建设数字集群共用网的探讨

2011-06-29 10:47:00来源:通信世界周刊 热度:


专业移动通信与公众移动通信同为当代社会不可或缺的信息交流手段。数字集群是专业移动通信的高级发展阶段,可广泛应用于生产调度、指挥控制,对于提高生产效率和工作效率,对国民经济的发展、社会的稳定和人民生命财产的安全等有着极其重要的作用。它主要完成集体用户内部或集体用户之间的通信。从“9.11”事件来看,纽约市常规的公众有线通信和蜂窝移动通信在灾难发生时几乎陷入瘫痪,都不足以保证信息的畅通,说明集群通信在现代社会生活中的重要地位是公众移动通信不可能取代的。

专业移动通信网要想获得发展,首先要对专业移动通信网与公众移动通信网的区别有全面准确的认识,其次要有统一适用的数字集群系统,第三要要有切合实际的运营模式。

与公众移动通信相比较,其主要区别是:专业移动通信更强调组呼、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,打一个电话从拨号到接通所需要的时间一般为几秒钟到十几秒钟甚至更长。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0.4秒),否则会造成相当严重的后果,特别在交通工具速度日益提高的情况下就尤为迫切。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。移动终端之间在网络覆盖不到或脱离网络的情况下,还要求能直接互通。

一、专业移动通信的建网模式

专业移动通信的建网模式起初大多是小型专网(PMR),由于频率资源日益紧张,调度业务随着经济的增长而日益增多,服务区域随着交通的发达而日益扩大,同时,受公众移动通信网巨大成功的启示,专业移动通信的建网模式也在朝大型共网方向发展。时至今日,从全球各国的建网情况看,大体有两种模式:专网和共网。

小型专网

由专业单位自行投资建设,面向本部门,以专业用户为服务对象的,有时也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。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一定的组织关系,并且呼叫级别往往是不平等的。网络所有者建设并运行该电信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这类“商品”。这势必形成投资和维护成本高,频谱资源浪费大,覆盖范围小,调度指挥功能不能充分发挥等缺陷。

原来各自独立的专业移动通信网频率利用率低,由于信道是固定分配的,当A网信道被占时,属于A网上的所有其他未参与通话的用户就不能在此段时间内通信,只能等到信道释放后才可再呼叫;此时可能 B、C等网信道都处于空闲状态。但属于 A网的用户是无权使用其他网信道的,因此这些信道都在浪费。又如防汛救灾通信系统,平时在闲置,汛期不够用。随着数字集群通信技术的成熟和市场经济发展的要求,国外近几年正在大力推广专业移动通信共用网的建设。

原有的专业网各自为政,无法实现大区域网络,即使同一技术体制,地区、省市之间也是彼此隔绝,没有联网,随着各自业务的发展,必然要求统一的数字集群系统以便跨部门、跨地区、跨省市以至全国联网。这样才便于各专业部门进行大区域的联合指挥调度。

大型共网将各业务部门所需的网络基础设施统一规划建设,加以集中管理,每个部门只要设置各自的调度台和多个移动台即可入网,这是一种高效而又廉价的集群调度系统,其主要特点为:
(1) 共用频率——将原指配给各部门专用的频率加以集中,供各家共用,从而提高频谱利用率;

(2) 共用设施——由于频率共用,就有可能将各家分建的控制中心和基站等基础设施集中合建,从而降低网络建设投资;

(3) 共享覆盖——可将各家邻近覆盖区的网络互连起来,从而获得更大的覆盖范围;

(4) 共享业务——可利用网络富余能力有组织地发送道路车流状况、气象预报等公共信息,为各家服务;

(6) 改善服务——由于多信道共用,可调剂余缺;集中建网,可加强管理、维修;因此易提高服务质量,增强系统功能。

总之,集群系统能为不同集体用户提供各项所需的优良服务,使公众网的公共性和专业网的独立性比较好地得到协调解决,使每个原拟单独建网的部门都从该集群系统的虚拟专用网(VPN)中感到一样方便,一样安全可靠。虚拟专用网在构成上与实在的网络不同,它是建立在实际集群网络基础上的一种功能性网络;但对用户来说,在功能上则相当于实在的专用网络,能向用户提供传统专业网的功能。由于集群系统技术复杂,频谱和投资较建单个传统专业网要多,但比所有专业网之和要省得多。特别是由于它的公共性,适合由原拟单独建网的各个部门或社会集资组建一个法人机构来进行统一的建设、管理和经营,才能为各个部门提供公平有效的通信服务。

例如,北京无线政务网和广州880兆数字集群共网都通过欧洲宇航Cassidian提供的安全、灵活的无线虚拟专网技术,创建不同的虚拟专网服务包,不同部门在共享网络资源的同时,独立在各自的虚拟专网中安全地通信、互不干扰,并能管理各自用户,确保各单位用户安心入网。

二、数字集群共网的运营模式

在数字集群共网的的经营运行方面,从国际上已经成功实施的网络来看,综合起来主要有三种形式:

政府拥有、政府运营(GOGO:Government Owned, Government Operated) 即全部由政府投资建设,并组建专门的运行管理机构,实施统一使用管理。

比利时的全国性政府共网就是这种形式。历史上,比利时各政府部门均建设有独立的专用无线通信网络。1992年,比利时政府计划建设一个新的综合性集成化的网络--ASTRID,以实现更大的灵活性、安全性、先进性、统一协调性。比利时政府之所以组建这个指挥调度网,就是由于前几年的一次球迷闹事,造成了近60人死亡,数百人受伤的重大突发性灾难事故,而到现场抢救和维持秩序的警察、消防、救援、医务等各个部门相互间难以达成统一的指挥协调,造成了指挥效率低、混乱难以迅速平息、救援不及时等一系列问题;因此政府决心投资建设一个全国性的数字集群通信网。

该网络1998年启动建设,由欧洲宇航Cassidian公司(当时是诺基亚)提供全部TETRA网络设备,在全国11个省部署了11个交换机,500多个基站。其中435个基站用于地面覆盖,70个基站用于地对空通信,80多个基站及直放站用于地下及隧道覆盖。同时,还新建了传输链路,[FS:Page]寻呼系统,11省的应急指挥中心,并完成TETRA系统与这些系统的集成,总投资1.44亿欧元。该网络由于第一个实现了TETRA系统与应急指挥中心的无缝集成,因此,在2000年的TETRA世界大会上,比利时全国性TETRA数字集群共网获得了“最佳的TETRA业务”奖。
全网容纳4万个用户,主要来自下列政府部门:地方警察,联邦警察,消防部门,城市保卫,国家安全部门,海关,医疗救护,司法机构,国防部,海务部门以及红十字等。

比利时政府于1998年专门成立了ASTRID公司,作为全国性数字集群政府共网的运营商,负责建设、运行和管理。用户必须从ASTRID公司购买或租用TETRA移动台,ASTRID对厂商提供的TETRA移动台严格进行认证,以保证质量及安全性。网内用户只需付成本费用以维持网络运行,管理公司所需其他费用(如频占费等)每年向政府申报预算,由政府拨款解决。

这种形式的优点是运行管理统一、安全保密好、指挥协调具有权威性,因为政府能控制投资决策和网络的运营,但是这种模式需要政府对运营单位和相关运营技能进行投资。

政府拥有,公司运营(GOCO:Government Owned, Company Operated) 政府拥有,公司运营的模式是政府投资建网,由专业公司来做网络运营和维护。

典型的例子为芬兰政府共享网络VIRVE,该网络覆盖芬兰全国33.8万平方公里的国土面积,网内由11个TETRA交换机和1200个基站,达到100%覆盖全国的要求,满足政府各行政事务和公共安全管理部门的指挥调度通信需要。欧洲宇航Cassidian(当时是诺基亚公司)提供了全部TETRA网络设备,芬兰电信作为运营商合作经营VIRVE网络。运营公司由芬兰国家内务部出资60%,芬兰电信出资40%组成,专门负责经营覆盖芬兰全国的数字集群通信网。

运营公司只负责物理网络的运营,而用户的管理及通信的管理均由用户部门在各自的虚拟专网中进行。该网的主要集团用户来自于内务部管辖的边防部队、警察、消防等部门。

这种运行模式的主要优点是用户资源有保证,主要投资有政府部门作支持,建网过程中有移动通信网络资源作基础,所以网络建设速度快,投入使用也快,另外网络维护人员全部来自有经验的电信运营商,因此网络的技术管理工作非常专业。由于网络建设进展快,运行形式好,继芬兰政府内务部之后,国防部、医疗部也相继决定逐步关闭现有模拟专用网,加入该网。

这种运行模式可以理解为是以政府行政手段为主导、实行公司化运作的运营模式,既可以保证基本用户群不分流,又能得到良好的通信服务,还有一定的盈利空间,减轻了政府及各部门的负担,提高了通信保障质量。

目前采用GOCO模式的网络除了芬兰的政府共网以外,还有瑞典的国家数字集群共网项目RAKEL和德国国家数字集群共网项目BOSNET,均是由欧洲宇航Cassidian公司提供。

公司拥有,公司运营(COCO: Company Owned, Company Operated) 即全部由公司投资建网,完全按照市场经济原则,组成股份制公司实施经营运行,政府集体采购服务的模式。

这种模式的成功案例是匈牙利国家政府共网。匈牙利政府通过招标选定了匈牙利T-mobile电信作为网络的运营商,并签订了10年的网络运营合同。T-mobile负责网络建设、优化、运营(7/24/365小时的热线服务,故障预防,注册和错误的维护与修复;系统的复原,更改和升级等)和用户培训等工作。欧洲宇航Cassidian公司提供了全部TETRA网络设备。

网络中的用户主要来自总理办公室、国家警察、国家安全、消防、边防、国家急救服务、灾难响应部门、国家环境部、水资源管理部、司法部、卫生部、军队等部门,这些部门均利用网络中独特的 “虚拟专网”功能进行操作和通信,保证了在共享网络资源的前提下,各自部门通信的私密性和安全性。
COCO模式对政府来说好处是无需进行网络建设投资,网络的决策周期和建设周期通常都比较快,并且能够利用电信运营商的资金、现有的站址、传输链路和专业化的运维人员,用户享有专业化的网络运行和维护,但是对这种模式来说,和运营商签订细致的网络服务协议非常重要。

国际上,采用COCO模式的TETRA数字集群共网还有北京无线政务网、广州800兆数字集群共网等,也均由欧洲宇航Cassidian公司提供

三、国内TETRA共网发展情况

· 北京数字集群无线政务网

由北京正通网络通信有限公司运营的北京市数字集群无线政务网,是亚洲最大的数字集群通信网,也是全球最大的城市级数字集群通信网。欧洲宇航Cassidian提供了全网6个交换机、300多个基站,为2008年的奥运会及残奥会的赛事指挥及安保通信作出了杰出的贡献,形成天空、地面、地下一体化网络,为来自市委市政府、奥运安保、奥组委、公共安全部门及城市管理部门等近86000名用户提供了卓越的专业无线通讯服务,网络规模、网络负荷和网络容量都创造了历届奥运会之最,仅开幕式当天承载了160万次呼叫,峰值话务量创奥运纪录,系统保持了零故障运行,得到了北京市委市政府、奥组委及其他相关政府部门的高度赞扬。

奥运之后,该网络又为建国60周年大庆的系列重大活动提供了优质的通信保障服务。北京数字集群无线政务网在北京市日常突发事件中的应急指挥与调度中显示了其优势,实现了治安、消防、卫生急救、公共设施等部门的统一接警、统一指挥,统一接警、联合行动、快速反应。

· 广州800兆数字集群共网

由广东电信运营的广州800兆数字集群共网成为欧洲宇航Cassidian公司提供的全球第二大城市级数字集群共网。该网络包括2个交换中心,近200套基站系统和60套涉亚运场所的室内分布系统,800兆数字集群共网从签约到网络建成开通运行,只用了不到4个月时间,创造了世界数字集群建设史上的“广州速度”。亚运期间,广州800兆数字集群共网为来自广州市政府部门、亚组委以及涉亚其他单位的45000多名用户提供了安全、可靠、高效的数字集群通信服务,以零故障为亚运会的运行管理、应急通信和安全通信保驾护航。

此系统的开通结束了广州无跨部门协同的无线指挥调度网络的历史,标志着广州的治安、消防、卫生急救、公共设施、自然灾害等突发事件应急指挥与调度实现了统一接警、统一指挥、联合行动、快速反应。

责任编辑:DVBCN编辑部