集群通信系統(tǒng)，是一種高級移動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)，代表著通信體制之一的專用移動(dòng)通信網(wǎng)發(fā)展方向。

　　CCIR稱之為Trunking System(中繼系統(tǒng))，為與無線中繼的中繼系統(tǒng)區(qū)別，自1987年以來，更多譯者將其翻譯成集群系統(tǒng)。

　　追溯到它的產(chǎn)生，集群的概念確實(shí)是從有線電話通信中的“中繼”概念而來。1908年，E．C．Mo1ina發(fā)表的“中繼”曲線的概念等級，證明了一群用戶的若干中繼線路的概率可以大大提高中繼線的利用率?！凹骸边@一概念應(yīng)用于無線電通信系統(tǒng)，把信道視為中繼。“集群”的概念，還可從另一角度來認(rèn)識(shí)，即與機(jī)電式(縱橫制式)交換機(jī)類比，把有線的中繼視為無線信道，把交換機(jī)的標(biāo)志器視為集群系統(tǒng)的控制器，當(dāng)中繼為全利用度時(shí)，就可認(rèn)為是集群的信道。集群系統(tǒng)控制器能把有限的信道動(dòng)態(tài)地、自動(dòng)地最佳分配給系統(tǒng)的所有用戶，這實(shí)際上就是信道全利用度或我們經(jīng)常使用的術(shù)語“信道共用”。

　　綜上所述，所謂集群通信系統(tǒng)，即系統(tǒng)所具有的可用信道可為系統(tǒng)的全體用戶共用，具有自動(dòng)選擇信道功能，它是共享資源、分擔(dān)費(fèi)用、共用信道設(shè)備及服務(wù)的多用途、高效能的無線調(diào)度通信系統(tǒng)。

　　傳統(tǒng)的專用移動(dòng)通信在移動(dòng)通信中占有相當(dāng)大的份量，最初由幾部普通步話機(jī)就可以組成一個(gè)無線電調(diào)度網(wǎng)，這種網(wǎng)在廠、礦等部門仍被大量采用，但網(wǎng)的功能過于簡單。其中有單頻單工制和雙頻單工制兩種工作方式，前者干擾大、設(shè)備簡單；后者干擾小，但設(shè)備復(fù)雜一些。無論是單頻單工還是雙頻單工制式，都只能是按鍵通話，一方講話，另一方只能聽。為避免通話上的不便，員通用的工作方式是雙頻雙工，通話雙方可以同時(shí)發(fā)信，但頻率利用率低。典型的無線調(diào)度系統(tǒng)是單局單站制、雙頻雙工工作方式，并且具有選擇性呼叫功能的無線調(diào)度網(wǎng)，根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)模和組織方式，可確定其為單級調(diào)度或多級調(diào)度。

　　可見，傳統(tǒng)的專用業(yè)務(wù)移動(dòng)通信系統(tǒng)指的是應(yīng)用于某個(gè)行業(yè)或某個(gè)部門內(nèi)以調(diào)度指揮為主要特征的移動(dòng)通信系統(tǒng)。這種通信方式順其發(fā)展過程來看，從一對一單對對講開始，到單信道一呼百應(yīng)且進(jìn)一步到選呼系統(tǒng)，后來發(fā)展成多信道自動(dòng)撥號系統(tǒng)，它們的主要特點(diǎn)在于信道是“專有”的。也就是說通話過程中用戶使用的頻率是固定的，這就導(dǎo)致一旦用戶選擇了某信道，那么它的通話就只能在這一信道上，直至通話結(jié)束；如果這一信道已被其它用戶占用，則它就不能選擇其它空閑信道，從而出現(xiàn)阻塞。由此可見，傳統(tǒng)的專用業(yè)務(wù)通信系統(tǒng)頻率利用率低，而導(dǎo)致通信質(zhì)量降低。

　　針對上述專用業(yè)務(wù)移動(dòng)通信系統(tǒng)中存在的缺點(diǎn)，就產(chǎn)生了高層次的專用業(yè)務(wù)移動(dòng)通信形式——集群通信系統(tǒng)。

　　1、共用頻率 將原來配給各部門專有的頻率加以集中，供各家共用。

　　2、共用設(shè)施 由于頻率共用，就有可能將各家分建的控制中心和基站等設(shè)施集中合建。

　　3、共享覆蓋區(qū) 可將各家鄰近覆蓋區(qū)的網(wǎng)絡(luò)互連起來，從而獲得更大覆蓋區(qū)。

　　4、共享通信業(yè)務(wù) 可利用網(wǎng)絡(luò)有組織地發(fā)送各種專業(yè)信息為大家服務(wù)。

　　5、分擔(dān)費(fèi)用 共同建網(wǎng)可以大大降低機(jī)房、電源等建網(wǎng)投資，減少運(yùn)營人員，并可分?jǐn)傎M(fèi)用。

　　6、改善服務(wù) 由于多信道共用，可調(diào)劑余缺、集中建網(wǎng)，可加強(qiáng)管理、維修，因此提高了服務(wù)等級，增加了系統(tǒng)功能。

　　7、具有調(diào)度指揮功能。

　　8、兼容有線通信。

　　9、智能化，微機(jī)軟件化，增加了系統(tǒng)功能。

　　10、具有控制、交換、中繼功能。

　　總之，集群通信系統(tǒng)是共享資源，分擔(dān)費(fèi)用，向用戶提供優(yōu)良服務(wù)的多用途、高效能而又廉價(jià)的先進(jìn)無線調(diào)度通信系統(tǒng)。

　　集群通信系統(tǒng)通常有以下幾種分類方式：

　　(1)按信令方式分有共路信令方式和隨路信令方式。共路信令是設(shè)定一個(gè)專門的控制信道傳信令，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是信令速度快，電路容易實(shí)現(xiàn)，但占用信道。隨路信令是在一個(gè)信道中同時(shí)傳話音和信令，信令不單獨(dú)占用信道，可節(jié)約信道，缺點(diǎn)是接續(xù)速度慢。

　　(2)按信令占有信道方式分有固定式和搜索式。在固定式中，起呼占用固定信道。搜索式起呼占用隨機(jī)信道，需不斷搜索變化的信令信道，忙時(shí)信令信道可作話問信道，新空出的話音信道可接替控制信道。固定式實(shí)施簡單，后者實(shí)施復(fù)雜。

　　(3)按通話占用信道分有信息集群(亦稱消息集群)和傳輸集群。信息集群系統(tǒng)中，用戶通話占用一次信道完成整個(gè)通話過程，而傳輸集群系統(tǒng)中，一次完整的通話要分幾次在不同的信道上完成。信息集群的優(yōu)點(diǎn)是通話完整性好，缺點(diǎn)是講話停頓時(shí)仍占信道，信道利用率低。傳輸集群一般分為純傳輸集群和準(zhǔn)傳輸集群，或兩者兼用，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是信道利用率高、通信保密性好，缺點(diǎn)是通話完整性較差。

　　(4)按控制方式分有集中控制方式和分散控制方式。集中控制式是指由一個(gè)智能終端控制，統(tǒng)一管理系統(tǒng)內(nèi)話務(wù)信道的方式。分散式是指每一信道都有單獨(dú)的智能控制終端的管理方式。

　　(5)按呼叫處理方式分有損失制和等待制系統(tǒng)。損失制系統(tǒng)中，當(dāng)話音信道占滿時(shí)，呼叫被示忙，要通話需重新呼叫，信道利用率低。在等待制系統(tǒng)中，信道被占滿時(shí)，對新申請者采取呼叫排隊(duì)方式處理，不必重新申請，信道利用率高。

　　根據(jù)集群用戶業(yè)務(wù)需要，集群移動(dòng)通信系統(tǒng)從組網(wǎng)規(guī)模上看，可分為單區(qū)系統(tǒng)和多區(qū)系統(tǒng)。

　　單區(qū)系統(tǒng)適用于容量小、覆蓋面積小的業(yè)務(wù)組網(wǎng)，該系統(tǒng)設(shè)備組成簡單，即由一個(gè)基本型的系統(tǒng)設(shè)備組成。

　　多區(qū)系統(tǒng)適用于容量大、覆蓋面大的業(yè)務(wù)組網(wǎng)，其系統(tǒng)設(shè)備組成復(fù)雜，它由多個(gè)單區(qū)系統(tǒng)加上連接設(shè)備(有線或無線及專用接口設(shè)備)組合而成。無論是單區(qū)制還是多區(qū)制的集群通信系統(tǒng)，它們所要完成的基本功能是相同的。

　　(1)系統(tǒng)一般功能(以典型系統(tǒng)為例)：

　　集群系統(tǒng)信道：20個(gè)單呼地址碼數(shù)目：48000個(gè)群呼組數(shù)：4000每群最大用戶數(shù)：48000數(shù)據(jù)速率：1．2—19．2kbps按續(xù)時(shí)間：小于0．5秒(2)系統(tǒng)可靠性能多信道：按申請分配，一個(gè)信道故障，仍正常工作；接收機(jī)干擾關(guān)閉發(fā)射機(jī)故障關(guān)閉系統(tǒng)自我診斷故障弱化(3)系統(tǒng)入網(wǎng)功能自動(dòng)重發(fā)，按下PTT開關(guān)時(shí)，自動(dòng)重發(fā)電話號碼，直到接通為止忙時(shí)排隊(duì)／回叫(特有)最近用戶優(yōu)先錯(cuò)誤移動(dòng)臺(tái)保護(hù)連續(xù)性更新指定禁止通話音呼叫序列個(gè)別私密通話系統(tǒng)尋找和鎖定連網(wǎng)操作(4)優(yōu)先級別系統(tǒng)有5—8個(gè)優(yōu)先級別：

　　緊急呼叫戰(zhàn)術(shù)性優(yōu)先指令優(yōu)先操作性優(yōu)先正常(5)特殊呼叫系統(tǒng)呼叫大組呼叫小組呼叫(6)自動(dòng)電話互聯(lián)能提供自動(dòng)全雙工移動(dòng)電話功能無線---有線轉(zhuǎn)換，無線電話會(huì)議DTMF信令，50個(gè)號碼存取，自動(dòng)撥號私密通話數(shù)字話音加密國內(nèi)長途，國際直撥(事先申請)一般用戶限時(shí)(7)特殊功能移動(dòng)數(shù)據(jù)終端中斷和常用掃描內(nèi)部診斷結(jié)果和占用時(shí)間管理自動(dòng)多站選擇無線電禁止動(dòng)態(tài)重組(8)通信功能無線用戶可與有線用戶進(jìn)行通信有線用戶可與無線用戶選址通信(個(gè)人直呼和組呼)無線用戶之間進(jìn)行可選呼通信(個(gè)人選呼和組呼)(9)具有電腦管理自動(dòng)計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)功能，并設(shè)有話音存貯、輸出打印功能。

　　(10)根據(jù)不同用戶的需要，管理人員可通過顯示器和鍵盤或固化的標(biāo)準(zhǔn)軟件將通信網(wǎng)正常工作時(shí)的系統(tǒng)文件、用戶文件輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)，使管理人員能及時(shí)了解網(wǎng)內(nèi)的工作情況(11)具有全禁聽、禁發(fā)功能若某一用戶在占用信道，其他無線用戶則處于禁聽、禁發(fā)狀態(tài)，即聽不到別的用戶講話聲音，通過電臺(tái)的收信指示燈，可以知道處于忙時(shí)。此時(shí)如有別的用戶發(fā)信，電臺(tái)則會(huì)通過本身的揚(yáng)聲器發(fā)出忙時(shí)提示音，完成禁發(fā)，從而不會(huì)干擾正在通話的用戶。

　　(12)其他功能故障報(bào)警，有聲、燈、顯示部位三種方式同時(shí)進(jìn)行。

　　中繼線使用情況記錄基地臺(tái)故障報(bào)警移動(dòng)臺(tái)的數(shù)傳及終端處理傳送圖表、圖片及靜止圖象存貯電話號碼(13)優(yōu)先級移動(dòng)無線用戶分特權(quán)用戶和普通用戶5—8級，特權(quán)用戶具有強(qiáng)插、通話不限時(shí)、全呼、選呼功能；普通用戶不具備強(qiáng)插、通話、全呼、保留選呼功能。

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　　圖1.7? 集群無線電通信系統(tǒng)框圖圖

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1.8? 集群無線電通信系統(tǒng)工作流程圖

　圖1.10? SMARTNET典型系統(tǒng)配置

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　　二、FAST集群移動(dòng)通信系統(tǒng)

　　1.系統(tǒng)概況

　　FAST是美國UNIDEN公司生產(chǎn)的集群移動(dòng)通信系統(tǒng)，它的全稱是Fast Access SystemTrunking。采用傳輸集群方式，非專用信道的分布式控制技術(shù)，信令方式為公開的LTR信令，300bit／3的速率傳輸，利用亞音頻(低于150Hz)調(diào)制的數(shù)字式FSK方式，適用的頻段為800MHz、l900MHz。

　　該系統(tǒng)因不用專用控制信道和系統(tǒng)控制器，而具有入網(wǎng)時(shí)間短和信道利用充分等特點(diǎn)，移動(dòng)臺(tái)每次與系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系直到充分得到所分配的通信信道為止，整個(gè)過程小于300ms。系統(tǒng)中每個(gè)信道在發(fā)射和接收話音的同時(shí)，也在同時(shí)發(fā)射和接收亞音頻信令，用來控制中繼器和每個(gè)移動(dòng)臺(tái)。該系統(tǒng)每一信道可有250個(gè)唯一身份號。

　　FAST系統(tǒng)具有選呼、組呼、群呼功能，還提供記帳功能和電話連接功能，同時(shí)還可進(jìn)行數(shù)傳。

　　該系統(tǒng)采用全雙工或半雙工方式，基站是以全雙工方式操作，移動(dòng)臺(tái)可選用全雙工或半雙設(shè)備。多個(gè)FAST系統(tǒng)可連接成一個(gè)多基站的FASTNET系統(tǒng)，只需要在多個(gè)FAST系統(tǒng)增設(shè)M7032設(shè)備，通過有線或無線鏈路將幾個(gè)FAST連接即成。所有FASTNET系統(tǒng)中的移動(dòng)用戶的均可在各區(qū)網(wǎng)中漫游。

　　2.系統(tǒng)組成

　　圖1.11所示為FAST系統(tǒng)基本組成圖。

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　　圖1.11? FAST集群移動(dòng)通信系統(tǒng)

　　圖中主要組成有：集群控制器ZETRON—49、中繼器MRS804、系統(tǒng)功放ARX、電源 ARX310、發(fā)射機(jī)合路器、接收機(jī)多路鍋臺(tái)器、天線、系統(tǒng)管理終端、移動(dòng)臺(tái)、手持機(jī)。

　　三、MULTI—NET集群移動(dòng)通信系統(tǒng)

　　1．系統(tǒng)概述

　　美國E．F．JOHNSON公司生產(chǎn)的MULTI—NET(多功能網(wǎng))集群移動(dòng)通信系統(tǒng)，是在原(邏輯集群通信網(wǎng))基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的，采用傳輸集群式專用信道的分布式控制技術(shù)，信令方式為半公開的LTR信令，采用300bit／s亞音頻(低于150MHz)調(diào)制的數(shù)字式隨路信令,與話音同時(shí)傳送，不占用信道，不用專用系統(tǒng)控制器，具有充分利用信道和入網(wǎng)時(shí)間短等特點(diǎn)，系統(tǒng)接續(xù)時(shí)間不超過300ms。該系統(tǒng)適用的頻段為800MHz和900MHz。每個(gè)信道可分配多達(dá)250個(gè)識(shí)別碼，系統(tǒng)可由1個(gè)信道擴(kuò)展至20信道。

　　MULTI—NET集群移動(dòng)通信系統(tǒng)提供選呼、群呼、全呼、緊急呼叫功能，系統(tǒng)還提供管理和電話連接功能。

　　該系統(tǒng)采用全雙工或半雙工方式，基地臺(tái)以全雙工方式操作，移動(dòng)臺(tái)可選全雙工設(shè)備或雙工設(shè)備。早期生產(chǎn)的LTR—8610／15型、LTR—8870型均為半雙工方式的移動(dòng)臺(tái)。

　　MULTI—NET集群移動(dòng)通信系統(tǒng)可經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)終端(RNT)組合成MULTI—NER信道、LTR信道、常規(guī)通信信道的混合網(wǎng)，也可將幾個(gè)頻段幾種信令在一個(gè)系統(tǒng)中混合使用，并與有電話網(wǎng)互聯(lián)，形成一個(gè)完整的綜合通信網(wǎng)。為了擴(kuò)大通信覆蓋范圍，E．F．JOHNSON又開發(fā)了AMERICON廣域網(wǎng)。

　　2.系統(tǒng)組成

　　如圖1．12所示為MULTI—NET集群移動(dòng)通信系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖。

　　圖1.12? MULTI－NET集群移動(dòng)通信系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)的主要組成有：MULTI—NET轉(zhuǎn)發(fā)器、無線網(wǎng)絡(luò)終端(RNT)、調(diào)度操作臺(tái)、系統(tǒng)管理端、話音鏈路、移動(dòng)臺(tái)、手持機(jī)。

　　轉(zhuǎn)發(fā)器LTR—8000是由激勵(lì)器、接收機(jī)、邏輯單元、射頻功率放大器和電源構(gòu)成。轉(zhuǎn)發(fā)器的頻率范圍為TX：85l一865MHz；RX：806—821MHz；接收機(jī)靈敏度為0．35?v(12db信納)或0．50?v(20db信噪)；發(fā)射機(jī)輸出功率60w。所有轉(zhuǎn)發(fā)器都由高速數(shù)據(jù)總線連接(即500歐姆同軸電纜)。

　　移動(dòng)臺(tái)LTR—8610／15型及LTR—8870型收發(fā)信機(jī)是由30／35w單工收發(fā)機(jī)配置頻率合成器及控制邏輯構(gòu)成。接收機(jī)靈敏度為0．3—0．35?v(12db信納)，0．5?v(20dB信噪)。

　　四、ACTIONET集群移動(dòng)通信系統(tǒng)

　　1．系統(tǒng)概況

　　芬蘭NOKIA公司的ACTIONET集群移動(dòng)通信系統(tǒng)，適用于UHF頻段，是西歐集群移通信系統(tǒng)的典型代表，采用信息集群方式、專用控制信道技術(shù)、采用公開的MPT—1327信，實(shí)現(xiàn)了該規(guī)約中關(guān)于呼叫類型及處理的基本思想。采用加強(qiáng)動(dòng)態(tài)幀長ALOHA結(jié)構(gòu)，信令1200bit／s速率，采用FFSK調(diào)制方式。

　　ACTIONET系統(tǒng)以調(diào)度通話為主，兼有數(shù)傳功能。該系統(tǒng)以移動(dòng)交換(MX)為中心，與基地臺(tái)(BS)相連構(gòu)成系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)。移動(dòng)交換機(jī)(MX)與專用小交換機(jī)(PABX)或市話交換網(wǎng)（PSTN)相連，實(shí)現(xiàn)無線與有線的互聯(lián)。

　　該系統(tǒng)中，每個(gè)基站都有5---15個(gè)無線信道，最多可達(dá)到30個(gè)基站。其中一個(gè)信道作為控制信道，系統(tǒng)規(guī)定本控制信道失效時(shí)，其余的話音信道將充當(dāng)控制信道?？刂菩诺婪譃?28個(gè)時(shí)隙，每一個(gè)時(shí)隙都包含著來自MX(經(jīng)過BC)的下行控制信息，任何一個(gè)無線用戶都可以隨選取一個(gè)時(shí)隙發(fā)出自己的呼叫請求。

　　ACTIONET系統(tǒng)組網(wǎng)靈活，可以將幾個(gè)基本系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，擴(kuò)展為大覆蓋區(qū)的區(qū)域網(wǎng)，這只需設(shè)一個(gè)系統(tǒng)交換機(jī)(SX)即可實(shí)現(xiàn)，區(qū)域網(wǎng)的用戶可以實(shí)現(xiàn)漫游。

　　2.系統(tǒng)組成

　　如圖l.13及圖1.14所示，分別為ACTIONET集群移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及ACTIONET區(qū)域性系統(tǒng)框圖。

　　圖1.13? ACCTIONET集群移動(dòng)通信系

?????圖1.14? ACTIONET區(qū)域性系統(tǒng)框圖

　　該系統(tǒng)的主要組成有：移動(dòng)交換機(jī)（MX）、基站（BS）、調(diào)度電話（CP）、管理終端（O&M）、移動(dòng)臺(tái)（MS）手機(jī)等設(shè)備。

　　多個(gè)ACTIONET系統(tǒng)構(gòu)成的區(qū)域網(wǎng)由系統(tǒng)交換機(jī)SX及各個(gè)ACTIONET集群移動(dòng)通信系統(tǒng)組成。

　　移動(dòng)交換機(jī)(MX)是由呼叫控制計(jì)算機(jī)、操作控制計(jì)算機(jī)及有線電話接口組成，它完成集群移動(dòng)通信系統(tǒng)中接、交換、控制操作和維護(hù)功能。Mx可分為三種不同的容量：32線、64線、96線，相應(yīng)地確定了可連接的信道數(shù)和有線中繼線數(shù)目。

　　MX的主要性能指數(shù)：頻響-3 --- +1dB，在0．3 --- 3．4kHz范圍內(nèi)；串話小于-60dBmop(加入800MHz／0db?信號)、背景噪聲小于-55dBmop、供電電源48v、最大功率700W、工作環(huán)境溫度5 --- 40。C、相對濕度5 --- 85％。

　　基站BS的組成是：收發(fā)信機(jī)、線路接口控制單元(LIC)、收發(fā)信共用器和測量單元。

　　BS通過LIC利用四線與MX相連，由MX控制BS無線頻率和發(fā)射開啟。

　　BS主要性能指標(biāo)：頻率為80MHz、160MHz、450MHz；頻道間隔為12．5MHz或25MHz；每信道收發(fā)信機(jī)最大功耗為200W；工作環(huán)境濕度為-10 --- 550。C；相對濕度為5---95％。

　　R58為NOKIA推出的移動(dòng)臺(tái)，它是數(shù)字信令、頻率合成、微處理器控制的移動(dòng)臺(tái)，可全雙工通信，并具有數(shù)傳功能。250個(gè)信道，采用RS-232接口用于數(shù)傳，單、雙工工作模式轉(zhuǎn)換，可執(zhí)行多種呼叫功能。