[烛光生存狂]-[ZT]数字集群通信——城市应急通信不可或缺的手段

2008年5月12日注定是中国人民永志难忘的日子，汶川发生强烈地震，成都地区有非常明显震感。地震发生后引起市民急剧恐慌，大多数人不知所措，城市交通拥堵。据媒体报道：成都移动网络随即产生超出平常5倍的试呼次数，网络严重拥塞，市民使用短信联系，而公网短信延迟严重。重灾区汶川、茂县、黑水，绵阳、平武等地顿时成为信息盲岛。当晚12时，仅中移动退服基站最多时达4457个。14日16时，中国电信的汶川、茂县、黑水，绵阳、平武等5县尚未恢复对外通信。随后几天，电信、网通、移动、联通、卫通和中国交通通信中心急调数百部海事卫星电话、全球星手机交到地震灾区，供通信、交通、卫生、公安、电力、部队等救援队伍及媒体使用。

幸运的是，成都市政府于2004年建设了一套高效的800MHz TETRA数字集群政务网，该通信网络覆盖成都市三环路以内及双流、机场高速公路，由信息办负责管理，供市政府相关部门日常指挥调度使用。成都政务网的使用单位包括市委、市政府领导，办公厅，应急联动指挥中心，公安局（含122、119、110），卫生局（含120），地震局、城管局、交通委员会、商务局、市无委、政府网站等。自投入运行以来，在多次大型活动、突发事件处置中发挥重要作用。

地震发生，市政府立即与各个应急部门联系，启动应急预案。网管中心确认数字集群系统功能状态正常，当天下午收到摩托罗拉公司准备提供援助的通知。13日上午，网管中心向重要抢险救灾用户增发应急备用终端，确保市政府到各个一线部门的指挥调度通信畅通快捷。这天集群系统呼叫业务量达到震前的10倍。

5月14日，抗震指挥部前移至都江抗震指挥部前移至都江堰，急需解决都江堰指挥通信问题。信息办当即决定：在都江堰架设基站，开通单站集群通信。当天调集备用基站，连夜抬上山安装，并确定都江堰指挥部编组方案。15日凌晨，都江堰单站集群基站开通。5月15日一早，都江堰指挥部、都江堰政府部门和救灾相关单位接收到用户机，使成都和都江堰政府能及时掌握都江堰灾情，实现统一指挥。成都信息办和政务网的卓越表现，被誉为“地震中永不消逝的电波”。

1．城市应急通信和数字集群通信系统

近20年来，全球灾难事件发生频率越来越高，造成的损失越来越大，影响越来越严重。无论是恐怖事件（美国911、英国伦敦地铁爆炸）、自然灾害（汶川地震、美国飓风）、技术事故灾害（北美大停电）都在不断重复着一个事实：公众通信网络在大规模灾难事件面前显得十分脆弱。当灾难袭来，人人都求助于移动电话或者固定电话，公众通信网络超负荷运行，致使网络拥塞甚至瘫痪。公众通信网面对海量的话务冲击不可避免地无法满足市民通信的需要。

近十年，公众通信网也实现了快速“一键通”的按讲通信功能（PoC），实现公网的增值业务。实际上，以应付突发事件而言，单靠公网应对，可能导致公众与专用要求全局瘫痪，甚至即便像PTT之类增值业务应用，当公众网业务流量压力巨大时，其快速群呼之类响应也远不如人意。公众通信网在“快速接入、多功能调度、灵活指挥”等方面，离应急反应的要求相差尚远，完全不能满足“关键任务通信”的一线人员处置紧急事件的需要。公网、专网各有其自身市场定位，不可不切实际地笼统强调公网PTT增值作用可替代专用移动通信的所有功能、作用与实际应急联动等需求。

从用户体验和运营商的价值来看，PoC不仅要实现目前以讲话为对象的“一键通”，而且是更广义的促使人机界面快速连接的有效手段PTC/PoC(Push To Connect over Cellular)，可以使任何人在保持语音通话的同时能同时收发多媒体内容而无需中间切换，还可以使此PoC与现场呈现、功能喜好及定位等多种业务功能相结合，充当MMS、即时消息、状态呈现、图片视像收发等诸多新业务快速处理的有效集成工具。

政府和公共安全专用通信网被归为所谓“关键任务通信网络”，它作为一种专用通信网络，与公众通信网络不同，专为满足政府和公共安全用户的独特需求而设计与建设。它用以确保公共安全人员随时随地通过畅通、安全、可靠、有效的通信基础设施进行应急通信，快速反应和行动。一旦发生危机，不论是自然灾害还是人为灾难，该网络将提供不间断的通信和情报。这些能力为作出高效、及时的应急反应提供了至关重要的信息和行动支持。这在反应速度可以拯救生命的时刻至关重要。

面向城市应急联动的专用无线通信网要求大容量、高度可靠、大范围覆盖、多业务、多种应用，经过对抗地震等突发的自然灾害和为奥运会的指挥调度通信的保障，TETRA数字集群通信技术已经引起了国家有关部门的重视。

2．数字集群通信的设备组成

数字集群网络由移动交换中心，基站、调度台和用户机组成。

基站分布在各地点，提供良好无线电覆盖。用户设备包括无线电台、调度台和网管设备。无线电台可以在网络提供的覆盖区内漫游，用户使用无线电终端（称为移动台）接入网络。调度台是固定用户设备，接入网络提供的高级特性和设备，使调度员与移动用户高效率通信，并可以管理移动群组，用调度台（Dispatch console）接入网络。调度台安装在指挥中心，还可以和录音设备、接处警系统、数据库系统等集成。网络管理设备负责管理和维护数字集群网络，系统提供各种应用，使网络管理员可以高效管理网络，用网络管理终端（NMT）接入应用。

3．数字集群通信的功能

数字集群通信的功能可以分为：话音通信功能、数据传输功能、系统辅助功能、单站集群功能、调度台功能、应用开发功能（API）和系统可靠性功能。

话音通信是人与人通信的最有效、最便捷的方式。话音通信功能包括组呼、通播组呼叫、紧急呼叫、个呼、电话互连呼叫等。组呼是调度指挥最基本的方式，它接通迅速，直接按PTT键对讲，采用半双工通话方式，应具有通话组优先扫描功能。通播组呼叫是面向分层级的有组织用户的指挥的一种特别的组呼功能，每个通播组包含若干个通话组，与组呼操作方式相同，双向语音沟通。

用户机设有紧急呼叫按键，按紧急呼叫键后先给相关调度台发送紧急告警状态信息，可设定“热麦”功能，即自动按下PTT发射键，组成员可听到其四周的声音，系统立即分配话音信道，遇忙强拆最低级别信道，调度台收到紧急告警信息，发出声光报警，“热麦”时间可设0~300秒。

4．为什么城市应急联动通信系统大都采用TETRA数字集群技术

TETRA数字集群通信标准是由欧洲通信标准化委员会（ETSI）制定的，广泛应用于专业无线指挥调度通信领域的一种先进的数字集群技术。TETRA数字集群技术制定主要针对政府和公共安全用户，地铁、机场、港口、大型企业等行业用户也广泛采用。我国原信息产业部于2001年将TETRA技术确定为我国的数字集群标准。

我国数字集群的应用发展已经经历九个年头。在城市应急通信、公共安全、城市轨道交通、港口等关键任务通信的领域中TETRA独领风骚。这是因为TETRA是依照关键任务需要设计的技术，其功能特性、系统可靠性等方面可以满足其特别的需要，给这类用户带来独特的好处。

紧急事件要求通信网络不能中断。可靠，永远可用是关键任务通信网络的一个重要特点。不论在平时还是发生突发事件，关键任务通信网络都能不中断地提供话音和数据通信，顽存性强、可靠性高，能够应对自然灾难、人为破坏等对通信造成的影响。

（1）系统可靠性保障

基于IP交换

的TETRA系统可以实现网状网格系统结构，这种分布式结构在遭受技术或物理中断时具有很强的生命力和故障弱化能力。系统采取冗余、冗灾备份措施，提高了运行的可靠性。该系统还可提供用户所要求的服务等级，同时还能保证多灾地区在日常监测时或在灾情发生时通信联络的连续性和抗大话务量冲击性，其语音信息可以设为优先等级，保证绝不会受到其他日常话务的阻隔。

（2）单站集群

单基站集群功能能够保证在交换控制中心出现重大损坏，或基站与系统上层网设备之间的链路中断时，各基站仍能够继续以集群方式工作。其覆盖区内的用户无需任何操作，将继续享用集群模式的服务。原有的通话组保持不变，仍具有组呼、优先级、紧急呼叫等等基本集群功能。这大大增强了系统服务的可用性，降低服务的风险。这一点对公共安全用户至关重要，它保证在任何情况下，基本的集群服务不致中断。

（3）坚固终端

紧急事件往往要求应急反应人员在严酷的环境下工作，从而对终端提出了特殊的要求，终端通常具备较高的防雨、防尘、防震的可靠性要求，且适用于各种工作环境，比如：适用于易燃易爆环境使用的防爆功能；夜间或黑暗中使用操作，方便黑暗中快速更换电池；在医院等不许发射无线电的场合能静默发射功能；在阳光照射下（因紫外线），液晶屏须保持可视。基于此，关键任务解决方案提供商必须充分考虑公共安全的这些特殊要求。

（4）快速接入

应急通信的另一个基本需求就是快速反应。关键任务通信网络的特点是可以立即建立语音和数据通信。例如摩托罗拉TETRA数字集群系统，用户可以在300毫秒之内轻易地建立一个语音通话，无论这次通话涉及多少“被叫”，也无论这些“被叫”分布在网内什么位置。个人或群组呼叫只需按一个按钮即可激活。

（5）清晰话音

TETRA的呼叫异常清晰，因为采用ACELP编码算法可以把背景噪音筛选出去，所以即使在特别嘈杂的环境下，用户的语音可以被清晰的听到。在TETRA数字集群通信系统中，话音通信是其核心业务。无论是对灾害多发地区的日常监控、预警和管理还是灾后应急通信保障和指挥调度中，丰富而完善的语音调度功能都是救灾应急通信专网中不可或缺的。

（6）数据传输

应急反应也需要强大而稳定的数据传输能力作保障，来自事发地点的文字、图像以及其他数据在不同部门间的传递以及与外界的交互是夺取应急行动胜利的又一关键因素。

（7）灵活部署

关键任务通信网络具有灵活部署的特点，方便按需建设网络。特别是在应对紧急情况和关键任务时，这套解决方案成为理想的选择。它能通过快速建设覆盖重点地区的移动通信专网来快速有效的对突发应急行动作出反应。

（8）指挥调度

指挥调度功能是关键任务通信网络的优势，也是公共安全机构日常工作和应急反应中不可或缺的功能。TETRA系统的业务和功能确实能满足各个用户指挥调度的需要，应该说它是目前几种数字集群通信系统中指挥调度功能最强的。

5．国内市场前景和未来技术发展

目前，TETRA数字集群技术在国内外得到了广泛采用。全球TETRA合同已经超过2000个，我国目前已经建设了超过60个TETRA网络。TETRA关键任务通信网络已经得到了实践的检验，充分地证明了系统是可靠的，技术是成熟的。

TETRA面向关键任务通信，不仅用于城市应急反应，还广泛应用于轨道交通、机场、港口、石油化工等行业提高工作效率和应急反应能力。

随着IP交换技术的广泛应用以及新的商业模式的产生，关键任务通信网络的建设与运营成本变得越来越低，建设关键任务通信网络已经成为现实的选择。

TETRA 增强型分组数据(TEDS)已经面世，将能满足行业用户更高效、更密集的数据通信需要。例如，更密集的车辆定位和单兵定位能力，更快捷的数据查询，甚至慢速视频图像。

专用移动通信具有重要的市场定位和需求。应急通信，特别是城市应急联动通信系统应是借助有线、无线综合通信平台及数字集群调度通信技术建立的一种极具社会价值与现实意义的专用通信系统，在经历了911、SARS、禽流感、猪流感、海啸、地震、雪灾、飓风、台风等突发事件后，它显得更为迫切和需要。

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