淺談TETRA數(shù)字集群在民航移動通信中的發(fā)展應(yīng)用

蔣 欣

（中國民用航空西北地區(qū)空中交通管理局，西安 710082）

TETRA系統(tǒng)即TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)，是一種基于數(shù)字時分多址（TDMA）技術(shù)的無線集群移動通信系統(tǒng)，是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織（ETSI）數(shù)字集群通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。它是基于傳統(tǒng)大區(qū)制調(diào)度通信系統(tǒng)的數(shù)字化而形成的一個專用移動通信無線電標(biāo)準(zhǔn)。目前已經(jīng)較為廣泛的應(yīng)用于公共安全部門、鐵路、交通、大型企業(yè)中，可以實現(xiàn)指揮、調(diào)度、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙ぷ鞯耐竭M(jìn)行，被認(rèn)為是目前世界上最先進(jìn)的無線通信系統(tǒng)。將TETRA數(shù)字集群應(yīng)用于民航領(lǐng)域由來已久，且收效良好，進(jìn)一步分析其發(fā)展和應(yīng)用有一定的現(xiàn)實意義。

1 TETRA數(shù)字集群及其應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 TETRA數(shù)字集群概述

TETRA數(shù)字集群是一種通信系統(tǒng)，“數(shù)字”可以理解為數(shù)字化技術(shù)，集群則是指令的集中處理。TETRA數(shù)字集群是隨著現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展出現(xiàn)的一種新型技術(shù)，盡管其問世至今已經(jīng)超過20年，依然處于無線通信技術(shù)的高端位置。與傳統(tǒng)無線通信技術(shù)相比，TETRA數(shù)字集群可以實現(xiàn)多條指令的同步處理，這一優(yōu)勢以21世紀(jì)視角審視也具備鮮明的時代感。與現(xiàn)代碼分多址技術(shù)類似，TETRA數(shù)字集群利用了時分多址技術(shù)（time division multiple access，TDMA），將平行空間的信息加工到不同時域中，在較短的時間內(nèi)給予分別處理，通過時隙（信道）與指令目標(biāo)實現(xiàn)一一對應(yīng)，完成了大量指令的同步處理。

1.2 TETRA數(shù)字集群應(yīng)用優(yōu)勢

TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢的實現(xiàn)基礎(chǔ)是時分多址技術(shù)，在同一個空間平臺上利用極小的時間差同步進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、指揮調(diào)度等工作。就飛機的移動通信而言，一方面飛機要在通過導(dǎo)航了解方向，另一方面又借助通信技術(shù)明確定位，這兩個指令一般不會在不同時間段提供給飛機，由于飛機始終處于高速運行（飛行作業(yè)時）狀態(tài)下，如果不能實現(xiàn)兩個指令的同步處理，所獲數(shù)據(jù)必然與實際值存在偏差，TETRA數(shù)字集群的存在解決了這一問題，飛行方向和位置的信息接收在短時間內(nèi)完成，并在互不影響的情況下得到處理，飛機管理人員可以同時了解當(dāng)前位置和方向。此外，TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)還支持功能強大的移動臺脫網(wǎng)直通（DMO）方式，并可實現(xiàn)鑒權(quán)、空中接口加密和端對端加密，這意味著通信工作的安全性得到了保證。

2 TETRA在民航移動通信中的應(yīng)用和發(fā)展

2.1 TETRA數(shù)字集群常見應(yīng)用規(guī)格

TETRA數(shù)字集群的應(yīng)用存在一定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，這種規(guī)格的變化余地一般不大，以確保和時分多址技術(shù)的對應(yīng)。我國咸陽國際機場等機構(gòu)目前已經(jīng)應(yīng)用TETRA數(shù)字集群相關(guān)技術(shù)，結(jié)合相關(guān)應(yīng)用的具體狀況，可知TETRA通信系統(tǒng)的工作頻段在851mHz-870mHz、806mHz-825mHz、410mHz-430mHz、380mHz-400mHz之間，德國科技人員正針對更高頻段進(jìn)行研究，但所獲結(jié)果尚不理想，也缺乏實踐的基礎(chǔ)[1]。

不同指令的同步處理以時分多址技術(shù)為支持，時分多址也是其主要接入方式，一般每個頻段可以容納四個信道（時隙），調(diào)整方式為7/4qpsk，信道數(shù)據(jù)速率在理想條件下可以達(dá)到2000kb/s以上，載頻間隔上，通常在25kHz上下，以acelp作為話音編碼方式。數(shù)據(jù)傳輸速率上，得益于各類信息技術(shù)的聯(lián)合使用，現(xiàn)代TETRA數(shù)字集群能夠滿足5mb/s的信息傳輸（理想狀態(tài)下），大部分通信作業(yè)的數(shù)據(jù)傳輸量在720、780、840、920、1040kb/s左右，如果能夠給予一定的信道保護(hù)，數(shù)據(jù)傳輸量還可以達(dá)到1280kb/s以上的水平。應(yīng)用于飛機移動通信的TETRA數(shù)字集群工作依賴基站，大部分基站的發(fā)射功率在0.6-25W之間，接受靈敏度則能達(dá)到-1.06dbm。移動臺功率控制范圍為15-40dbm上下，靈敏度一般在-1.87dbm左右。

2.2 緊湊型TETRA系統(tǒng)

緊湊型TETRA系統(tǒng)最初由摩托羅拉公司提出，應(yīng)用至今超過20年，我國咸陽國際機場主要應(yīng)用緊湊型TETRA系統(tǒng)，其主要特點是滿足不同的系統(tǒng)配置以及對覆蓋范圍的需求。在通信過程中，少量的錯誤和故障不會影響TETRA數(shù)字集群的工作，即便一個收發(fā)信機損壞，其他收發(fā)信機也能正常進(jìn)行作業(yè)，只要飛機在飛行中沒有出現(xiàn)突然的瞬間位置、方向變化，容錯系統(tǒng)就能夠滿足移動通信的要求。換言之，緊湊型TETRA系統(tǒng)的工作性能與基站數(shù)目存在顯著的正相關(guān)，即基站越多，緊湊型TETRA系統(tǒng)的工作性能越出色。由于緊湊型TETRA系統(tǒng)便于搭建，可廣泛應(yīng)用于機載系統(tǒng)中[2]。

2.3 可擴展型TETRA系統(tǒng)

可擴展型TETRA系統(tǒng)最初由諾基亞公司提出，與緊湊型TETRA系統(tǒng)不同，可擴展型TETRA系統(tǒng)能夠滿足更大規(guī)模的移動通信需求，是我國未來民航移動通信的主要發(fā)展趨勢和選擇。該系統(tǒng)為飛機和地面之間的交流提供了更多保障，基于ip技術(shù)的可擴展數(shù)字化指揮調(diào)度集群能夠進(jìn)行百條以上指令的瞬間計算和精細(xì)劃分，時分多址技術(shù)與碼分多址技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)融合，指令傳輸能力的增長幾乎可以達(dá)到傳統(tǒng)TETRA系統(tǒng)的100倍以上?？蓴U展型TETRA系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

圖1 可擴展型TETRA系統(tǒng)工作原理

2.4 TETRA數(shù)字集群的功能完善以及基站建設(shè)

TETRA數(shù)字集群優(yōu)勢突出，這也是其進(jìn)一步擴大應(yīng)用范圍的基礎(chǔ)，值得一提的是，我國與諾基亞公司簽有針對可擴展型TETRA系統(tǒng)的合作協(xié)議，這將進(jìn)一步提升可擴展型TETRA系統(tǒng)在我國民航事業(yè)中的應(yīng)用范圍。以發(fā)展的角度來看，TETRA數(shù)字集群功能將會漸漸完善，其覆蓋范圍的增加則要求建設(shè)更多基站。

功能方面，TETRA數(shù)字集群的虛擬網(wǎng)會進(jìn)一步完善，尤其是目前的可擴展型TETRA系統(tǒng)，飛機功能的復(fù)雜化是無線通信的內(nèi)容和頻率大大增加，虛擬網(wǎng)的完善則有助于提升可擴展型TETRA系統(tǒng)的工作能力，使其能夠同步處理更多指令?；窘ㄔO(shè)上，包括咸陽國際機場在內(nèi)，隨著可擴展型TETRA系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，基站數(shù)目也將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上持續(xù)增加，其建設(shè)的基本規(guī)劃是盡量沿航線延伸，以保證與機載TETRA數(shù)字集群的有效連接。

3 結(jié)束語

通過分析TETRA數(shù)字集群在民航移動通信中的發(fā)展應(yīng)用，了解了相關(guān)理論。TETRA數(shù)字集群優(yōu)勢突出，在民航移動通信等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，其常見規(guī)格能夠滿足民航通信的基本要求，常見系統(tǒng)則包括可擴展型TETRA系統(tǒng)和緊湊型TETRA系統(tǒng)。立足當(dāng)下，著眼未來，TETRA數(shù)字集群的應(yīng)用會催生更多的通信基站，并不斷趨向功能完善化，保有當(dāng)前優(yōu)勢的同時更好的滿足未來需求。

[1] 郭長青.城軌專用TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)的越區(qū)切換優(yōu)化測試[A].見：中國智能交通協(xié)會編.第十二屆中國智能交通年會大會論文集[C]，2017：6.

[2] 魏田田，彭誠.TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的指揮調(diào)度功能在軍事演練中的應(yīng)用研究[J].電腦與信息技術(shù)，2016，24（04）：25-29.