集群通信的优点和缺点有哪些呢

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本文导读目录：

1、集群通信是什么意思？

2、集群通信的优点和缺点有哪些呢

3、集群通信介绍

4、一呼百应的集群通信

5、集群通信,什么是集群通信

6、通信方式中的集群通信

　　一：集群通信是指在一个网络中，多个计算机或者设备之间可以通过共享的资源和协作的方式进行通信，从而实现更高效、更安全的数据传输和信息交流。这种通信方式可以提高的可靠性和性能，并且可以支持大规模的数据处理和分析。 　　二：集群通信主要用于构建分布式，它可以将多个独立的计算机或者设备连接起来，形成一个整体，从而实现资源共享、负载均衡、容错处理等功能。同时，集群通信也可以用于构建云计算、物联网等复杂的大型网络环境。 　　1. Our company has implemented a cluster communication system to improve the efficiency of data transfer and collaboration among different departments. (我们公司已经实施了集群通信，以提高不同部门之间数据传输和协作的效率。) 　　2. With the help of cluster communication, our research team was able to process and analyze a large amount of data in a short period of time. (借助集群通信，我们的研究团队能够在短时间内处理和分析大量数据。) 　　3. The cluster communication technology has greatly enhanced the security and stability of our online platform. (集群通信技术极大地提升了我们在线的安全性和稳定性。) 　　4. In order to improve the scalability of our system, we have adopted a cluster communication approach to connect multiple servers. (为了提高的可扩展性，我们采用了集群通信方式连接多台服务器。) 　　5. The cluster communication protocol we developed has been widely adopted in the industry for its high efficiency and reliability. (我们开发的集群通信协议因其高效和可靠性已在业界广泛应用。) 　　1. 集群通信也可以被称为“分布式通信”，它们都指的是通过连接多个计算机或者设备来实现资源共享和协作的通信方式。 　　2. 在云计算领域，集群通信也被称为“虚拟集群”，它们都是通过虚拟化技术将多个物理设备连接起来，形成一个整体。 　　3. 另外，集群通信也可以被称为“并行计算”，它们都强调通过并行处理来提高的运算速度和处理能力。 　　4. 同样具有类似功能的技术还有“网格计算”、“分布式存储”等，它们都是基于分布式架构来实现数据处理和资源管理。 　　5. 集群通信也可以与“负载均衡”、“容错处理”等概念起来，它们都是集群通信的重要特性，可以提高的可用性和稳定性。　　集群通信是指在一个区域内，多个设备之间进行通信，具有以下优点和缺点： 　　优点： 　　网络覆盖范围广：集群通信可以在一个区域内实现多个设备之间的通信，覆盖范围相对较广，可以满足多种应用场景的需求。 　　通信效率高：集群通信可以实现多个设备之间的同时通信，通信效率相对较高，可以提高通信效率和工作效率。 　　系统可靠性高：集群通信可以实现设备之间的自组织和自适应，系统可靠性相对较高，可以提高系统的稳定性和可靠性。 　　灵活性强：集群通信可以根据实际需求进行灵活配置和调整，可以满足不同应用场景的需求。 　　安全性高：集群通信可以采用多种安全机制，如加密、认证等，可以保障通信的安全性。 　　缺点： 　　系统复杂度高：集群通信需要实现设备之间的自组织和自适应，系统复杂度相对较高，需要投入大量的研发和维护成本。 　　通信质量不稳定：集群通信受到环境因素的影响，如信号干扰、信道衰落等，通信质量相对不稳定，需要采取相应的措施进行优化。 　　能耗较高：集群通信需要设备之间进行频繁的通信，会消耗较多的能量，需要采取相应的节能措施。 　　安全性问题：集群通信需要采用多种安全机制，如加密、认证等，但仍存在一定的安全隐患，需要加强安全管理和监控。 　　部署和维护成本高：集群通信需要在设备之间建立通信网络，需要投入大量的部署和维护成本，对设备的要求也较高。 　　综上所述，集群通信具有网络覆盖范围广、通信效率高、系统可靠性高、灵活性强和安全性高等优点。 　　集群通信系统的作用 　　集群通信系统是一种用于组织和管理大规模集群网络的通信系统，其主要作用包括以下几个方面： 　　实现集群内部通信：集群通信系统可以实现集群内部节点之间的通信，包括节点之间的数据传输、消息交换、命令控制等功能，从而协调和管理集群中的各个节点。 　　管理集群资源：集群通信系统可以对集群中的各种资源进行管理，包括计算资源、存储资源、网络资源等，可以实现资源的动态分配、调度和优化，从而提高集群的利用效率。 　　实现集群间通信：集群通信系统可以实现不同集群之间的通信，包括数据传输、消息交换、协同计算等功能，从而实现分布式计算和资源共享。 　　提高集群安全性：集群通信系统可以实现集群节点之间的安全通信，包括数据加密、身份认证、访问控制等功能，从而提高集群的安全性。 　　实现集群监控和管理：集群通信系统可以实现集群的监控和管理，包括节点状态监测、故障诊断、性能评估等功能，从而实现对集群的全面管理和控制。综上所述，集群通信系统可以提高集群网络的效率、安全性和管理水平，具有重要的应用价值。 　　集群通信系统的组成有哪些 　　集群通信系统是由多个节点组成的分布式系统，其主要组成部分包括以下几个方面： 　　集群节点：集群通信系统中的节点是系统的基本组成部分，可以是计算机、服务器、存储设备等。节点之间通过网络进行通信和协作，从而实现分布式计算和资源共享。 　　集群网络：集群通信系统中的网络是节点之间通信的基础，可以是局域网、广域网或者专用网络。网络需要具备高速、稳定、可靠和安全等特点，以满足集群通信系统的要求。 　　集群通信协议：集群通信协议是节点之间通信的规则和标准，用于确保通信的正确性、可靠性和安全性。通信协议可以包括数据传输协议、消息传递协议、命令控制协议等。 　　集群管理软件：集群管理软件是用于管理和控制集群的软件，可以实现节点的监控、故障诊断、资源调度、安全管理等功能。常见的集群管理软件包括OpenMPI、Hadoop、Kubernetes等。 　　集群应用程序：集群通信系统的应用程序是基于集群通信系统开发的分布式应用程序，可以利用集群的计算和存储资源，实现高性能计算、大数据处理、机器学习等应用。常见的集群应用程序包括PARALLEL、MapReduce、Spark等。综上所述，集群通信系统的组成包括集群节点、集群网络、集群通信协议、集群管理软件和集群应用程序等多个方面，这些组成部分共同协作，实现集群的高效、安全和可靠运行。　　一、 集群通信系统的概念 　　集群(英文名为：Trunking),是一种多用户共用一组通信信道而不互相影响的技术。集群这一技术概念其实已在双向的无线通信领域中被广泛应用。 　　集群通信系统能使大量的用户共享相对有线的频率资源，即系统的所有可用信道可为系统内所有用户共用，具有自动识别用户，自动并动态地分配无线信道的功能，是一种多用途，高效率的移动调度通信系统 　　二、 集群通信系统的特点 　　1、 集群使用的频率 　　集群的工作频段为800兆频段，具体的： 　　· 上行频段为：806～821（MHz）;下行频段为：851～866(MHz); 　　· 邻道之间的频率间隔为：25KHz; 　　· 集群系统中，通信的双方（基站和用户终端）采用两个频率为一组，实现双向通信； 　　· 一组频点的上下行频率间隔为：45MHz; 　　2、 集群通信的工作方式 　　集群系统中基站采用双频全双工的工作方式，用户终端则根据不同的工作模式采用不同的工作方式： 　　调度模式下，采用双频半双工方式； 　　电话模式下，若用户终端为全双工类型的终端可采用双频全双工方式；若为单工用户机，则只能采用双频半双工方式； 　　双频全双工的定义：通信双方采用两个频率为一组，通信的任何一方在发射的同时也能接收，操作方便，无需进行按键通信。 　　双频半双工的定义：通信的双方采用两个频率为一组，通信的一方（基站）为全双工方式工作；另一方为单工方式，即在发射的同时无法接收，在接收的同时也无法发射，只能采用按键发话，松键收听的方式。 　　3、 集群系统的组网方式 　　模拟集群系统一般采用小容量大区制的覆盖（又称为单站结构），模拟联网的集群系统和数字集群系统一般采用大容量小区制的覆盖（又成为蜂窝网结构）； 　　所谓大区制是指用一个基站覆盖整个业务区，业务区半径一般为30km左右，以可大至60km。大区制一般可容纳几千至上万用户。 　　所谓小区制是将整个服务区话分为若干无线小区（有称基站区），每个小区服务半径为2～10km。采用该组网方式的系统中频率可以重复利用,而且根据小区分割模式不同可采用不同的频率复用方式。 　　4、 集群系统的基本功能 　　集群系统所共有的基本功能如下： 　　1、具有强劲的调度通信功能； 　　2、兼备有与公共电话网和公共移动通信网互联的电话通信功能； 　　3、智能化的用户移动行管理功能； 　　5、 智能化的无线信道分配管理、系统控制和交换功能； 　　三、 集群通信系统分类 　　1、按控制方式分 　　有集中控制和分布控制。集中控制是指一个系统中有一个独立的智能控制器统一控制、管理资源和拥护。分布式控制方式是指每个信道都有一个单独的控制起，这些控制器分别独立的控制、管理相应的系统资源和一部分用户。 　　2、按信令方式分 　　有共路信令和随路信令方式。共路信令是指基站或小区内设定了一个专门的信道作为控制信道，用以接收用户机发出的通信、入网等请求信号，同时传输系统的控制信令，向用户下达信道分配信息和用户通知信息。 　　3、按通话占用信道分 　　有信息集群、传输集群和准传输集群。信息集群是指用户完成一次通信后，该信道仍为该用户保留一段时间（一般为10秒左右），以确保该用户在这段时间内再次呼叫时仍能成功占用信道，如此来保证信息的完整性；传输集群是指当用户完成一次通信后，新道立即释放，以提供系统再次分配，如此来提高系统资源的利用率；准传输集群是介于以上两种之间的一种集群方式，即信道保留的时间略短于信息集群（一般为3秒左右）。 　　4、按信令占信道方式分 　　有固定式和搜索式。固定实是指信令信道（控制信道）是系统中固定的一个信道，用户在入网或业务请求式固定向该信道发起请求；搜索式是指信令信道不固定，由系统随机指定，用户每次入网或业务请求均必须搜索信令信道。 　　模拟集群 　　一、设备及组织结构 　　本公司三个集群基站均采用美国MOTOROLA公司生产的集群移动通信系统SMARTNETII，系统组成如图所示，主要由中央控制器、电话互联终端、集群信道机、收发天线共用器、天线、系统管理终端、系统监视终端、移动台和手机等设备组成。如图3-1 　　中央控制器： 　　负责控制和管理整个系统的运行，包括：选择和分配可用信道；监视话音信道活动；监测和报告告警情况；为系统管理提供接口等。 　　电话互联终端(CIT)： 　　是集群通信网与有线电话网的接口，供调度台和移动台自动接入有线电话网之用。 　　集群信道机： 　　分为控制信道和话音信道，提供中央控制器与用户设备间的接口。每个信道机要求一部发射机和一部收发信机全双工工作。 　　系统管理终端： 　　提供系统操作员输入或修改系统运行参数、设备状态及告警报告、调整系统定时及系统接续参数、报告信道工作状态及控制用户接入系统等。 　　天馈系统： 　　天馈系统包括从天线到传输线接头为止的所有匹配、平衡、移相或其他耦合装置，包括天线、发射机合路器、接收机多路耦合器、传输线、雷电保护和避雷器及塔顶放大器等。 　　模拟集群系统组织结构图 　　二、功能简介 　　1、 用户终端实现的功能： 　　组呼：通话小组是集群系统中最基本的通信组织。通过用户机编码可以将多个用户机编在一个通话小组中，用户机按键进行组呼，只有同一组码的用户机才能与本小组内的成员进行通信。 　　私线呼叫（单呼）：一个用户机能有选择性地指定用户与其建立单独通话。 　　呼叫提示：由一方用户机发起的对另一方用户机的寻呼，被叫的一方机器会间隔几秒钟发出"嘟嘟"的响声，直到被叫用户响应，同时被叫方的机器将会显示主叫方的用户ID；被叫用户此时若直接按键，会向主叫方发起一次私线呼叫。 　　电话互连：集群用户可以通过系统拨打有线电话（市话、长话），市话用户也可通过二次拨号与集群用户建立电话通信。 　　紧急呼叫：由用户按紧急呼叫键发起，紧急呼叫具有最高等级，当信道遇忙时，通常有两种方式：队首式和强拆式。 　　2、 系统管理实现的功能： 　　系统对用户机ID码的识别和管理 　　用户每一次申请，系统都必须对其ID码进行认别，以辨别其合法性及小组归属。 　　用户机功能的遥闭、授权、开启 　　系统可以根据需要对分散在各处的用户机进行空中关闭---遥闭或开启。系统也可以对用户机优先等级、电话功能等进行远程授权或取消。 　　遇忙排队 　　当用户发起呼叫申请时，系统内无空闲信道，则系统记录下用户机的ID码并进行排队，按一定的程序进行处理。 　　动态的信道分配 　　由系统中央控制器根据系统当前的状态按一定的顺序进行向用户提供动态的信道分配。 　　故障弱化模式 　　当中央控制器或所有的控制信道故障时，系统会工作在故障弱化模式下，这时所有用户机以常规模式工作，占用用户机编程时设定的故障弱化信道进行通信。 　　系统的故障诊断和处理、状态监视、系统参数的调整 　　· 系统能对于当前发生在信道机或控制器部件上的故障作出响应和处理，将故障的部件自动暂闭，以使系统不再将用户的通信分配上去。 　　· 系统对当前的运行状态进行不断的监视，如哪些/哪个信道机被占用，哪些空闲，哪些故障等，以便在信道分配时作出准确的处理。 　　· 系统内有大量的参数，可以通过系统管理终端进行及时的远程调整。 　　数字集群 　　IDEN(Integrated Digital Enhanced Networks)是美国MOTOROLA公司生产的800M数字集群移动通信系统，这个系统是利用了多项先进的数字话技术，能在一部iDEN用户机上集成了调度、电话、短信、数传四项功能。其先进的无线射频技术使得一个25kHz的载频上容纳6路话音，从而使得有限的频点得到了更大程度的利用。iDEN数字集群通信网具有大容量、大覆盖区、高保密和高通话清晰度的特点。 　　1、 组织结构及设备 　　iDEN的基本组织结构包含：调度子系统、互联子系统、操作维护子系统、计费及用户数据管理子系统和基站子系统； 　　运行管理中心（MSO）：是上层网络控制和交换设备所在的机房，负责执行系统的日常管理，为长期的网络工程系统监控和规划工具提供数据库资料。在MSO中包含的子系统为：调度子系统、互联子系统、OMC子系统、计费及用户数据管理子系统； 　　操作维护中心（OMC）:承担对全网设备的管理，对运行参数进行设置和修改，收集运行数据，监控系统运行情况。 　　计费及用户数据管理子系统（ADC）：实现对用户进行的开、关、授权、采集计费数据等功能。 　　基站子系统: 包含了分布在全市各个方向上的基站（EBTS-增强型基站传输系统）。各个基站通过E1数字中继线路与MSO设备联接。在本公司的iDEN基站系统中目前分布在外环线以内的基站均为3扇区的基站，分布在外环线以外的基站为全向基站。 　　调度子系统包含以下设备： 　　调度应用处理器（DAP）：为调度通信提供了总体的协调、控制和实时的调度呼叫处理，实现了调度通信时所需的资源管理、用户访问控制、位置跟踪和调度子系统内所有设备的网络管理，同时也为OMC子系统提供接口；DAP包含了D-HLR、D-VLR、i-HLR 　　· D-HLR：调度归属位置寄存器，是一个驻留在硬盘上的用户数据库。用以记录用户与调度通信相关的身份码、权限、通话组号、开设的调度业务类别等； 　　· D-VLR：调度访问位置寄存器，是一个驻留在内存上的用户数据库，用以记录在系统中当前一开机的调度用户状态、位置以及相关权限等； 　　· i-HLR：分组业务归属位置寄存器，是一个与分组数传业务相关的用户数据库，用以记录为用户的分组数传业务分配的IP地址； 　　快速分组交换机（MPS）:在DAP的控制下将来自基站的话音分组进行复制，根据DAP的指令在各个基站之间实现话音分组的交换。 　　移动数据网关（MDG）:是一个企业基叫环路由器，通过该接口网关可以建立起与其他intranet或internet的互联路由 　　互联子系统包括以下设备： 　　移动交换中心（MSC）:为iDEN用户的电话通信提供了控制管理和实时的呼叫处理和话音交换功能。另一方面，又为MSC与公共电话网（PSTN）之间的互联提供了接口。MSC包含了T-HLR和T-VLR 　　· T-HLR：电话归属位置寄存器，是一个集成在MSC交换机核心内的用户数据库。记录了所有用户与电话通信相关的身份码、业务类型和状态等。 　　· T-VLR:电话访问位置寄存器，是一个驻留在交换机核心内存上的用户数据库。记录了当前开机用户的位置、状态等。 　　短消息业务服务中心：（SMS-SC）为用户的短消息提供接收、存储和转发功能。 　　基站控制器（BSC）: 是基站与MSC之间的接口，又称为A接口。它一方面实现了将电话通信的话音从EBTS接续至MSC进行交换；另一方面也将公共有线电话网内的交换信令转换为移动电话应用信令，为移动用户与PSTN之间的通信建立信令握手。BSC包括BSC-CP,和BSC-XCDR 　　· BSC-CP（基站控制器-处理器）：承担呼叫处理，包括信令转换、话音接续等。 　　· BSC-XCDR(基站控制器-话音变码器): 提供PSTN网内使用的PCM话音编码和iDEN EBTS系统内使用的VSELP话音编码之间的转换 　　iDEN基本网络结构 　　二、关键技术 　　· 时分多址TDMA技术：是把时间分割成周期性的帧，每一帧在分割成若干个时隙。然后根据一定的时间分配原则，使各个移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接受各移动台的信号而不混扰。同时基站发向多个移动台的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动台只要在指定的时隙内接收，就能在合路的时隙中把发给它的信号区分出来。 　　iDEN系统把每个25kHz信道分割为6个时隙，每个时隙占15ms。 　　· VESLP语音编码技术（矢量和激励线性预测编码技术）：将90ms的模拟话音压缩为15ms的数字信号。以适应其在一个15ms的时隙信道内传送。 　　· M-16QAM调制技术（多路复用-16点阵正交振幅调制技术）：这是一种专为集群系统设计的调制技术这种调制方式具有线形频谱，克服时间扩散产生的影响。 　　三、 承载业务 　　1、新增的用户机功能 　　新增的调度功能： 　　· 组呼 　　--本地呼叫（支持用户在其归属的Service Area的小区内进行呼叫） 　　--选区呼叫（支持用户选择某一Service Area进行呼叫） 　　--广域呼叫（支持用户在iDEN区域网络的任何位置进行呼叫） 　　· 单呼 　　--私线呼叫 　　--呼叫提示 　　· 紧急呼叫-在按下紧急呼叫按钮后，允许该用户强拆本组用户在用的通信，使本组内所有成员均收听到其话音； 　　· 单站操作模式（ISO）---- ISO功能支持当一个基站失去与MSO的链接后，仍能保持在该机站范围内的受限的调度功能 　　· 移动用户状态消息----允许有增强功能的MS单机向iDEN增强型调度台或其他有此功能的MS发送预定义的状态短信； 　　· 多组通信（MSTG）---- MSTG支持调度模式下可访问一个主要的通话组和3个辅助的通话组; 　　增强的电话功能： 　　· 蜂窝小区和双工漫游 　　· 呼叫等待、三方会谈、呼叫转移 　　· 自动漫游和越区切换 　　短消息收发功能-在用户机不具备接收短信的条件下（如:关机、不在服务区或手机存储器已满等），信息存储在短信中心内，在用户可以接受时（如开机并在服务区内等），信息发送给用户； 　　分组数传功能-在16QAM调制技术下，一个载频的传输速率为22Kbit/s; 　　2、新增的系统管理功能 　　（1） 配置管理，如：改变显示基站设备及系统网络管理设备的配置、改变和显示控制用户机的数据库、报告所有数据库的最新数据、确定用户机的使用功能等 　　（2） 计费管理：记录用户机在空中的使用时间和时长，输出记录的数据到计算机 　　（3） 错误诊断管理：显示各类设备的故障报告、告警报告、输出各设备的状态变化信息、进行环路反馈的测试等。 　　（4） 安全保密管理：控制有关人员对系统资源的访问、提供用户机的无线遥毙、开启功能等。 　　（5） 运行管理：对运行着的设备进行有针对性的监控、收集和处理各类运行数据。 　　四、用户机编码结构 　　· IMEI(international Mobile Equipment Identifier)-国际移动终端设备身份码，这是一台用户终端再生产过程中有生产厂家根据国际标准给移动台设立的，在国际范围内唯一的机器编号。该编码长15个字节，编写在移动台硬件芯片(如SIM卡)中。 　　· IMSI(International Mobile Station Identifier)- 国际移动台身份码，这是由服务提供商为移动台设立的，在国际范围内唯一的身份码。改编码长15个字节，系统首先在上层网络设备中进行分配，在数据库中建立并存储起IMEI于IMSI的唯一对应关系，移动台在首次开机注册时在通过了系统鉴定后，由控制信道上读取并自动存储在移动台内存中。 　　· TMSI(Temporary Mobile Station Identifier)-临时的移动台身份码，这是由系统在移动台每次的开机或更新位置区域时分配的编码，在VLR范围内唯一。该编码是为了防止用户身份的盗用，同时节省呼叫建立的时间。 　　· MSISDN(Mobile Station ISDN)-移动台ISDN号码，是一个电话号码，它唯一地标识了移动它在iDEN网和PSTN网内的身份，iDEN用户在电话通信时使用该号码。该号码长度部超过15个字节。 　　· FLEET & MEM-调度大组号及成员号，大组号在整个iDEN系统内唯一的标识了一个单位或团体；成员号则在该大组范围内唯一的标识了一个调度用户单机。 　　· Talkgroup-通话组号，在FLEET范围内唯一，它将FLEET范围内的成员组织为一个一个独立调度的小组。 　　五、 用户机与系统之间的部分叫呼过程 　　1、关于用户机的身份码分配过程 　　? 首先由管理员登录到系统管理终端连接到系统的HLR(归属位置登记器)，将记录在用户机CPU内存中的串号（IMEI-国际移动设备标识符）登记到HLR中，为其分配一个在系统中有效的且唯一的IMSI（国际移动用户标识），以及一系列的其他参数，包括编组情况。所有这些参数必须确保在HLR内正确地成功注册。 　　在HLR中IMEI和IMSI必须都保持唯一，即一个IMEI对应一个IMSI，一个IMSI也只能分配给一个用户机。 　　2、 用户机在系统中的登记过程 　　用户机的每次开机时与系统之间相互传递数据的过程为登记过程。 　　用户机在注册后的首次登记时将IMEI通过基站传送至系统中心设备，系统收到后与用户机之间执行鉴证过程。当鉴证通过后，将IMSI、Individual ID（一个半固定的身份码）等通过基站发送给用户机。 　　用户机以后每次的开机时所触发的登记过程向系统发送IMSI，在鉴证通过后收到Individual ID等。 　　用户机在成功地开机登记后到关机之前，每次位置更新和业务通信申请时，均向系统传递Individual ID。 　　用户机的鉴证过程： 　　系统HLR产生一个随机数，传送到系统的CPU上执行一次运算（特定的运算程序）得到与此随机数相应的结果值，保存在VLR（访问位置寄存器）中。随机数通过基站发送给用户机。 　　用户机收到随机数后由用户机的CPU进行相关的运算，并将其得到的结果数通过基站传送给VLR，VLR将此结果数与系统运算的结果数比较，两数相等，则鉴证正确，通过；反之则鉴证失败，系统拒绝该用户机入网。　　提起集群通信，大家可能会感觉到比较陌生，但是在生活中我们时常可以见到警察叔叔们手里时常拿着“步话机”用于相互联络，这些“步话机”基本上就是集群系统的手持终端。集群通信与公众移动通信一样，也经历过模拟制式向数字制式的过渡，但集群通信的发展比公众移动通信的发展要慢得多，人们对集群通信的认识尚有待提高，因此有必要对集群通信作一些介绍。 　　1、集群通信概述 　　通俗地讲，集群通信就是一种通过基站中继来实现的“一呼百应”的移动通信系统，它是一种介于公众移动通信与普通对讲机之间的一种通信体制，目前在我国主要用于各种专用部门的指挥调度和应急指挥等。 　　“集群”是从Trunking或Trunked这两个英文单词翻译过来的，Trunk的本意为“树叉”、而和通信有关则可译为中继或干线。但中继又和Relay有关。所以，后来老一辈的移动通信专家们认为译成中继或干线会和真正的中继和干线相混淆，而从它的集小群为大群的意思来说就确定为集群了，这样集群通信就这么叫上口了。 　　集群通信系统示意图 　　从Trunked的含义来说，应该是“系统所具有的全部可用信道都可为系统的全体用户共用”，即系统内任一用户想要和系统内另一用户通话，就可以借助在中心控制台的控制下，利用空闲信道沟通联络，进行通话。 　　集群通信系统除具有普通电话的功能外，还具有以下特点： 　　（1）用户的分级管理功能：集群系统把用户分成若干个群组，每个群组具有不同的优先级别。在每个群组内还可以为用户设置不同的优先级，在通话过程中，本组高优先等级的组成员可以直接抢占低优先级组成员的话权。 　　（2）一呼百应的呼叫功能：集群系统提供了组呼、紧急呼叫和广播呼叫等3种“一呼百应”的功能。所谓组呼，就是指用户发起的一对多的对讲呼叫，组内成员可以通过按PTT键申请话权讲话，通话过程中，同时只能有一个成员讲话，其他成员只能听；紧急呼叫是一种在紧急情况下的特殊对讲方式，具有最高呼叫优先级，用以在最短时间内、以最便捷的方式将信息通报给预先指定的用户或者群组；广播呼叫是一种特殊的组呼，与组呼的不同点在于只有主叫可以讲话，而被叫方没有话权。 　　这一功能看似与普通对讲机一样，但两者有最大的区别在于：虽然普通对讲机也能实现“一呼百应”的功能，但普通对讲机的每个用户之间没有优先级，不能分组，一旦“其他”用户调到同一频率上，则能听到呼叫，也能发起呼叫，从而产生干扰或泄密。 　　（3）摇毙和复活功能：当某一集群终端不慎遗失或者其他特殊情况发生时，为避免重要信息外泄，此时管理者就可以使用遥毙功能作空中杀机，使其不能开机使用；对于可恢复的遥毙，系统也可以使用复活功能使该终端正常使用。 　　（4）共用频率：将原分配给各部门的少量专用频率集中管理，供各家一起使用，从而提高了频率资源的有效利用率，这就像汽车和马路一样，当只有一条车道时，汽车只能在这条车道上按序行进，汽车可能行驶较慢，而当有两个以上车道时，汽车就可以“见缝插针”，这就是“共享”，通过“共享”，可以极大地推进汽车的行进速度，提高汽车的流量。 　　（5）共用设施和共享覆盖区：由于频率共用，就有可能将各家分建的控制中心和基地台等设施集中合建，形成更大的覆盖区域，各家可以设置虚拟控制台来控制联络自己的用户，从而极大地节省网络投资。 　　（6）改善服务：共同建网，则信道共用可调剂余缺，共同建网时总信道所能支持的总用户数要比分散建网时这些总信道分散到各网的各自信道所能支持的用户数总和要大得多，因而也能改善服务质量；集中建网还能加强管理和维护，因而可提高服务等级，增强系统功能等。 　　集群通信系统的应用 　　2、集群系统在我国的发展情况 　　我国在1989年开始引进模拟集群系统，1990年投入使用，主要基于MPT1327信令标准开发的，且得到一定的应用和推广。尽管2001年信息产业部无线电管理局下发《关于800MHz集群频率使用管理有关事宜的通知》（信部无[2001]518号），规定所有模拟集群通信系统在2005年12月31日之前必须停止运行，但时至今日一些传统模拟专网仍在运转。 　　随着数字通信技术的发展，集群通信系统也开始向第二代的数字技术发展，最主要的特点是采用了TDMA(时分多址)和CDMA(码分多址)通信方式。国际电联（ITU）也推荐了一些数字集群通信系统，如iDEN（综合调度增强性网络）、TETRA（全欧集群无线电）和FHMA （跳频多址）等等，而在我国的标准中共推荐了四种技术体制，即TETRA 、iDEN、GT800和GoTa。 　　（1） TETRA系统 　　TETRA[2]（Terrestrial Trunked Radio）是欧洲电信标准协会（ETSI，European Telecommunications Standards Institute）制定的数字集群标准，大量借鉴了GSM（Global System for Mobile Communications）概念，采用TDMA（Time Division Multiple Access）制式，载波带宽25kHz，分4个时隙，调制方式为π/4DQPSK，支持蜂窝式连续覆盖。主要工作频段为350MHz 、400MHz和800MHz。Tetra标准在指挥调度方面考虑较多，定义了不同的网络工作方式，规定了话音、电路数据、短数据消息、分组数据等业务以及多种附加业务。TETRA系统在调度功能上是比较完善的，所以它非常适合做专网，尤其是军队、武警、公检法等单位。它是我国应用最多的一种技术制式，如北京的正通网、广州的亚运专用网等。 　　（2） iDEN系统 　　iDEN（integrated Digital Enhancde Network）是Motorola公司研制、生产的一种数字集群移动通信系统，兼有双工电话互联、数据和短消息等功能，将数字调度通信和数字蜂窝通信综合在一套系统之中，主要工作在800MHz频段。 　　iDEN为基于TDMA多址方式的调度通信/蜂窝电话集成系统。它在传统大区制调度通信的基础上，大量吸收了数字蜂窝通信的优点，增强了电话的互联功能，并采用小区复用蜂窝结构，提高了网络的覆盖能力。iDEN系统的载波带宽25kHz，分6个时隙，调制方式为M-16QAM，支持调度、电话互联、电路数据/传真等业务。 　　（3）GoTa数字集群通信系统 　　2004年3月18日，中兴通讯推出其全球领先的GoTa（Global open Trunking architecture）数字集群通信系统。这是国际范围内首次由中国企业发布具有自主知识产权的数字集群通信产品。GoTa数字集群通信系统，也是世界上首个基于CDMA（Code Division Multiple Access）技术的真正的数字集群系统。GoTa的含义是开放式集群架构，采用目前CDMA移动通信系统中最新的无线技术和协议标准，并对其进行优化和改进，使其能够符合集群系统的技术要求，同时又具有很强的共网运营能力和业务发展能力，可充分满足集群未来发展的需求。与目前较为成熟的几种集群技术相比，GoTa集群系统具备完全自主知识产权，空中接口和体系结构采用了目前第三代移动通信系统所采用的技术，频谱利用率更高，容量更大，支持业务更多，而且投资少、部署方便，因而具有广阔的技术和业务发展空间。 　　在GoTa系统的设计中充分考虑了数字集群通信共网的特点，面向移动运营商开发设计，充分考虑了移动商务用户的需求，可以用一部终端将集群调度业务、普通语音业务、分组数据业务、众多增值业务（短信、定位）等多种通信服务集成于一个网络中。GoTa系统的灵活性高、性价比优异和功能全面等特征，为运营商开辟出更多的赢利空间。 　　目前，GoTa已成功应用于2005年的南京第十届全国运动会、2008年的第29届奥运会青岛奥帆赛和2009年的山东第十一届全国运动会。 　　（4） GT800 　　GT800系统是由华为公司研发的基于GSM技术的数字集群系统。华为公司研发GT800系统是面向国内数字集群市场需求，参考现有数字集群系统的业务特性，尤其是在快速呼叫、群组业务、优先级控制、安全保密、故障弱化方面进行了大量工作，可提供满足国内专业移动通信需求的完整集群调度业务。同时，为满足用户对高速数据业务的需求，GT800通过GPRS技术，实现可变速率的数据传输功能。GT800可以提供广泛的业务，包括基本通话、短信、集群调度、优先级抢占、快速接续以及基于位置的路由等，同时还提供基于GPRS的数据业务。GT800适合集群通信的共网运营，也适合民航、铁道、水利、市政、交通、建筑、抢险救灾、矿区等专业部门自建专网。 　　3、四种集群通信系统的技术指标 　　集群通信系统目前已广泛应用于各行各业，如铁路、民航、水电、油田、港口、轻轨和地铁、公、检、法、安全以及军队、武警等等部门，而且四种技术体制均在使用，为了便于比较，我们把四种集群通信系统的技术指标列表[4]如下： 　　参考文献： 　　[1] 郑祖辉.集群通信系统及其数字化.今日电子.1996.8 　　[2]Terrestrial Trunked Radio. http://en.wikipedia.org/wiki/Terrestrial_Trunked_ 　　Radio 　　[3] 张昌胜.集群通信系统教程 　　[4] 全球数字集群市场发展概况. http://tech.c114.net/159/a151855.html　　什么是集群通信 　　集群通信业务是指利用具有信道共用和动态分配等技术特点的集群通信系统组成的集群通信共网，为多个部门、单位等集团用户提供的专用指挥调度等通信业务。集群通信系统，是一种高级移动调度系统，代表着通信体制之一的专用移动通信网发展方向。 CCIR称之为Trunking System（中继系统），为与无线中继的中继系统区别，自1987年以来，更多译者将其翻译成集群系统。 　　集群通信的应用 　　数字集群通信网主要应用于政府管理部门、工商企业、公安、铁路、交通、水利、能源、工商、税务、证券等企业内部联络和指挥控制。同时，某些专业人士对它也有极大的需求。无论大型演习或是防讯抗洪斗争，有了全通网，调动千军万马从此无需千呼万唤；警察执勤巡逻，可以利用手机即时与其专用数据中心查证，伪造证照立马现形。 　　数字集群通信系统因其先进的技术特点满足了众多专业用户无法在传统通信业务中解决的需求，发展空间广阔。美国著名数字集群运营商Nextel已建立了覆盖全美的数字集群商用共网，成为唯一能在美国全境自动漫游的系统，目前用户已超过1000万，并且连年赢利，成为美国电信运营商中的佼佼者,深受广大投资者追捧。在欧洲，英国Dolphin电信公司的数字集群通信系统已覆盖全英97%人口的地区，每个用户的股票市值已超过六千美元。法、德、芬兰等许多欧洲国家也正在建设数字集群通信网。国际数字集群协会的专家经分析认为，数字集群将在今后几年内成为无线通信的最有增长潜力的市场，其用户数将增长到公共移动用户的1/5以上。 　　集群通信系统的特点 　　(1)集群通信主要是以单工或半双工方式来工作，故两用户通话只占一对频率(一个信道)：蜂窝通信是无线电话，是有线电话的延伸补充和发挥，它采用全双工工作方式，故两用户通话要占两对频率(两个信道)，所以从频率利用率讲集群通信要高。而从通话来讲则蜂窝通信要方便一些。 　　(2)集群通信系统主要采用信道动态分配方式(单工或半双工)，蜂窝通信系统采用信道固定分配方式，即把信道分配给两用户固定使用(全双工)，故当两者具有同样的信道数时，在一个区域内集群通信系统可容纳更多的用户。 　　(3)集群通信系统主要是大区、小区覆盖；而蜂窝通信系统是小区，微小区，甚至微微小区覆盖。 　　(4)集群通信系统主要是无线用户对无线用户(包括调度台)，而无线用户与有线用户间通话是少量的。由于集群通信系统是指挥调度系统，所以通话时间不能太长，并有限定的通话时间；而蜂窝通信系统主要是无线用户与有线用户之间的通话，因为是无线通话，故与有线电话一样，话务量较大、通话时间长、对通话时间不限制。 　　(5)集群通信系统的用户具有不同的有先等级和特殊功能；而蜂窝通信系统内的用户是同级的，也不具有特殊功能。所以有人称集群通信是一呼百应，蜂窝通信是一呼一应。 　　(6)集群通信系统的入网时间短，一般为300-500毫秒；蜂窝通信系统则较长，通常要几秒时间。 　　(7)集群通信系统是为集团用户服务的；蜂窝通信系统是为个人服务的。　　举例而言。2000年,在冰岛发生的里氏6.6级地震中,多个GSM网络宣告停工,而由一家名为STICKLA的网络运营商的集群通信系统却维持了正常的工作,不仅没有发生通信中断,并且在震后的救援工作中起到了非常重要的作用。 　　旨在指挥调度 　　集群通信能有这么大的能耐,与其根本特性有关。集群通信网的主要业务就是指挥调度,应该说,集群通信在很大程度上就是为“应急”通信而设。所以从这个角度看,在危机中使用集群通信服务最普遍最恰当的用户群应该是政府部门、电力、消防、防汛等公共事业部门、还有公共安全、公共运输、市政服务、医疗急救等部门,以及一些相关的大型企业集团。而中小规模的商业型企业使用集群通信的必要性不是很大,因为如果不是破坏性很强的危机,中小企业完全可以通过移动电话等其他通信方式进行沟通。 　　我国的集群通信服务能力 　　我国目前正处于由模拟集群网向数字集群网过渡的阶段。 　　近年来,由于数字技术的迅猛发展,特别是各种新业务的不断出现,模拟集群固有的频率利用率不高、功能单一、不易联网、不便加密、系统容量小、覆盖范围小等缺点,已难以满足政府各部门的需求;另外,这些网多为本系统或本部门专用,多种制式、信令不一、无法兼容,网与网之间不能互联互通。因此,更新、改造和升级模拟集群成为当务之急。换言之,集群通信数字化成为我国集群通信发展的大势所趋。 　　事实上,目前我国已有或正在建设一些较大规模的数字集群网,比如:福建省集群无线电话公司iDEN系统;应用TETRA通信系统的“九广铁路”项目;广州地铁二号线指挥调度系统;广州市公安局110社会联动系统;深圳市运联通通信服务有限公司之“交通通信移动数字集群系统”;湖北全通网;四川前锋股份集群通信网;民航机场集群通信网;上海国脉集群通信公司集群通信网;南宁市政府城市应急联动系统;北京无线政务网;铁道部800MHz陆地集群无线电系统等。 　　利用共网 　　一般来讲,集群通信网有专网、共网之分。简言之,专网是由某个政府部门或企业事业单位自建专用的集群网;而共网则是由某个运营公司来运营,主要由投资商来投资,在某个区域内构成一 　　个几万或十几万用户的大网。一般地,我们讲的对外提供集群通信服务的集群网就是共网。 　　共网的用户主要是集团用户,他们可以像使用蜂窝手机那样到运营公司去购买用户终端、缴纳入网费和通信费等。 　　在这个大网中,这些不同的部门和行业又可各自组成一个群(组)进行各自的调度指挥,而群组之间相互不会干扰。这种网真正能发挥集群通信的特点,即:共用频率、共用信道、共享覆盖区、共享通信业务和“集小群为大群”等。 　　在我国,无论是专网运营,还是共网运营,都需要申请执照,而且设备投资与网络维护成本都不小。因此,对有些企业集团、政府部门而言,如果利用共网就不必为频率、中继线、资金的筹划而伤脑筋,也不必为设计、建网而花功夫了。 　　享受集群通信 　　那么通过共网,企业、事业单位又可以享受到什么呢? 　　以北京无线政务网为例。据了解,该项目计划于2004年上半年完成第一期网络建设,并发展5万用户,覆盖北京市城区和郊区卫星县城以及沿途高速公路;2006年前完成第二期网络建设,网络最终规模达到15~20万用户,并与周边省市及环渤海湾地区联网漫游互通,实现广域全程不间断指挥。 　　该项目建成后,将是我国目前最大最先进功能最丰富的指挥调度通信网,它将成为北京市指挥调度信息传递的重要的共用信息平台。 　　北京市党政机关、公安政法、交通运输、金融保险、医疗急救、市政管理、体育文化、工商税务、航空、电力、消防、防汛、建筑、旅游、企事业等各行各业以及武警、军队等,如果上述各单位需要并愿意进入该网,都可以在该网络共用平台上,利用该系统独特的“虚拟专网”功能为各单位建立一个虚拟专用网络,这如同自己拥有一个单独的指挥调度通信专网一样。 　　在这个虚拟专网上,各单位不仅可以下达指令,完成指挥调度通信,同时还可以对自己的成员进行管理,如编组、对不同级别的成员设置不同的权限、查看通话记录、查看每个成员的状态等等;该网可提供以指挥调度通信为主的调度电话(单呼、组呼、广播)、调度数据(状态信息、短信息)、双工电话(如同大哥大)、IP分组数据等基本业务和自动车辆定位、遥测遥控等多种增值业务服务;各单位还可用手机在移动环境下与本单位小交换机(PABX)的用户通话,也可从本单位信息数据库调用查看有关资料和地图信息、照片数据等;可以使用网络具有的优先级、紧急呼叫、动态重组功能和呼叫建立时间短的特点,在出现突发事件以及重大紧急情况时,还可以利用空中编程,将需要参加的党、政、军、民多个不同单位和人员立即组成临时通话组,迅速形成应急通信能力,实现对事发现场的实时、统一指挥。

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