TD-LTE寬帶集群資源管理功能設計

朱麗莎 王翔

摘要：針對集群系統(tǒng)對集群資源控制功能的要求，基于TD-LTE寬帶集群技術，提出了一種高效、可擴展的集群資源管理方案。介紹了TD-LTE寬帶集群系統(tǒng)的組成架構，詳細描述了集群資源管理的功能、總體設計和實現架構、資源管理的關鍵處理流程和資源管理的實現過程，并通過集成測試驗證了設計方案的可行性。

關鍵詞：TD-LTE；寬帶集群；集群資源管理

中圖分類號：TP393文獻標志碼：A文章編號：1008-1739（2018）20-62-3

Design on Trunking Resource Management Functions Based on TD-LTE

ZHU Lisha， WANG Xiang（Hebei Far-east Communication System Engineering Co.， Ltd.， Shijiazhuang Hebei 050081， China）

0引言

集群通信系統(tǒng)作為專用移動通信手段在許多行業(yè)應用中發(fā)揮著重要作用[1]，隨著國民經濟的快速發(fā)展，以話音為主的傳統(tǒng)窄帶集群系統(tǒng)難以滿足對寬帶數據和視頻應用融合的調度要求。近年來隨著LTE通信技術的迅猛發(fā)展，寬帶集群產品的應用愈加廣泛[2-3]。集群資源管理（TSM）作為集群控制功能（TCF）的一部分，負責完成集群控制業(yè)務中主要的資源調度管理任務[4]。本文主要論述了集群資源管理模塊的主要功能，詳細分析了幾個重要的信令流程，并通過TD-LTE寬帶集群系統(tǒng)集成測試驗證了設計方案的可行性。

1總體設計

1.1 TD-LTE寬帶集群系統(tǒng)

TD-LTE寬帶集群系統(tǒng)由寬帶集群核心網TCN、集群終端、LTE數據終端、寬帶集群基站T-eNB、寬帶基站eNB、調度臺DC和業(yè)務管理臺組成[5]，如圖1所示。

①集群終端通過集群Uu-T空中接口接入集群基站T-eNB，實現寬帶數據和集群業(yè)務；

②LTE數據終端可以通過集群Uu-T空中接口接入集群基站T-eNB或通過Uu空中接口接入LTE基站eNB，實現寬帶數據業(yè)務；

③集群基站T-eNB通過S1-T接口連接集群核心網TCN，LTE基站eNB通過S1接口連接集群核心網；DC調度臺通過D接口連接集群核心網TCN，實現寬帶集群調度業(yè)務。

1.2集群資源管理功能總體設計

集群資源管理（TSM）作為寬帶集群核心網TCN的核心組成部分，主要功能包括：①集群用戶的鑒權授權、注冊注銷和遙暈遙斃復活管理；②集群用戶的個呼、組呼管理，包括信息查詢和呼叫資源管理；③集群用戶組的狀態(tài)查詢、訂閱和更新及關聯管理。此外，為滿足集群系統(tǒng)高可用性的需求，還包括集群業(yè)務的冗余功能[6]。

1.2.1設計實現架構

基于寬帶集群核心網對集群資源管理功能的要求，綜合考慮高并發(fā)、可擴展的特點，設計集群資源管理（TSM）的組成架構如圖2所示。

1.2.2模塊功能

（1）注冊管理模塊

注冊管理模塊負責集群用戶的注冊注銷管理，集群用戶類型分為集群手持終端、集群調度臺及集群車載臺等。注冊管理模塊將集群用戶的注冊信令封裝成diameter消息，發(fā)送給eHSS，進行集群用戶的鑒權，并根據eHSS的回復信令，響應該集群用戶的注冊事件，注銷亦然。

遙暈遙斃復活管理分為在線模式和離線模式：①在線模式：集群用戶在線狀態(tài)下的遙暈遙斃復活操作，先修改系統(tǒng)側（通知eHSS）的終端狀態(tài)，再修改終端側的狀態(tài)；②離線模式：集群用戶離線狀態(tài)下的遙暈遙斃復活操作，此時發(fā)起的終端狀態(tài)修改僅僅通知給eHSS，而并未發(fā)送至集群終端，等到集群終端注冊時再執(zhí)行終端側的遙暈遙斃復活操作。此外，注冊管理模塊還負責集群用戶在線狀態(tài)信息的推送。

（2）呼叫管理模塊

呼叫管理模塊負責響應來自集群呼叫控制中心的集群用戶、組的信息查詢消息，提供用戶組發(fā)起呼叫所需的基本參數、狀態(tài)參數和呼叫參數等信息。當用戶組的信息足以發(fā)起呼叫后，呼叫業(yè)務模塊為主被叫用戶、組分配上下行帶寬資源，分配成功后即可建立呼叫，呼叫釋放時，負責收回已分配的帶寬資源。呼叫業(yè)務模塊還負責呼叫各方的呼叫狀態(tài)的維護任務，在呼叫建立和釋放、組呼話權切換時呼叫狀態(tài)信息的推送任務以及提供對外接口，可隨時查詢集群用戶、組的呼叫狀態(tài)信息。

（3）狀態(tài)管理模塊

狀態(tài)管理模塊負責處理用戶、組的各類訂閱、取消訂閱、查詢及推送等事件，并在集群用戶和組的相應狀態(tài)發(fā)生改變時，將狀態(tài)改變事件推送給訂閱者。

狀態(tài)管理模塊負責維護的訂閱狀態(tài)關系包括：①用戶和組對應關系屬性獲得、推送；②用戶注冊狀態(tài)獲得、推送；③用戶呼叫狀態(tài)獲得、推送；④組呼叫狀態(tài)獲得、推送；⑤系統(tǒng)在線通話狀態(tài)獲得、推送。

1.3關鍵處理流程

選取集群資源管理功能的幾個關鍵處理流程，詳細說明集群資源管理功能的實現過程。包括集群注冊流程、集群呼叫流程和和狀態(tài)訂閱流程。

（1）集群用戶注冊流程

流程說明：①終端發(fā)送注冊請求到寬帶集群接入網，由其通知集群資源管理啟動注冊流程；②集群資源管理分配注冊資源，向eHSS申請注冊鑒權，檢查注冊用戶是否合法；③集群資源管理收到鑒權響應后，如果合法則繼續(xù)執(zhí)行數據拉取流程；④收到數據拉取結果后向終端回復注冊響應，如圖3所示。

（2）集群用戶呼叫流程

流程說明：①終端發(fā)送呼叫建立請求到寬帶集群接入網，由其通知集群資源管理啟動呼叫流程；②集群資源管理查詢用戶信息，判斷其是否具備發(fā)起該呼叫的權限；③集群資源管理分配呼叫資源，修改用戶狀態(tài)，并返回呼叫建立響應，如圖4所示。

（3）狀態(tài)訂閱流程

流程說明：①終端發(fā)送狀態(tài)訂閱請求到寬帶集群接入網，由其通知集群資源管理啟動訂閱流程；②集群資源管理查詢用戶信息，判斷其是否具備訂閱指定目標的權限；③集群資源管理分配訂閱資源，建立訂閱關聯關系，并返回狀態(tài)訂閱結果，如圖5所示。

2測試驗證

為了驗證集群資源管理設計方案是否合理可行，通過模擬某項目部分應用場景，使用TD-LTE寬帶集群產品搭建了測試環(huán)境，進行寬帶終端注冊、呼叫和訂閱流程測試。部署了TD-LTE寬帶集群系統(tǒng)和調度臺，并配置了LTE集群手持終端，測試結果如表1所示。

結果分析：通過上述測試，可以看到所設計的集群資源管理方案可以滿足寬帶集群系統(tǒng)對于集群核心網的要求，驗證了設計方案的可行性。

3結束語

提出了一種寬帶集群系統(tǒng)中集群資源管理功能的設計方案，為寬帶集群系統(tǒng)控制面實現提供了詳細的設計參考，并搭建測試環(huán)境驗證了方案的可行性，設計方案滿足寬帶集群系統(tǒng)對業(yè)務信令高可用、可擴展的要求。伴隨著寬帶通信技術的發(fā)展，寬帶集群已成為集群通信系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，TD-LTE寬帶集群通信系統(tǒng)以其自身的獨特優(yōu)勢，在未來的集群通信領域具有廣闊的應用前景[7]。

參考文獻

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[2]張東瑞，孫小婷.LTE寬帶集群的系統(tǒng)架構及業(yè)務分析[J].數字技術與應用，2013（7）：22-23.

[3]張婧.TD-LTE寬帶集群技術在城市軌道交通中的應用[J].電子科技，2016，29（7）：120-123.

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[7]李貴森，王瑜琦，錢志紅，等.淺析數字集群寬帶化發(fā)展趨勢[J].移動通訊，2013，（18）：25-29.