TETRA系统与LTE宽带集群系统互联互通的一种解决方案

贺自斌

（中国电子科技集团公司第七研究所，广东 广州 510310）

1 引言

专业集群通信系统具有保密性好、呼叫建立快、一呼百应、直通通信模式、分组数据、电路模式数据传输等丰富的指挥调度功能，在公共安全、企事业生产调度领域得到广泛应用。随着20世纪末公众通信技术进入数字时代，专业通信技术也逐步向数字化发展。进入21世纪以来，在专业通信领域数字化阶段我国曾引入并制定了多种通信技术体制，如TETRA、iDEN、GT800、GoTa、PDT等。其中TETRA体制以国际开放标准的形式获得了广泛的应用，近10年在国内政务系统、地铁调度、公共安全调度通信等领域建设北京数字集群政务网、广州800兆数字集群共网、深圳350兆数字集群共网、北京地铁、广州地铁、深圳地铁、上海地铁等都使用了TETRA体制。

2012年在中国标准化协会（CCSA）的倡导和推动下，基于LTE技术的宽带集群通信（B-TrunC）标准正逐步成为我国宽带集群通信的行业标准，同时在CCSA的努力下，B-TrunC系统接口技术要求-空中接口也成为ITU-R推荐的PPDR（Policy Protection Detection Response，公共保护与救灾）宽带集群标准。今后我国在宽带集群通信领域将形成统一的行业标准，技术演进路线与公众网络齐头并进，为宽带集群通信产业的发展打下良好的基础。集群通信技术演进路线如图1所示。

近年全国各地建成的TETRA 系统投入使用时间较短，未来三至五年内在大多数领域TETRA系统仍是主流；但随着LTE宽带集群技术、设备的成熟及国家政策的推进，符合B-TrunC标准的LTE宽带集群将逐步取代现有的窄带数字集群成为行业应用的主流。在近10年的过渡期内TETRA系统将与LTE宽带集群系统并存，同时向用户提供服务。因此必须解决TETRA系统与LTE宽带集群系统互联互通这个问题。下文针对南京市数字集群网络建设需求，提出了一种解决EADSTETRA（欧洲宇航TETRA）系统和T DLTE（鼎桥LTE）宽带集群系统互联互通的方案。

2 EADS TETRA系统和TD-LTE宽带集 群系统互联互通的一种解决方案

互通解决方案通过新开发的应用软件解决，应用软件安装于互通服务器中。

（1）解决方案的目标：实现TD-LTE 和EADS TETRA网络中组呼、个呼通信的语音互通，并且通过有限的互通网关资源实现动态分配。

（2）系统实现要求

◆互通后双方终端的声音输出无明显失真；

◆可对双边网络中处于活动状态的通话组进行互通；

◆系统运行稳定；

◆业务处理功能模块齐全。

（3）互通软件架构设计

图1 集群通信技术演进路线

本方案设计开发TETRA代理模块、TD-LTE代理模块、资源分配管理这3个软件模块，其中TETRA代理和TD-LTE代理模块通过调用TETRA系统和TD-LTE系统开放的API实现TETRA系统和TD-LTE系统的语音及短数据通信的对接互通。同时在软件设计时增加自定义F1、F2、F3接口，以实现快捷的软件设计逻辑。互通软件架构如图2所示：

图2 互通软件架构

◆软件模块功能

TD-LTE代理：通过LTE调度机接口程序与LTE系统建立会话，向资源分配管理程序提交LTE系统互通通信需求。

TETRA 代理：通过TETRA 系统应用程序接口与TETRA系统建立会话，向资源分配管理程序提交TETRA系统互通通信需求。

资源分配管理：监控TD-LTE系统和TETRA系统间互通申请拆除申请，互通资源（许可）动态分配。

互联互通调度：建立/拆除TD-LTE系统和TETRA系统间互通握手，向下层（资源分配管理模块）确认资源分配情况。

◆TD-LTE接口

F1：调度机是TD-LTE系统的对外编程接口，通过该接口可以完成呼叫控制方面的所有功能。

◆TETRA接口

F2：TCS是TETRA系统的对外编程接口，通过该接口可以完成呼叫控制方面的所有功能。

F3：VGWTETRA 系统的语音网关，将TETRA交换机中的E1 PCM语音转换为IP RTP数据包。

基于互通方案的设计，由TETRA调度代理、TDLTE调度代理和资源分配管理这3个模块构成互通网关设备的软件结构。

互通网关须实现的核心功能有语音和信令转发，以及调度资源共享动态分配、按需分配、用完及时回收。互通网关软件架构图如图3所示。

本方案基于Voice over IP实现语音互通，TETRA系统侧会话信令通过TCS API建立；TD-LTE系统侧会话信令通过调度机API建立。

（4）互通会话交互序列

互通会话交互顺序：

图3 互通网关软件架构图

1）资源分配初始化：配置TETRA与TD-LTE号码之间的互通关系。

2）TETRA、TD-LTE系统连接建立：双向分别与TETRA、TD-LTE系统建立链接信令，资源分配管理单元要求代理分别订购两系统的号码活动状态。

3）状态确认：TETRA系统、TD-LTE系统向代理、资源分配管理单元反馈确认各自号码活动状态。

4）双系统登录：双向登录TETRA系统和TD-LTE系统与API取得连接通信。

5）监控语音互通需求：资源分配单元获得双向登录确认后进入监控、查询代理的互通申请状态。

6）建立语音互通通道：资源分配单元根据互通代理的申请向被叫系统代理发送建立互通指令，同时传送互通号码，双方代理建立握手会话程序，互通通道建立。

7）拆除会话：资源分配单元监控会话空闲情况，如会话空闲持续30s则发出拆除会话程序指令，代理断开互通会话程序，释放资源互通。

8）状态更新：双方代理确认互通链路已拆除后向资源分配单元，更新空闲状态标志。

互通交互序列如图4所示。

3 软件开发过程

本方案软件系统采用模块化设计，可以提高软件开发效率并可单独对各个模块进行测试，各模块间定义内部接口对接。本章节定义了对各功能模块的具体要求。

3.1 语音互通模块

（1）支持添加互通组对调度员可以将一个TETRA 通话组、一个TD-LTE通话组加入到一个半双工会话中。

（2）互通资源配置

TETRA通话组、TD-LTE通话组互通配置列表的长度不超过128项。

（3）固定互通组设置

可预先配置好互通会话的参与方，设置为永久绑定，则当参与方发起呼叫后，互通会话自动启动；当超过一定时间会话空闲，则自动拆除该会话。

图4 互通交互序列

（4）互通组中半双工通话

在互通会话激活过程中，任何时刻只能有一个号码具有讲话权。

（5）监控和操作多个会话

支持在一个“组呼面板”中同时监控和操作多个语音互通会话。通过“互通会话监视列表”监控同时打开的多个互通会话。

（6）显示参与方信息

能显示互通会话的参与方名称、号码等信息以及互通会话历史记录列表。

（7）相关事件消息反馈

封装调度相关功能事件回调以获得相应事件的处理结果来处理相关的基础功能，如通话简历、呼叫等。

3.2 动态分组模块

（1）建立临时呼叫群组

通过总掉平台的GIS页面，同时选定多个语音终端对象（不限于LTE或TETRA类型终端），形成临时呼叫群组，能对该组发起组呼功能。

（2）功能页面

需在调度台上提供调用该功能的用户界面，需提供第三方业务系统调用的功能服务端接口。

3.3 集群统一短信模块

支持应用层通过一个接口统一向多个对象（包括TETRA、TD-LTE终端）群发短信。对象可以是LTE和TETRA的终端号码和组号，对象号码用分号分隔。

3.4 统一位置信息服务模块

（1）LTE终端GPS定位信息采集

实现对TD-LTE终端GPS定位信息的采集和格式转换，采集到定位数据，将其提交到定位数据处理服务系统以进行处理、整合和转发。

（2）TETRA终端GPS定位信息采集

能够采集EADS、摩托罗拉、Sepura这3个主流TETRA终端厂商的GPS位置信息。

（3）订阅和去订阅终端定位位置信息

接口方式发送命令到服务端主动订阅和去订阅终端定位位置信息。

（4）设置定位信息上传周期

修改服务端定位信息平台上传周期。

（5）获取终端开关机状态

展现层通过接口方式获取终端开关机状态。

3.5 对外接口服务模块

（1）GIS定位信息推送和开关机状态信息推送

对外提供定位位置信息（包括TETRA终端、LTE终端）、开关机状态信息分发接口，应用层通过该接口获取终端位置数据。

（2）LTE、TETRA组及组成员列表获取

对外提供成员列表获取接口，应用层可通过该接口获取调度台权限下的组以及组内成员的列表。

（3）终端状态的实时查询

能够实时查询终端的状态，并返回状态信息。

（4）终端和群组的自定义命名

能够支持对终端和群组的自定义命名及按名称查找、检索等功能，并支持以多种查询条件进行检索。

4 互通方案应用

本方案采用在机房固定布设互联网关设备的方式，设备运行的可靠性、安全性高。并且可以通过增加授权许可的方式快速扩容互联通道数量，对建网规模无要求适用面广，特别适合长期需要建立系统互联互通的应用场景。

本互通方案经过开发、测试、验证可行，并在2014年第二届南京青年奥林匹克运动会集群调度通信中得到实例应用，在大型国际运动会集群通信保障中首次实现了TETRA系统与TD-LTE宽带数字集群系统的业务互通（组呼、个呼、短信息等基础通信业务）和混合编组。在2014年第二届南京青年奥林匹克运动会期间共使用了16个通话组（受许的可限制）并发互通通信，互通呼叫起呼时延低于500ms，互通话音清晰无失真，为青奥会组委会提供了安全可靠的通信服务，获得了组委会的高度认可和好评。

5 结束语

随着宽带数字集群通信技术的发展及B-TrunC标准的推行，基于LTE技术的宽带数字集群通信系统产品逐渐成熟、商用；专网用户迫切需要解决宽带数字集群系统和窄带TETRA系统的互联互通问题。本方案切合实际应用需求，有效解决了TETRA系统与TDLTE系统间的语言（组呼、个呼）及短消息的互通问题，能为专网用户在解决新建宽带集群系统与已有窄带TETRA系统互联互通的问题上提供较好的借鉴。

[1] 工业和信息化部电信研究院. 基于TD-LTE的B-TrunC宽带集群标准进展[EB/OL]. (2014-02-28). http://www.doc88.com/p-0952636386052.html.

[2] EADS Secure Networks Oy. TCS Web Service Interface Specification[Z]. 2010.

[3] EADS Secure Networks Oy. TCS API Description[Z]. 2010.

[4] 赵朝辉. 南京综合语音调度平台方案v2.0[Z]. 2013.

[5] 鼎桥通信技术有限公司. eMDC第三方SIP服务器接口描述V100R003C00[Z]. 2013.

[6] 徐贵森,王瑜琦,钱志红,等. 浅析数字集群宽带化发展趋势[J]. 移动通信, 2013(18): 25-29.

[7] EADS Secure Networks Oy. TETRA Voice Gateway Guide for Application Developers[Z]. 2010.

[8] 郑祖辉,陆锦华,丁锐,等. 数字集群移动通信系统[M]. 3版. 北京: 电子工业出版社, 2008.

[9] 鼎桥通信技术有限公司. TD-LTE宽带集群解决方案[Z]. 2012.

[10] 中华人民共和国信息产业部. 数字集群移动通信系统体制：SJ/T 11228-2000[S]. 2000.

[11] 张东瑞,孙小婷. LTE宽带集群的系统架构及业务分析[J]. 数字技术与应用, 2013(7): 22-23. ★