产品，没有我国自主的知识产权。
国人一直为开发、建立有自主的知识产权的专用移动通信系统而努力。值得高兴的是，我国的华为和中兴通讯分别开发、研制了基于GSM技术的GT800和基于CDMA技术的GoTa数字专用移动通信系统。
2004年3月，中兴通讯的数字集群通信系统——GoTa（Global open Trunking Architechture）研发成功，它是世界上首个基于cdma2000平台设计的数字专用移动通信系统。2004年初，华为研发的基于GSM技术的GT800数字集群技术通信系统通过了外场性能指标测试及商用试验。依据GT800和GoTa 的技术成果，信息产业部科技司于2004年11月30日印发了通信标准参考性文件：《基于GSM技术的数字集群系统总体技术要求》和《基于CDMA技术的数字集群系统总体技术要求》。这为我国数字专用移动通信系统的开发、建立以及制订具有我国自主知识产权的数字专用移动通信系统标准奠定了基础，标志着我国数字专用移动通信发展进入了新的发展时期。
TETRA和iDEN系统的设计思想是源于模拟集群系统，只不过采用一些数字通信技术罢了。而构建GSM-R、GT800和GoTa系统的平台是属于公众数字移动通信的系统和网络，因此其设计理念、网络结构都产生了深刻地的变化。
本文比照公众移动通信技术的分代，将基于GSM的GSM-R和GT800统称为第二代（2G）专用移动通信系统，而将基于cdma2000 1x的GoTa称为二代半（2.5G）专用移动通信系统。
四、典型数字专用移动通信系统
1. 采用数字技术的传统专用移动通信系统
早期数字专用移动通信系统的设计思想是源于模拟集群系统，因此将其称作采用数字技术的传统专用移动通信系统，他们包括：TETRA,iDEN,FHMA,EDACS,Project 25,IDRA,TETRAPCL等。其中，大多数采用了TDMA多址方式和大区制覆盖制。下面简介已列入我国行业标准的TETRA和iDEN这两种系统。
（1）TETRA（泛欧集群无线电）
TETRA是欧洲电信标准组织（ETSI）制定的一个数字专用移动通信无线电标准。它是由传统大区制集群调度通信系统的数字化而形成的。数字技术采用了TDMA多址方式，引入了类似于GSM系统中的物理信道和逻辑信道的概念，定义了控制突发、常规突发、同步突发，广播数据块、线性化突发及时隙。提供的通信业务包括：话音，电路方式的数据，短数据报文及分组数据服务。
（2）iDEN (集成数字增强型网络)
iDEN是基于TDMA多址方式的调度通信/蜂房双工电话组合系统。iDEN是美国Motorola公司研制和生产的一种数字专用移动通信系统，其前身是Motorola集群通信系统（MIRS）。它在传统的调度通信基础上，大量吸收数字蜂窝通信系统的优点，采用双模手机方式，增强了电话互联功能；采用小区复用蜂窝结构，提高了网络覆盖能力。可提供的通信服务有：具有漫游功能的调度电话通信（一对一或一对多用户的单工对讲），分组数据（速率为9.6kb/s，采用标准传输协议TCP），基于电路交换的数据、短信息、语音信箱，以及蜂窝电话通信等。
2. 基于2G/2.5G移动通信技术 的数字专用移动通信系统
2G公众移动通信系统有基于TDMA技术的GSM和基于CDMA技术的cdmaOne（IS-95）。近年来我国引入的GSM-R是第一个基于2G移动通信技术的数字专用移动通信系统。我国华为开发的GT800数字专用移动通信系统采用的是GSM技术，但从它的指挥调度业务来看，更确切地说是基于GSM-R的技术。我国中兴通讯的GoTa系统是第一个采用属于2.5G的 cdma2000 1x技术的数字专用移动通信系统。
（1）GSM-R (GSM for Railway)
20世纪90年代以来，欧洲在第二代蜂窝移动通信系统GSM的基础上，为国际铁路联盟（UIC）构建了欧洲铁路专用移动通信系统GSM-R。它是在GSM的硬件平台上通过增加了部分硬件和大量软件的方法而开发出来，它具有很强的调度功能和高的信息安全性。
为了实现调度通信的功能，GSM-R的系统硬件结构中，增加了组呼寄存器（GCR），它承担调度通信的呼叫建立；并将接口Um、Abis分别修改为UR和Abis-R（其余的接口标准和定义均与GSM完全相同）。在软件方面，开发了用于优化呼叫建立时间的业务信道分配算法、越区算法，用于增强高速移动体（300～500km/h）通信服务质量的高速抗失真算法等。
GSM-R所增加的功能包括优先级和强插功能、话音组呼及广播功能等，能满足国际铁路联盟(UIC)提出的铁路专用调度通信的要求。GSM-R具有如下专有的功能特性：
⊙功能寻址(Functional Addressing,FA)。当不用知道移动用户电话号码时，利用功能寻址可方便地呼叫到职能人员，而不论移动用户在何处。
⊙基于位置的寻址 (Location Dependent Addressing, LDA )。当移动用户呼叫固定用户（调度员）时，系统依据移动用户的当前位置（所在控制区/小区）对调度员进行寻址。
⊙语音广播服务（Voice Broadcast Service, VBS）。可用来在指定区域（可跨多个小区）内广播消息或发布紧急呼叫。
⊙语音组呼服务（Voice Group Call Service, VGCS）。用户拨打组呼ID号，可与指定区域内的小组成员建立呼叫，该组的全组成员均可通过同一业务信道进行接听；该小组的成员也可通过按键讲话（PTT）方式发出通话请求，系统依据“先请求先服务”的原则建立一个前向链路来提供通话服务。
⊙增强的多级优先与强占权 (Enhanced Multi-Level Precedence and Pre-emption, eMLPP)。具有7个优先级，用于迅速建立呼叫。当一个无线电小区发生拥塞（所有无线电频率和业务信道均被占用），eMLPP可立即切断低优先权的呼叫而优先建立高优先权的呼叫。
⊙具有与GSM一样的越区切换、漫游等特性。
⊙GSM-R用户除了进行GSM-R网内的专用移动通信外，在获权条件下，还可通过网络互连与GSM用户通信；当采用GSM/GSM-R双模手机时，获权用户既可在GSM网也可在GSM-R网进行移动通信。
概括起来，GSM-R具有的业务特性包括：语音信箱系统，小区广播中心，短消息服务中心，无线分组业务，智能网，客户服务（用户申请、用户管理、SIM卡、支持技术服务、话费账单），增强型全速率等。
（2）GT800系统
GT800系统是基于GSM技术构建的，其帧结构与GSM完全相同，并吸收了GSM-R的许多特点和功能。GT800通过FFN（功能号码节点）、GCR（组呼寄存器）、排队机等节点，为指挥调度提供灵活的业务功能，通过针对行业用户的多种应用平台，满足专业用户对数据应用的需求，克服现有集群技术在数据应用方面的局限性。
GT800增加了用户接入管理平台，VPN客户可直接管理本集团用户；智能业务平台的引入，对指挥调度应用扩充起到良好的支撑作用；计费平台的引入，便于共网运营商能够引入更加灵活的运营方式。
GT800开通的业务包括指挥调度业务和电话互连业务。基本调度业务包括：组呼、广播呼叫、单呼、紧急呼叫；补充业务有：一键通、动态重组、迟后进入、限时通话、讲话方识别显示、用户状态查询、调度台业务等；优先级包括：业务优先级、个人优先级、组间优先级、PTT优先级、多业务保持等；增强业务包括：功能号码寻址、按位置的路由、调度区域限制、指定组呼区等。电话互连业务包括：双工一对一电信业务、承载业务和补充业务，满足行业用户中部分成员对电话业务的需求。
（3）GoTa系统
GoTa的含义是开放式集群结构（Global open Trunking architecture）。它是第一个基于cdma2000平台而设计的数字专用移动通信系统。GoTa采用PTT话音呼叫方式；定义了一套相应的体制结构和协议栈，以满足快速呼叫的建立；优化了cdma2000的空中接口，使组呼用户在同一个小区/载频呼叫时能够共享同一条空中信道；GoTa在处理呼叫连接时采用了共享的方式，以减少网络处理呼叫时的时延。
GoTa通过调度控制器（PDC）、调度服务器（PDS）和调度位置器（PHR）为指挥调度提供灵活的业务功能。其中，PDC负责无线资源的分配、调度呼叫控制、功率控制、支持各类切换、汇集和分发调度语音数据流；PDS完成调度呼叫的处理（包括用户鉴别、呼叫建立、判断PTT请求等），接收反向链路来的调度语音数据，并根据呼叫的性质再分发到对应的前向链路中；PHR承担数据库管理和配置功能，提供群组、群组成员注册以及成员用户本地信息和成员用户业务权限的记录，完成呼叫统计和计费。
在cdma2000网络平台上实现调度通信，需要解决码分业务信道的共享和呼叫的快速建立两个关键问题。为了实现前向业务信道的共享，组呼用户必须使其前向业务信道采用相同的调制参数，即同组的用户采用相同的长码掩码和Walsh码，同时需要在信令中增加传递该长码掩码和Walsh码的相应参数；前向共享业务信道由F-FCH/F-SCH提供支持。与原cdma1x前向码道不同的是：原设置的私有长码掩码改为调度组指配的公共长码掩码，而不同组的组呼用户使用不同的长掩码和Walsh码。
为了实现快速建立呼叫，需要减少接入试探时间，可采取的措施包括：减少不必要的信令流程和协商；采用并行处理方式；保证基站接入信道的数量；采用优化搜索策略等。
GoTa的基本业务包括：组呼、私密呼和电话互联等。补充业务包括：调度VPN业务、业务优先级、呼叫优先级、迟后接入、话权排队/强占、调度呼叫前转设置、漏话提示设置、免打扰设置等。调度管理业务包括：调度台、管理台以及终端类调度管理业务。增值业务包括：短消息业务、一号双机业务、双振铃业务、定位业务、漏话提示、无线公话等。宽带数据业务包括：无线上网、视频监控、VoD流媒体等。
目前的GoTa系统，其组呼建立时间一般需2秒以上；同一组内的用户数有限；并且组呼时尚未实现前向和反向信道的共享。
五、 数字专用移动通信系统的演进
1． GSM-R将随着GSM的技术进步而演进
GSM技术进步包括引进IN（智能网）、GPRS（通用分组无线电服务）和EDGE（GSM演进的增强型数据速率）。GSM-R将随着GSM的技术进步而演进。
在GSM-R中引入智能网（IN），便于开发和增加新的服务，如强制注册、验证期限、组群注销等。此外，可开发许多增值服务，例如预售卡服务（PPC）、免费电话（FPH）、优惠费率（PRM）、通用访问号码（UAN）、电子投票（VOT）、虚拟专网（VPN），以及移动性服务，如通用个人电信（UPT）和虚拟卡呼叫（VCC）等。
引入通用分组无线电服务（GPRS），不需要建立实时的端到端的连接，可用于所有类型的数据传输；引入EDGE可以提供更高的数据速率。
由于GSM-R是基于GSM平台而构成的，他们将同步演进；并且网络之间的互连非常简便，便于网络与业务的进一步融合。GSM-R还可以依据市场的要求不断地拓展其功能和业务特性。因此，GSM-R除用于构建铁路移动通信系统与网络外，也可用于其他行业。
2． GT800采取两条腿演进策略
基于GSM技术的GT800采用两条腿策略向前演进：一条腿是采用GPRS技术满足数据传输需求；一条腿是引入TD-SCDMA技术，以保证与主流移动通信技术同步。在演进过程中，GT800采用双模终端、多接入网共存的方式，最大限度地保护运营商和各专业客户的投资和用户体验。
根据GT800规范，接入网增加了TD-SCDMA制式，终端同时支持TDMA和TD-SCDMA两种制式，核心网络基本保持不变。为引入TD-SCDMA，需要对接入网和终端做必要的升级。接入网的修改包括：增加TD-SCDMA的收发信机；升级软件以支持对TD-SCDMA部分的处理；升级BSC软件，增加对TD-SCDMA部分的处理；升级PCU软件，以支持对TD-SCDMA部分的处理；升级操作维护系统软件，以支持TD-SCDMA的引入。终端的演进是采用GSM/TD-SCDMA双模芯片，并通过终端软件的升级，支持丰富的调度功能。
3． GoTa将随着cdma2000演 进而演进
cdma2000 1x通过更换信道板和升级系统软件可以实现向cdma2000 1x EV-DO演进，并且继续向cdma2000 EV-DV演进。因此，基于cdma2000 1x的GoTa系统将随着cdma2000的技术进步，比较容易地向2.75G的cdma2000 EV-DV演进。
六、结语
技术进步、服务需求、运营成本是影响专用移动通信发展的主要因素。具有我国自主知识产权的数字专用移动通信(数字集群)系统的成功开发，将使设备采购和建网成本大为下降，有利于数字专用移动通信网络的建设与发展；基于2G/2.5G的专用移动通信系统将更加灵活地满足用户的服务需求；其技术成果必将推动中国数字专用移动通信产业链的形成和标准的诞生；也显示出整个移动通信技术与网络的融合、专业用户和公众用户业务融合的趋势。
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