兩種數(shù)字集群通信體制PDT與TETRA對(duì)比研究

顏靖華， 鄭 濤， 尹軍祖

(中國人民公安大學(xué)警務(wù)信息工程學(xué)院，北京 100038)

0 引言

近年來，國內(nèi)突發(fā)性案、事件頻發(fā)，恐怖主義勢(shì)力有所抬頭，公安機(jī)關(guān)幾乎參與了所有相關(guān)案、事件的應(yīng)急處置行動(dòng)，在其中起到了重要的作用。公安無線專網(wǎng)是公安機(jī)關(guān)反恐處突、搶險(xiǎn)救災(zāi)、重大活動(dòng)安保中最重要的應(yīng)急通信保障手段之一。而數(shù)字化是公安無線通信需要解決的最大問題。

公安無線通信的需求在不斷增長，主要存在著頻率資源緊張，現(xiàn)有容量不足，加密能力不足的問題。另外，我國幅員遼闊，各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展并不均衡，部分偏遠(yuǎn)地區(qū)的無線覆蓋問題一直得不到很好的解決。同時(shí)，公安工作對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求又在不斷增長，上述問題的解決均需要數(shù)字集群的支持。當(dāng)前公安350 MHz集群仍以模擬集群為主，數(shù)字化過渡步伐較為緩慢。

縱觀國際，數(shù)字集群調(diào)度系統(tǒng)存在若干種標(biāo)準(zhǔn)和體制。經(jīng)過詳細(xì)的對(duì)比研究，我國最終于21世紀(jì)初選定 TETRA(Terrestrial Trunked Radio)和iDEN(Integrated Digital Enhanced Networks)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)作為我國數(shù)字集群通信系統(tǒng)行業(yè)推薦性的標(biāo)準(zhǔn)。其中TETRA標(biāo)準(zhǔn)由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ETSI)開發(fā)，是一個(gè)空中接口信令開放的系統(tǒng)，面向?qū)Ｓ谜{(diào)度和共用集群通信網(wǎng)，在我國應(yīng)用最為廣泛。

TETRA是基于傳統(tǒng)大區(qū)制調(diào)度通信系統(tǒng)的數(shù)字化形成的一個(gè)專用移動(dòng)通信無線電標(biāo)準(zhǔn)。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。TETRA基于TDMA方式，在25 K帶寬內(nèi)時(shí)分4個(gè)信道，調(diào)制方式π/4DQPSK，也支持連續(xù)蜂窩的廣域覆蓋。TETRA系統(tǒng)在指揮調(diào)度方面考慮的比較多，可完成話音、電路數(shù)據(jù)、短數(shù)據(jù)消息、分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的通信及以上業(yè)務(wù)的直通模式，并可支持多種附加業(yè)務(wù)。在大區(qū)制條件下最大覆蓋半徑56公里。

1 PDT研發(fā)背景

現(xiàn)行公安數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是基于TETRA標(biāo)準(zhǔn)的，比較適合人口密度大、警員數(shù)量多、應(yīng)用需求復(fù)雜的大、中型發(fā)達(dá)城市。但TETRA標(biāo)準(zhǔn)存在一些缺點(diǎn):

(1)TETRA標(biāo)準(zhǔn)采取小區(qū)制，單位基站系統(tǒng)覆蓋能力比傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)差，造成布網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用較高。

(2)兼容性較差，不同廠家的系統(tǒng)之間不能互聯(lián)。

(3)TETRA系統(tǒng)生產(chǎn)供應(yīng)商多數(shù)為國外廠商，由于政治原因，我國無法獲得加密接口。同時(shí)“棱鏡門”的存在也要求公安機(jī)關(guān)考慮國外廠商設(shè)備的使用安全性問題。

(4)TETRA系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)和專利都?xì)w國外所有，使用中受限較多，存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題。

(5)TETRA在我國公安系統(tǒng)推進(jìn)較慢，只有東部發(fā)達(dá)地區(qū)在建使用，廣大中西部地區(qū)、農(nóng)村和山區(qū)根本無法建設(shè)使用TETRA系統(tǒng)，這些地區(qū)公安機(jī)關(guān)面臨的集群系統(tǒng)數(shù)字化形勢(shì)十分嚴(yán)峻。

基于以上原因，研究一種適合我國國情的數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)成為當(dāng)務(wù)之急。2008年開始，由公安部科技信息化局牽頭，召集國內(nèi)部分系統(tǒng)提供商共同研究論證制定新標(biāo)準(zhǔn)，最終將這個(gè)數(shù)字集群移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)命名為PDT(Police Digital Trunking)。

2 兩種體制的比較

2.1 PDT 標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)

相對(duì)于TETRA標(biāo)準(zhǔn)，PDT標(biāo)準(zhǔn)的主要特點(diǎn):(1)PDT標(biāo)準(zhǔn)基于大區(qū)制覆蓋，相同面積基站布點(diǎn)相對(duì)較少，投資成本相對(duì)較低。

(2)PDT標(biāo)準(zhǔn)擁有中國自主加密技術(shù)，支持端到端的加密，符合公安部的公安網(wǎng)安全接入標(biāo)準(zhǔn)。

(3)PDT標(biāo)準(zhǔn)是由公安部科技信息化局牽頭，組織國內(nèi)主要專業(yè)集群通信設(shè)備廠家共同研制的標(biāo)準(zhǔn)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

2.2 技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

(1)從標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀上講，TETRA由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)制定，語音編碼采用ACELP國際標(biāo)準(zhǔn);PDT由國內(nèi)PDT聯(lián)盟，語音編碼待定。

(2)從終端特點(diǎn)來說，TETRA系統(tǒng)的手持臺(tái)功率最大1.8瓦，輻射較小;而PDT系統(tǒng)的手持臺(tái)功率最大為5瓦，輻射相對(duì)較大。但相同情況下，PDT手持臺(tái)上行功率大，通信距離遠(yuǎn)。

(3)在覆蓋范圍上，TETRA系統(tǒng)采用小區(qū)制，覆蓋范圍較小;而PDT采取大區(qū)制，覆蓋范圍大。

(4)每載頻信道數(shù)，TETRA是4信道/載頻;而PDT系統(tǒng)是2信道/載頻。

(5)短信傳輸能力來說，TETRA的短信傳輸能力較強(qiáng)，可傳輸500個(gè)漢字;PDT目前在短信傳輸能力方面較弱，可傳輸23個(gè)漢字，預(yù)計(jì)PDT2可傳輸100個(gè)漢字。

(6)衛(wèi)星定位，TETRA和PDT兩種標(biāo)準(zhǔn)均支持。

(7)Wap數(shù)據(jù)查詢功能，TETRA系統(tǒng)支持，目前PDT不支持。

(8)從安全加密方面來說，TETRA系統(tǒng)支持安全加密，但不對(duì)中國開放接口;PDT標(biāo)準(zhǔn)的安全加密功能正在由公安部一所研制。

(9)從電話互聯(lián)模式上將，TETRA是雙工電話互聯(lián)，即可以雙方同時(shí)傳輸信號(hào);而PDT是半雙工電話互聯(lián)，可以雙方向傳輸，但不可以同時(shí)傳輸信號(hào)。

(10)緊急呼叫功能，TETRA支持緊急呼叫;而PDT目前不支持，2.0版本將支持此功能。

(11)環(huán)境監(jiān)聽功能，TETRA支持環(huán)境監(jiān)聽;而PDT暫不支持。

(12)強(qiáng)插功能，TETRA支持強(qiáng)插;而PDT目前不支持，2.0版本后將可使用。

(13)自動(dòng)恢復(fù)廣區(qū)集群，TETRA支持;PDT目前不支持，2.0版本后將可使用。

2.3 建設(shè)應(yīng)用情況對(duì)比

(1)TETRA標(biāo)準(zhǔn)

國外主要有英國(3 500個(gè)基站、20萬用戶)、德國(4 000個(gè)基站)、芬蘭(1 200個(gè)基站、2.6萬用戶)等國家建設(shè)了全國性數(shù)字集群通信網(wǎng)，比利時(shí)、韓國、挪威也在全國主要城市建設(shè)了TETRA數(shù)字集群通信網(wǎng)。

國內(nèi)的北京(350個(gè)基站、5萬用戶)、廣州(179個(gè)基站、4萬用戶)、上海(159個(gè)基站、4.5萬用戶)和深圳(82個(gè)基站、3萬用戶)、山東(163個(gè)基站，1.3萬用戶)、山西(42個(gè)基站、3 800個(gè)用戶)等地也分別建有TETRA數(shù)字集群通信網(wǎng)。截至目前，全國共有29個(gè)地市城市建設(shè)了TETRA網(wǎng)，并通過2008年北京奧運(yùn)會(huì)、2009年濟(jì)南全運(yùn)會(huì)、2010年上海世博會(huì)、廣州亞運(yùn)會(huì)和2011深圳大運(yùn)會(huì)等大型安保活動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用，充分驗(yàn)證了其系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

(2)PDT標(biāo)準(zhǔn)

目前，國內(nèi)僅有黑龍江(2個(gè)基站)、貴州(5個(gè)基站)、內(nèi)蒙古(6個(gè)基站)和重慶(2套系統(tǒng)10個(gè)基站)等公安機(jī)關(guān)陸續(xù)建設(shè)了一些PDT數(shù)字集群試驗(yàn)系統(tǒng)。2011年7月，公安部出入境管理局深圳邊檢站建設(shè)了包括5個(gè)基站的PDT系統(tǒng)，用戶數(shù)量有500個(gè)。2012年底，大慶市公安局已建成包括24個(gè)基站、5170部手持臺(tái)的PDT系統(tǒng)，是目前國內(nèi)最大的PDT系統(tǒng);新疆公安廳也于2012年10月確定在北疆地區(qū)建設(shè)一套PDT系統(tǒng)。

總體來看，現(xiàn)有的PDT系統(tǒng)規(guī)模數(shù)量都比較小，屬于小范圍或?qū)嶒?yàn)性質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)，尚未經(jīng)過大型安?；顒?dòng)和大用戶量的的實(shí)際應(yīng)用，其穩(wěn)定性和可靠性有待檢驗(yàn)。

3 結(jié)論

綜上所述，并結(jié)合北京、上海和青島等地?cái)?shù)字集群系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，可以得出結(jié)論∶

(1)TETRA系統(tǒng)技術(shù)相對(duì)比較成熟穩(wěn)定，其現(xiàn)有的各項(xiàng)功能比較豐富全面，且已經(jīng)有許多在PGIS上深度應(yīng)用的成功經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。

(2)PDT解決了TETRA系統(tǒng)在我國應(yīng)用中的幾個(gè)關(guān)鍵缺點(diǎn)，但也存在系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)相對(duì)薄弱、功能尚欠完備、數(shù)字業(yè)務(wù)能力較弱等缺點(diǎn)。

TETRA體制是已研究、建設(shè)與運(yùn)行多年的標(biāo)準(zhǔn)，相比PDT較為成熟也是情理之中。作為具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新興體制，PDT核心系統(tǒng)目前在不斷的改進(jìn)完善中，將在技術(shù)功能上逐步突破完善。同時(shí)，在國家政策方面，2013年4月19日，公安部科技信息化局在廣西南寧召開了“全國公安無線通信工作會(huì)議”。會(huì)議提出:“今后，除個(gè)別東部發(fā)達(dá)城市和東部已建TETRA系統(tǒng)的局部地區(qū)可以繼續(xù)采用TETRA標(biāo)準(zhǔn)外，警用數(shù)字集群(PDT)將作為公安無線通信專網(wǎng)建設(shè)的的主要體制和標(biāo)準(zhǔn)。”相信在不久的將來，PDT將逐步取代TETRA成為公安數(shù)字集群系統(tǒng)的主流。

［1］ 馮銳，楊乃波.大慶:350兆PDT數(shù)字集群系統(tǒng)提升警務(wù)實(shí)戰(zhàn)信息化水平［N］.人民公安報(bào)，2013-04-28(4).

［2］ 鄭祖輝.淺議我國數(shù)字集群通信標(biāo)準(zhǔn)的兩種體制—TETRA 和 IDEN［J］.當(dāng)代通信，2003(11):7-10.

［3］ 蔣慶生，劉文靜.PDT數(shù)字集群系統(tǒng)的寬帶演進(jìn)技術(shù)探討［J］.數(shù)字通信世界，2010(11):31-34.