TETRA系統(tǒng)與LTE寬帶集群系統(tǒng)互聯(lián)互通的一種解決方案

賀自斌

（中國電子科技集團(tuán)公司第七研究所，廣東 廣州 510310）

1 引言

專業(yè)集群通信系統(tǒng)具有保密性好、呼叫建立快、一呼百應(yīng)、直通通信模式、分組數(shù)據(jù)、電路模式數(shù)據(jù)傳輸?shù)蓉S富的指揮調(diào)度功能，在公共安全、企事業(yè)生產(chǎn)調(diào)度領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著20世紀(jì)末公眾通信技術(shù)進(jìn)入數(shù)字時(shí)代，專業(yè)通信技術(shù)也逐步向數(shù)字化發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)以來，在專業(yè)通信領(lǐng)域數(shù)字化階段我國曾引入并制定了多種通信技術(shù)體制，如TETRA、iDEN、GT800、GoTa、PDT等。其中TETRA體制以國際開放標(biāo)準(zhǔn)的形式獲得了廣泛的應(yīng)用，近10年在國內(nèi)政務(wù)系統(tǒng)、地鐵調(diào)度、公共安全調(diào)度通信等領(lǐng)域建設(shè)北京數(shù)字集群政務(wù)網(wǎng)、廣州800兆數(shù)字集群共網(wǎng)、深圳350兆數(shù)字集群共網(wǎng)、北京地鐵、廣州地鐵、深圳地鐵、上海地鐵等都使用了TETRA體制。

2012年在中國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（CCSA）的倡導(dǎo)和推動(dòng)下，基于LTE技術(shù)的寬帶集群通信（B-TrunC）標(biāo)準(zhǔn)正逐步成為我國寬帶集群通信的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)在CCSA的努力下，B-TrunC系統(tǒng)接口技術(shù)要求-空中接口也成為ITU-R推薦的PPDR（Policy Protection Detection Response，公共保護(hù)與救災(zāi)）寬帶集群標(biāo)準(zhǔn)。今后我國在寬帶集群通信領(lǐng)域?qū)⑿纬山y(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)演進(jìn)路線與公眾網(wǎng)絡(luò)齊頭并進(jìn)，為寬帶集群通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。集群通信技術(shù)演進(jìn)路線如圖1所示。

近年全國各地建成的TETRA 系統(tǒng)投入使用時(shí)間較短，未來三至五年內(nèi)在大多數(shù)領(lǐng)域TETRA系統(tǒng)仍是主流；但隨著LTE寬帶集群技術(shù)、設(shè)備的成熟及國家政策的推進(jìn)，符合B-TrunC標(biāo)準(zhǔn)的LTE寬帶集群將逐步取代現(xiàn)有的窄帶數(shù)字集群成為行業(yè)應(yīng)用的主流。在近10年的過渡期內(nèi)TETRA系統(tǒng)將與LTE寬帶集群系統(tǒng)并存，同時(shí)向用戶提供服務(wù)。因此必須解決TETRA系統(tǒng)與LTE寬帶集群系統(tǒng)互聯(lián)互通這個(gè)問題。下文針對南京市數(shù)字集群網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求，提出了一種解決EADSTETRA（歐洲宇航TETRA）系統(tǒng)和T DLTE（鼎橋LTE）寬帶集群系統(tǒng)互聯(lián)互通的方案。

2 EADS TETRA系統(tǒng)和TD-LTE寬帶集 群系統(tǒng)互聯(lián)互通的一種解決方案

互通解決方案通過新開發(fā)的應(yīng)用軟件解決，應(yīng)用軟件安裝于互通服務(wù)器中。

（1）解決方案的目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)TD-LTE 和EADS TETRA網(wǎng)絡(luò)中組呼、個(gè)呼通信的語音互通，并且通過有限的互通網(wǎng)關(guān)資源實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)分配。

（2）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)要求

◆互通后雙方終端的聲音輸出無明顯失真；

◆可對雙邊網(wǎng)絡(luò)中處于活動(dòng)狀態(tài)的通話組進(jìn)行互通；

◆系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定；

◆業(yè)務(wù)處理功能模塊齊全。

（3）互通軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1 集群通信技術(shù)演進(jìn)路線

本方案設(shè)計(jì)開發(fā)TETRA代理模塊、TD-LTE代理模塊、資源分配管理這3個(gè)軟件模塊，其中TETRA代理和TD-LTE代理模塊通過調(diào)用TETRA系統(tǒng)和TD-LTE系統(tǒng)開放的API實(shí)現(xiàn)TETRA系統(tǒng)和TD-LTE系統(tǒng)的語音及短數(shù)據(jù)通信的對接互通。同時(shí)在軟件設(shè)計(jì)時(shí)增加自定義F1、F2、F3接口，以實(shí)現(xiàn)快捷的軟件設(shè)計(jì)邏輯?；ネㄜ浖軜?gòu)如圖2所示：

圖2 互通軟件架構(gòu)

◆軟件模塊功能

TD-LTE代理：通過LTE調(diào)度機(jī)接口程序與LTE系統(tǒng)建立會話，向資源分配管理程序提交LTE系統(tǒng)互通通信需求。

TETRA 代理：通過TETRA 系統(tǒng)應(yīng)用程序接口與TETRA系統(tǒng)建立會話，向資源分配管理程序提交TETRA系統(tǒng)互通通信需求。

資源分配管理：監(jiān)控TD-LTE系統(tǒng)和TETRA系統(tǒng)間互通申請拆除申請，互通資源（許可）動(dòng)態(tài)分配。

互聯(lián)互通調(diào)度：建立/拆除TD-LTE系統(tǒng)和TETRA系統(tǒng)間互通握手，向下層（資源分配管理模塊）確認(rèn)資源分配情況。

◆TD-LTE接口

F1：調(diào)度機(jī)是TD-LTE系統(tǒng)的對外編程接口，通過該接口可以完成呼叫控制方面的所有功能。

◆TETRA接口

F2：TCS是TETRA系統(tǒng)的對外編程接口，通過該接口可以完成呼叫控制方面的所有功能。

F3：VGWTETRA 系統(tǒng)的語音網(wǎng)關(guān)，將TETRA交換機(jī)中的E1 PCM語音轉(zhuǎn)換為IP RTP數(shù)據(jù)包。

基于互通方案的設(shè)計(jì)，由TETRA調(diào)度代理、TDLTE調(diào)度代理和資源分配管理這3個(gè)模塊構(gòu)成互通網(wǎng)關(guān)設(shè)備的軟件結(jié)構(gòu)。

互通網(wǎng)關(guān)須實(shí)現(xiàn)的核心功能有語音和信令轉(zhuǎn)發(fā)，以及調(diào)度資源共享動(dòng)態(tài)分配、按需分配、用完及時(shí)回收。互通網(wǎng)關(guān)軟件架構(gòu)圖如圖3所示。

本方案基于Voice over IP實(shí)現(xiàn)語音互通，TETRA系統(tǒng)側(cè)會話信令通過TCS API建立；TD-LTE系統(tǒng)側(cè)會話信令通過調(diào)度機(jī)API建立。

（4）互通會話交互序列

互通會話交互順序：

圖3 互通網(wǎng)關(guān)軟件架構(gòu)圖

1）資源分配初始化：配置TETRA與TD-LTE號碼之間的互通關(guān)系。

2）TETRA、TD-LTE系統(tǒng)連接建立：雙向分別與TETRA、TD-LTE系統(tǒng)建立鏈接信令，資源分配管理單元要求代理分別訂購兩系統(tǒng)的號碼活動(dòng)狀態(tài)。

3）狀態(tài)確認(rèn)：TETRA系統(tǒng)、TD-LTE系統(tǒng)向代理、資源分配管理單元反饋確認(rèn)各自號碼活動(dòng)狀態(tài)。

4）雙系統(tǒng)登錄：雙向登錄TETRA系統(tǒng)和TD-LTE系統(tǒng)與API取得連接通信。

5）監(jiān)控語音互通需求：資源分配單元獲得雙向登錄確認(rèn)后進(jìn)入監(jiān)控、查詢代理的互通申請狀態(tài)。

6）建立語音互通通道：資源分配單元根據(jù)互通代理的申請向被叫系統(tǒng)代理發(fā)送建立互通指令，同時(shí)傳送互通號碼，雙方代理建立握手會話程序，互通通道建立。

7）拆除會話：資源分配單元監(jiān)控會話空閑情況，如會話空閑持續(xù)30s則發(fā)出拆除會話程序指令，代理斷開互通會話程序，釋放資源互通。

8）狀態(tài)更新：雙方代理確認(rèn)互通鏈路已拆除后向資源分配單元，更新空閑狀態(tài)標(biāo)志。

互通交互序列如圖4所示。

3 軟件開發(fā)過程

本方案軟件系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，可以提高軟件開發(fā)效率并可單獨(dú)對各個(gè)模塊進(jìn)行測試，各模塊間定義內(nèi)部接口對接。本章節(jié)定義了對各功能模塊的具體要求。

3.1 語音互通模塊

（1）支持添加互通組對調(diào)度員可以將一個(gè)TETRA 通話組、一個(gè)TD-LTE通話組加入到一個(gè)半雙工會話中。

（2）互通資源配置

TETRA通話組、TD-LTE通話組互通配置列表的長度不超過128項(xiàng)。

（3）固定互通組設(shè)置

可預(yù)先配置好互通會話的參與方，設(shè)置為永久綁定，則當(dāng)參與方發(fā)起呼叫后，互通會話自動(dòng)啟動(dòng)；當(dāng)超過一定時(shí)間會話空閑，則自動(dòng)拆除該會話。

圖4 互通交互序列

（4）互通組中半雙工通話

在互通會話激活過程中，任何時(shí)刻只能有一個(gè)號碼具有講話權(quán)。

（5）監(jiān)控和操作多個(gè)會話

支持在一個(gè)“組呼面板”中同時(shí)監(jiān)控和操作多個(gè)語音互通會話。通過“互通會話監(jiān)視列表”監(jiān)控同時(shí)打開的多個(gè)互通會話。

（6）顯示參與方信息

能顯示互通會話的參與方名稱、號碼等信息以及互通會話歷史記錄列表。

（7）相關(guān)事件消息反饋

封裝調(diào)度相關(guān)功能事件回調(diào)以獲得相應(yīng)事件的處理結(jié)果來處理相關(guān)的基礎(chǔ)功能，如通話簡歷、呼叫等。

3.2 動(dòng)態(tài)分組模塊

（1）建立臨時(shí)呼叫群組

通過總掉平臺的GIS頁面，同時(shí)選定多個(gè)語音終端對象（不限于LTE或TETRA類型終端），形成臨時(shí)呼叫群組，能對該組發(fā)起組呼功能。

（2）功能頁面

需在調(diào)度臺上提供調(diào)用該功能的用戶界面，需提供第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)調(diào)用的功能服務(wù)端接口。

3.3 集群統(tǒng)一短信模塊

支持應(yīng)用層通過一個(gè)接口統(tǒng)一向多個(gè)對象（包括TETRA、TD-LTE終端）群發(fā)短信。對象可以是LTE和TETRA的終端號碼和組號，對象號碼用分號分隔。

3.4 統(tǒng)一位置信息服務(wù)模塊

（1）LTE終端GPS定位信息采集

實(shí)現(xiàn)對TD-LTE終端GPS定位信息的采集和格式轉(zhuǎn)換，采集到定位數(shù)據(jù)，將其提交到定位數(shù)據(jù)處理服務(wù)系統(tǒng)以進(jìn)行處理、整合和轉(zhuǎn)發(fā)。

（2）TETRA終端GPS定位信息采集

能夠采集EADS、摩托羅拉、Sepura這3個(gè)主流TETRA終端廠商的GPS位置信息。

（3）訂閱和去訂閱終端定位位置信息

接口方式發(fā)送命令到服務(wù)端主動(dòng)訂閱和去訂閱終端定位位置信息。

（4）設(shè)置定位信息上傳周期

修改服務(wù)端定位信息平臺上傳周期。

（5）獲取終端開關(guān)機(jī)狀態(tài)

展現(xiàn)層通過接口方式獲取終端開關(guān)機(jī)狀態(tài)。

3.5 對外接口服務(wù)模塊

（1）GIS定位信息推送和開關(guān)機(jī)狀態(tài)信息推送

對外提供定位位置信息（包括TETRA終端、LTE終端）、開關(guān)機(jī)狀態(tài)信息分發(fā)接口，應(yīng)用層通過該接口獲取終端位置數(shù)據(jù)。

（2）LTE、TETRA組及組成員列表獲取

對外提供成員列表獲取接口，應(yīng)用層可通過該接口獲取調(diào)度臺權(quán)限下的組以及組內(nèi)成員的列表。

（3）終端狀態(tài)的實(shí)時(shí)查詢

能夠?qū)崟r(shí)查詢終端的狀態(tài)，并返回狀態(tài)信息。

（4）終端和群組的自定義命名

能夠支持對終端和群組的自定義命名及按名稱查找、檢索等功能，并支持以多種查詢條件進(jìn)行檢索。

4 互通方案應(yīng)用

本方案采用在機(jī)房固定布設(shè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的方式，設(shè)備運(yùn)行的可靠性、安全性高。并且可以通過增加授權(quán)許可的方式快速擴(kuò)容互聯(lián)通道數(shù)量，對建網(wǎng)規(guī)模無要求適用面廣，特別適合長期需要建立系統(tǒng)互聯(lián)互通的應(yīng)用場景。

本互通方案經(jīng)過開發(fā)、測試、驗(yàn)證可行，并在2014年第二屆南京青年奧林匹克運(yùn)動(dòng)會集群調(diào)度通信中得到實(shí)例應(yīng)用，在大型國際運(yùn)動(dòng)會集群通信保障中首次實(shí)現(xiàn)了TETRA系統(tǒng)與TD-LTE寬帶數(shù)字集群系統(tǒng)的業(yè)務(wù)互通（組呼、個(gè)呼、短信息等基礎(chǔ)通信業(yè)務(wù)）和混合編組。在2014年第二屆南京青年奧林匹克運(yùn)動(dòng)會期間共使用了16個(gè)通話組（受許的可限制）并發(fā)互通通信，互通呼叫起呼時(shí)延低于500ms，互通話音清晰無失真，為青奧會組委會提供了安全可靠的通信服務(wù)，獲得了組委會的高度認(rèn)可和好評。

5 結(jié)束語

隨著寬帶數(shù)字集群通信技術(shù)的發(fā)展及B-TrunC標(biāo)準(zhǔn)的推行，基于LTE技術(shù)的寬帶數(shù)字集群通信系統(tǒng)產(chǎn)品逐漸成熟、商用；專網(wǎng)用戶迫切需要解決寬帶數(shù)字集群系統(tǒng)和窄帶TETRA系統(tǒng)的互聯(lián)互通問題。本方案切合實(shí)際應(yīng)用需求，有效解決了TETRA系統(tǒng)與TDLTE系統(tǒng)間的語言（組呼、個(gè)呼）及短消息的互通問題，能為專網(wǎng)用戶在解決新建寬帶集群系統(tǒng)與已有窄帶TETRA系統(tǒng)互聯(lián)互通的問題上提供較好的借鑒。

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