基于TD-SCDMA的集群通信关键技术和系统V5

基于TD-SCDMA的集群通信关键技术与系统立项建议863信息领域专家组2020年1月19日2020/1/19863信息领域专家组2一、背景、意义和必要性（1/5）目前主要的几种数字集群技术包括欧洲的TETRA系统，美国的iDEN系统，以及中兴通讯自主提出的GoTa系统TETRA是由欧洲电信标准协会（ETSI）推荐的标准，它大量借鉴了GSM的TDMA传输技术，在25kb/s带宽内分4个信道，以及较为先进的ACELP语音编码方式；支持连续覆盖和大区覆盖，并支持脱网直通和端到端加密功能。iDEN是由摩托罗拉公司推出的基于TDMA技术的制式，在25kHz的信道上分6个或12个时隙；它采用VSELP语音编码和16QAM调制技术。iDEN系统支持公网应用，是集指挥调度、双工互连、分组数据和短消息于一体的集群通信系统。2020/1/19863信息领域专家组3一、背景、意义和必要性（2/5）GoTa（全球开放式集群架构）是由中兴通讯自主研发的基于CDMA-1X技术的数字集群通信系统，其设计目标是满足共网集群需要，兼顾专网集群应用基于CDMA多址方式，16QAM/QPSK调制方式，QCELP语音编码技术，频分双工，上下行各1.25MHz带宽，间隔45MHz空中接口在CDMA-1x基础上进行了优化和改造，核心网采用独立的分组数据域，以及基于A8/A9和A10/A11开放性的标准接口充分考虑了数字集群通信公网的特点以及移动商务用户的需求，面向移动运营商开发设计，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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2020/1/19863信息领域专家组4一、背景、意义和必要性（3/5）2003年4月起，信息产业部已批准中国电信、中国网通、中国联通、中国铁通、中国卫通等五家基础电信运营商在国内部分城市进行共网数字集群业务商用试验中国卫通的联通国脉公司在上海开通了iDEN（HARMONY系统）运营共网；北京正通公司已开始在北京建设TETRA移动政务共网；中国卫通和中国铁通曾分别在沈阳铁通（GOTA）、山东卫通(GOTA)等地进行数字集群通信共网试验运营。随着我国有关政府部门将数字集群纳入基本电信业务进行管理，以及国内在无线通信领域逐渐崛起的企业参与到数字集群领域产品的研制，可以预见我国数字集群将进入了一个有序和健康发展的阶段。2020/1/19863信息领域专家组5一、背景、意义和必要性（4/5）将来集群通信技术的发展趋势业务宽带化未来的集群通信，除了要求提供普通的话音通信之外，还会要求提供多媒体业务传输需求，传送图像，甚至实时传送视频等从侧重慢速话音发展到侧重多媒体业务需求业务定制化未来的集群通信，可能会拓展出一些新的业务需求，要求集群通信系统能够及时的定制出新的业务，以满足市场需求或客户需要。2020/1/19863信息领域专家组6一、背景、意义和必要性（5/5）目前数字集群TETRA以及iDEN等商用系统存在的主要问题是信价比不高，且面向高速多媒体业务运作及前向发展潜力差；第三代移动通信系统可提供丰富的移动多媒体业务，具有较低的成本和较强的业务处理能力，基于3G技术的集群通信系统将具有更为广泛的应用范围和更强的市场竞争能力；而TDD技术具有开展PTT业务的先天优势；作为3GPP国际标准的TD-SCDMA无线接入技术，凭借其先进的技术和合理的成本在公众移动通信领域被广泛认可，在此基础上向具有自主知识产权的数字集群系统拓展，将进一步拓展TD-SCDMA技术的应用空间和产业竞争能力。2020/1/19863信息领域专家组7二、项目目标突破基于TD-SCDMA的集群通信关键技术，包括快速接续、下行功控、同频组网、PTT终端技术等在2010年12月底前研制完成基于TD-SCDMA的集群通信关键技术和系统，搭建完毕示范网。至少提供3台基站，至少30个终端在公网或专业集群上完成应用示范，提供最大带宽384kbps的多媒体数据业务提交《TD集群通信系统》的标准建议草案2020/1/19863信息领域专家组8三、研究内容与具体指标（1/2）应用示范网TD集群通信系统标准化关键技术研究2020/1/19863信息领域专家组9三、研究内容与具体指标（2/2）TD集群通信系统应用示范网在2.1GHZ频段，进行基于TD-SCDMA的集群通信系统应用示范满足用户需求TD集群通信系统支撑示范网，研制基于TD-SCDMA的集群通信系统TD集群通信系统的关键技术研究突破制约TD集群的关键技术，主要包括接续时延、终端研制等方面TD集群通信系统的技术标准化研究现有的TD技术标准和集群技术标准提出基于TD-SCDMA的集群通信系统的技术标准草案2020/1/19863信息领域专家组103.1TD集群通信系统研究内容研制出一套工作2.1GHZ工作频段的基于TD-SCDMA的集群通信系统，满足示范应用需求TD集群通信系统网络架构图2020/1/19863信息领域专家组113.1TD集群通信系统研究内容PTT终端UE，除具备TD-SCDMA终端的一般功能外，还应具备以下特有的功能:用于PTT呼叫的发起的PTT键控PPT免提扬声器PTT业务的电话本和历史呼叫记录功能PTT呼叫自动免提接听PTT呼叫信息显示，如讲话者标识等PPT呼叫提示功能，即终端在PTT呼叫状态中有其他更高优先级呼叫呼入能提示PTT呼叫提醒和回呼功能对呼入、呼出的限制操作提供注册方式(自动或用户发起)的手动设置等等有线站(LineStation)有线站是有线连接的PTT终端，具有特殊权限，可以发起和参与组呼、广播等调度业务，并实现对群组成员的管理功能有线站在PTT呼叫的讲话权控制上有较高的优先级，可以作为调度台使用2020/1/19863信息领域专家组123.1TD集群通信系统研究内容PTT服务器PTT服务器是实现集群业务的核心PTT服务器应具备如下功能:SIP会话处理功能PTT呼叫处理功能，提供讲话权控制及发言者识别PTT用户签约信息管理功能群组信息管理功能提供对PTT用户的鉴权功能媒体复制功能,在组呼时完成媒体复制,向分布于不同位置的PTT终端分发同一前向语音流业务统计和计费功能提供与TD-SCDMA核心网分组域的接口功能等2020/1/19863信息领域专家组133.1TD集群通信系统技术难点PTT终端UE宽带集群无线通信在国际上处于发展初期，没有成熟的技术可借鉴TD-SCDMA终端技术尚未完全稳定和成熟，且TD-SCDMA基带芯片和协议栈尚在进一步的发展和成熟过程中，从而加大了PTT终端产业化的难度基于TD-SCDMA技术的PTT终端所需的基带处理和协议栈与普通TD-SCDMA终端的基带和协议栈虽有相似性，但需要进行较大的改动，方能满足集群通信系统的要求。2020/1/19863信息领域专家组143.1TD集群通信系统具体技术指标：单个PTT服务器指标：PTT最大用户数：500,000(高端配置)PTT最大用户数：200,000(低端配置)群组最大数目：10,000永久群组最大成员数目：50,000话音数据输入的流量：197.92Mbps话音数据输出的流量：277Mbps端口流量：400Mbps2020/1/19863信息领域专家组153.2TD集群通信系统的关键技术研究研究内容适用于TD集群业务的信道共享技术集群快速信令接续技术集群动态信道分配技术群组接纳控制技术群组用户功率控制技术群组用户话权调度技术群组用户端到端加密技术群组用户定位技术无线网络组网技术，包括不同用户分布和业务模型下的网络组织技术2020/1/19863信息领域专家组163.2TD集群通信系统的关键技术研究技术难点共享信道TD移动通信系统的信道为全双工通信，通话人同时收发，用户同时拥有上下行信道通话方式为点对点业务信道为单用户独占式TD集群通信系统的信道为半双工通信，通话人或收或发，用户同时只拥有上行或下行信道通话方式为点对多点业务信道为多用户共享式需要为TD集群新增共享信道2020/1/19863信息领域专家组173.2TD集群通信系统的关键技术研究技术难点接续信令TD移动通信系统的信令为拨号方式，接续时间约为5-7秒为全双工通信，主叫被叫同时有上下行信令通话方式为点对点，只需要建立一对信令连接TD集群通信系统的信令为PTT方式,即，按下键就能通话，对接续时延要求较高为半双工通信，主叫和被叫只有上行或下行信令通话方式为点对多点，需要建立多信令连接需要为TD集群进行信令的简化和优化2020/1/19863信息领域专家组183.2TD集群通信系统的关键技术研究技术难点功率控制TD移动通信系统的功率控制为全双工通信，通话人同时收发，即，通话用户同时有上下行信道可附加功率控制信息通话方式为点对点业务信道为单用户独占式TD集群通信系统的功率控制为半双工通信，通话人或收或发，即，通话用户同时只拥有上行或下行信道，传统的功率控制方法不适用通话方式为点对多点业务信道为多用户共享式，无法为单独用户进行功率控制在TD集群系统中，传统的功率控制方法不适用，需要研究出有效的功率控制方法2020/1/19863信息领域专家组193.2TD集群通信系统的关键技术研究技术难点组网技术TD移动通信系统的组网点对点通信方式，可根据信号判断用户位置有智能天线，可进行针对用户的波束赋形，减少干扰TD集群通信系统的组网点对多点通信方式，无法判断用户位置无智能天线，无法进行波束赋形，规避干扰需要为TD集群设计特殊组网方式2020/1/19863信息领域专家组203.2TD集群通信系统的关键技术研究具体技术指标接续信令要求接续时间不超过2s共享信道要求做到群组内业务信道能够共享功率控制要求能做基本的功率控制，避免系统过载当群组用户数较大时，需要有效的功率控制方法组网技术要求能进行多小区组网，满足一定容量的群组通信需求2020/1/19863信息领域专家组213.3应用示范网络可能组网示意图同频异时隙组网各相邻小区采用相同的频点，但采用不同的下行时隙来承载集群业务，以避免邻区信号对本小区用户的影响。同频异时隙1：3复用组网方式见下集群TS4集群TS5集群TS6集群TS4集群TS5集群TS5集群TS4集群TS6集群TS5集群TS6集群TS6集群TS6集群TS42020/1/19863信息领域专家组223.3应用示范网络可能组网示意图异频同时隙组网各相邻小区采用不同的频点，但采用相同的下行时隙来承载集群业务，以避免邻区信号对本小区用户的影响。异频同时隙1：3复用组网方式见下图集群f1集群f2集群f3集群f1集群f2集群f2集群f1集群f3集群f2集群f3集群f3集群f3集群f12020/1/19863信息领域专家组233.3应用示范网络可能组网示意图同频同时隙多小区宏分集组网相邻小区采用相同的频点和时隙，同一群组在不同小区占用相同的频率、时隙及码道资源，同时发射相同的信号内容。对于某个终端来说，其接收到的邻小区信号就不再是干扰信号了，而是有用信号，这样的话信号增强了，同时干扰也大大降低了。2020/1/19863信息领域专家组243.3应用示范网络考核指标在2010年12月底前研制完成基于TD-SCDMA的集群通信关键技术和系统，搭建完毕示范网。应用示范网由3台基站组成，至少30部终端。在公网或专业集群上完成集群应用示范，提供最大带宽384kbps的多媒体数据业务。2020/1/19863信息领域专家组253.4TD集群技术标准化研究内容研究现有的TD技术标准和集群技术标准提出基于TD-SCDMA的集群通信系统的技术标准草案技术难点TD集群通信系统与