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通信老兵深度讲解什么是专网通信

2016-5-5 16:47| 发布者: admin| 查看: 1468| 评论: 0

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摘要: 什么是专用无线  在很多人眼中,专用无线是一个低调、神秘、小众的领域,很多人甚至根本没有听说过。一提到无线技术,我们首先想到的就是我们手中的手机和经常被拉出来痛骂的三大运营商。那么什么是专用无线呢?  ...

什么是专用无线

  在很多人眼中,专用无线是一个低调、神秘、小众的领域,很多人甚至根本没有听说过。一提到无线技术,我们首先想到的就是我们手中的手机和经常被拉出来痛骂的三大运营商。那么什么是专用无线呢?

  简单来说,专用无线技术就是为专业用户提供无线通信服务的技术。在我们的圈子里,一般称之为专网,这也是为了和运营商的网络也就是公网进行区分。当然,专网的含义很广,并不仅限于无线网络,只是在这里,笔者为了偷懒就用了这个业内习惯用语。

  专用无线面向的用户包括军队、政府、警察、铁路、地铁、电力、石化、机场、港口、矿山、水利等等不同的行业用户,也就是说,专用无线一般不是给老百姓平时用的。专用无线网络承载的业务一般都涉及安全,因此建设这些网络并不以盈利为主要目的,保证业务安全保密和网络稳定可靠才是专用无线网追求的主要目标。

  专用无线网的业务包括语音和数据。除去专用的数据网,其他专网都是以语音业务为主,即使能够在网络中同时传输语音和数据,语音的优先级也是最高的,而且在未来相当长的时间里,这个局面也不会改变。有朋友会说,现在移动互联网发展如此迅猛,运营商都难逃管道的命运,凭什么专网还是以语音为主?其实这也是专网的用户对呼叫(请注意,这里的呼叫包括了语音呼叫和数据呼叫)快捷性的要求决定的。请各位试想一下,是你敲字快还是按下PTT直接说话快?答案显而易见。在语音业务中,又以一呼百应的组呼业务为最重要的业务,组呼建立时间也成为衡量一个专用无线技术最重要的指标之一。当然,由于技术进步,系统吞吐量不断提高,专网的数据业务重要性也在不断提升,只不过在实际应用中,专网更多是被用来进行调度指挥,语音的重要性仍然无法撼动。

  由于对安全性、可靠性、稳定性的要求很高,专网技术并不像很多人想象的那么先进。在我们对4G技术已经司空见惯的时代,LTE在专网中仍然是一个新兵,数字窄带技术仍在大规模建设使用,很多地方甚至还在用着模拟技术。但是落后并不意味着不好用,很多用户出于成本和使用习惯,对新技术并不青睐。当然,这也和我国对专用无线缺乏足够重视有很大关系,我们会在后面的章节对这个问题进行讨论。

  和很多人想的不同,专用无线的起源很早,甚至比公网还要早。下面我就简单讲讲专用无线技术的发展史。

军用专用无线发展史

  专用无线的发展非常早,可以说,无线技术一出现,专用无线就随之而来了。

  在专用无线的用户中,军队无疑是个大头头,这也是最早使用专用无线的用户。毕竟,无线技术的出现对军事通信技术起到了革命性的作用。当然现在,军用无线技术已经成为另一个专业的技术方向,而且牵扯到保密的问题,我们这里只是简单说说。

  最早的军用无线技术无疑是滴滴答答的电报,我们在战争剧谍战剧里看到的那些惊心动魄的情节无疑就是对这种技术的最好注脚。但是电报这玩意很麻烦,要通信还得预先约好时间,找个条件较好的地方,然后架电源(要考虑到当时的供电条件之差,野外更是困难),架天线(电报一般都是短波以上,要是长波,那得哭死),人工编解码(是的,你没看错,电报应该属于数字通信哟),滴滴答答的按……这还真是个大工程。

  二战的时候,MOTOROLA搞出了便携式的无线电话,大的几十斤,一个人就能背走,小的挂背包旁边就OK,端的是小巧玲珑。虽然通信距离短了些,但是架不住方便呀,更何况,语音呼叫省掉了麻烦的人工编解码过程,效率也大大提高。于是乎,我们经常能在美军二战片里见到一个大兵抱着个有两个大哥大体积的无线电话狂叫火力支援的镜头。后来国民政府也引进了些,只不过很多成了解放军的补给。建国后,我们国家借鉴了苏联和美国的技术,也能够自行设计生产这样的无线电话,只不过在我们心里,这些无线电话机有一个更响亮的名字——步话机。《英雄儿女》中王成背着步话机大喊“向我开炮!”的镜头影响了几代中国人。

  但是老式的步话机保密性很差,这也是模拟技术的通病。据说对越自卫反击战的时候,由于越南军队使用的电台很多都是中国支援的,我方的无线通话经常被窃听导致严重的泄密,后来特意找了一群温州通信兵,用温州话通话才达到了保密的效果。虽然这个故事未必是真实的,但仍然显示出模拟步话机应该被淘汰了。在80年代中国和欧美的蜜月期,中国从西方国家获得了跳频技术并消化吸收,再加上数字化时代的到来,用方言保密通话的尴尬已经一去不复返了。

  随着技术的发展,军事数据通信也已经得到了广泛的重视。世界上的主要军事强国都将信息化作为军事技术的发展方向,这其中,负责传输各种信息和命令的数据链无疑是最重要的技术之一。现在的数据链技术,包括了从海洋到地面,从天空到太空的所有范畴,战场上的人员装备都是链条的一个节点,真正实现了空天地一体化。当然,这里面,先进的军用无线技术无疑是最重要的技术基础之一。

  民用专用无线发展史1——我国引进的技术们

  说完军用无线技术,我们再说说民用的专用无线技术发展史。其实民用的专用无线才是我们这篇文章的主角,后面我们再提到专用无线这个词,都指的是民用的专用无线。喜欢军用无线技术的朋友请自行研究。

  话说民用的专用无线技术最早也是滴滴答答的电报,但是正像前文提到的,那玩意实在太笨重了,非专业人士根本就玩不转,更不要说常年按电键对手指的伤害。于是方便明了的语音通信就成了拯救数学不好的同学以及手指们的希望。20世纪30年代,美国警察在汽车上装上了电台,只不过这个电台是单工的,还可以用来听FM969(这是笔者非常喜欢的一个音乐电台),要想向上汇报,找电话亭吧。

  二战之后,无线技术有了大发展,语音双工和半双工通话已经不是问题,于是专用无线技术开始得到广泛的使用。这里面比较有代表性的就是铁路通信。我国从50年代开始,通过引进苏联技术和自行研发,在铁路设置无线调度系统,实现语音调度指挥,这一系统被成为无线列调,无线列调也成了列车行车“三大件”之一。时至今日,我国大部分铁路线依然在使用无线列调技术进行通信。

  20世纪60年代,现代意义上的对讲机在美国出现,后来在日本大规模发展。对讲机的出现,使得专用无线的终端更为轻便,也使得更多的行业开始引入无线技术。

  20世纪70年代末,模拟集群技术出现。集群技术参考了蜂窝技术,能够提供更加复杂的业务种类,适合更加专业的用户的需要。

  我国在上世纪80年代初引入了对讲机,一时间风靡大江南北,男女老幼无不为这种随时随地想说就说的新鲜玩意所吸引。在一段时间内,对讲机是被拿来当手机用的。但是随着时间的推移,对讲机易受干扰,通话距离有限,通话保密性差的缺点也开始暴露出来,再加上手机网络和固化网络慢慢铺开,对讲机慢慢退出了公网市场,重新回归其应有的角色上去。

  现在,模拟对讲机已经不是什么新奇事物,泉州出产的对讲机甚至可以做到百元以下。模拟对讲机也是目前存量最大的专用无线技术,我们可以随时随地在各种场合见到它们的身影。但是很多对讲机实际上是非法使用,因为我国规定,只有工作在409MHz上部分频点,发射功率不大于0.5W的对讲机才可以不用申请频率。另外,由于模拟技术的落后,我国也在努力推动模转数的工作。经过几次波折,预计到2017年1月,我国将不再为模拟设备发放新的型号核准证。

  我国用来替代模拟对讲机的技术主要是源自欧洲的DPMR技术。这是一种FDMA的低成本数字对讲机技术,工作频宽为6.25KHz。目前已经有很多厂家都推出了相应的产品,但是由于成本问题,目前看来,要全面替代模拟对讲机,还是有很长的路要走。

  80年代中期,我国引入了模拟集群技术,最先引入的应该是诺基亚的系统。集群这个术语是从英文“Trunking”翻译过来的。这个词本意是中继,现在在港澳台地区,集群系统一般都被称为中继系统。我国内地引入这项技术时,也曾开会讨论中文名称,一位老专家说,这项技术并不是传统意义上的中继技术,所以建议考虑其他名字,后来经过讨论,确定这项技术叫做集群技术。集群系统能够提供更丰富的业务,能够提供更广阔的覆盖,这吸引了像政府、公安这样需要更广阔覆盖的用户。我国大概有三分之一的城市建设了模拟集群网络,供政府或公安使用,这些网络现在仍在使用。

  但是我国在引入模拟集群时出现了严重的失误。由于缺乏规划意识和标准意识,我国先后引进了欧洲、美国、日本、新西兰等多个国家的模拟集群系统,结果出现了“七国八制”的尴尬局面,不同厂家之间的系统不能互通。直到现在,我国除了公安部曾经发布过模拟集群的标准外,并没有一个通用的行标。不过随着时间的沉淀,目前,我国模拟集群的体制基本都是采用MPT1327信令,模拟集群的价格也终于降了下来。

  模拟集群的缺点是显而易见的。模拟集群每个频点只能传输一路组呼,利用率很低。在一个三四线城市,无线频率占用较低的场景下使用还可以接受,在一二线城市这种无线频率资源紧张的情况下,这样的利用率逐渐让人无法接受。另外,模拟集群的数据业务单调的可怜,虽然可以传输一些简单的短信,但是无论是字数还是效率都远远落后于当时已经普及的公网2G技术,至于分组数据业务更是想都不要想。在IP化已经成为主流的今天,模拟集群已经严重落后,但是由于改造成本的问题,很多模拟集群仍然在继续服役。不过同样由于前文提到的模转数的原因,模拟集群也即将推出历史舞台。公安部在其牵头制定的PDT数字集群标准中明确提到要能够与MPT1327模拟集群互联互通并支持平滑升级。

  数字集群技术起源于上世纪90年代,当时向国际电联提交的技术体制有7种,来自美国、欧洲、日本、以色列,当时,我国还没有能力提出我国自有的数字集群技术体制。我国于上世纪90年代末开始研究制定我国的数字集群技术标准。当时入选的有摩托罗拉的iDEN、欧洲ETSI的TETRA、以色列的FHMA。最终,TETRA和iDEN成功入选,成为我国行标SJ/T11228-2000中的体制A和体制B。

  iDEN是摩托罗拉的自有技术,从系统到终端全部由摩托罗拉提供,技术封闭性非常高,而且摩托罗拉始终拒绝开放iDEN技术。因此,iDEN在中国并未得到广泛应用,仅在福建有一张iDEN网络,在其他地方也有几个小型的网络。目前我国应用最广泛的数字集群技术是来自欧洲的TETRA。

  TETRA是ETSI制定的数字集群标准,是第一个在制定之初就以调度指挥作为目标的数字集群标准(其他基本都是想搞公网没搞成再改成专网技术)。这个技术也是全世界应用最为广泛的数字集群技术,除了北美(主要是美国、加拿大)、日本(日本有其自己的数字集群标准)市场占有率较低外,在其他地区基本都占有优势,在欧洲则是占据统治地位。世界上的主流TETRA厂商基本都在欧洲(还有美国的MOTOROLA Solutions),世界上覆盖最广的TETRA网络和规模最大的TETRA网络分别位于瑞典和德国,都是国家网,欧洲很多国家都有覆盖全国的TETRA网络。不过世界上最大的TETRA城市网是中国的北京正通网,这也是亚洲最大的TETRA网络。另外,我国还有广州、深圳、上海、南京等城市拥有TETRA城市网,山东则拥有一张省级TETRA网络。在我国地铁专用无线系统领域,TETRA则占有绝对统治地位。另外,还有很多港口、机场、矿山、大型工厂等行业拥有自己的TETRA网络。

  TETRA采用TDMA,工作频宽25KHz,能够在一个频点上提供4个时隙,也就是4个业务信道,能同时传输4路组呼,并且支持低速的分组数据业务。目前的TETRA设备基本都实现了IP化,并且基本都开放了接口,支持第三方厂家做二次开发。在业务上,支持半双工的组呼和单呼,支持全双工单呼,支持紧急呼叫、优先级呼叫、短消息、状态消息、脱网直通(DMO)、单站集群、遥毙遥活、强插强拆、监听、环境监听等一系列复杂全面的调度指挥功能,直到现在,TETRA的业务模型仍然是一个极为优秀的范例被后来者模仿引用。TETRA在我国最初被认为适合做中小型的专网,而大规模的共网则看好iDEN,但是随着时间流逝,我国的大规模专用无线网络基本都采用TETRA技术,TETRA组大网的能力已经得到了实际验证。

  TETRA技术中对功放的要求很高,要求线性化非常好,原来我国无法做出这样的芯片,一切都依赖进口。由于西方国家对中国大陆进行武器禁运,而TETRA在欧洲是有军用背景的,因此,我国大陆的进口TETRA系统从未具备过空口加密功能。当时笔者是多么希望我国能有自己的集群技术,扬眉吐气一把。当然,这个愿望现在已经实现了。

  目前在我国主要的TETRA厂商是摩托罗拉和空客。空客的TETRA业务最早是诺基亚的TETRA部门,后来卖给了欧宇航(EADS),再后来欧宇航负责TETRA的子公司改名为Cassidian,再后来,欧宇航更名为空客,于是现在又改名叫空客了。空客的主要市场是政务网,例如北京、广州、深圳、南京等城市的TETRA网络均为空客的设备。摩托罗拉在地铁市场占据优势地位,也有一部分政务网市场,在很多中小型网络也有很大的市场。

  我国从2001年就开始研究TETRA技术。最早是哈工大和科立讯合作研发TETRA系统,但是由于当时的技术限制,仅做了一个实验室产品。后来这套系统被东方通信买了过去,再经过继续研发,终于推出了我国第一套国产TETRA系统——eTRA。我国最开始做TETRA终端的是海信、天津712厂、海能达等单位。我国第一台可批量供货的国产TETRA终端是天津712厂研发成功的,紧接着,海能达也推出了自己的TETRA终端并开始逐渐侵蚀被国外厂商把控的TETRA终端市场。后来海能达收购了原来德国R&S的TETRA业务,能够提供TETRA系统。前几年,54所也研发成功了国产TETRA系统。原本被摩托罗拉和空客垄断的中国TETRA市场终于被国产厂商打破了。

  TETRA技术最大的问题是互联互通的问题,这里指的不是与其他系统的互联互通,而是不同厂家之间的TETRA系统之间系统级的互联互通极为困难。这个问题是由于在标准制定时,由于设备商们希望能够垄断某一网络,而且当时对TETRA组大网的能力认识不足,在标准中留了能够让设备商添加私有协议的空子。当初,比利时和荷兰希望将边境地区的TETRA系统互联互通,但是,两边的系统不是一家,搞到最后也仅仅能够通5个组呼,其他的功能都没能实现连接。

  TETRA有一个国际性的组织,现在叫TCCA,原来叫TETRA MoU。和很多人的想象不同,这个组织不是一个技术标准组织,而是一个比较纯粹的产业组织。这个很容易解释,因为ETSI制定标准的时候,这个TCCA还不知道在哪里。这个组织并不紧密,开会的主要内容也是以产业发展为主,技术类的讨论基本没有。我国有很多厂商都是TCCA的成员,但对与TCCA的影响力还是要打一个问号的。现在我国有些设备商出于商业策略的考虑,将TCCA包装成一个十分高大上的组织,让别人觉得这个组织在技术、产业发展上都具有极高的影响力,实际上,这完全是错误的。笔者工作过的一家企业就是TCCA(当时还叫TETRA MoU)的会员,笔者当时从事的也是TETRA相关的工作。但是很少会去关注组织开会会说些什么。

  TETRA还有一个演进版本,叫TETRA 2。这个版本可以将TETRA系统的数据吞吐量提升十几倍。但是TETRA 2推广极为失败,全世界好像也只有匈牙利建设了一套实验网。目前,我们使用的TETRA技术仍然是在江津20年前就冻结的版本。

  最后还要简单介绍一个比较特殊的数字集群技术——GSM-R。说它特殊,是因为这种技术仅仅用于铁路和城市轨道交通行业(欧洲在一些地铁上有应用,我国没有),而并没有用在其他的行业中。

  GSM-R是欧洲制定的标准(说实话,欧洲在这方面确实厉害,本文就有DPMR、TETRA、GSM-R,以及后面会提到的DMR),是在GSM基础上结合铁路行业特点开发而成。这些开发主要包括组呼、优先级呼叫,基于位置呼叫等业务。因此,这套技术非常适合应用于铁路等轨道交通行业,而对于其他行业则并不具有技术优势。GSM-R以语音调度业务为主,并为铁路信号、列尾风压、列车状态、调度命令等数据业务提供窄带通道。

  我国在本世纪初开始对GSM-R进行测试验证工作,并首先建设了三条采用GSM-R的线路:大秦线、青藏线、胶济线,对应三个GSM-R厂家:诺西、北电、华为时光荏苒,诺西改回了诺基亚,北电在破产之后,GSM-R业务被奥地利的凯普施收购,同时,中兴也成为GSM-R的供货商。目前,我国的客运专线(包括高铁)以及其他新建线路均采用GSM-R技术,但从我国铁路整体来看,原有的模拟无线列调技术仍然占据着大部分线路。

  以上就是对我国引进的专用无线技术的介绍,经过三十年的发展,我们已经可以提供国产化的设备,打破了国外厂商的垄断。但是中国人仍然需要自己的专用无线技术,下面我们就介绍一下我国自主的专用无线技术的发展。

  民用专用无线发展史2——我国的自主集群技术(窄带集群)

  这回说说我国自主的窄带数字集群的发展历史和现状。

  我国最早的自主的数字集群技术是中兴的GoTa和华为的GT800。这两个技术均基于公网技术,在本世纪初提出,并且形成了行业标准。

  中兴的GoTa技术基于CDMA进行开发,华为的GT800基于GSM技术进行开发,可以提供组呼、单呼、优先级呼叫等语音业务以及数据业务。但是由于技术的先天性缺陷,这两种技术在呼叫建立时间、系统可靠性等方面存在不足,也不支持DMO,这大大影响了这两种技术的普及。相对来说,GoTa的发展要更好一些,在东南亚存在一些市场,并且中兴将GoTa做成了业务模块集成到了公网设备中。目前中国电信的公网集群业务很大程度上就是基于GoTa技术开展的。前几年,中兴成立了专门针对专用无线的子公司——中兴高达,这个高达就是GoTa的音译。而华为的GT800则发展很不顺利,仅有几个试验网,很早就取消了这条产品线。现在的很多华为员工甚至可能都没有听说过这个中国自主数字集群的技术先驱。不过这里也要说明,在2008年汶川地震时,位于重庆的一套GT800试验网在抗震救灾中发挥了很大作用。

  中国接下来研发的自主窄带数字集群技术是公安部组织的PDT技术。这套技术从大概2007年左右开始研发,汇集了一系列优秀的国内无线厂商。经过多年的发展,PDT现在已经形成了完整的产业链。

  PDT技术实际上是在欧洲DMR标准上进行的修改,增加了一些公安用户的特殊需求。PDT技术采用TDMA,工作频宽12.5KHz,可以在一个频点上提供2个时隙(业务信道),并且支持与MPT1327的互联互通,支持MPT1327的平滑升级,这也是考虑到了公安用户现存的大量MPT1327网络的问题。PDT的覆盖范围很广,实测可以拉距到100多公里,这个关键性指标要比TETRA高出近一倍(TETRA的极限理论覆盖半径是58km),可以大大降低组网建设成本。

  PDT产业仍然在发展,公安部对推动PDT下了很大的决心,特意将原公安标准中有关TETRA的规范作废处理,即使在原PDT牵头人马晓东落马后,也没有改变对PDT的政策。我国目前也已经建设了大量的PDT网络,比较有代表性的就是新疆的网络,这套网络在新疆反恐工作中起到了非常重要的作用。

  但是,从某种程度上说,PDT是一种一经推出就已经落后的技术。PDT仍然是一套窄带数字集群技术,在业务复杂程度等方面较TETRA稍差。PDT的最大数据吞吐量仅为9.6kbps,即使乘2(乘2后与TETRA的工作频宽相同)也赶不上TETRA已经很可怜的28.8kbps。另外,由于PDT技术刚刚开始大规模普及应用,设备价格也比较高,对进口的TETRA设备没有形成明显的价格优势。这些都对PDT的推广形成了不利因素。但是,我们绝对不可否认PDT的作用。这是我国第一次通过自己努力开发出的能够得到行业市场认可的窄带数字集群技术,是我国研发自主知识产权的专用无线技术并形成完整产业链的一次成功尝试。

  民用专用无线发展史3——宽带集群

  我们前面介绍的都是窄带专用无线技术,随着时代的发展和技术的进步,宽带技术的兴起不仅影响着公网技术,也成为专网技术的发展方向。

  和很多常喷我国只会山寨的“愤青”们想的不同,我国在研发宽带数字集群技术方面处在世界领先水平,已经站在了世界的前面。国外至今也没有已经商用的宽带集群系统,而我国在这一领域已经发展了近十年。

  其实在GoTa和GT800的路线图中,就已经包含了平滑过渡到CDMA2000和TD-SCDMA的路标,但是由于这两套技术实际上是失败的,并没有得到大规模商用,因此也就没有实现宽带的理想。

  我们理解宽带集群的概念,就是宽带+集群。实际上,宽带集群往往是从宽带接入开始,后期再增加集群功能。但集群功能是一道技术上的天堑,宽带接入的技术很多,但是绝大部分都没能发展出集群技术。比如美国在几年前就在几个大型城市建设了大型LTE专网,用于公共安全,应急等领域,但这张网络仅作为宽带接入使用,因此,虽然这张网是专网,但却不是宽带集群。

  我国最先提出宽带集群概念的是北京信威。在经历了SCDMA退网以及TD-SCDMA研发被大唐划走的阵痛后,信威在2007年研发推出了我国,甚至是世界上第一套真正意义上的宽带无线集群技术——McWiLL。McWiLL采用TDD双工模式,可以提供标准意义上的集群功能业务,并且能够提供宽带数据传输能力,在5MHz频宽上能够提供最大15Mbps的吞吐量。相对于之前的窄带集群技术,这个吞吐量指标发生了质的变化,能够为用户提供视频业务和高速数传业务,是真正意义上的宽带集群。我国根据McWiLL技术制定了全世界第一个宽带集群标准,并将1785~1805MHz频段划给了McWiLL。

  McWiLL在我国的电力、机场、应急、铁路场站等市场占有一定的市场,并在海外建设公网,直到现在,McWiLL技术也仍然在不断的演进,但是McWiLL技术始终没有大红大紫,这其中有很多原因。除了信威公司自身的问题外,我认为最重要的原因,就是McWiLL存在和iDEN、GoTa、GT800一样的问题,就是关键技术专利都在信威自己手中,再加上国家对于专网缺乏足够的认识和规划,以及市场竞争等原因,McWiLL的产业链始终没能做大,直到现在,也只有信威能够McWiLL的产品,这最终导致McWiLL在与LTE竞争时由于产业链的问题完败与对手。

  McWiLL是我国第一次在专用无线技术领域全面领先世界(至今欧洲、美国还没有宽带集群技术,仅有专用宽带无线接入技术,且应用时间晚于McWiLL)。作为我国具有完整知识产权的宽带集群技术,McWiLL的业务模型和应用模式成为后来的宽带集群技术最重要的参考之一。McWiLL也有一些自己独有的技术,其实是值得后来者参考和学习的。但遗憾的是,技术并不能决定市场。

  由于信威公司的变动,一部分原信威的人员在陈卫的带领下创建了无线绿洲公司,并研发出了eWIN宽带集群系统。说实话,关于eWIN的资料很少,到现在我也不知道这套系统的技术细节,我曾经猜测过这种技术是否是基于WiMAX进行开发的,但是无法找到任何佐证。无线绿洲现在已经被重庆力帆收购,主要的业务方向也变成了车联网、物联网。我希望能有了解内情的朋友补充一下eWIN的相关内容,非常感谢。

  随着LTE技术的不断普及,宽带集群技术发展的基础已经转向了来自于公网的LTE技术。我国最先基于LTE技术开发集群技术的公司是鼎桥。鼎桥大概是从2010年左右开始研发基于LTE的宽带集群系统和终端。由于鼎桥是华为和诺基亚的合资公司,因此鼎桥采用的硬件平台是华为的,但是集群协议栈则完全是自己开发的。

  2014年,在工信部电信研究院的牵头组织下,业内的各大设备厂商、芯片商、科研机构、高等院校、集成商、用户等共同组织发起了宽带集群(B-TrunC)产业联盟。B-TrunC集群技术基于3GPP R9版本的LTE技术,在原有的技术架构上进行了增量开发,同时兼容标准LTE技术,技术性能与LTE完全相同。B-TrunC联盟汇集了鼎桥、中兴、华为、普天、信威等业内最顶尖的设备商,并在2014年就推出了一系列行业宽带集群标准,并被CCSA采纳为我国LTE宽带集群标准。是我国自主开发的基于LTE的被业内广泛认可并建立了完整产业链的第一种宽带集群技术,在世界上也是开了先河。目前,已经有信威、鼎桥、中兴、普天、华为通过了B-TrunC的功能测试。目前,我国已经在多个地区的多个行业中采用了基于B-TrunC标准的宽带集群系统。2015年,国家无委相继发布了两个文件,将1447~1467MHz和1785~1805MHz两个频段划给了采用TDD的专用无线系统(不仅仅是集群),其中1.4GHz频段作为公共安全等共网使用频率,1.8GHz作为各行业专网使用频率。

  B-TrunC技术在世界上的最主要的竞争对手是3GPP的R14版本,也就是所谓的McPTT技术。与B-TrunC不同,R14版本集群技术的基础是eMBMS,系统网元结构相较于B-TrunC更为复杂。R14版本计划是在2016年3月份发布,目前应该刚刚推出,设备成熟时间计划是2017年。不过目前,国外很多厂商也开始了基于R14版本的设备试验和演示。

  B-TrunC最大的问题其实并不是在技术上。相反,B-TrunC与3GPP R14相比,技术、产业链更为成熟,能够提供现成设备,更为重要的是,B-TrunC的技术标准已经成为了我国的行业规范,这些都是3GPP R14无法相比的。但是B-TrunC联盟之前的思维仍然是一种技术学术型的思维,也就是这套技术搞出来了就OK了,至于后面如何推广,推广成什么样子,联盟并不怎么关心,或者说,也不知道如何去推广。而3GPP R14靠着国际通信巨头的影响力,从孕育的时候开始就获得了各方的瞩目,西方出于技术保护等方面的考虑,还是主要考虑将3GPP R14作为其窄带数字集群发展的方向。

  当前,B-TrunC与3GPP R14主要的争夺领域是我国铁路下一代移动通信系统的技术体制。B-TrunC的优势是成熟,在国内获得了更多厂家的支持,也有较大规模的应用案例,弱点是产业推广不力,在国际上没有获得广泛的影响;3GPP R14则和B-TrunC正好相反,由于出身高贵,获得了国际上的广泛关注,但是其技术、设备、产业链等尚不成熟,还没有商用的案例。

  这里要提一下很多人关注的华为。华为的LTE专网系统叫做eLTE,但是可能很多人想不到的是,eLTE仅仅是一个名称,并不代表一套固定的系统。前文曾经提到,鼎桥的宽带集群系统是基于华为的平台设备进行开发的,所以如果需要采用集群系统的项目,华为就会直接采用鼎桥的设备,如果仅仅需要传输数据,则有可能采用华为自己的产品。目前,华为是国内唯一一家明确支持3GPP R14版本的厂家,而且基本放弃了对于B-TrunC的支持。事实上,华为通过B-TrunC测试时采用的设备也是鼎桥的(这个在业内根本不是秘密,华为eLTE和鼎桥Witen设备除了LOGO之外,基本没什么区别)。从华为公司本身来说,采用获得国际厂商认可的R14版本技术,可以简化产品线,有助于在国际上进行大规模推广,并且摆脱鼎桥在专网领域的牵制,这从商业策略来讲是非常正常的。但是从我个人的想法来看,我更希望作为中国乃至世界通信领军企业的华为,作为具备提供从芯片到整个系统设备完整产品线的一流企业(只不过华为海思提供的芯片仅限于华为和鼎桥使用),能够尽力推动我国自主知识产权的B-TrunC技术走出去,获得更大的市场,为我国民族通信技术的发展尽更多的力量。

  以上就是我国最主要的专用无线技术发展情况,这里主要介绍的是以语音为主的专网技术发展,我们国家从引进国外技术开始,经历了种种困苦,经过多年不懈的努力,终于在宽带集群时代站在了世界的最前端。但是,从广义上来讲,专用无线系统并不是仅仅包括以上我所介绍的内容,后面我会介绍其他一些类型的专用无线技术和应用场景。

  其他一些专用无线技术的简单介绍

  如果看了前面的几篇,那么我们可以发现,前面介绍的基本都是以语音通信为主的专用无线技术,是以超短波为主的无线系统。那么,难道专用无线的领域仅仅包含了对讲机和集群吗?显然不是。这一篇,我就简单介绍一下其他几种专用无线系统,包括电力专网、地铁车地无线系统、还有应急相关的一些技术。由于笔者才疏学浅,这里介绍的肯定不够全面,也不能包含所有的其他类型的专用无线系统,也希望其他熟悉的朋友批评指正。

  首先介绍一下电力的专网。电力系统在输配电网上采用了多种数据采集技术,主要用于设备监控、数据采集、远程抄表等数据业务。这些数据通过专用有线、公用无线网、专用无线网等通道进行传输,以前还有通过电力线传输数据的,但是效果并不十分理想,现在用的已经比较少。从以上可以看到,电力专网的主要业务是数据,和语音并没有什么关系。我国给电力专网划分了230MHz频段上的一部分窄带频点用于数据传输。原来一般用的是数传电台,但是现在电力也开始考虑采用LTE技术实现电力专网的升级换代。目前在230MHz电力LTE做得最好的是普天,普天创造性的采用了一种特殊的载波聚合的技术,将230MHz上的那些窄带频点拼了起来,这一技术尚未有其他厂家实现。其他厂家,例如鼎桥、华为、中兴、信威等基本都是根据工信部【2015】65号文,采用1.8GHz频段的LTE设备,虽然设备实现简单,但是也有覆盖范围小、建设成本高、会有与其他行业抢频段的情况。但是目前,电力还没有下定决心大规模更新自己的专网,这也是考虑到建设成本的问题,毕竟,采用公网传输的一次性投入要低得多。

  下面介绍一下地铁里面的无线数据网络。在我国,绝大部分的地铁线里面一般有五张无线网络:以语音集群调度业务为主的专用无线系统,一般采用TETRA系统,现在也开始考虑采用LTE宽带集群实现;为公安服务,主要提供语音业务的公安无线系统,原来经常用MPT1327,现在基本上都是PDT;为广大人民群众提供公网手机覆盖的民用无线系统,这个一般都是引入运营商地面基站的信号;为车载PIS系统、车载CCTV系统、以及其他监控数据业务提供无线通道的车地无线网络;为信号系统(一般是CBTC)提供列控信息传输通道的DCS无线系统。后面这两个系统都是传输数据业务的,原来一般用的是WLAN技术,现在随着LTE技术的成熟,各地都开始考虑或者已经开始用LTE替代WLAN。与LTE技术相比,WLAN技术易受干扰、单点覆盖范围小、互联互通性差、高速性能差、空口开销大、安全功能弱,所以在地铁业界已经形成了用LTE替代WLAN的广泛共识,中国城市轨道交通协会也在制定地铁LTE系统的规范并已经发布了以CBTC为主要承载业务的R1版本。

  接下来说一下公安图传。公安部门原来都是以语音为主,但是随着时代的发展,对视频的需求也逐渐迫切起来。我们现在经常见到警察在胸前会别一个执法记录仪,这个就是一个摄像终端。但是执法记录仪仅支持本地录像,并不具备实时上传的能力,实际上就相当于一个装着存储卡的摄像头。于是公安部门开始建设公安图传系统,解决现场视频实时后传的问题。当然,无线传输通道有很多,这里仅介绍本地无线图传,至于动中通这样的通过卫星传输的系统不在本段介绍。公安图传系统一般工作在340MHz频段,原来一般采用的点对点微波传输,这种技术已经非常成熟而且已经广泛应用,公安系统也曾发文促进各地的图传系统建设。但是传统的图传系统仅支持点对点,也就是一对系统仅支持一路传输,建设密度较大,频谱利用率低,移动性较差。因此业内一些厂家也开始将宽带集群技术,比如McWiLL和LTE应用到图传领域。这些技术是蜂窝结构,可以点对多点,支持更多的业务,但成本相对较高。据笔者了解到得情况,目前尚未有支持340MHz的LTE系统,但是已经有了340MHz的McWiLL图传系统。

  接下来简单说一下应急。事实上,应急并不能算是一个行业,只能算是一个场景,毕竟各个行业都有自己的紧急情况下的场景需求,这里只是简单说一下其中包含的一些技术。首先是卫星通信,这并不是一个新奇的技术,铱星、亚星、欧星、海事卫星等很多种卫星系统都已经得到了广泛的使用。卫星系统不仅仅能够提供语音通信,也可以提供数据通信,由于卫星系统的覆盖范围大,可靠性高,一般不受地面环境影响,因此在所有的应急系统中,卫星通信都是一个重要的组成部分。另外,卫星系统提供的定位功能也是非常重要的,现在常用的有GPS、GLONASS、北斗等。其中,我国的北斗系统还支持短信功能,这在应急场景下是非常有用的。但是卫星系统的建设成本和使用成本都很高,所以平时很难用到,也只有应急这种无需考虑成本的场景下才会大量使用。其次是短波通信,这个也是一种古老而成熟的技术。短波通信距离远,成本较低,支持语音和低数据量业务。但是短波系统架设并不方便,主要是天线尺寸较大,而且无法传输大数据量业务,更重要的是,短波通信受时间、天气等因素影响很大,通信质量的稳定性较差。不过现在的短波电台一般都支持自动调整的功能,尽量减少这些自然因素的影响。应急场景中也会大量用到对讲机和集群系统,这里不说简单的对讲机,只说集群系统。由于应用场景中的基础设施往往很不完善,所以一般情况下,这时用到的集群系统往往都是小型便携式系统。这些系统有些是可以利用中小型汽车的箱子,有的甚至是人员背负的方式进行运输。最后说一下MESH自组网技术。MESH也叫网孔,实际上就是一种无中心的通信系统,每一个MESH设备都是一个节点,不仅可以接收到发给自己的信息,也支持作为一个传输节点将上一个节点发来的信息转发到下一个节点直到传输到接收目的地。目前很多MESH系统都支持语音和数据通信,不过由于要考虑到跳转所需资源,每一跳都会有吞吐量损耗,所以支持多少跳和每一跳的损耗是衡量一个MESH系统的重要指标。另外,MESH系统的各个节点很可能是不停运动的,所以要不停的调整无线信道状态,因此信道收敛时间也是一个非常重要的参数。一个MESH设备往往支持多种对外接口,常见的有WIFI、网口、模拟摄像头等,这些都是对设备外延的考虑。


鲜花

握手

雷人

路过

鸡蛋

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