基于TD-SCDMA的集群通信关键技术和系统V5.ppt

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6月8日,08.06.2020,863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。,08.06.2020,863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,08.06.2020,863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。,08.06.2020,863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。,08.06.2020,863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。,08.06.2020,863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,08.06.2020,863信息领域专家组,8,三、研究内容与具体指标（1/2）,08.06.2020,863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,08.06.2020,863信息领域专家组,10,3.1TD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,08.06.2020,863信息领域专家组,11,3.1TD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,08.06.2020,863信息领域专家组,12,3.1TD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,08.06.2020,863信息领域专家组,13,3.1TD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。,08.06.2020,863信息领域专家组,14,3.1TD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：400Mbps,08.06.2020,863信息领域专家组,15,3.2TD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,08.06.2020,863信息领域专家组,16,3.2TD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,08.06.2020,863信息领域专家组,17,3.2TD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,08.06.2020,863信息领域专家组,18,3.2TD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,08.06.2020,863信息领域专家组,19,3.2TD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,08.06.2020,863信息领域专家组,20,3.2TD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,08.06.2020,863信息领域专家组,21,3.3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,08.06.2020,863信息领域专家组,22,3.3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,08.06.2020,863信息领域专家组,23,3.3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。,08.06.2020,863信息领域专家组,24,3.3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。,08.06.2020,863信息领域专家组,25,3.4TD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TD移动通信系统干扰分析仿真建模TD集群通信系统与TD移动通信系统的共存性分析TD集群通信系统无线资源管理的建模与参数标定,08.06.2020,863信息领域专家组,26,3.4TD集群技术标准化,考核指标根据TD集群通信系统的业务模型和频谱特性，提出TD集群工作频段划分建议。寻找TD集群通信系统与TD移动通信系统的共存技术与方法完成TD集群通信系统的技术仿真验证，标定关键的无线资源管理参数向相关标准化组织提交基于TD-SCDMA的集群通信系统的技术标准草案建议,08.06.2020,863信息领域专家组,27,四、技术路线与初步方案（1/5）,技术路线以基于TD-SCDMA的集群通信系统开发为目标和项目核心，同时开展TD集群的关键技术探索性研究。借鉴成熟的TD平台和技术借鉴成熟的GOTA平台和技术根据用户对多媒体业务的需求，提升集群业务能力,08.06.2020,863信息领域专家组,28,四、技术路线与初步方案（2/5）,技术路线目前GoTa在专网中已经得到规模应用，调度平台和组网经验已相当丰富，完全可被借鉴通过TD公网技术和GoTa技术的结合，提供一种类似集群的PTT业务，给TD公网应用提供更为广泛的业务，这是其它集群系统无法做到的，是我们TD公网的优势所在通过对TD集群通信系统的优化，可以提高接入时延，进一步提升TD集群系统的业务性能,08.06.2020,863信息领域专家组,29,四、技术路线与初步方案（3/5）,基于PS域的方案解决方案在现有TD核心网中增加调度服务器，依赖3G现有的PS业务来实现集群业务。调度服务器一般直接和GGSN或者PDSN相连，负责集群业务的提供调度服务器集中了业务控制和业务提供的主要功能：业务发现、地址解析、呼叫信令路由、鉴权、信令压缩为了尽可能提高QoS，一般都采用一些专有的优化技术（如通信模式，编解码技术等）,08.06.2020,863信息领域专家组,30,四、技术路线与初步方案（4/5）,基于IMS域的方案解决方案基于IMS网络架构运行，主要包含集群客户端、调度服务器、群组列表管理器、SIP/IP核心网等部分调度服务器提供集群会话处理，提供媒体的分发，呼叫权控制，SIP会话处理等功能，是集群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压缩等功能系统使用基于IMS能力的SIP/IP核心