TETRA與公網通信的接入淺析

徐 超，王瑞洛，劉 洋

（海能達通信股份有限公司，廣東 深圳 518057）

1 引言

TETRA（Terrestrial Trunked Radio，陸上集群無線電）是世界領先的、被公認的無線集群通信標準，可以在應急通信中實現語音、調度和數據傳輸等無線通信業務。海能達可提供全系列符合ETSI TETRA開發標準的TETRA系統網絡產品和整體解決方案。

隨著信息網絡技術的發展，傳統行業已經開始有向互聯網轉型的趨勢，如“共享單車”、“共享充電寶”、“共享汽車”等新的商業模式逐漸盛行。而對專網通信行業來說，機遇和挑戰并存。在傳統專網中，手持終端設備體積、質量大，比較難做成像手機這樣小巧的終端設備，導致用戶體驗有所不足。同時，公網中日益多元化的移動終端及其低資費業務等也給傳統專網行業帶來競爭壓力。所以，如何利用公網與專網直接通信，是專網發展面臨的一個難題。

目前，以窄帶運行語音業務、以LTE寬帶運行數據業務已成為行業共識，專網設備商正在積極探索如何推動專網寬帶化的問題。要跨越兩代通信技術進行融合，難度相對較大，因為目前專網寬帶化的標準、頻率、整體產業鏈成熟度、建設資金等一系列問題都仍是未知。專網通信業界的大多數企業均已直接放棄自主研發LTE技術，轉而依靠公網設備商。另外，對于國內專網而言，“模轉數”的過程尚未結束，專網寬帶化的道路還很漫長，預計在未來較長的一段時間內，專網通信將處于專網窄帶、專網寬帶和公網寬帶三網并存的狀態。

海能達堅持自主研發，目前已經形成了較為成熟的寬窄帶互聯方案，即PoC（Push to talk over Celluar，移動網絡一鍵通），其主要特點有建立呼叫快捷、網絡利用率高、用戶覆蓋更廣以及支持多媒體應用，本文將從PoC系統架構、工作原理、實踐應用等方面進行闡述。

表1 專網和公網互聯優勢

2 PoC系統架構及優勢

傳統的專網通信是無線終端設備之間的語音和數據通信，通常來說，無線終端可以通過增加無線信號覆蓋即增加基站數量，來實現遠距離的通信。但是，新增基站數量成本較高，對客戶而言并非最佳方案。

而PoC方案是通過公共網絡或移動網絡等途徑與專網互通，從而擴大專網通信的范圍，相較于增加基站的方式，不僅可以大幅度降低客戶投入成本，而且能改善客戶使用專網的體驗。海能達PoC方案模型如圖1所示。

從圖1可以看到，PoC可以通過3G/4G/Wi-Fi等方式與專網的終端設備互聯，從而實現在公網覆蓋的范圍內，可以使用專網的語音和數據等業務。專網和公網互聯的主要優勢如表1所示。

3 TETRA PoC系統簡介

移動互聯網的發展使人們對智能手機終端的依賴程度越來越高，而PoC方案可以使人們實現通過個人手機進行專網集群通信，隨時隨地地進行工作任務調度或交流等，有效滿足了商務用戶的需求，例如建筑施工隊、現場銷售隊伍、快遞人員和物流服務隊伍的即時集群通信。此外，還能進行語音短信、家庭會議等復雜業務。目前PoC方案已經在亞洲、非洲等地區的部分國家得到商用，下文將分別闡述TETRA PoC的網絡架構、優勢、主要支持功能及商用案例。

圖1 海能達PoC方案模型

3.1 TETRA PoC網絡架構

海能達提出的TETRA PoC方案，即只需在現有TETRA組網中增加一套PoC系統，即可基于TETRA系統提供的第三方接口實現手機應用與TETRA專網終端的互聯互通，而不用增加基站。TETRA PoC的整體網絡架構如圖2所示。

PoC通過SSH與PoC服務器經由SSH協議建立隧道后，由PoC服務器進行用戶的鑒權認證。如果鑒權通過，PoC可以直接與海能達TETRA網絡提供的第三方接口的應用直通，從系統層級直接調用TETRA的語音和數據業務，不需要再通過中間設備轉發信令，使得數據傳輸時延接近于TETRA的無線終端。

3.2 TETRA PoC技術特點

海能達TETRA PoC方案目前具有以下技術特點：

（1）TETRA呼叫建立時間短

如圖3所示，通過實驗室實測，發現TETRA呼叫建立時間范圍在160 ms～390 ms，其平均值接近TETRA無線終端的典型呼叫建立時間300 ms，對用戶體驗而言幾乎一致。目前常見的公網PoC建立呼叫時長在2 s以內，而海能達的PoC產品因是基于系統開發的API研發，所以能大幅減少呼叫建立時間。

圖3 公網PoC與TETRA呼叫建立時間實驗室測試值

（2）開放的第三方接口，易擴展

如圖4所示，海能達的TETRA系統具備ACCESSNETRT IP應用接口—ACAPI，可以通過IP的無損語音連接，具備保護和監測機制，并且可以快速地訪問TETRA系統的各種服務，目前在列車調度、語音記錄、集中調度、室內定位、遙感等領域有著廣泛的應用。作為開放的第三方接口，更易于擴展。

（3）支持標準SIP協議，方便與其他系統互聯

SIP能夠連接使用任何IP網絡（有線LAN和WAN，公共Internet骨干網，移動2.5G、3G和Wi-Fi）和任何IP設備（電話、PC、PDA、移動手持設備）的用戶，通過基于SIP的應用（如VoIP、多媒體會議、push-to-talk（按鍵通話）、定位服務、在線信息和IM），能給不同系統互聯提供新的入口，從而能改進企業和用戶的通信方式。

（4）借助于公網，讓隨時隨地的專網通信成為可能

一般專網的覆蓋范圍有限，傳統的TETRA手臺若被攜帶出了專網的覆蓋區域，即無法使用專網的集群業務。而通過PoC方案，用戶能借助于移動互聯網或Wi-Fi等公網方式，通過手機與調度中心、固定電話、手臺等進行“一對一”或“一對多”的即時通信，從而突破專網無線尚未覆蓋到的區域，實現跨越區域或跨越國界的專網互聯通信。

（5）通信安全可靠

首先，PoC服務器可將公網和專網很好地隔離開來，例如支持NAT（Network Address Translation，網絡地址轉換）技術，同時還可以對PoC服務器使用的端口做端口轉發配置，保障PoC服務器的安全。另外，PoC用戶從登陸到使用TETRA系統業務的每一個環節都需要進行認證，確保用戶為合法用戶，最大限度地保障了客戶TETRA網絡數據的安全性。

PoC用戶發起呼叫的認證流程如圖5所示。

（6）通信即時直接

PoC應用安裝在智能手機上后即可使用。當PoC用戶和TETRA終端通信時，PoC可以直接連接TETRA系統，同時支持TETRA終端常用的功能，例如個呼、組呼、優先級呼叫和緊急呼叫等。

（7）用戶界面簡潔友好

如圖6所示，PoC應用支持Android智能終端設備，可以與應急通信系統進行無縫對接，其安裝簡單、界面設計專業，按鍵PTT設計醒目，操作維護方便。

另外，PoC還支持系統配置冗余、OTA在線升級等功能。

圖4 海能達TETRA系統ACAPI接口

3.3 TETRA PoC主要支持功能

除以上列舉的優勢特點外，PoC支持的常規功能如下：

（1）語音業務

1）支持TETRA語音編碼（ACELP）；

2）支持TPI（Talking Party Indication，主講方顯示）；

3）支持組呼：包括帶優先級的組呼（包括預占優先級的組呼）、緊急呼叫的組呼以及遲后接入；

4）支持個呼：包括單工個呼、帶優先級個呼（包括預占優先級的個呼）、緊急呼叫級別的個呼以及雙工個呼和呼叫識別。

（2）數據及短消息業務：短消息業務；通話中發送及短消息提醒；未讀消息提醒；短消息按對話分組。

（3）安全和管理業務：鑒權；加密；遙暈；遙斃。

（4）其他功能：組掃描；呼叫記錄；電話本；GPS位置信息上報；界面支持多種主流語言。

圖5 PoC用戶發起呼叫的認證流程

圖6 PoC應用界面示例

3.4 商用案例簡介

某國機場采用TETRA集群通信體系完成機場日常主要調度指揮等工作，同時，機場各部門工作人員之間也一直采用公網通信方式進行包括數據、文字、圖片等其他文件的往來傳遞，相當于兩套系統并行。一旦出現需要與調度工作緊密銜接的工作場景，兩套系統就難以協同，造成了不少工作延誤和管理混亂，導致機場工作執行效率降低。機場管理層方面即想要尋找一套能夠將公網和TETRA銜接在一起的設備或方案，采用海能達PoC方案后，機場迅速建立起了可以通過公共網絡接入TETRA專網的通信能力，實現了跨越公網和專網的“一對一”以及“一對多”的呼叫及短信業務。圖7為該機場PoC項目的網絡架構示意圖：

圖7 某機場客戶PoC網絡架構

據機場客戶方面反饋，其PoC主要用于個呼/組呼業務，完成接機通知、登機辦理、安保通信、與調度中心通信處理突發事件等工作，如機場個別客戶突然暈倒、行李失竊等情況。

鑒于PoC在調度及移動辦公通信等領域的良好體驗，目前客戶已將其作為一種降低成本的規范性方案進行推廣。工作人員通過機場的Wi-Fi或手機的蜂窩網絡，可以便捷地與調度中心或手持TETRA手臺的同事進行工作上的協同安排與問題溝通，既避免了通過增加無線基站而擴大專網通信范圍的巨大投入，又能實現終端方便的外出攜帶。另外，利用多模終端，還可實現工單、巡檢、考勤等移動辦公和智能運維業務功能，有效提升了相關人員的整體效率。

4 結束語

分析了專網與公網發展總體趨于融合的概念，提出了通過公網接入TETRA的PoC系統方案，進而給出海能達PoC系統的總結架構、工作目標，并描述了實踐案例。當前，移動互聯網和寬帶行業的快速發展給我國專網通信行業提出了新的發展要求。尤其是政務網、公共安全以及電力石油等大型行業，對寬帶業務、集群業務以及多媒體集群業務提的需求更強烈，如移動視頻監控、多媒體集群指揮調度、基于地圖信息的協同作業、智慧城市應急聯動等。為滿足這種需求，手機終端與專網互通或將成為未來趨勢，海能達提供了一整套TETRA PoC系統方案，作為TETRA系統的加強版本，用戶無需變更現有的TETRA系統，只需要加入TETRA PoC服務器，即能實現對移動互聯網優勢的利用。

當前，專網集群通信仍處于一種模擬、數字并存，窄帶占主導地位而寬帶剛剛興起的時期，實現集群寬帶化的過程仍然漫長。海能達通過實現兼容性及接口的開放性，能在保留客戶現有投資成果的同時，在未來實現專網寬帶化有效的平滑升級，為專網與公網的銜接融合做出了實質性的探索。

[1] ETSI EN 300 392-5. Terrestrial Trunked Radio (TETRA);Voice plus Data (V+D); Part 1: General Network Design[S]. 2009.

[2] ETSI EN 300 392-9 V1.4.1. Terrestrial Trunked Radio(TETRA); Voice plus Data (V+D); Part 9: General requirements for supplementary services[S]. 2010.

[3] ETSI EN 300 392-10-10 V1.2.1. Terrestrial Trunked Radio (TETRA); Voice plus Data (V+D); Part 10:Supplementary services stage 1; Sub-part 10: Priority Call(PC)[S]. 2002.

[4] ETSI EN 300 392-2. Terrestrial Trunked Radio (TETRA);Voice plus Data (V+D); Part 2: Air Interface (AI)[S].2009.

[5] OMA. OMA Charter for PoC[Z]. 2003.

[6] 中國電子學會通信學分會. TETRA在中國的應用和發展[J]. 移動通信, 2013,37(11): 52-55.

[7] 鄭曉軍. 無線通信TETRA系統簡述[J]. 科技資訊,2010(1): 22.

[8] 徐超,賈迪非,劉洋. 基于TETRA系統的接口開放性研究[J]. 移動通信, 2016,40(17): 70-73.

[9] 賀自斌. TETRA系統與LTE寬帶集群系統互聯互通的一種解決方案[J]. 移動通信, 2015,39(21): 75-79.

[10] 劉海鵬. PoC系統若干關鍵技術研究[D]. 北京: 北京郵電大學, 2011. ★