TD-LTE宽带数字集群通信发展分析及建议（2013 年Q4）集群通信系统作为专用无线通信系统，在许多行业的指挥调度、协调监控等领域发挥着重要的作用。

其发展经历了模拟集群通信系统和窄带数字集群通信系统，这些集群通信系统无法提供Mbps级的传输速率。

随着行业应用中视频通话、视频实时监控、城市应急联动、视频协同作业等移动宽带业务的飞速发展，基于3GPP TD-LTE技术开发的宽带数字集群通信系统应运而生。

然而，TD-LTE宽带数字集群产业在发展过程中面临着频谱资源紧张、技术标准不统一、缺乏行业应用示范效应等局面，使得产业化进展缓慢，本文就集群通信系统发展需求、现状、发展过程中存在的问题及建议做简要分析。

1 集群通信系统发展分析1.1 集群通信系统发展历程集群通信系统是为了满足行业用户指挥调度需求开发，面向特定行业应用的专用无线通信系统。

其特点为大量无线用户共享少量无线信道，具备快速的语音建立和抢占能力，以指挥调度为主体应用。

集群通信系统在政务、医疗、能源、交通、应急通信等领域有着广泛的应用。

集群通信系统经历了与公众移动通信系统类似的发展过程。

第一代集群系统是模拟集群通信系统，以基于MPT-1327标准的模拟集群为代表，主要支持语音通信。

第二代集群系统是窄带数字集群通信系统，相对传统模拟集群系统，窄带数字集群通信系统支持语音、低速数据（700kbps峰值速率）通信和更好的安全性，是集指挥调度、电话互联、数据传输和短消息通信等特性于一体的集群通信技术。

1.2集群通信发展需求传统行业方面，随着能源、交通、医疗等领域的快速发展，尤其是在提高效率和安全生产的需求推动下，行业无线通信的需求正在从单一的语音集群向语音集群、宽带数据和视频应用融合调度过渡，并且对时延、容量等性能指标提出了更高要求。

政务、应急指挥方面，随着我国城市化的快速发展，城市的复杂性和突发应急事件也在与日俱增。

政务专网和应急指挥系统除用于日常公共管理外，更需要确保有效地处理政要来访、节庆等重大活动以及地震、洪涝灾害等突发危难事件，这也对无线通信系统提出了更高要求。

另外，国外数字集群技术不对中国开放加密接口，国内对信息安全要求高的单位和机构采用国外集群技术无法满足信息安全的要求，制约了国内对集群的应用。

上述专用无线通信的市场需求，促进着集群通信系统向数据宽带化、业务多样化、终端多模化、系统IP化的发展方向迈进，数字集群通信系统将进入一个崭新的宽带数字集群通信时代。

1.3集群通信发展现状从集群通信系统的发展历程来看，集群通信系统的发展远远落后于公众移动通信系统的发展，其技术创新和产业链等方面都还不尽完备。

目前市场上仍已窄带数字集群通信系统为主，技术相对落后。

随着公众移动通信的快速发展、传统行业、政务等领域的市场需求不断提高，我国领先的通信企业和研究机构已经启动研究基于TD-LTE技术的宽带数字集群通信系统，并充分利用TD-LTE高速率、大带宽、高频谱效率、低时延等诸多优点以及窄带数字集群的技术积累，形成了从网络到终端系列产品和解决方案，初步具备了产业化的能力。

目前，国内基于TD-LTE的政务网市场已经启动。

其中，北京市政务网2011年开始建设，已经建设200多个基站，开展物联数据和移动视频监控等业务，目前正在针对多媒体集群功能做相关测试工作。

天津政务网基本完成一期TD-LTE 网络建设，滨海部分地区已经部署了TD-LTE专网宽带集群网络。

南京政务网为支撑2014年青奥会的通信保障，积极开展TD-LTE专网宽带数字集群网络规划和技术试验，并开始招标。

此外，我国公共安全领域正在开展频谱需求和宽带技术演进的研究工作，港口、航运、机场、石油、电力行业也正在规划或建设TD-LTE 专网宽带数字集群通信系统。

2 基于TD-LTE的宽带数字集群通信系统分析基于TD-LTE的宽带数字集群通信系统不论从技术本身还是从产业、信息安全角度均能够更好地满足国内各行业各领域快速发展的需求。

●TD-LTE技术特性满足行业发展需求TD-LTE宽带数字集群通信系统集TD-LTE和集群优势于一体，能够提供更高的速率、更低的时延以及完善的调度呼叫控制、故障弱化、脱网直通等功能，可满足当前及未来一段时间内行业发展需求。

同时，TD-LTE后续演进路径清晰，以其作为宽带数字集群系统主要技术，技术能力将随着3GPP的后续演进而逐步得到提升，可持续为行业发展提供完善的业务能力。

●TD-LTE产业基础为行业应用提供可靠保障在产业链共同努力下，TD-LTE已形成中国主导、全球广泛的完整产业链。

经历国内外系列规模技术试验、规模商用，新一代移动通信技术TD-LTE从技术到产品均趋于成熟。

TD-LTE公网产业链的规模发展，将大大降低TD-LTE用于宽带数字集群系统的成本。

集群产品性能的提升和价格的优势，将会促进其在各传统行业、现代服务业中广泛应用。

同时，在TD-LTE公网所形成的研发、生产、售后等方面强大的支撑能力，也将为行业应用提供可靠保障。

TD-LTE有利于提升国家、行业信息安全知识产权方面，作为我国具有自主知识产权的TD-SCDMA技术的后续演进技术，TD-LTE可以更好地确保国家整体战略安全、行业信息安全。

技术安全方面，TD-LTE沿用TD-SCDMA安全架构，并将其进一步完善、扩展和加强，具体如下：1）考虑了接入网AN和服务网络SN之间的数据交换的安全性，在AN和SN之间进行双向安全保护；2）考虑了终端UE和SN之间的非接入层安全问题，在ME和SN之间进行双向安全保护；3）增加了服务网的认证，在归属网络HE和SN之间进行双向安全保护。

同时，LTE系统的安全密钥层次更为复杂，UE及网络共享由CK和IK生成的母密钥KASME，进而各自生成一系列用于用户数据及RRC、NAS信令加密和完整性保护的密钥。

综上，基于TD-LTE的宽带数字集群通信系统与传统行业、现代服务业融合发展，将产生更大的效益和价值。

一方面，TD-LTE的技术优势、产业优势在各传统行业和现代服务业等领域得以充分发挥，加快其信息化建设。

另一方面，行业应用促进TD-LTE进一步发展，有助于科技成果向产业转化，带动TD-LTE网络、芯片、终端、仪表等多个环节快速发展，推动TD-LTE产业全面开花。

3 TD-LTE宽带数字集群通信系统架构及关键技术特性3.1 TD-LTE宽带数字集群通信系统架构TD-LTE宽带数字集群通信系统架构是以集群技术为基础融合LTE技术形成的，具体见图1：图1 TD-LTE宽带数字集群系统架构3.2 TD-LTE宽带数字集群通信系统关键技术特性TD-LTE宽带数字集群通信系统集TD-LTE和集群优势于一体，具体如下：●更高的速率采用OFDM和MIMO技术，在20MHz系统带宽下，最大上行50Mbps、下行100Mbps，并提高小区边缘用户数据传输速率，其速率超过窄带数字集群系统100倍。

●更灵活的带宽配置支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、20MHz多种带宽灵活组网，增强了专用网络用户频率的获得性和组网的灵活性。

●更低的传输时延TD-LTE宽带数字集群技术创新地在TD-LTE上实现专业语音集群，群组建立时延小于300ms，话权申请/话权抢占小于200ms，语音集群功能和性能指标达到国际语音集群主流标准TETRA的指标。

●完善的调度呼叫控制功能TD-LTE宽带数字集群通信系统可提供较强的指挥调度功能，包括组呼、广播呼叫、强插/强拆、动态重组、迟后进入等集群系统所具备的特色功能。

基于TD-LTE技术的宽带数字集群通信系统在时、频、空三维资源上采用灵活的分组调度技术，通过业务优先级、公平性、吞吐量、干扰协调、信道质量等信息对业务进行调度传输。

●脱网直通功能脱网直通的应用场景包括但不限于以下几个方面：用户在系统覆盖区外或盲区工作用户在没有部署基站的地区工作网络侧设备出现故障时●安全可靠双向鉴权，提供更高的接入安全性UE及网络共享由CK和IK生成的母密钥KASME，进而各自生成一系列用于用户数据及RRC、NAS信令加密和完整性保护的密钥除上述功能和特性，TD-LTE宽带数字集群通信系统还具备设备易于部署和维护、定制化等诸多优势。

4 TD-LTE集群系统可用频率分析当前无线频谱资源主要被广播、公众移动通信、航空移动/无线电导航、集群通信、卫星通信、空间操作业务以及对讲等业务占用，可能用于TD-LTE行业应用的频段主要集中在1400MHz（1437~1525MHz）、1800MHz（1785Mhz-1805Mhz）、230MHz（223.025~235.000MHz）频段。

具体如图2：图2 频谱分布图4.1 1.4GHz频段分析1）1.4GHz频段规划政策作为潜在的IMT通信频段，L波段早已成为WRC-15考虑的IMT候选频段之一，并重点考虑作为TDD使用，具有非常广泛的国际推广优势。

美国、英国、澳大利亚的宽带计划中已将L波段列为潜在的IMT通信频段。

我国标准化组织CCSA TC 5 WG8 也已立项研究L波段（1427-1525MHz）共存研究。

该频段有望在2014年被正式列为IMT TDD频段。

为促进TD-LTE技术的广泛应用，推动开展物联网基础设施建设，自2011年7月工业和信息化部陆续批准北京、天津、南京、上海等地进行TD-LTE物联数据专网试验，试验频率1447~1467MHz。

2）1.4GHz频段使用现状1.4GHz频段范围为1427~1525MHz，共98MHz。

该频段分布使用情况见图3：14271435144714671475图3 1.4GHz频段分布使用其中，1427-1467MHz规划用于点对点通信业务，1435-1447MHz规划用于移动视频业务，1467-1475MHz分别规划用于卫星广播业务1447MHz-1467MHz 部分城市规划用于TD-LTE物联数据专网。

4.2 1.8GHz频段分析1）1.8GHz频段规划政策根据信无部[2003]408号“关于扩展1800MHz无线接入系统使用频段的通知”，为适应本地无线接入业务的需求，促进无线接入技术的发展，提高频谱利用率，将1800MHz时分双工（TDD）方式无线接入系统的工作频率带宽由1800-1805MHz扩展为1785-1805MHz。

具体频率指配和无线电台站管理工作，由各省、自治区、直辖市无线电管理机构负责。

2）1.8GHz频段使用及产业现状1.8GHz频率分布使用情况见图4：17351755图4 1.8GHz频率分布使用其中，1710-1735MHz/1805-1830MHz用于中国移动DCS1800系统，1735-1755MHz/1830-1850MHz用于中国联通DCS1800系统，1755-1785MHz/1850-1880MHz将可能后续LTE FDD系统预留。