蔣 欣

（中國(guó)民用航空西北地區(qū)空中交通管理局，西安 710082）

TETRA系統(tǒng)即TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)，是一種基于數(shù)字時(shí)分多址（TDMA）技術(shù)的無(wú)線集群移動(dòng)通信系統(tǒng)，是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織（ETSI）數(shù)字集群通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。它是基于傳統(tǒng)大區(qū)制調(diào)度通信系統(tǒng)的數(shù)字化而形成的一個(gè)專(zhuān)用移動(dòng)通信無(wú)線電標(biāo)準(zhǔn)。目前已經(jīng)較為廣泛的應(yīng)用于公共安全部門(mén)、鐵路、交通、大型企業(yè)中，可以實(shí)現(xiàn)指揮、調(diào)度、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙ぷ鞯耐竭M(jìn)行，被認(rèn)為是目前世界上最先進(jìn)的無(wú)線通信系統(tǒng)。將TETRA數(shù)字集群應(yīng)用于民航領(lǐng)域由來(lái)已久，且收效良好，進(jìn)一步分析其發(fā)展和應(yīng)用有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 TETRA數(shù)字集群及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 TETRA數(shù)字集群概述

TETRA數(shù)字集群是一種通信系統(tǒng)，“數(shù)字”可以理解為數(shù)字化技術(shù)，集群則是指令的集中處理。TETRA數(shù)字集群是隨著現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展出現(xiàn)的一種新型技術(shù)，盡管其問(wèn)世至今已經(jīng)超過(guò)20年，依然處于無(wú)線通信技術(shù)的高端位置。與傳統(tǒng)無(wú)線通信技術(shù)相比，TETRA數(shù)字集群可以實(shí)現(xiàn)多條指令的同步處理，這一優(yōu)勢(shì)以21世紀(jì)視角審視也具備鮮明的時(shí)代感。與現(xiàn)代碼分多址技術(shù)類(lèi)似，TETRA數(shù)字集群利用了時(shí)分多址技術(shù)（time division multiple access，TDMA），將平行空間的信息加工到不同時(shí)域中，在較短的時(shí)間內(nèi)給予分別處理，通過(guò)時(shí)隙（信道）與指令目標(biāo)實(shí)現(xiàn)一一對(duì)應(yīng)，完成了大量指令的同步處理。

1.2 TETRA數(shù)字集群應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)是時(shí)分多址技術(shù)，在同一個(gè)空間平臺(tái)上利用極小的時(shí)間差同步進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、指揮調(diào)度等工作。就飛機(jī)的移動(dòng)通信而言，一方面飛機(jī)要在通過(guò)導(dǎo)航了解方向，另一方面又借助通信技術(shù)明確定位，這兩個(gè)指令一般不會(huì)在不同時(shí)間段提供給飛機(jī)，由于飛機(jī)始終處于高速運(yùn)行（飛行作業(yè)時(shí)）狀態(tài)下，如果不能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)指令的同步處理，所獲數(shù)據(jù)必然與實(shí)際值存在偏差，TETRA數(shù)字集群的存在解決了這一問(wèn)題，飛行方向和位置的信息接收在短時(shí)間內(nèi)完成，并在互不影響的情況下得到處理，飛機(jī)管理人員可以同時(shí)了解當(dāng)前位置和方向。此外，TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)還支持功能強(qiáng)大的移動(dòng)臺(tái)脫網(wǎng)直通（DMO）方式，并可實(shí)現(xiàn)鑒權(quán)、空中接口加密和端對(duì)端加密，這意味著通信工作的安全性得到了保證。

2 TETRA在民航移動(dòng)通信中的應(yīng)用和發(fā)展

2.1 TETRA數(shù)字集群常見(jiàn)應(yīng)用規(guī)格

TETRA數(shù)字集群的應(yīng)用存在一定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，這種規(guī)格的變化余地一般不大，以確保和時(shí)分多址技術(shù)的對(duì)應(yīng)。我國(guó)咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)等機(jī)構(gòu)目前已經(jīng)應(yīng)用TETRA數(shù)字集群相關(guān)技術(shù)，結(jié)合相關(guān)應(yīng)用的具體狀況，可知TETRA通信系統(tǒng)的工作頻段在851mHz-870mHz、806mHz-825mHz、410mHz-430mHz、380mHz-400mHz之間，德國(guó)科技人員正針對(duì)更高頻段進(jìn)行研究，但所獲結(jié)果尚不理想，也缺乏實(shí)踐的基礎(chǔ)[1]。

不同指令的同步處理以時(shí)分多址技術(shù)為支持，時(shí)分多址也是其主要接入方式，一般每個(gè)頻段可以容納四個(gè)信道（時(shí)隙），調(diào)整方式為7/4qpsk，信道數(shù)據(jù)速率在理想條件下可以達(dá)到2000kb/s以上，載頻間隔上，通常在25kHz上下，以acelp作為話音編碼方式。數(shù)據(jù)傳輸速率上，得益于各類(lèi)信息技術(shù)的聯(lián)合使用，現(xiàn)代TETRA數(shù)字集群能夠滿足5mb/s的信息傳輸（理想狀態(tài)下），大部分通信作業(yè)的數(shù)據(jù)傳輸量在720、780、840、920、1040kb/s左右，如果能夠給予一定的信道保護(hù)，數(shù)據(jù)傳輸量還可以達(dá)到1280kb/s以上的水平。應(yīng)用于飛機(jī)移動(dòng)通信的TETRA數(shù)字集群工作依賴(lài)基站，大部分基站的發(fā)射功率在0.6-25W之間，接受靈敏度則能達(dá)到-1.06dbm。移動(dòng)臺(tái)功率控制范圍為15-40dbm上下，靈敏度一般在-1.87dbm左右。

2.2 緊湊型TETRA系統(tǒng)

緊湊型TETRA系統(tǒng)最初由摩托羅拉公司提出，應(yīng)用至今超過(guò)20年，我國(guó)咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)主要應(yīng)用緊湊型TETRA系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是滿足不同的系統(tǒng)配置以及對(duì)覆蓋范圍的需求。在通信過(guò)程中，少量的錯(cuò)誤和故障不會(huì)影響TETRA數(shù)字集群的工作，即便一個(gè)收發(fā)信機(jī)損壞，其他收發(fā)信機(jī)也能正常進(jìn)行作業(yè)，只要飛機(jī)在飛行中沒(méi)有出現(xiàn)突然的瞬間位置、方向變化，容錯(cuò)系統(tǒng)就能夠滿足移動(dòng)通信的要求。換言之，緊湊型TETRA系統(tǒng)的工作性能與基站數(shù)目存在顯著的正相關(guān)，即基站越多，緊湊型TETRA系統(tǒng)的工作性能越出色。由于緊湊型TETRA系統(tǒng)便于搭建，可廣泛應(yīng)用于機(jī)載系統(tǒng)中[2]。

2.3 可擴(kuò)展型TETRA系統(tǒng)

可擴(kuò)展型TETRA系統(tǒng)最初由諾基亞公司提出，與緊湊型TETRA系統(tǒng)不同，可擴(kuò)展型TETRA系統(tǒng)能夠滿足更大規(guī)模的移動(dòng)通信需求，是我國(guó)未來(lái)民航移動(dòng)通信的主要發(fā)展趨勢(shì)和選擇。該系統(tǒng)為飛機(jī)和地面之間的交流提供了更多保障，基于ip技術(shù)的可擴(kuò)展數(shù)字化指揮調(diào)度集群能夠進(jìn)行百條以上指令的瞬間計(jì)算和精細(xì)劃分，時(shí)分多址技術(shù)與碼分多址技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)融合，指令傳輸能力的增長(zhǎng)幾乎可以達(dá)到傳統(tǒng)TETRA系統(tǒng)的100倍以上。可擴(kuò)展型TETRA系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

圖1 可擴(kuò)展型TETRA系統(tǒng)工作原理

2.4 TETRA數(shù)字集群的功能完善以及基站建設(shè)

TETRA數(shù)字集群優(yōu)勢(shì)突出，這也是其進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍的基礎(chǔ)，值得一提的是，我國(guó)與諾基亞公司簽有針對(duì)可擴(kuò)展型TETRA系統(tǒng)的合作協(xié)議，這將進(jìn)一步提升可擴(kuò)展型TETRA系統(tǒng)在我國(guó)民航事業(yè)中的應(yīng)用范圍。以發(fā)展的角度來(lái)看，TETRA數(shù)字集群功能將會(huì)漸漸完善，其覆蓋范圍的增加則要求建設(shè)更多基站。

功能方面，TETRA數(shù)字集群的虛擬網(wǎng)會(huì)進(jìn)一步完善，尤其是目前的可擴(kuò)展型TETRA系統(tǒng)，飛機(jī)功能的復(fù)雜化是無(wú)線通信的內(nèi)容和頻率大大增加，虛擬網(wǎng)的完善則有助于提升可擴(kuò)展型TETRA系統(tǒng)的工作能力，使其能夠同步處理更多指令?；窘ㄔO(shè)上，包括咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)在內(nèi)，隨著可擴(kuò)展型TETRA系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，基站數(shù)目也將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上持續(xù)增加，其建設(shè)的基本規(guī)劃是盡量沿航線延伸，以保證與機(jī)載TETRA數(shù)字集群的有效連接。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析TETRA數(shù)字集群在民航移動(dòng)通信中的發(fā)展應(yīng)用，了解了相關(guān)理論。TETRA數(shù)字集群優(yōu)勢(shì)突出，在民航移動(dòng)通信等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，其常見(jiàn)規(guī)格能夠滿足民航通信的基本要求，常見(jiàn)系統(tǒng)則包括可擴(kuò)展型TETRA系統(tǒng)和緊湊型TETRA系統(tǒng)。立足當(dāng)下，著眼未來(lái)，TETRA數(shù)字集群的應(yīng)用會(huì)催生更多的通信基站，并不斷趨向功能完善化，保有當(dāng)前優(yōu)勢(shì)的同時(shí)更好的滿足未來(lái)需求。

[1] 郭長(zhǎng)青.城軌專(zhuān)用TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)的越區(qū)切換優(yōu)化測(cè)試[A].見(jiàn)：中國(guó)智能交通協(xié)會(huì)編.第十二屆中國(guó)智能交通年會(huì)大會(huì)論文集[C]，2017：6.

[2] 魏田田，彭誠(chéng).TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的指揮調(diào)度功能在軍事演練中的應(yīng)用研究[J].電腦與信息技術(shù)，2016，24（04）：25-29.