前言

自1985年集群通信问世以来，业界就一直以余光打量着这个似乎怎么长也长不大的孩子，直到20世纪末，当一个叫做NEXTEL的美国公司，借助数字集群iDEN系统横扫美洲通信市场的时候，才有人惊呼“绵羊变成豺狼了！”

在我国，一直以来，政府部门、通信行业对于集群的态度始终处于一种若即若离，十分暧昧的状态，“集群”就像一块在空中荡来荡去的“鸡肋”，忽悠着人们的视觉和神经，让人好生为难！于是乎，集群市场在先期的模拟体制下形成了“三国”鼎立之势（北京华讯、上海国脉、深圳润迅），在后来的数字体制下更是呈现“春秋”之态，公安、航空、地铁、港口、矿山各建各的，各行业似乎都要将自己经营的小“王国”封闭到底。

直到年轮转入公元2007年，当中国卫通将“数字集群”作为一个央企的两大归核化业务之一的时候，人们似乎看到中国“数字集群”的春天终于到来了。但是“集群”绝不是一项好玩的业务，GSM，CDMA好玩吧，看看联通被移动压迫的情形就知道，别人玩得转的，换一个人不一定也能玩得转。集群虽然在市场和经济规模上都不能和个人移动通信相比，但由于它的专业性、特殊性，反而使得业务在开展中要比个人移动通信市场更难做。举个例子：一个普通人，有一定的支付能力，他就可以成为个人移动通信用户；而目前的集群，更多的是关注专业客户群体，以企业、团队为主，所以难度颇大。这就要求卫通需要在管理、市场、技术方面做更多更充足的人员储备。

本文所要探讨的仅仅是集群技术领域中一个小小的问题，然窥一斑而见全豹，希望藉此文章能和天下有志于集群事业的同仁们共勉。

为什么要研究

我们知道在对一个无线通信系统进行静态盈亏分析的时候，假定无线侧话务容量一定、用户ARPU值不变，用户容量的多少将对盈亏平衡造成极大的影响。用50万用户容量和100万用户容量所得出的结果往往是大相径庭的。然而，在尚未运营之前，用户容量又从何而来呢？一般是通过建立一个用户话务模型，对照爱尔兰表计算得出。也就是说，盈亏平衡建立在一个假设的模型上面。像GSM，CDMA这样针对个人的移动通信系统，已经有大量现成的工具可以利用了，那么对于集群系统，是否也有这么一套计算工具呢？回答是：没有。我们现在计算集群无线侧用户容量的工具大多是参考个人移动通信系统的。也就是说用针对个人通信系统的工具来计算针对团队用户的集群通信系统。这么做是否准确，会不会造成假设的巨大错误而导致盈亏分析的偏差，最终导致决策错误呢？

让我们先来看一下两个被“集群人”经常挂在嘴边的问题。

问题一：集群通信的特点是调度，以组为单位发起呼叫，同一时间内由一组人共同占用一个单位的无线资源，通常20人左右为一组（经验值）；而在个人移动通信系统中，一个人就要占用一个单位的无线资源。集群的资源利用率显然比个人移动通信系统要高，集群的无线侧用户容量应该更高些，用个人移动通信系统的计算工具来计算集群的容量是否有问题？容量是不是要高20倍？

问题二：从问题一可以看出，移动通信系统在被用于调度使用时，其效率、用户容量直觉上要比当电话使用时大，这在单站系统中基本就已经可以做盖棺定论了，但是现在的集群系统已不是单站系统，而是多站、频率复用的蜂窝系统了。比如一组调度用户，18-22人，在一个基站的同一扇区下，发起呼叫，仅占用1个单位的无线资源；同一组人，在发起组呼时，如果是位于4个基站的6个扇区之下，就要占用6个单位的无线资源。很显然，同样的用户，由于地理位置的不同，导致占用的资源也是不同的。应该如何看待跨站问题？跨站因素对集群的容量测算会产生什么影响？

两个问题的提出，让我们看到这么一个现状：集群系统在无线侧用户容量的计算上是相当复杂的，它在实际应用中的确存在着诸多不同于个人移动通信系统的地方。另一方面集群无线侧的话务总量是一定的，但由于用户的使用习惯、地域分布以及用户分组的特性，使得用户侧的话务模型不断在变化，从而引起用户容量不断更迭。那么到底有没有一种全面的预测方案呢？

本篇论文就是试图在集群无线侧容量分析中引入组用户系数和调度跨站系数这两个彼此相关的因子，来找到一种计算集群容量较为准确的方法。

探讨的对象和适用范围

从全球范围来看，目前数字集群有15-17种体制，被国际电联（ITU）审核推荐的有7种，它们是TETRA、APOC25、IDRA、DIMRS（iDEN）、TETRAPOL、EDACS、GEOTEK（FHMA）。

我国在2000年12月批准了SJ/T11228-2000《数字集群移动通信系统体制》的行业标准，推荐了TETRA（体制A）和iDEN（体制B）。之后为促进民族集群产业的发展，信息产业部分别针对国内基于CDMA和GSM技术研发的数字集群系统发布了两项标准：YDC030-2004《基于GSM技术的数字集群系统总体技术要求》和YDC031-2004《基于CDMA技术的数字集群系统总体技术要求》，分别推荐华为的GT800和中兴的GoTa系统。

从这些体制来看，APOC25、TETRAPOL、EDACS采用频分多址（FDMA)技术，TETRA、DIMRS（iDEN）、IDRA、GT800采用时分多址（TDMA）技术，而Geotek采用了跳频多址（FHMA）技术，GoTa采用的是频分多址（CDMA）技术。

从现在市场的格局来看，采用TDMA技术的数字集群体制已成为主流，原因大体有以下两个。

一、FDMA属于1G的范畴，落伍了；CDMA属于3G技术，自身还需要进一步完善、挖潜；TDMA属于2G-3G，技术上比较成熟，现有系统也很稳定。对于集群这样一个产业规模不是很大的系统，在一个成熟稳定的系统上做二次开发无论如何都是比较经济的做法。

二、来看一下对集群的定义：是多个用户（部门、群体）共用一组无线电信道，并动态地使用这些信道的专用移动通信系统，主要用于指挥调度通信（《数字集群移动通信系统（第2版）》），其首要特征是多个用户共用一组无线电信道，这似乎更符合对TDMA系统的描述。

CDMA是所有用户共用一大段频率，目前在CDMA系统上实现集群是使用直接扩频序列，通过识别码的组特性将一组人聚集在一起实现调度，在资源使用上，没能突出集群通信的特征。当然，用CDMA技术来打造数字集群平台，无疑是我们国人的一大创举，我们热切期盼着中兴公司能不断给我们带来惊喜！

所以当前世界上流行的数字集群系统大多采用TDMA技术就不足为怪了。本文所讨论和适用的对象为基于TDMA的数字集群系统，这是我在写本文时的初衷，但结果可能会使大家大跌眼镜。

探究过程

整个探究过程大致分为三个步骤：

一、寻找集群调度中组用户与单个用户在话务量上的差别，得出组用户数与组用户系数的关系表；

二、寻找集群调度中组用户数与跨站数之间的关系，得出组用户数与调度跨站系数的关系表；

三、用单个用户计算出的用户容量与使用组用户系数和调度跨站系数两个因子后计算出的用户容量进行对比，得出相关结论。

第一步：寻找集群调度中组用户与单个用户在话务量上的差别。为了将问题隔离出来，不受其它因素的影响，比如跨站因素等，我们在这里将使用国脉模拟系统的数据来开展探讨。首先我们看一下单个标准用户的话务量计算（以下计算都以此为标准）：

取值依据是来源于统计出来的经验值

经过对国脉模拟集群2004年8月—2005年12月的统计数据进行计算分析，得到以下一组经验数据：（见下页）

在调度业务中，的确由于组用户的增加而使得系统的利用率比单个用户情况下要高。但并不是每组20个用户时，利用率就高20倍，而是仅高4.74倍。这其实也好理解，当一个组进行通话时，往往不是一个用户在说话，而是你一言，我一语，持续不断地在占用信道，所以在集群中有一个名词叫Session，指的是一次会话时间，它的定义是一次组呼从发起到结束的总时长，这显然是大于等于单个用户的通话时长的，在用户模型中，假定用户忙时一次通话时间为30秒，而事实是什么呢？我们看一下一组数据，就可揣摩出一些端倪。

是不是很惊人？一次组呼竟然可以长达4200秒，1个小时都不止。而且这还有一个前提，那就是组呼的拆线时间。国脉iDEN系统设置的组呼拆线时间为6秒，即6秒内没有话音信号，就把组呼拆线。当然如果把这个值再往上调得话，无疑会进一步增加Session的时长，从而使得用户话务量继续往上跑。其结果就是降低用户容量。

第二步：寻找集群调度中组用户数与跨站数之间的关系。由于跨站只有在蜂窝移动通信系统中才会发生，而国内目前运营数字集群网的仅有国脉和正通，所以这里拿国脉的iDEN系统作为研究对象。

通过分析、处理国脉集群业务统计报告（2004年8月—2006年4月），我们得到了一张组用户数与调度跨站系数的关系表：

* 调度跨站系数表示的是：一定用户数量的组在发起调度时需要占用的基站数量

第三步，利用上面的表，来得出在考虑了组用户数以及组呼跨站这两个因素之后的无线侧用户容量。

为方便计算，在这里，我们使用了摩托罗拉用于TDMA网络无线容量的计算工具——Motorola RF Tools。

我们的方式很简单，在填入个人用户话务模型的地方，我们用组话务模型代入，这样我们就可以得出系统可以支持多少个组，然后再乘以组用户数，就可以得出用户容量。

根据100%用户可以调度，20%用户可打电话的方式，按照个人话务模型，就可以得出国脉iDEN系统5万容量的结果：

为方便讨论，我们假定所有用户都是调度用户，这样，我们得到下表：

也就是说，按照个人话务模型，我们得出如果该系统用户全部为调度用户，则无线侧用户容量可达98981。

下面我们将组用户系数，调度跨站系数一并考虑，计算系统可支持的组数，即在个人话务模型的地方代入组话务模型。

组话务量=个人话务量*组用户数*组跨站系数/组用户系数

在用工具得到系统可支撑的组数量后，与对应的组用户数相乘，即可得到系统无线侧的用户容量：

到这里，我们的统计、计算工作就完成了。可以约略的看到，组用户数的变化对于系统无线侧用户容量是有一定影响的，但这影响不是很大。由于统计数据源有限，使我们不能进一步对每组少于10个用户和每组大于22个用户的情况做更为全面的分析，但从已有的数据来看，我们可以大胆地做以下结论：

1、在组平均用户介于10-20之间的时候，也就是说通常情况下，用现有的、用于个人移动通信的计算工具来预测集群的无线侧用户容量，其结果是可被接受的；

2、组用户数在15个左右的群体对于数字集群无线资源的利用是最为有益的，无线侧用户容量可达到最高；

3、当组用户数大于22个的时候，由于跨站数量的增加，无线侧用户容量不增反降，不利于无线资源的利用，

这个结果是我没有预料到的，不知道广大同仁是否能够接受，无论其结果正确与否，仅从这一推导过程，我觉得有几点是我们值得关注的：

1、重视统计工作。上面的所有推导，都是从国脉经年累月的统计报告中得来的，没有这些统计数据，我们都不知道从何入手。全面、真实、准确地统计是我们进行技术、市场分析的根基。毛泽东在《反对本本主义》一文中说“注重调查，反对瞎说”、“没有调查，没有发言权”。在这里，我引申一下：没有统计，没有发言权。

2、重视技术储备。在分析无线侧用户容量的过程中，我们发现有很多因素都在影响着最终的结果。类似的问题在整个系统设计、规划、建设过程中都在时刻发生，并左右着决策层的谋略。集群作为移动通信的一支，需要我们有一批技术人员去进行深层的、全面的专研，从而为决策提供全面、有理的依据，协助管理层作出正确的判断。否则就会人云亦云，公说公有理，婆说婆有理，谁说得象回事就听谁的，造成决策困难，导致决策失误。

3、用市场引导技术，用技术指导市场。数字集群本身也是由市场需求而应运而生的，所以前半句就不必赘述。那么后半句怎么理解呢？通常情况下，系统一旦定型，要从“骨架”上进行调整就很困难了。因此就要熟悉系统、理解系统，结合系统的特点，扬长避短的去拓展市场。举两个例子。例一，集群是为调度设计的，如果把它当移动电话销售，那就是舍己之长，逐己之末。从国脉的话务计算可以看到，全当调度用，容量近10万，一旦参杂20%的电话用户，容量立即下降一半。例二，同样是当调度，多大规模的调度群体最适合呢？从本文所推导的三个尚待进一步验证的结论来看，15左右的群体最好，遇到大数量的用户时，也要进行合理编组，组规模限定在20以内为宜。这样做不但有利于系统，对用户本身的管理而言也是最为有效的。但是当遇到象出租车公司这样的用户时，该怎么取舍呢？一个车队少则50-60辆车，多则数百辆车，在调度时要求同时通话，即一个组内有百余用户，由于跨站数急剧上升，导致这些用户对于系统资源的消耗是相当大的，远远超出平均水平，而司机的经济承受能力又不高，很难从他们身上获取更高的收益。因此单从系统角度，这类用户该舍之。但是从树立形象，服务社会这一市场和政治角度出发，这类用户还是有考虑必要的。类似的，港口、化工、矿山企业，同样也是大用户群体，单组的用户数也会上百，但由于这些用户活动范围基本固定，对系统资源消耗极小，极其有利于系统性能的发挥，因此对于这类客户，在市场中应该毫不犹豫地作为首选目标去“攻克”。所以市场决策是一个综合的的过程，而其间，技术无疑可以充当“参谋”的角色。

参考资料

1、 中卫国脉集群业务统计报告2004年8月—2006年4月

2、 郑祖辉，陆锦华，郑岚  数字集群移动通信系统(第二版). 北京电子工业出版社  2004年