TETRA系統與LTE寬帶集群系統互聯互通的一種解決方案

賀自斌

（中國電子科技集團公司第七研究所，廣東 廣州 510310）

1 引言

專業集群通信系統具有保密性好、呼叫建立快、一呼百應、直通通信模式、分組數據、電路模式數據傳輸等豐富的指揮調度功能，在公共安全、企事業生產調度領域得到廣泛應用。隨著20世紀末公眾通信技術進入數字時代，專業通信技術也逐步向數字化發展。進入21世紀以來，在專業通信領域數字化階段我國曾引入并制定了多種通信技術體制，如TETRA、iDEN、GT800、GoTa、PDT等。其中TETRA體制以國際開放標準的形式獲得了廣泛的應用，近10年在國內政務系統、地鐵調度、公共安全調度通信等領域建設北京數字集群政務網、廣州800兆數字集群共網、深圳350兆數字集群共網、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年在中國標準化協會（CCSA）的倡導和推動下，基于LTE技術的寬帶集群通信（B-TrunC）標準正逐步成為我國寬帶集群通信的行業標準，同時在CCSA的努力下，B-TrunC系統接口技術要求-空中接口也成為ITU-R推薦的PPDR（Policy Protection Detection Response，公共保護與救災）寬帶集群標準。今后我國在寬帶集群通信領域將形成統一的行業標準，技術演進路線與公眾網絡齊頭并進，為寬帶集群通信產業的發展打下良好的基礎。集群通信技術演進路線如圖1所示。

近年全國各地建成的TETRA 系統投入使用時間較短，未來三至五年內在大多數領域TETRA系統仍是主流；但隨著LTE寬帶集群技術、設備的成熟及國家政策的推進，符合B-TrunC標準的LTE寬帶集群將逐步取代現有的窄帶數字集群成為行業應用的主流。在近10年的過渡期內TETRA系統將與LTE寬帶集群系統并存，同時向用戶提供服務。因此必須解決TETRA系統與LTE寬帶集群系統互聯互通這個問題。下文針對南京市數字集群網絡建設需求，提出了一種解決EADSTETRA（歐洲宇航TETRA）系統和T DLTE（鼎橋LTE）寬帶集群系統互聯互通的方案。

2 EADS TETRA系統和TD-LTE寬帶集 群系統互聯互通的一種解決方案

互通解決方案通過新開發的應用軟件解決，應用軟件安裝于互通服務器中。

（1）解決方案的目標：實現TD-LTE 和EADS TETRA網絡中組呼、個呼通信的語音互通，并且通過有限的互通網關資源實現動態分配。

（2）系統實現要求

◆互通后雙方終端的聲音輸出無明顯失真；

◆可對雙邊網絡中處于活動狀態的通話組進行互通；

◆系統運行穩定；

◆業務處理功能模塊齊全。

（3）互通軟件架構設計

圖1 集群通信技術演進路線

本方案設計開發TETRA代理模塊、TD-LTE代理模塊、資源分配管理這3個軟件模塊，其中TETRA代理和TD-LTE代理模塊通過調用TETRA系統和TD-LTE系統開放的API實現TETRA系統和TD-LTE系統的語音及短數據通信的對接互通。同時在軟件設計時增加自定義F1、F2、F3接口，以實現快捷的軟件設計邏輯。互通軟件架構如圖2所示：

圖2 互通軟件架構

◆軟件模塊功能

TD-LTE代理：通過LTE調度機接口程序與LTE系統建立會話，向資源分配管理程序提交LTE系統互通通信需求。

TETRA 代理：通過TETRA 系統應用程序接口與TETRA系統建立會話，向資源分配管理程序提交TETRA系統互通通信需求。

資源分配管理：監控TD-LTE系統和TETRA系統間互通申請拆除申請，互通資源（許可）動態分配。

互聯互通調度：建立/拆除TD-LTE系統和TETRA系統間互通握手，向下層（資源分配管理模塊）確認資源分配情況。

◆TD-LTE接口

F1：調度機是TD-LTE系統的對外編程接口，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 系統的語音網關，將TETRA交換機中的E1 PCM語音轉換為IP RTP數據包。

基于互通方案的設計，由TETRA調度代理、TDLTE調度代理和資源分配管理這3個模塊構成互通網關設備的軟件結構。

互通網關須實現的核心功能有語音和信令轉發，以及調度資源共享動態分配、按需分配、用完及時回收?；ネňW關軟件架構圖如圖3所示。

本方案基于Voice over IP實現語音互通，TETRA系統側會話信令通過TCS API建立；TD-LTE系統側會話信令通過調度機API建立。

（4）互通會話交互序列

互通會話交互順序：

圖3 互通網關軟件架構圖

1）資源分配初始化：配置TETRA與TD-LTE號碼之間的互通關系。

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

3）狀態確認：TETRA系統、TD-LTE系統向代理、資源分配管理單元反饋確認各自號碼活動狀態。

4）雙系統登錄：雙向登錄TETRA系統和TD-LTE系統與API取得連接通信。

5）監控語音互通需求：資源分配單元獲得雙向登錄確認后進入監控、查詢代理的互通申請狀態。

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

7）拆除會話：資源分配單元監控會話空閑情況，如會話空閑持續30s則發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）狀態更新：雙方代理確認互通鏈路已拆除后向資源分配單元，更新空閑狀態標志。

互通交互序列如圖4所示。

3 軟件開發過程

本方案軟件系統采用模塊化設計，可以提高軟件開發效率并可單獨對各個模塊進行測試，各模塊間定義內部接口對接。本章節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度員可以將一個TETRA 通話組、一個TD-LTE通話組加入到一個半雙工會話中。

（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。

（3）固定互通組設置

可預先配置好互通會話的參與方，設置為永久綁定，則當參與方發起呼叫后，互通會話自動啟動；當超過一定時間會話空閑，則自動拆除該會話。

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，任何時刻只能有一個號碼具有講話權。

（5）監控和操作多個會話

支持在一個“組呼面板”中同時監控和操作多個語音互通會話。通過“互通會話監視列表”監控同時打開的多個互通會話。

（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）相關事件消息反饋

封裝調度相關功能事件回調以獲得相應事件的處理結果來處理相關的基礎功能，如通話簡歷、呼叫等。

3.2 動態分組模塊

（1）建立臨時呼叫群組

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

（2）功能頁面

需在調度臺上提供調用該功能的用戶界面，需提供第三方業務系統調用的功能服務端接口。

3.3 集群統一短信模塊

支持應用層通過一個接口統一向多個對象（包括TETRA、TD-LTE終端）群發短信。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 統一位置信息服務模塊

（1）LTE終端GPS定位信息采集

實現對TD-LTE終端GPS定位信息的采集和格式轉換，采集到定位數據，將其提交到定位數據處理服務系統以進行處理、整合和轉發。

（2）TETRA終端GPS定位信息采集

能夠采集EADS、摩托羅拉、Sepura這3個主流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

接口方式發送命令到服務端主動訂閱和去訂閱終端定位位置信息。

（4）設置定位信息上傳周期

修改服務端定位信息平臺上傳周期。

（5）獲取終端開關機狀態

展現層通過接口方式獲取終端開關機狀態。

3.5 對外接口服務模塊

（1）GIS定位信息推送和開關機狀態信息推送

對外提供定位位置信息（包括TETRA終端、LTE終端）、開關機狀態信息分發接口，應用層通過該接口獲取終端位置數據。

（2）LTE、TETRA組及組成員列表獲取

對外提供成員列表獲取接口，應用層可通過該接口獲取調度臺權限下的組以及組內成員的列表。

（3）終端狀態的實時查詢

能夠實時查詢終端的狀態，并返回狀態信息。

（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行檢索。

4 互通方案應用

本方案采用在機房固定布設互聯網關設備的方式，設備運行的可靠性、安全性高。并且可以通過增加授權許可的方式快速擴容互聯通道數量，對建網規模無要求適用面廣，特別適合長期需要建立系統互聯互通的應用場景。

本互通方案經過開發、測試、驗證可行，并在2014年第二屆南京青年奧林匹克運動會集群調度通信中得到實例應用，在大型國際運動會集群通信保障中首次實現了TETRA系統與TD-LTE寬帶數字集群系統的業務互通（組呼、個呼、短信息等基礎通信業務）和混合編組。在2014年第二屆南京青年奧林匹克運動會期間共使用了16個通話組（受許的可限制）并發互通通信，互通呼叫起呼時延低于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，獲得了組委會的高度認可和好評。

5 結束語

隨著寬帶數字集群通信技術的發展及B-TrunC標準的推行，基于LTE技術的寬帶數字集群通信系統產品逐漸成熟、商用；專網用戶迫切需要解決寬帶數字集群系統和窄帶TETRA系統的互聯互通問題。本方案切合實際應用需求，有效解決了TETRA系統與TDLTE系統間的語言（組呼、個呼）及短消息的互通問題，能為專網用戶在解決新建寬帶集群系統與已有窄帶TETRA系統互聯互通的問題上提供較好的借鑒。

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