浅谈TETRA数字集群在民航移动通信中的发展应用

蒋 欣

（中国民用航空西北地区空中交通管理局，西安 710082）

TETRA系统即TETRA数字集群通信系统，是一种基于数字时分多址（TDMA）技术的无线集群移动通信系统，是欧洲电信标准组织（ETSI）数字集群通信系统标准。它是基于传统大区制调度通信系统的数字化而形成的一个专用移动通信无线电标准。目前已经较为广泛的应用于公共安全部门、铁路、交通、大型企业中，可以实现指挥、调度、数据传输等工作的同步进行，被认为是目前世界上最先进的无线通信系统。将TETRA数字集群应用于民航领域由来已久，且收效良好，进一步分析其发展和应用有一定的现实意义。

1 TETRA数字集群及其应用优势

1.1 TETRA数字集群概述

TETRA数字集群是一种通信系统，“数字”可以理解为数字化技术，集群则是指令的集中处理。TETRA数字集群是随着现代通信技术发展出现的一种新型技术，尽管其问世至今已经超过20年，依然处于无线通信技术的高端位置。与传统无线通信技术相比，TETRA数字集群可以实现多条指令的同步处理，这一优势以21世纪视角审视也具备鲜明的时代感。与现代码分多址技术类似，TETRA数字集群利用了时分多址技术（time division multiple access，TDMA），将平行空间的信息加工到不同时域中，在较短的时间内给予分别处理，通过时隙（信道）与指令目标实现一一对应，完成了大量指令的同步处理。

1.2 TETRA数字集群应用优势

TETRA数字集群通信系统技术优势的实现基础是时分多址技术，在同一个空间平台上利用极小的时间差同步进行数据传输、指挥调度等工作。就飞机的移动通信而言，一方面飞机要在通过导航了解方向，另一方面又借助通信技术明确定位，这两个指令一般不会在不同时间段提供给飞机，由于飞机始终处于高速运行（飞行作业时）状态下，如果不能实现两个指令的同步处理，所获数据必然与实际值存在偏差，TETRA数字集群的存在解决了这一问题，飞行方向和位置的信息接收在短时间内完成，并在互不影响的情况下得到处理，飞机管理人员可以同时了解当前位置和方向。此外，TETRA数字集群系统还支持功能强大的移动台脱网直通（DMO）方式，并可实现鉴权、空中接口加密和端对端加密，这意味着通信工作的安全性得到了保证。

2 TETRA在民航移动通信中的应用和发展

2.1 TETRA数字集群常见应用规格

TETRA数字集群的应用存在一定的标准规格，这种规格的变化余地一般不大，以确保和时分多址技术的对应。我国咸阳国际机场等机构目前已经应用TETRA数字集群相关技术，结合相关应用的具体状况，可知TETRA通信系统的工作频段在851mHz-870mHz、806mHz-825mHz、410mHz-430mHz、380mHz-400mHz之间，德国科技人员正针对更高频段进行研究，但所获结果尚不理想，也缺乏实践的基础[1]。

不同指令的同步处理以时分多址技术为支持，时分多址也是其主要接入方式，一般每个频段可以容纳四个信道（时隙），调整方式为7/4qpsk，信道数据速率在理想条件下可以达到2000kb/s以上，载频间隔上，通常在25kHz上下，以acelp作为话音编码方式。数据传输速率上，得益于各类信息技术的联合使用，现代TETRA数字集群能够满足5mb/s的信息传输（理想状态下），大部分通信作业的数据传输量在720、780、840、920、1040kb/s左右，如果能够给予一定的信道保护，数据传输量还可以达到1280kb/s以上的水平。应用于飞机移动通信的TETRA数字集群工作依赖基站，大部分基站的发射功率在0.6-25W之间，接受灵敏度则能达到-1.06dbm。移动台功率控制范围为15-40dbm上下，灵敏度一般在-1.87dbm左右。

2.2 紧凑型TETRA系统

紧凑型TETRA系统最初由摩托罗拉公司提出，应用至今超过20年，我国咸阳国际机场主要应用紧凑型TETRA系统，其主要特点是满足不同的系统配置以及对覆盖范围的需求。在通信过程中，少量的错误和故障不会影响TETRA数字集群的工作，即便一个收发信机损坏，其他收发信机也能正常进行作业，只要飞机在飞行中没有出现突然的瞬间位置、方向变化，容错系统就能够满足移动通信的要求。换言之，紧凑型TETRA系统的工作性能与基站数目存在显著的正相关，即基站越多，紧凑型TETRA系统的工作性能越出色。由于紧凑型TETRA系统便于搭建，可广泛应用于机载系统中[2]。

2.3 可扩展型TETRA系统

可扩展型TETRA系统最初由诺基亚公司提出，与紧凑型TETRA系统不同，可扩展型TETRA系统能够满足更大规模的移动通信需求，是我国未来民航移动通信的主要发展趋势和选择。该系统为飞机和地面之间的交流提供了更多保障，基于ip技术的可扩展数字化指挥调度集群能够进行百条以上指令的瞬间计算和精细划分，时分多址技术与码分多址技术能够实现融合，指令传输能力的增长几乎可以达到传统TETRA系统的100倍以上。可扩展型TETRA系统工作原理如图1所示。

图1 可扩展型TETRA系统工作原理

2.4 TETRA数字集群的功能完善以及基站建设

TETRA数字集群优势突出，这也是其进一步扩大应用范围的基础，值得一提的是，我国与诺基亚公司签有针对可扩展型TETRA系统的合作协议，这将进一步提升可扩展型TETRA系统在我国民航事业中的应用范围。以发展的角度来看，TETRA数字集群功能将会渐渐完善，其覆盖范围的增加则要求建设更多基站。

功能方面，TETRA数字集群的虚拟网会进一步完善，尤其是目前的可扩展型TETRA系统，飞机功能的复杂化是无线通信的内容和频率大大增加，虚拟网的完善则有助于提升可扩展型TETRA系统的工作能力，使其能够同步处理更多指令。基站建设上，包括咸阳国际机场在内，随着可扩展型TETRA系统的广泛应用，基站数目也将在现有基础上持续增加，其建设的基本规划是尽量沿航线延伸，以保证与机载TETRA数字集群的有效连接。

3 结束语

通过分析TETRA数字集群在民航移动通信中的发展应用，了解了相关理论。TETRA数字集群优势突出，在民航移动通信等领域得到了广泛应用，其常见规格能够满足民航通信的基本要求，常见系统则包括可扩展型TETRA系统和紧凑型TETRA系统。立足当下，着眼未来，TETRA数字集群的应用会催生更多的通信基站，并不断趋向功能完善化，保有当前优势的同时更好的满足未来需求。

[1] 郭长青.城轨专用TETRA数字集群通信系统的越区切换优化测试[A].见：中国智能交通协会编.第十二届中国智能交通年会大会论文集[C]，2017：6.

[2] 魏田田，彭诚.TETRA数字集群系统的指挥调度功能在军事演练中的应用研究[J].电脑与信息技术，2016，24（04）：25-29.