TETRA數字集群調度系統動態復用的研究和應用

趙文強

（廣州市地下鐵道總公司運營事業總部，廣東 廣州 510308）

1 引言

TETRA（Terrestrial Trunked Radio，陸上集群無線電）數字集群調度系統（以下簡稱“調度系統”）是基于TETRA數字集群通信系統研發的通信指揮調度系統，它支持語音調度、短數據及分組數據等業務功能，能提供“快捷、高效、靈活”的專網管理與通信調度。近幾年，TETRA數字集群通信系統在我國得到了快速發展，在各行各業都得到了廣泛應用，特別是在公共安全、交通調度、應急通信等領域。

調度系統是TETRA 數字集群系統網絡中最基礎的通信調度應用系統，它應用在各個TETRA 網絡中，是指揮調度的核心應用。目前的調度系統，由于本身資源的限制，通常都是部署在固定位置，并且數量有限，因而不能得到靈活而大量的應用。為解決這一難題，本文以Airbus（空中客車公司）的TETRA數字集群通信系統為例，來研究和實現調度系統資源的動態復用。

2 調度系統現狀分析

Airbus 的TETRA 數字集群通信系統完全基于TETRA數字集群標準開發設計，它采用全IP的數據交換方式。具有快速接入、靈活組網、安全可靠等優點，廣泛應用在各個行業專網通信。目前，北京、廣州、深圳、南京等大型城市的政務、公安、交通等部門均采用了Airbus的TETRA數字集群通信系統（以下簡稱“TETRA系統”）。

目前，調度系統基本都是部署在固定位置，進行固定指揮調度。這主要是由于調度系統接入TETRA系統需要系統分配的調度號碼以及對應的時隙鏈路，而且調度號碼本身數量有限，不能隨意自由的分配。因此，調度系統不能得到充分靈活的應用。如何靈活、合理的復用調度系統是需要研究的方向。

3 調度系統動態復用的設計

調度系統動態復用充分考慮用戶實際業務的具體需求，通過對線路和調度號碼資源進行統一管理和分配，采用“請求-分配-使用-釋放”的動態使用模式，打破原有線路和號碼資源綁定的資源固定模式，以期提高資源的利用率和調度系統的安裝使用范圍，達到靈活、合理、動態復用調度系統的目的。

在Airbus系統中，調度系統采用TCP/IP方式接入TETRA系統，實現語音通信調度。它通過系統分配的調度號碼登錄TCS（TETRA Connectivity Server，TETRA 連接服務器），實現與系統的信令交互，通過調度臺IP 地址與TVG（TETRA Voice Gateway，TETRA語音網關）端口綁定，實現語音交互。

針對Airbus的TETRA系統，結合實際需求，調度系統動態復用整體實現設計分為2個部分，動態復用平臺和復用調度臺。動態復用平臺統一分配和管理調度系統連接TCS和TVG的資源。復用調度臺部署調度系統軟件，通過動態復用平臺請求資源，實現語音調度。

3.1 動態復用網絡結構

TETRA通過IP和E1方式分別與TCS 服務器和語音網關通信，動態復用平臺通過IP交換機與TCS服務器和語音網關互聯，三者組建一個核心局域網絡，對外設防火墻。復用調度臺穿過防火墻訪問動態服務平臺。動態復用網絡結構如圖1所示。

3.2 動態復用交互流程

動態復用采用的是“請求-分配-使用-釋放”的方式，整個動態復用具體交互流程如圖2所示。

復用調度臺請求資源，動態復用平臺分配資源，調度臺根據分配資源登錄系統。調度臺通信調度結束，退出系統，釋放資源。具體步驟如下：

（1）調度臺向平臺請求資源登陸；

（2）平臺查詢資源，如有空閑資源則同意調度臺請求，否則拒絕；

（3）平臺分配調度臺號碼，同時與調度系統建立一個語音交互通道；

（4）調度臺獲取號碼資源，連接TCS服務器，登陸系統；

（5）調度臺發起語音呼叫，信令通過TCS下發，語音通過動態復用平臺透傳到TVG下發；

（6）終端回復呼叫，語音上傳TVG，再由動態復用平臺透傳至調度臺；

（7）調度臺退出登錄，調度資源釋放。

圖1 動態復用網絡結構圖

圖2 動態復用交互流程圖

圖3 動態復用系統結構圖

4 調度系統動態復用的實現

4.1 動態復用平臺功能模塊

動態復用平臺軟件系統主要包括六大功能模塊，如圖3所示為動態復用系統結構圖。

（1）資源配置模塊

資源配置模塊負責對動態復用平臺的資源調度以及使用規則配置。資源配置包括調度號碼、IP地址、語音端口；使用規則配置指示該調度資源是否進行工作、該資源只針對指定調度臺提供服務，并調用數據庫接口對配置數據進行存儲。

（2）資源控制模塊

資源控制模塊主要控制動態復用平臺對調度資源進行斷開連接操作，并通知連接的調度臺下線，同時通知資源狀態維護模塊更新資源狀態，使系統支持對調度資源進行手動控制回收、強制客戶端下線的功能。

（3）資源動態分配

資源動態分配模塊主要用于接收調度臺資源分配請求，通過資源狀態維護模塊查詢所有調度資源狀態，選擇空閑資源分配給調度臺。如果無空余資源或空余資源存在特殊配置不能提供給該調度臺使用，則將資源分配失敗的消息反饋給調度臺。

（4）TVG語音交互模塊

TVG語音交互模塊實現與TVG語音網關進行語音交互。它接收來自TVG的語音IP包，解析獲取語音數據后，轉發給調度系統語音交互模塊；接收來自調度系統語音交互的語音數據，進行語音IP化后，發送給TVG，和調度系統語音交互一起在TVG語音網關和調度系統之間實現語音的透傳功能。

（5）調度系統語音交互模塊

調度系統語音交互模塊實現與調度系統進行語音交互，它接收來自調度系統的語音IP包，解析獲取語音數據后，轉發給TVG語音交互模塊；接收來自TVG語音交互模塊的語音數據，進行語音IP化后，發送給調度系統。調度系統語音交互模塊是動態復用平臺與調度臺進行語音IP包傳輸的基礎功能模塊。

（6）資源狀態維護模塊

資源狀態維護模塊根據動態復用平臺調度資源狀態周期性報告，實時更新維護所有調度資源狀態，并調用數據庫操作接口將所有資源狀態數據進行存儲。在資源分配過程中，為資源分配模塊提供所有調度資源的實時狀態以及可選的空閑資源；在資源狀態展現過程中，為系統提供所有調度資源的實時狀態。

4.2 動態復用平臺語音交互實現

動態復用平臺采用虛擬IP方式與TVG語音端口綁定，實現語音交互。動態復用平臺虛擬一組IP地址，TVG配置虛擬IP與端口綁定，使TVG的下發語音通過虛擬IP全部指向動態復用平臺。動態復用平臺將每一個調度號碼、虛擬IP和語音端口作為一組調度資源。

調度臺申請登錄，動態復用平臺從資源中動態分配一組空閑資源，并與調度臺建立語音交互通道；調度臺退出登錄，歸還調度資源，同時釋放語音交互通道。

動態復用平臺與TVG、調度系統之間語音交互通過以下方法實現：

創建本機接收Session（語音交互通道）

創建語音轉發Session

接收TVG個呼觸發事件

接收TVG個呼數據處理

接收TVG組呼觸發事件

接收TVG組呼數據處理

接收調度系統語音觸發事件

接收調度系統語音數據處理

4.3 調度系統與TCS交互實現

調度系統通過TETRA系統提供的API接口，調用TCS的客戶端組件，接入TCS，實現與TETRA系統信令和數據的交互。

調度系統與TCS的交互，主要調用以下方法實現：

呼叫選擇處理方法

處理呼入個呼方法

接聽個呼呼入

申請個呼通話權

處理呼入組呼方法發起或取消組呼

監控或移除通話組處理通話權請求處理釋放通話權

5 結束語

在TETRA 數字集群系統中的調度系統存在資源受限，無法靈活、廣泛應用等不足，不能滿足當今政府、公安、交通和大型企業等用戶在應用過程中大范圍靈活推廣的應用需求。調度系統動態復用平臺經測試，系統運行安全可靠、功能完善，可以對調度系統進行靈活、動態、可復用的分配，使其得到最大化的利用。現在該平臺已經在公安部門取得了很好的應用效果，為調度系統動態復用應用的發展打下了良好的基礎。

[1] 詹志強. 政府數字集群共網應用開發[J]. 移動通信, 2011(23): 50-53.

[2] Airbus. EADS TETRA System Release 5.5 Product Documentation[S]. 2011.

[3] 叢航,陳志平,孫昕. 基于TETRA TCS的調度系統數據業務開發[J]. 中國無線電, 2004(3): 56-59.

[4] 宋海娜,范昭倫. 基于TETRA的可視化無線調度系統設計與開發[J]. 信息安全與技術, 2014(2): 63-65.

[5] 李洪濤. 數字集群調度系統服務器語音功能的研究與開發[D]. 北京: 北京交通大學, 2011.

[6] 吳群. TETRA數字集群系統中語音分發功能的研究與實現[D]. 北京: 北京交通大學, 2014.

[7] 袁峰. 基于IP網絡的集群調度系統的研究與開發[D]. 長沙: 湖南大學, 2009.

[8] 駱永良. 基于數字集群通訊的指揮調度系統的設計與實現[D]. 成都: 電子科技大學, 2013.

[9] 金照豐,陳志平,黃清. 基于TETRA數字集群的調度系統開發[J]. 移動通信, 2002(11): 84-87.

[10] 王海武. TETRA數字集群系統設計簡介[J]. 中國電子商務, 2012(7): 54-55. ★