1 引言

　　TETRA数字集群通信系统是一种基于数字时分多址（TDMA）技术的无线集群移动通信系统。该系统是ETSI（欧洲通信标准协会）联合使用部门、制造商、检测部门乃至政府部门，为了满足欧洲各国的专业部门对移动通信的需要设计、制订统一标准的开放性系统。TETRA数字集群通信系统可在同一技术平台上提供指挥调度、数据传输和电话服务，它不仅提供多群组的调度功能，而且还可以提供短数据信息服务、分组数据服务以及数字化的全双工移动电话服务。TETRA数字集群系统还支持功能强大的移动台脱网直通（DMO）方式，可实现鉴权、空中接口加密和端对端加密。TETRA数字集群系统同时还具有虚拟专网功能，可以使一个物理网络为互不相关的多个组织机构服务。TETRA数字集群系统具有丰富的服务功能、更高的频率利用率、高通信质量、灵活的组网方式，许多新的应用（如车辆定位、图像传输、移动互联网、数据库查询等）都已在TETRA中得到实现。因此，近两年TETRA数字集群系统在欧洲乃至世界得到了快速的发展。

2 TETRA数字集群专用通信网是对公众通信网的补充

　　移动通信从使用对象来分主要有：公众移动通信和专业移动通信。公众网是由公用电信企业投资建设，面向整个社会，以公众用户为服务对象的，是一个完全向所有用户开放的系统，这些用户一般以个体或集体用户为用户单位。用户之间不必要存在必然的关系，用户间的呼叫级别是平等的。运营者与用户的关系不仅是一种服务与被服务的供求关系，更主要的是一种等价交换的买卖关系。

　　专业网是由专业单位自行投资建设，面向某个部门，以专业用户为服务对象的，是一个向部分用户半开放的系统，这些用户一般以集体用户为主要用户单位。虽然集体用户也是由一个一个的个体用户构成的，但这些个体用户间是存在着必然的关系，并且呼叫级别往往是不平等的。网络运营者建设并运行专业网络的目的完全是为内部工作的需求向用户提供必要的电信服务，强调保证本部门正常运转的特殊要求，而不是向用户提供电信业务。它主要完成集体用户内部或集体用户之间的通信，视其需要可与公众网相连或不连。与公众网通信是通过一个中继接口(或称为界面)来实现的。这种中继界面既提供了内部用户与外部的通信接口，同时也可对这种通信进行必要的限制。

　　与公众网相比较，专业网更强调组呼、广播呼叫、紧急呼叫、强插强拆和不同的呼叫优先级别等调度指挥功能。更强调缩短呼叫的建立时间，一个公众网的电话用户，打通一个电话所需要的时间(从拨号到接通)一般为几秒到十几秒甚至更长。这对一般电话用户来说是不会造成太大影响的，而对专业网用户来说这个时间就太长了，在紧急情况下，希望一按即通(小于0.5s)，否则会造成相当严重的后果。调度指挥要求简明扼要，一般通话时间为几十秒，不允许长篇大论。由于各部门业务性质的不同，使用环境的不同，交通工具的不同，的确各有其不同的使用要求，因而历史上形成了各种不同的专业移动通信系统。随着移动通信技术的发展，人们尽力求同存异，使开发的专业移动通信系统能尽可能满足多个不同专业部门的需求，TETRA数字集群系统也就应运而生。

　　从现有的数字集群技术和第二代公众移动通信网技术来看，在分析下一代数字集群技术和第三代公众移动通信技术的基础上，第二代和第三代公众移动通信网不能替代数字集群专用移动通信网，数字集群专用通信网是对公众通信网的补充，至于第四代公众移动通信网是否能替代专用移动通信网还是个未知数。

3 TETRA数字集群系统的运营方式

　　国外各大公司的运营商就组网问题主要认为：选择开放性的标准体制，降低固定资产投资，不同厂商生产相同产品，可以引起相互竞争，降低设备成本，减少投资成本；选择灵活的网络结构，降低网络实施投资成本；根据用户需求，正确地设计系统的覆盖范围、系统的容量和服务质量，减低系统的运营成本，同时减少投资风险。

　　虚拟专网（VPN）是实现专用共网运营的最佳解决方案。通过虚拟专网功能，可以实现功能要求和系统概念相距甚远的多个组织机构共用一个网络平台。各个组织机构无须自行购置基站、交换机和传输设备，只须配置相应的调度台和移动台，即可建立自己的虚拟专用网，并在自己的虚拟专网中独立工作，如同在传统的专业网中工作一样。同时，系统还允许用户机构管理自己内部的通信组，并在需要的时候方便地连接系统中的其它用户。

　　国外的共享网络的运营和管理主要有三种方式：政府投资和拥有网络，政府运营和管理网络；政府投资和拥有网络，运营商运营和管理网络；运营商投资和拥有网络，运营商运营和管理网络。根据我国的应用情况，我国应该采用政府投资和拥有网络，运营商运营和管理网络的运营方式。


4 TETRA数字集群系统的产品趋向成熟

　　目前，国外各大厂商分别研制出适合800MHz的TETRA数字集群系统，除了具有传统专业移动通信网上的组呼、广播呼叫、紧急呼叫、强插强拆、优先呼叫和动态重组等调度指挥功能外，还具有数据传输功能（状态信息和短消息业务），目前在TETRA数字集群系统上已经开发了基于电路方式的数据传输功能，其中无保护传输速率为7.2kbit/s，低保护传输速率为4.8kbit/s，高保护传输速率为2.4kbit/s。同时还开发了4个时隙同时传输的数据传输业务，可以实时地传输动态图像。国外各大厂商还在TCP/IP的基础上开发数据传输业务，TETRA IP可以通过共享无线资源和话音业务，实现IP用户间的持续交流。TETRA IP可提供一系列数据应用，如：WAP应用、企业内部网应用、车队管理、电子邮件、数据库查询、调度、遥测、监视、自动车辆定位、导航、文件传递等业务。TETRA的WAP应用可以使现场工作人员快速、准确地接入到数据库，如：个人身份确认、地址、车辆信息、丢失或失窃的财产、处于工作状态的各种资源和信息目录业务。一些公司也介绍了在TETRA数字集群系统上开发基于IP语音业务的进展情况。

　　在设备制造方面，800MHz的TETRA数字集群系统的交换机和基站已经形成产品，同时基站能提供故障弱化功能。已经生产出中文界面手机，不同厂商的手机可以进行互可操作，可以实现端到端的加密功能。


　　在二次开发方面，国外各大TETRA厂商都公开它们的API（应用程序接口），以便开发适合本系统实际需要的设备。在器件生产方面，国外公司还推出了低噪声的射频模块，同时希望与中国合作开发数字集群系统。

　　数字集群在中国有巨大的应用市场。发展数字集群系统和网络，同时也包含大量高技术知识内涵，从系统结构、协议构造、编码调制、多址连接至自适应衰落环境对抗、检测处理、网络优化以及终端构成等诸多方面有大量技术知识发明创造空间。为此，哈尔滨工业大学通信研究所参照TETRA空中接口标准完成总体方案的设计和功能块的划分，并提出了性能参数、模块间接口和实现的功能等要求。2001年初，哈尔滨工业大学通信研究所自筹资金购买了英国IFR公司生产的TETRA综合测试仪、信号发生器和信号分析仪，为我国数字集群的研究开发工作创造了条件。目前，数字集群试验系统正在进行紧张调试，预计2002年可与欧洲TETRA移动台联试。因此，希望中国的制造厂商、运营商、科研部门和投资商建立密切的整体战略合作伙伴关系，与国外厂商密切合作，锐意创新，大力加强自主知识产权，快速发展中国的数字集群民族产业，以满足中国市场的巨大需要，甚至转向海外市场，为增强我国的综合国力贡献力量。

5 TETRA数字集群系统的发展和应用


　　TETRA自1995年颁布以来，一直都在进行不断的修订和完善，并在原有的基础上增加了一些新的标准，如：RTS/TETRA-04046（TETRA DAWS逻辑链路控制服务），RTS/TETRA-04047（TETRA DAWS媒体接入控制服务）等。


　　TETRA标准在1999~2000年间部分修订了ETS 300 392（V+D）的网络设计、网内互连接口（ISI）、网关、加密等。ETS 300 396（DMO）的类型1路由器空中接口、类型2路由器空中接口、网关空中接口等。起草了移动台-移动台接口、直接模式的类型1路由器和直接模式的网关等的SDL模型。

　　欧洲电信标准协会（ETSI）认为TETRA版本1标准适合专业的PMR/PAMR（专用/共用）领域，商用获得成功，标准成熟，有多厂家支持，得到世界广泛接受。为了满足市场发展要求，补充'3G'领域，必须加强TETRA标准，以扩大ETSI对全球的影响。因而拟订了3年工作计划，估计要花130人月，进行TETRA版本2的研究与起草，主要解决下列问题：

　　提高数据率；引入较高速分组数据；使用户可以高效接入互连网信息、实时图像、数字地图等；

　　新型话音编解码器，提高话音质量；

　　在TETRA与UMTS/3G之间要求能够互通与漫游，必须兼容声码器、编号与寻址以及个人身份，并要增强话音质量，以便TETRA SIM卡向USIM卡发展；

　　增加基站覆盖半径(如120～200 km)，适应机载设备的使用，空对地通信，延伸工作范围；

　　采用SIM卡并使之通用化；

　　要求与TETRA版本1能够全后向兼容，要在TETRA现有频段工作；

　　要进一步提高网络效率，为提高频谱效率要优化空中接口，提高容量及性能，提高质量及服务等级，通过网络技术进一步改进终端大小、重量和功耗。

　　为此要研究新空中接口的初始可行性、高速分组数据、新编解码器、U-SIM卡要求、与3G的互通及漫游、加强空中接口、协调V+D与直通的标准。

　　估计2003年TETRA版本2会完成，2004年以后就可能陆续出产品，这样数字集群网就可以从TETRA版本1升级为版本2，就能保证21世纪的前十年不致落后，能和第三代移动通信系统协调发展。

　　TETRA数字集群系统的基站具有故障弱化功能，在交换机或交换机与基站链路出现故障时，单个基站仍然可以为有限的区域提供网络服务。TETRA数字集群系统还具有直通工作方式（DMO），无线用户可以不经过网络基础设施，而使用不受基站和交换机控制的无线频率，直接用移动台进行相互间的通信。因此，基站的故障弱化模式可以作为发生灾难时的通信保证，而直通工作方式作为最后的应急通信措施。

　　TETRA数字集群系统可以提供足够安全的通信保密措施，即具有鉴权、空中接口加密和端对端加密等加密方式，可满足普通、商业、秘密、机密等不同级别需要。网络接入的鉴权是网络总体安全性的基础，能够有效地防止未经授权的网络接入和移动终端的"克隆"。在解决接入的安全问题后，还需要在空中接口上采用加密的办法防止专业的监听者通过空中接口窃取信息。空中接口加密需要不同的加密密钥，并且不定期地更改加密密钥，空中接口加密技术不仅保护了传输的信息，而且还能够屏蔽用户的身份，同时，外"闯入者"也无法察觉到通信的进行。对于需要特别保护的敏感信息，还可使用端到端加密技术。

　　因此，政府机关、公安、安全、武警、交通、铁路、水利、电力、石油、新闻、旅游、城建（煤气、自来水）、大型厂矿企业、医疗卫生、急救、消防和抢险抗灾等数十个国民经济部门都迫切需要建设集群调度通信网。

6 TETRA数字集群系统在我国的进展

　　2000年12月我国信息产业部颁布的"数字集群移动通信系统体制"行业标准中，TETRA已被列为技术体制之一。2001年7月信息产业部发布了信部无[2001]518号文《关于800MHz集群频率使用管理有关事宜的通知》，明确了2001年年底前要对已指配用于模拟集群网的频率进行清理，要加强数字集群频率集中管理，在每个地区建设面向社会服务的集群共网，仅对有特殊要求的部门可适当考虑建数字集群专网。标准和文件就为我国发展数字集群奠定了政策基础。

　　近一年来，马可尼公司已经开发生产了800MHz频段全套系统和手机，在我国四川成都组建了1个交换机和3个基站的技术试验系统，2001年3月进行了测试，效果良好。诺基亚公司2001年8月在湖北武汉组建了1个交换机和4个基站的试验系统，同时提供了中文调度台和小型中文手机，11月在湖北荆州进行了验收，获得好评。摩托罗拉公司2002年2月在湖北组建了1个交换机和3个交换机的技术试验网，并通过了信息产业部组织的验收。这就为我国建设数字集群网奠定了物质基础。

　　在专用网方面，首先是诺基亚为香港警方提供的TETRA专用移动通信系统。该项目包括传输网络、海上话音通信、船只自动定位等，总资金达1.8 107欧元，从2000年2月开始建设，现已交付使用。紧接着香港警用网之后有广九铁路、上海公安、天津水利和广州地铁也签定了TETRA合同。铁道部投标建设TETRA的线路有3条，即秦皇岛至沈阳、西安至合肥以及新沂至长兴。此外、深圳地铁、上海地铁、北京轻轨、天津轻轨和武汉轻轨等也拟采用TETRA作为无线传输手段。安全部也在准备投标建设TETRA网。

　　在专用共网方面，北京华讯、湖北全通、四川联电、浙江成功、山东和华及新疆等省市正在筹建各省的TETRA数字集群共用网。此外，青岛海信、河北万国、内蒙爱森也都在筹建数字集群网；还有很多公司对数字集群进行了广泛的调查研究，准备介入；不少投资商对数字集群产生了浓厚的兴趣，密切关注其发展；特别是"9.11"事件之后，我国主管部门对于TETRA数字集群适合用作指挥调度系统的认识有了提高，有关方面也在研讨TETRA数字集群作为军民两用移动通信网的可行性；可见，TETRA数字集群在我国建网的条件已日渐成熟，发展的时期即将来临。