集群通信的概念解析

集群本是從英文Trunking或Trunked意譯過來的。Trunk的本意是樹杈，而接近通信的譯法是中繼或干線，因此若從中繼或干線的意義來說，它并不是新概念?？梢哉f從交換機(jī)誕生以來，就產(chǎn)生了中繼的概念。然而在雙向無線通信中來體現(xiàn)，卻是近幾十年的事情。因?yàn)橹挥薪椫?a target="_blank">電子元器件、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子制造工藝的迅速發(fā)展，系統(tǒng)控制單元體積縮小了、設(shè)備造價(jià)降低才有可能、才能實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的中繼功能和作用。因此無線集群和有線中繼是有類似之處的。

那么什么是集群通信呢？

早在19世紀(jì)60年代移動(dòng)通信就已經(jīng)應(yīng)用通信技術(shù)了。當(dāng)時(shí)曾把“Trunked System”譯為“中繼系統(tǒng)”，但是又怕把Trunked的中繼和Relay和Repeater的中繼和轉(zhuǎn)發(fā)相混，所以在集群通信技術(shù)和系統(tǒng)進(jìn)入我國不就，有幾位移動(dòng)通信老專家（例如，當(dāng)時(shí)廣州電子7鎖的總工程師胡思益等）認(rèn)為把Trunked意譯為集群更為恰當(dāng)，因?yàn)樗旧砭途哂屑∪海ńM）為大群（組）的功能。這樣就把“集群”定了下來并一直沿用至今。

真正從Trunked的含義來說，應(yīng)該是“系統(tǒng)所具有的全部可用信道都可為系統(tǒng)的全體用戶所共用”，即系統(tǒng)內(nèi)的任一用戶想要和系統(tǒng)內(nèi)另一用戶通話，只要有空閑信道，他就可以在中心控制臺(tái)的控制下，利用空閑信道進(jìn)行通話。所以，集群通信系統(tǒng)是多個(gè)用戶（部門、群體）共用一組無線電信道，并動(dòng)態(tài)地使用這些信道的專用移動(dòng)通信系統(tǒng)，主要用于指揮調(diào)度通信。事實(shí)由于移動(dòng)通信發(fā)展迅猛，移動(dòng)通信的頻段已從低處向高處發(fā)展，從原來的即使MHz頻段發(fā)展到150MHz、450MHz、800MHz、900MHz、1.4GHz、1.8GHz頻段以及2GHz頻段，并還將向4-6GHz發(fā)展。實(shí)際上，現(xiàn)在微波通信已發(fā)展到毫米波頻段（即第一窗口為38GHz，而第二窗口達(dá)到95GHz）。但是一味向38GHz，而第二窗口達(dá)到95GHz但是以為像高頻段發(fā)展也不是辦法，頻率資源總是有限的，而且越向上發(fā)展，技術(shù)越困難。除了開辟新頻段外，還要從縮小信道間隔、減少覆蓋區(qū)域（比如小區(qū)半徑）等方法想辦法。如有100kHz索道50kHz間隔，又縮到25kHz和12.5kHz，甚至6.25kHz。而移動(dòng)覆蓋小區(qū)則從宏小區(qū)（Macro cell）縮為小區(qū)（cell）微小區(qū)（Micro Cell）和微微小區(qū)（Pico cell）等，從幾十千米、十幾千米、幾千米縮到幾百米、幾十米甚至幾米。

對(duì)講機(jī)集群通信中的另一條措施是從頻率利用率上想辦法，即提高頻率使用效率。因此人們考慮將各個(gè)專用網(wǎng)改為統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理、共用頻率、共用覆蓋區(qū)域的網(wǎng)。因?yàn)楦鱾€(gè)專用移動(dòng)通信網(wǎng)都是為各部門自身業(yè)務(wù)服務(wù)的，他們建立自己的基地臺(tái)、控制中心和移動(dòng)臺(tái)，使用分配各自的少數(shù)幾對(duì)頻率（信道），容量也不可能很大。而統(tǒng)一規(guī)劃后可將各個(gè)專用網(wǎng)的基地臺(tái)、無線交換機(jī)集中建網(wǎng)和管理，各個(gè)部門只要建立自己使用的調(diào)度指揮臺(tái)（指令臺(tái)）和移動(dòng)用戶臺(tái)，用戶即可入網(wǎng)。這樣不僅可以共用頻率和共用覆蓋區(qū)域，還可共享時(shí)間和通信業(yè)務(wù)，是頻譜可以得到最大限度的利用。