Tetra與PDT互聯(lián)網(wǎng)關(guān)方案設(shè)計(jì)

張萬(wàn)鵬 倫立寶

鑒于Tetra核心網(wǎng)級(jí)協(xié)議不開(kāi)放無(wú)法與PDT進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)互聯(lián)，而終端級(jí)互聯(lián)存在諸多局限性，設(shè)計(jì)一種全新的Tetra與PDT互聯(lián)網(wǎng)關(guān)方案。首先對(duì)Tetra和PDT使用現(xiàn)狀和互聯(lián)需求進(jìn)行了分析，并分析了傳統(tǒng)互聯(lián)方案及其局限性，設(shè)計(jì)了一種Tetra和PDT智能互聯(lián)網(wǎng)關(guān)，重點(diǎn)介紹了互聯(lián)網(wǎng)關(guān)的構(gòu)成方案和工作流程，最后通過(guò)實(shí)際的組網(wǎng)驗(yàn)證，證明了該設(shè)計(jì)的可用性和性能。

背景

Tetra專(zhuān)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)等豐富的指揮調(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。北京政府網(wǎng)、上海公安、廣州地鐵等都使用了Tetra體制。

PDT是具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)，是一種根據(jù)中國(guó)的國(guó)情，注入了中國(guó)廠商自主創(chuàng)新因素的全新數(shù)字集群體制，具有覆蓋區(qū)域大、國(guó)產(chǎn)加密算法加解密、廠家系統(tǒng)互聯(lián)互通、技術(shù)簡(jiǎn)單造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)，是我國(guó)公安、應(yīng)急部門(mén)的主要無(wú)線通信體制。

對(duì)于已大規(guī)模建設(shè)并成熟使用Tetra體制的城市，未來(lái)若干年內(nèi)Tetra仍是主流；但隨著PDT在全國(guó)公安行業(yè)和應(yīng)急領(lǐng)域的規(guī)?；褂眉皣?guó)產(chǎn)化的推進(jìn)，符合我國(guó)國(guó)情的PDT集群已成為公安、消防、應(yīng)急行業(yè)應(yīng)用的主流。因此，在同一城市 Tetra體制與PDT體制并存，以及跨省市Tetra系統(tǒng)與PDT集群系統(tǒng)協(xié)同指揮調(diào)度方面，都必須解決兩網(wǎng)之間互聯(lián)互通的問(wèn)題。

傳統(tǒng)Tetra系統(tǒng)與PDT系統(tǒng)互聯(lián)方式

國(guó)內(nèi)已建設(shè)的Tetra系統(tǒng)，以EADS和摩托羅拉兩大國(guó)外廠商為主，基于已有市場(chǎng)的保護(hù)，這些廠商始終不愿意開(kāi)放系統(tǒng)級(jí)（即核心網(wǎng)級(jí)）互聯(lián)接口，想要在系統(tǒng)級(jí)進(jìn)行Tetra和PDT的互聯(lián)互通，是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。目前比較常見(jiàn)的Tetra和PDT互聯(lián)通過(guò)終端級(jí)互聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)，主要有下面的兩種方式。

電臺(tái)終端背靠背互聯(lián)

通過(guò)將兩個(gè)Tetra電臺(tái)終端和PDT電臺(tái)終端音頻線和控制線相互連接，做為無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)關(guān)。Tetra電臺(tái)終端通過(guò)空口注冊(cè)到Tetra系統(tǒng)，PDT電臺(tái)終端通過(guò)空口注冊(cè)到PDT核心網(wǎng)。如圖1所示。

無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)關(guān)中的每臺(tái)Tetra電臺(tái)、PDT電臺(tái)監(jiān)聽(tīng)一路通話組，當(dāng)一端電臺(tái)接收到該通話組的組呼時(shí)，通過(guò)AT命令通知該電臺(tái)管理模塊，管理模塊再通過(guò)AT命令通知對(duì)端電臺(tái)管理模塊發(fā)起呼叫。電臺(tái)接收到的模擬音頻通過(guò)音頻線纜送至對(duì)端電臺(tái)音頻輸入接口。對(duì)端電臺(tái)在接收到發(fā)起呼叫指令后，在當(dāng)前通話組上發(fā)起組呼。這種互聯(lián)方案的前提是部署場(chǎng)所必須同時(shí)有Tetra和PDT無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。

調(diào)度臺(tái)背靠背互聯(lián)

通過(guò)將兩個(gè)Tetra調(diào)度臺(tái)和PDT調(diào)度臺(tái)音頻線和網(wǎng)口相互連接，Tetra調(diào)度臺(tái)通過(guò)IP有線連接Tetra系統(tǒng)，PDT調(diào)度臺(tái)通過(guò)IP連接到PDT系統(tǒng)。如圖2所示。

每臺(tái)Tetra調(diào)度臺(tái)、PDT調(diào)度臺(tái)監(jiān)聽(tīng)一路通話組，當(dāng)接收到該通話組的組呼時(shí)，通過(guò)TCP鏈路通知對(duì)端調(diào)度臺(tái)發(fā)起呼叫，并將模擬音頻通過(guò)音頻線纜送至對(duì)端調(diào)度音頻輸入接口。對(duì)端調(diào)度臺(tái)在接收到發(fā)起呼叫指令后，在當(dāng)前監(jiān)聽(tīng)通話組上發(fā)起組呼。這種互聯(lián)原理與電臺(tái)終端背靠背相似，仍然是通過(guò)終端級(jí)（調(diào)度臺(tái)也是一種終端）背靠背鏈接，只不過(guò)這種互聯(lián)方案不是要求部署場(chǎng)所有Tetra和PDT無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，而是要求兩端的調(diào)度臺(tái)可通過(guò)有線連接到各自交換中心（核心網(wǎng)）。

以上兩種互聯(lián)方案，都是每對(duì)背靠背互聯(lián)網(wǎng)關(guān)只能實(shí)現(xiàn)一路語(yǔ)音呼叫，要實(shí)現(xiàn)多路呼叫必須通過(guò)配置多套背靠背互聯(lián)，且每套互聯(lián)網(wǎng)關(guān)只能固定綁定在一個(gè)通話組，不能動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)組，很不靈活，非常容易造成通路擁堵排隊(duì)和閑置通路資源浪費(fèi)。并且無(wú)法實(shí)現(xiàn)單呼和互發(fā)短信息功能。

在Tetra和PDT系統(tǒng)級(jí)協(xié)議無(wú)法互聯(lián)，而終端級(jí)互聯(lián)不能滿足較大規(guī)模靈活使用的情況下，本文基于Tetra廠商二次開(kāi)發(fā)接口的連接服務(wù)TCS和語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)TVG，及自主PDT協(xié)議，開(kāi)發(fā)一種智能互聯(lián)網(wǎng)關(guān)，解決互聯(lián)使用問(wèn)題。

Tetra系統(tǒng)與PDT系統(tǒng)智能互聯(lián)網(wǎng)關(guān)方案設(shè)計(jì)

通過(guò)新開(kāi)發(fā)的應(yīng)用軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)用軟件安裝于互通服務(wù)器中。

①方案的目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)Tetra網(wǎng)絡(luò)和PDT網(wǎng)絡(luò)中組呼、個(gè)呼通信的語(yǔ)音互通，并且通過(guò)此互通網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)智能的動(dòng)態(tài)分配通話組。

②系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)要求

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

互通后雙方語(yǔ)音通話清晰、無(wú)明顯失真；

系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，語(yǔ)音延遲低；

業(yè)務(wù)處理功能模塊齊全，可現(xiàn)實(shí)語(yǔ)音組呼、個(gè)呼、定位等功能。

實(shí)現(xiàn)方案

本方案設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)Tetra代理模塊、PDT調(diào)度模塊、資源分配管理這3個(gè)軟件模塊，其中Tetra代理模塊和PDT調(diào)度模塊通過(guò)調(diào)用Tetra系統(tǒng)和PDT系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)的API接口實(shí)現(xiàn)Tetra系統(tǒng)和PDT系統(tǒng)的語(yǔ)音及短數(shù)據(jù)通信的對(duì)接互通。互聯(lián)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖3所示。

互聯(lián)網(wǎng)關(guān)通過(guò)Tetra代理模塊接入Tetra系統(tǒng)。Tetra代理模塊包含信令控制服務(wù)和媒體控制服務(wù)，信令控制服務(wù)負(fù)責(zé)與Tetra系統(tǒng)的TCS服務(wù)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)呼叫信令交互；媒體控制服務(wù)負(fù)責(zé)與Tetra系統(tǒng)的TVG語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)呼叫語(yǔ)音交互。

互聯(lián)網(wǎng)關(guān)通過(guò)PDT調(diào)度模塊，接入PDT核心網(wǎng)（也稱(chēng)交換中心），實(shí)現(xiàn)呼叫信令、呼叫語(yǔ)音交互。

信令控制服務(wù)中的TCS代理模塊與PDT調(diào)度模塊一一對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)功能，為實(shí)現(xiàn)多路并發(fā)，只需要在Tetra側(cè)申請(qǐng)多個(gè)TCS授權(quán)許可和TVG語(yǔ)音通道數(shù)，在PDT側(cè)配置多個(gè)PDT調(diào)度服務(wù)，在一套硬件上，通過(guò)增加許可和軟件開(kāi)發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)，不需要多套網(wǎng)關(guān)，如需要實(shí)現(xiàn)兩網(wǎng)五路并發(fā)語(yǔ)音呼叫，配置5個(gè)TCS用戶許可授權(quán)即可。

智能轉(zhuǎn)組服務(wù)模塊是整個(gè)智能互聯(lián)網(wǎng)關(guān)的控制中心，負(fù)責(zé)處理互聯(lián)請(qǐng)求信息、協(xié)調(diào)語(yǔ)音轉(zhuǎn)發(fā)工作，根據(jù)各通道占用情況智能轉(zhuǎn)組，保證通道利率和多路并發(fā)得以實(shí)現(xiàn)。

媒體控制軟件

媒體控制軟件安裝部署在信令及媒體控制服務(wù)器上，通過(guò)IP的方式與TVG語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)對(duì)接，在PDT調(diào)度模塊與TVG語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)間進(jìn)行語(yǔ)音轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)PDT調(diào)度模塊與Tetra系統(tǒng)間語(yǔ)音交互功能。

媒體控制軟件負(fù)責(zé)在不同端口（時(shí)隙）上接收TVG媒體流，并根據(jù)TCS代理模塊的控制信令，確定是否轉(zhuǎn)發(fā)、轉(zhuǎn)發(fā)到PDT調(diào)度模塊的哪個(gè)端口。

TCS代理模塊

TCS代理模塊是將TCS代理軟件安裝部署在信令及媒體控制服務(wù)器上，該軟件通過(guò)TCS API注冊(cè)到Tetra系統(tǒng)，負(fù)責(zé)在PDT調(diào)度模塊與TCS服務(wù)器間進(jìn)行信令轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)，能夠向媒體控制服務(wù)器發(fā)送信令，控制媒體路由。

PDT調(diào)度模塊

PDT調(diào)度模塊通過(guò)PDT調(diào)度接口注冊(cè)到PDT核心網(wǎng)，負(fù)責(zé)與PDT核心網(wǎng)的信令、媒體流交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)PDT系統(tǒng)發(fā)起、接收組呼功能。PDT調(diào)度模塊通過(guò)TCS代理軟件及媒體控制軟件，實(shí)現(xiàn)Tetra系統(tǒng)發(fā)起、接收組呼功能。

PDT調(diào)度模塊負(fù)責(zé)互聯(lián)互通組對(duì)應(yīng)關(guān)系維護(hù)：在Tetra通話組、PDT通話組之間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系并進(jìn)行維護(hù)。

另外，PDT調(diào)度模塊與智能轉(zhuǎn)組模塊通信，當(dāng)從Tetra系統(tǒng)或PDT系統(tǒng)接收到呼叫時(shí)，通知智能轉(zhuǎn)組模塊，并根據(jù)其指令，對(duì)呼叫進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

智能轉(zhuǎn)組服務(wù)模塊

智能轉(zhuǎn)組服務(wù)模塊負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和接通各對(duì)網(wǎng)關(guān)工作，當(dāng)接收到呼叫時(shí)，判斷當(dāng)前空閑網(wǎng)關(guān)，智能分配通話組，并向其發(fā)送呼叫轉(zhuǎn)發(fā)指令。

功能與工作流程

Tetra終端呼叫PDT調(diào)度臺(tái)流程，如圖4所示。

①Tetra終端發(fā)起組呼；

②TCS代理軟件接收到呼叫，通知PDT調(diào)度模塊；

③PDT調(diào)度模塊通知智能轉(zhuǎn)組模塊接收到呼叫；

④智能轉(zhuǎn)組模塊查找空閑網(wǎng)關(guān)通道，并通知其開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)呼叫；

⑤PDT調(diào)度模塊接收到轉(zhuǎn)發(fā)信令，通知TCS代理軟件為呼叫分配時(shí)隙，以便接收Tetra媒體流；

⑥PDT調(diào)度模塊根據(jù)Tetra通話組信息，找到對(duì)應(yīng)的互通組，在PDT系統(tǒng)下發(fā)起組呼；

⑦PDT核心網(wǎng)將呼叫發(fā)送至PDT調(diào)度臺(tái)。

PDT調(diào)度臺(tái)呼叫Tetra終端。

①PDT調(diào)度臺(tái)發(fā)起組呼；

②PDT核心網(wǎng)將呼叫發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)關(guān)PDT調(diào)度模塊；

③PDT調(diào)度模塊通知智能轉(zhuǎn)組模塊接收到呼叫；

④智能轉(zhuǎn)組模塊查找空閑網(wǎng)關(guān)，并通知其開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)呼叫；

⑤PDT調(diào)度模塊接收到轉(zhuǎn)發(fā)信令，通知TCS代理軟件為呼叫分配時(shí)隙，以便向Tetra發(fā)送媒體流；

⑥PDT調(diào)度模塊根據(jù)PDT通話組信息，找到對(duì)應(yīng)的互通組，在Tetra系統(tǒng)下發(fā)起組呼。

方案驗(yàn)證

以某市公安800 MByte Tetra系統(tǒng)和應(yīng)急管理370 MByte PDT系統(tǒng)互聯(lián)應(yīng)用為例，基于本文設(shè)計(jì)的互聯(lián)方案進(jìn)行了驗(yàn)證。方案驗(yàn)證的組網(wǎng)架構(gòu)如圖6所示。

互聯(lián)網(wǎng)關(guān)中的信令及媒體服務(wù)器，使用獨(dú)立的網(wǎng)口連接到Tetea核心交換機(jī)（DXT）上，實(shí)現(xiàn)Tetra調(diào)度臺(tái)的通信及管理功能。信令及媒體服務(wù)器、PDT調(diào)度模塊、智能轉(zhuǎn)組模塊通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)組網(wǎng)，并通過(guò)傳輸連接到應(yīng)急管理部370 MByte核心網(wǎng)。Tetra手持終端和PDT手持終端分別注冊(cè)到各自系統(tǒng)基站下，通過(guò)終端發(fā)起呼叫，測(cè)試互聯(lián)網(wǎng)關(guān)的可行性和性能。

5個(gè)以Tetra用戶許可為例，經(jīng)過(guò)測(cè)試驗(yàn)證，無(wú)論是Tetra終端還是PDT終端發(fā)起呼叫，都能實(shí)現(xiàn)最大5路語(yǔ)音并發(fā)呼叫功能，對(duì)端接收到語(yǔ)音呼叫延時(shí)小于500 ms，話音清晰無(wú)明顯失真。給5個(gè)通話組分別分配5個(gè)通道，當(dāng)原分配給某一通話組的互聯(lián)通道被占有的情況下，系統(tǒng)可以自動(dòng)選擇空閑通道去轉(zhuǎn)發(fā)呼叫，實(shí)現(xiàn)了智能轉(zhuǎn)組的功能。對(duì)比終端背靠背方案，在容納通話組數(shù)量、通話轉(zhuǎn)發(fā)接通效率、語(yǔ)音延遲、功能等方面，都大大優(yōu)于終端背靠背方案。

基于目前Tetra和PDT技術(shù)體制在一些城市的政務(wù)、公安、應(yīng)急等領(lǐng)域共存的狀況，需要有跨網(wǎng)絡(luò)、跨平臺(tái)的互聯(lián)互通方案，打破不同通信網(wǎng)絡(luò)、制式和頻段之間的障礙，消除“信息孤島”。而傳統(tǒng)的Tetra和PDT互聯(lián)方式存在部署位置要求高、互聯(lián)通話組數(shù)受限、資源利用率太低、語(yǔ)音延遲較高等問(wèn)題，不適合在一個(gè)城市里大規(guī)模使用，更多的是用于具體場(chǎng)景需求的小范圍部署。本文基于Tetra和PDT語(yǔ)音、信令的特點(diǎn)，及國(guó)外Tetra廠商所提供的有限二次開(kāi)發(fā)接口，設(shè)計(jì)一種Tetra和PDT智能互聯(lián)網(wǎng)關(guān)，使得在目前國(guó)外Tetra廠商在我國(guó)不開(kāi)放系統(tǒng)級(jí)互聯(lián)協(xié)議的情況下，最大可能地滿足兩網(wǎng)大規(guī)模互聯(lián)組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)多路語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通信、智能動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)組、延時(shí)較小的通信效果。為國(guó)家公安、應(yīng)急等部門(mén)統(tǒng)一通信、聯(lián)動(dòng)指揮提供有效解決方案。