TETRA与PoC对比

1、引言 PTT 又称为“一键通”，是一种实现 walkie-talkie 功能的移动话音业务，其特点是 呼叫建立时间短，说话时才占用信道，接听时只监听信道，接收方不需要摘机即可随时接 听下行的呼叫信息。 目前，PTT 业务的实现方式主要有两种技术体系结构，一种是基于信令通道的解决方 案，即通话过程中，语音数据和信令数据都汇集到事先建立好的电路通道上传输，这种方 式一般都基于专用的移动通信系统，就是通常所说的数字集群系统。另一种是基于 VoIP 技 术，即在移动终端和业务应用服务器间运行高层信令协议，把话音数据捆绑到 IP 链路上， 这种方式一般基于公众蜂窝移动通信系统，也就是目前比较流行的 POC(PTT over Cellular)业务。 数字集群和 POC 虽然都能实现 PTT 功能，但是在业务性能、目标用户群、组网模式等 方面都有很大的差异。本文将介绍二者的技术实现方式、网络结构特点，比较二者的业务 特点，说明它们各自的应用市场和发展方向。 2、数字集群技术 集群通信(trunked communication 或 trunked radio)的原意是将一些诸多类别的稀疏 容量的专用用户集中起来构成一个共同有效利用同一干线(总线)无线信道，进行以指挥调 度为主体的多用途、高效能专用无线通信。数字集群是现今专用无线通信的主体，它同属 于移动通信的范畴，可集调度、电话、数据、短信和多媒体图像于一体，PTT 呼叫方式是 数字集群的最重要的通信方式。与公众移动通信相比，数字集群具有一系列特殊功能，因 而在社会生活中起着不可获缺的重要作用。 目前，我国存在的主要数字集群技术是 TETRA，iDEN，GT800 和 GoTa。TETRA 和 iDEN 是在 2000 年推出的我国数字集群移动通信体制 SJ/T1128-2000 推荐的数字集群标准，在国 内已经有了商用的经验，但是 TE-TRA 和 iDEN 都是国外基于 TDMA 的数字集群标准，在核心 技术上没有完全公开。这两种集群标准没有解决技术向前发展和共网运营的管理问题。由 于无线通信技术正逐渐向第三代移动通信技术发展，集群通信由于面临的业务多样化和宽 带化也需要引入更先进的无线技术，集群必须走共网发展的道路才能降低使用的门槛。因 此，在国家的大力推动下，国内积极研制开发出了具有自主知识产权的、满足数字集群专 网和共网用户需要的 GoTa 和 GT800。GoTa(Global open Trunking architecture)是中兴 公司提出的基于 cdma2000 1x 的数字集群技术，GT800 是华为公司提出的基于 GSM 的数字 集群技术。 2.1 基于 cdma2000 的 GoTa 数字集群技术 GoTa 是基于 cdma2000 开发的数字集群技术。它采用 16QAM 和 QPSK 的调制方式， QCELP 语音编码技术，频分双工，上下行各 1.25M 带宽，间隔 45M。GoTa 的空中接口在 cdma2000 技术基础上进行了优化和改造，核心网采用独立的分组数据域，基于 A8/A9 和 A10/A11 标准接口，可以公开并标准化。 (1)GoTa 的基本体系结构包含终端、无线子系统 BSS、调度子系统 DSS。为了能支持电 话互联业务、数据业务和短信息服务，GoTa 还可以在其基本结构上接入交换子系统、数据 业务子系统及短信息服务中心。 (2)BSS 主要完成各种集群业务、数据业务和普通电话业务的无线接入功能，它由 BTS 和调度控制器 PDC 组成。BTS 完成 GoTa 基带信号的调制与解调、射频信号收发、无线资源 的分配等功能。PDC 完成无线资源的分配、调度呼叫控制、功率控制、集群呼叫切换、汇 集和分发集群语音数据流等功能。 (3)DSS 主要完成集群调度业务，它由调度服务器 PDS 和调度位置器 PHR 组成。它是集 群呼叫的总控制点，完成集群调度呼叫的处理，包括鉴别集群用户、建立各种集群呼叫、 判断集群 PTT 请求等。PDS 还接收反向链路来的集群语音数据，根据呼叫的性质再分发到 对应的前向链路。PHR 完成数据库的管理和配置功能，为集群用户提供群组注册、群组成 员注册，并提供集群成员的本地信息以及集群成员的业务权限记录，完成呼叫统计和计费 功能。 GoTa 具有一定的技术优势，解决了基于 CDMA 技术实现集群业务的关键技术。GoTa 采 用的呼叫方式是 PTT 方式的语音呼叫。为了提高呼叫接续速度，GoTa 定义了一套相应的体 制结构和协议栈，以满足集群通信系统的快速连接。为了支持群组呼叫，GoTa 优化了空中 接口，实现了同小区下同一群组的用户在呼叫时能够共享同一条空中信道。GoTa 在处理通 信连接时也采用了共享的方式，减少了网络处理呼叫的时延，对用户来说，信道选择和分 配过程是透明的。因此，GoTa 具有快速接入、高信道效率和频谱使用率、较高的用户私密 性、易扩展和支持业务种类多等技术优点。由于 GoTa 是在 cdma2000 技术基础上发展起来 的，因此 GoTa 还可以集成大量的业务(如呼叫普通用户、短消息、定位以及无线数据业务 等)，这些业务组合起来为专业集团用户提供综合业务解决能力。 2.2 基于 GSM 的 GT800 数字集群技术 GT800 是基于 GSM 开发的数字集群技术。华为公司提出的 GT800 数字集群系统分为两 个发展阶段。第一阶段是以 TDMA 技术为基础，对 GSM 网络的信令流程和网络结构进行优化 和扩展，实现 PTT 语音呼叫功能，提供快速呼叫、组呼、动态重组、优先级控制、遥开遥 闭、环境监听、故障弱化、虚拟专网等业务特性，满足共网集群用户的需求。数据传输方 面采用 GPRS 网络满足。第二阶段继承了第一阶段的业务特性，引入 TD-SCDMA 技术提供高 速数据业务和更高的系统容量，同时对网络和终端功能进行增强，提供端到端加密、直通 等安全保密方面的业务特性，满足特殊行业用户的需求。 GT800 数字集群系统汲取了 GSM 网络成熟稳定的技术特点，突出指挥调度应用节点的 作用，如 FFN(功能号码节点)、GCR(组呼寄存器)等，增加了排队设备，便于调度台接入网 络，为指挥调度应用提供更为灵活的支持。GT800 增加了用户接入管理平台，VPN 用户可以 直接管理本集团用户，引入了智能业务平台来支撑指挥调度扩充功能，同时还采用 GPRS 作 为数据承载平台，满足行业用户对数据传输的需求，计费平台的建设使集群共网运营商能 够采用更加灵活的运营方式来促进业务发展。 GT800 对 TDMA 和 TD-SCDMA 进行了技术创新，在共享信道增强、组呼、快速呼叫、动态重组、安全性增强、故障弱化等方面进行了技术改进，可以公开并标准化。GT800 通过 对无线空中接口的优化和呼叫流程的针对性设计，实现了满足专业移动用户严格的呼叫接 续速度要求。成功设计了增强半速率语音编码方式，使小区业务信道数量提高一倍，大大 增加了系统的容量。GT800 数字集群系统可以快速实现 PTT 功能，满足专用网用户对快速 呼叫建立的要求，适用于应急调度应用。 3、POC 技术 基于公众蜂窝移动通信网络的 PTT 业务称为 POC。POC 基于 2.5G 网络 (GSM/GPRS，cdma2000)或 3G 网络(WCDMA，cdma2000)，它充分利用了 GPRS 或 cdma 1x 移动 分组网络的特性，通过半双工 VoIP 技术来实现 PTT。同时，POC 还结合了即时消息， Presence 等业务属性，成为一种综合了话音和数据的个性化业务。 未来 PTT/POC 还将与基于存储转发的非实时的 PTM(Push-To-Multimedia)相结合，最 终成为 PTC(Push-To-Connect)。其中，PTM 是指通过按键发送非实时语音消息，MMS 等多 媒体消息的业务。在技术上 PTT 与 PTM 的主要区别是 PTT 使用基于 UDP/IP 的实时传输技术， 而 PTM 使用基于 TCP/IP 的可靠的存储转发技术。 在 POC 的国际标准颁布之前，各厂家对 POC 自由解释，提出了许多自由的解决方案， 这些方案大部分都是基于分组交换(PS)域的，即面向现有的 2.5G 网络，通过在 GPRS 或 cdma 1x 核心网上直接增加 POC 服务器来实现 POC 业务，因此可以称为“基于 PS 域的方案” 。国际标准方面，移动开放联盟(OMA)于 2003 年 4 月正式成立了 POC 工作组，制定相关的 POC 体系结构规范。新制定的 POC 国际标准要求 POC 基于具有 IMS 能力的 SIP/IP 核心网， 这种方案可以称为“基于 IMS 域的方案”。 3.1 基于 PS 域的方案 基于 PS 域的 PTT/POC 方案的特点是面向现有的 2.5G(GPRS，cdma 1x)，为了尽可能提 高 QoS，一般都采用一些私有的优化技术(如通信模式，编解码技术等)，互联互通性很差。 由于体系结构简单，技术难度低，对现有网络改造小，部署方便，成本低，便于试验网和 小规模的商用网。这种特点虽然不足以支持大规模的 PTT/POC 网络建设，但在 PTT/POC 的 发展初期仍对运营商有很强的吸引力。 在组网过程中，POC 服务器一般直接和 GGSN 或者 PDSN 相连，负责 POC 业务的提供。 由于没有统一的 IMS 网络支持，业务发现、地址解析、呼叫信令路由、鉴权、信令压缩等 功能都无法以规范的方式实现，因此 POC 服务器较复杂，一般难以支持漫游，无法组建大 规模网络。 3.2 基于 IMS 域的方案 (1)特点 基于 IMS 域的 POC 方案的特点是互联互通性很好，体系结构庞大而严谨，技术难度高， 需要增加 IMS 域实体，对现有网络改造大，部署难度大，成本高，是最终大规模商用网的最佳选择。 POC 使用的接入网既包括无线接入网又包括提供 IP 连接和 IP 移动性的节点。POC 使用 基于 IMS 能力的 SIP/IP 核心网来提供寻址、选路和漫游等功能。 (2)解决方案 基于 IMS 的 POC 解决方案主要包含 POC 客户端、POC 服务器、群组列表管理器、 SIP/IP 核心网等部分。其中，POC 客户端位于移动终端上，用以接入和使用 POC 业务。POC 服务器提供 POC 会话处理，提供媒体的分发，呼叫权控制，SIP 会话处理等功能，是 POC 业务实现的最重要的功能实体。群组列表管理器用于管理群组和列表信息；SIP/IP 核心网 基于 3GPP 和 3GPP2 的 IMS 能力，主要包括一些 SIP 代理和 SIP 登记服务器，负责 SIP 信令 路由，提供地址解析与寻址，支持 SIP 压缩等功能。 (3)在 IMS 域实现 POC 的三个关键技术 ·快速连接。POC 实现半双工呼叫，如果呼叫延迟超过 2s，用户将无法接受。减少呼 叫延迟的方法包括无线分组接入技术和 SIP 协议压缩。无线分组接入技术使移动终端可以 附着在 IP 网上保持永远在线的状态，在用户需要发送分组的时候才动态分配无线资源。用 户在启动 POC 业务时无需拨号，只需重新激活连接即可。SIP 协议的压缩可以减少信令单 元数据在无线信道上的传送时延，保证快速呼叫的建立。 ·信道共享。信道共享是在一对多的群组通话中，一个成员的话音可以被群组中所有 其他成员接听，即 POC 终端将语音封装成 RTP 包传送给 POC 服务器后，POC 服务器需要在 前向信道上将这些 RTP 包分发给群组中其他用户。每个成员和 POC 服务器都是 SIP Session，RTP 的媒体通道。POC 服务器在收到某个 RTP 媒体通道过来的 RTP 包后，只需向 其他媒体通道分发即可，由于是半双工通信，因此 POC 服务器也不需要混音功能，从而保 证了分发的速度和语音质量的均衡。 ·通话权控制。通话权控制即 floor c