TETRA全IP分布式网络体系结构研究

刘 阳

（河北远东通信系统工程有限公司，河北 石家庄 050200）

1 TETRA 标准分析

目前通信业内已形成共识，现有固定网和移动网向下一代网络(NGN)演进的战略转型已成不争的事实。NGN 网络能够实现集成多种接入技术、基于网络之间互联协议(IP)分组技术实现业务与呼叫控制分离、控制与承载分离，统一提供综合业务。以便更快满足市场发展需求，加快新业务开发运营周期，降低网络投资和运维成本。在TETRA数字集群领域也是如此，现在TETRA 厂商开始采用全IP 交换技术作为TETRA 的网络体系结构。

早期的TETRA 网络全部都采用电路交换网络。电路交换网络基于电话系统的概念，包含一条物理路径并支持网络连接过程中两个终点间的单连接方式，在远程端点之间提供呼叫建立连接，在连接建立期间，电路由呼叫方和被呼叫方专用。交换机既负责连接的控制也负责连接的建立。经呼叫建立的连接属于物理层链路，只提供物理层承载服务。欧洲电信标准协会（ETSI）于1995年正式制定TETRA 标准，1998年全面推广。由于其开放性，TETRA 的含义也由原来的泛欧集群无线电(Trans-European Trunked Radio)，更名为陆地集群无线电(Terrestrial Trunked Radio)。

TETRA 标准是基于数字时分复用(TDMA)移动通信技术的系列标准，支持集群(TMO)和直通(DMO)两种通信模式，TETRA 是一个数字集群标准系列，一个分支是集话音及数据业务的无线和网络接口标准，另一个分支是服务于固定和移动用户的广域分组数据业务的空中接口标准，它支持标准网络接入协议，其空口协议结构遵循开放系统互联(OSI)模型，空中接口标准定义了3 层协议内容，保证互通、互连和网络管理的需要。

图1 TETRA 系统接口

随着第三代移动通信(3G) 技术的发展，提高数据传输率已是TETRA 系统改进的一个重要方向。今后，TETRA 将主要沿着以下几个方向发展：

①满足TETRA 标准在目前标准的基础上提供更高分组数据传输速率的改进，研究开发DAWS，以支持用户在多媒体和其他更高速率的数据应用；

②频率扩展，争取覆盖130MHz～1GHz，以适应多方市场的需要；

③为TETRA 选择和标准化另外的语音编解码方案，使用最新的低速率语音编解码技术，以便TETRA 系统可以和其他的3G 网络无需转换编码就可相互通信，同时提供更好的语音质量；

④增强TETRA 空中接口的功能，以更好的改善频率利用率、网络容量、系统性能、服务质量、终端尺寸和价格、电池寿命及其他参数；

⑤提供TETRA 网与公众移动网络如GSM、GPRS 等之前的漫游和交换作用；

⑥更新和完善TETRA SIM 卡，与第三代移动通信兼容；

⑦扩展TETRA 网络的运作范围，增大覆盖域，增加低成本应用，如机场公共安全、农村电话系统等；

⑧支持最新的用户/市场需求，开发研究多模终端；

⑨保证新服务与已存在的TETRA 标准之间的后向兼容性。

2 全IP 分布式网络体系结构

TETRA 标准中没有对网络体系结构作明确定义，早期的TETRA网络主要采用电路交换模式，随着IP 技术的发展和成熟化，采用全IP分布式网络体系结构成为一个不错的选择。

如图2 所示，全IP 分布式网络体系结构是一个基于IP 骨干网(或者局域网，或者广域网)技术的TETRA 数字集群系统，采用汇聚路由器和接入路由器两层架构。TETRA 系统中的基站、调度台、录音客户端、网管、录音服务器等全部设备均是IP 网络中的一个网元，它们分布式的出现在网络中，同时系统在呼叫管理和移动管理上均采用分布式结构。

图2 TETRA 全IP 分布式网络体系结构

鉴于IP 技术的灵活性，TETRA 全IP 分布式网络体系逻辑拓扑可以是星状结构、网状结构和混合型结构。保证TETRA 全IP 分布式网络体系方案有三大关键设计，分别为汇聚路由器、参考数据库和基站控制软件设计。

（1）汇聚路由器

汇聚路由器是整个网络体系的核心，是完成系统交换的关键，为了保证系统的可靠性，汇聚路由器可以冗余配置，与其配合工作的是接入路由器。

路由汇聚的含义是把一组路由汇聚为一个单个的路由广播。路由汇聚的最终结果和最明显的好处是缩小网络上的路由表的尺寸。这样将减少与每一个路由跳有关的延迟，因为由于减少了路由登录项数量，查询路由表的平均时间将加快。由于路由登录项广播的数量减少，路由协议的开销也将显著减少。随着整个网络(以及子网的数量)的扩大，路由汇聚将变得更加重要。除了缩小路由表的尺寸之外，路由汇聚还能通过在网络连接断开之后限制路由通信的传播来提高网络的稳定性。如果一台路由器仅向下一个下游的路由器发送汇聚的路由，那么，它就不会广播与汇聚的范围内包含的具体子网有关的变化。

（2）参考数据库

参考数据库是数据配置中心，网管进行的全部配置数据保存在参考数据库，但之所以称作是参考数据库，是因为每个基站或网关内部都有一个本地数据库，但参考数据库获得新的配置数据后，系统将自动将最新数据分发到基站或网关，同步刷新基站或网关内部的本地数据库。

对于呼叫建立和移动管理，系统利用本地数据库来处理，这样呼叫建立以及移动管理处理更快速，避免了处理数据路由到中心交换机再从中心返回的过程。同时，当链路出现故障之后，单个基站能够利用本地数据库做参考，保证全部TETRA 业务的正常运行。

（3）基站控制软件

TETRA 全IP 分布式网络体系中的基站控制软件不再是单纯的传统意义上的基站控制，如图3 所示，其内部实现了本地数据库子系统、网管服务子系统、交换控制子系统、应用开发网关子系统、电话互联网关子系统、分组数据网关子系统等，构成功能强大的系统软件体系。

图3 基站控制软件

3 结束语

TETRA 全IP 分布式网络体系顺应通信技术的发展方向，符合全IP 发展，兼顾TDM 承载的需要，解决语音质量与核心网宽带节约要求。引入IP 承载话音等业务，话音承载平面化，不再需要交换中心和汇接局，整个网络趋于简单。控制面与承载面分离，控制面容量大大提高，实现清晰的网络结构。更好的适应TETRA 数据业务的需求和技术演进。