TETRA与公网通信的接入浅析

徐 超，王瑞洛，刘 洋

（海能达通信股份有限公司，广东 深圳 518057）

1 引言

TETRA（Terrestrial Trunked Radio，陆上集群无线电）是世界领先的、被公认的无线集群通信标准，可以在应急通信中实现语音、调度和数据传输等无线通信业务。海能达可提供全系列符合ETSI TETRA开发标准的TETRA系统网络产品和整体解决方案。

随着信息网络技术的发展，传统行业已经开始有向互联网转型的趋势，如“共享单车”、“共享充电宝”、“共享汽车”等新的商业模式逐渐盛行。而对专网通信行业来说，机遇和挑战并存。在传统专网中，手持终端设备体积、质量大，比较难做成像手机这样小巧的终端设备，导致用户体验有所不足。同时，公网中日益多元化的移动终端及其低资费业务等也给传统专网行业带来竞争压力。所以，如何利用公网与专网直接通信，是专网发展面临的一个难题。

目前，以窄带运行语音业务、以LTE宽带运行数据业务已成为行业共识，专网设备商正在积极探索如何推动专网宽带化的问题。要跨越两代通信技术进行融合，难度相对较大，因为目前专网宽带化的标准、频率、整体产业链成熟度、建设资金等一系列问题都仍是未知。专网通信业界的大多数企业均已直接放弃自主研发LTE技术，转而依靠公网设备商。另外，对于国内专网而言，“模转数”的过程尚未结束，专网宽带化的道路还很漫长，预计在未来较长的一段时间内，专网通信将处于专网窄带、专网宽带和公网宽带三网并存的状态。

海能达坚持自主研发，目前已经形成了较为成熟的宽窄带互联方案，即PoC（Push to talk over Celluar，移动网络一键通），其主要特点有建立呼叫快捷、网络利用率高、用户覆盖更广以及支持多媒体应用，本文将从PoC系统架构、工作原理、实践应用等方面进行阐述。

表1 专网和公网互联优势

2 PoC系统架构及优势

传统的专网通信是无线终端设备之间的语音和数据通信，通常来说，无线终端可以通过增加无线信号覆盖即增加基站数量，来实现远距离的通信。但是，新增基站数量成本较高，对客户而言并非最佳方案。

而PoC方案是通过公共网络或移动网络等途径与专网互通，从而扩大专网通信的范围，相较于增加基站的方式，不仅可以大幅度降低客户投入成本，而且能改善客户使用专网的体验。海能达PoC方案模型如图1所示。

从图1可以看到，PoC可以通过3G/4G/Wi-Fi等方式与专网的终端设备互联，从而实现在公网覆盖的范围内，可以使用专网的语音和数据等业务。专网和公网互联的主要优势如表1所示。

3 TETRA PoC系统简介

移动互联网的发展使人们对智能手机终端的依赖程度越来越高，而PoC方案可以使人们实现通过个人手机进行专网集群通信，随时随地地进行工作任务调度或交流等，有效满足了商务用户的需求，例如建筑施工队、现场销售队伍、快递人员和物流服务队伍的即时集群通信。此外，还能进行语音短信、家庭会议等复杂业务。目前PoC方案已经在亚洲、非洲等地区的部分国家得到商用，下文将分别阐述TETRA PoC的网络架构、优势、主要支持功能及商用案例。

图1 海能达PoC方案模型

3.1 TETRA PoC网络架构

海能达提出的TETRA PoC方案，即只需在现有TETRA组网中增加一套PoC系统，即可基于TETRA系统提供的第三方接口实现手机应用与TETRA专网终端的互联互通，而不用增加基站。TETRA PoC的整体网络架构如图2所示。

PoC通过SSH与PoC服务器经由SSH协议建立隧道后，由PoC服务器进行用户的鉴权认证。如果鉴权通过，PoC可以直接与海能达TETRA网络提供的第三方接口的应用直通，从系统层级直接调用TETRA的语音和数据业务，不需要再通过中间设备转发信令，使得数据传输时延接近于TETRA的无线终端。

3.2 TETRA PoC技术特点

海能达TETRA PoC方案目前具有以下技术特点：

（1）TETRA呼叫建立时间短

如图3所示，通过实验室实测，发现TETRA呼叫建立时间范围在160 ms～390 ms，其平均值接近TETRA无线终端的典型呼叫建立时间300 ms，对用户体验而言几乎一致。目前常见的公网PoC建立呼叫时长在2 s以内，而海能达的PoC产品因是基于系统开发的API研发，所以能大幅减少呼叫建立时间。

图3 公网PoC与TETRA呼叫建立时间实验室测试值

（2）开放的第三方接口，易扩展

如图4所示，海能达的TETRA系统具备ACCESSNETRT IP应用接口—ACAPI，可以通过IP的无损语音连接，具备保护和监测机制，并且可以快速地访问TETRA系统的各种服务，目前在列车调度、语音记录、集中调度、室内定位、遥感等领域有着广泛的应用。作为开放的第三方接口，更易于扩展。

（3）支持标准SIP协议，方便与其他系统互联

SIP能够连接使用任何IP网络（有线LAN和WAN，公共Internet骨干网，移动2.5G、3G和Wi-Fi）和任何IP设备（电话、PC、PDA、移动手持设备）的用户，通过基于SIP的应用（如VoIP、多媒体会议、push-to-talk（按键通话）、定位服务、在线信息和IM），能给不同系统互联提供新的入口，从而能改进企业和用户的通信方式。

（4）借助于公网，让随时随地的专网通信成为可能

一般专网的覆盖范围有限，传统的TETRA手台若被携带出了专网的覆盖区域，即无法使用专网的集群业务。而通过PoC方案，用户能借助于移动互联网或Wi-Fi等公网方式，通过手机与调度中心、固定电话、手台等进行“一对一”或“一对多”的即时通信，从而突破专网无线尚未覆盖到的区域，实现跨越区域或跨越国界的专网互联通信。

（5）通信安全可靠

首先，PoC服务器可将公网和专网很好地隔离开来，例如支持NAT（Network Address Translation，网络地址转换）技术，同时还可以对PoC服务器使用的端口做端口转发配置，保障PoC服务器的安全。另外，PoC用户从登陆到使用TETRA系统业务的每一个环节都需要进行认证，确保用户为合法用户，最大限度地保障了客户TETRA网络数据的安全性。

PoC用户发起呼叫的认证流程如图5所示。

（6）通信即时直接

PoC应用安装在智能手机上后即可使用。当PoC用户和TETRA终端通信时，PoC可以直接连接TETRA系统，同时支持TETRA终端常用的功能，例如个呼、组呼、优先级呼叫和紧急呼叫等。

（7）用户界面简洁友好

如图6所示，PoC应用支持Android智能终端设备，可以与应急通信系统进行无缝对接，其安装简单、界面设计专业，按键PTT设计醒目，操作维护方便。

另外，PoC还支持系统配置冗余、OTA在线升级等功能。

图4 海能达TETRA系统ACAPI接口

3.3 TETRA PoC主要支持功能

除以上列举的优势特点外，PoC支持的常规功能如下：

（1）语音业务

1）支持TETRA语音编码（ACELP）；

2）支持TPI（Talking Party Indication，主讲方显示）；

3）支持组呼：包括带优先级的组呼（包括预占优先级的组呼）、紧急呼叫的组呼以及迟后接入；

4）支持个呼：包括单工个呼、带优先级个呼（包括预占优先级的个呼）、紧急呼叫级别的个呼以及双工个呼和呼叫识别。

（2）数据及短消息业务：短消息业务；通话中发送及短消息提醒；未读消息提醒；短消息按对话分组。

（3）安全和管理业务：鉴权；加密；遥晕；遥毙。

（4）其他功能：组扫描；呼叫记录；电话本；GPS位置信息上报；界面支持多种主流语言。

图5 PoC用户发起呼叫的认证流程

图6 PoC应用界面示例

3.4 商用案例简介

某国机场采用TETRA集群通信体系完成机场日常主要调度指挥等工作，同时，机场各部门工作人员之间也一直采用公网通信方式进行包括数据、文字、图片等其他文件的往来传递，相当于两套系统并行。一旦出现需要与调度工作紧密衔接的工作场景，两套系统就难以协同，造成了不少工作延误和管理混乱，导致机场工作执行效率降低。机场管理层方面即想要寻找一套能够将公网和TETRA衔接在一起的设备或方案，采用海能达PoC方案后，机场迅速建立起了可以通过公共网络接入TETRA专网的通信能力，实现了跨越公网和专网的“一对一”以及“一对多”的呼叫及短信业务。图7为该机场PoC项目的网络架构示意图：

图7 某机场客户PoC网络架构

据机场客户方面反馈，其PoC主要用于个呼/组呼业务，完成接机通知、登机办理、安保通信、与调度中心通信处理突发事件等工作，如机场个别客户突然晕倒、行李失窃等情况。

鉴于PoC在调度及移动办公通信等领域的良好体验，目前客户已将其作为一种降低成本的规范性方案进行推广。工作人员通过机场的Wi-Fi或手机的蜂窝网络，可以便捷地与调度中心或手持TETRA手台的同事进行工作上的协同安排与问题沟通，既避免了通过增加无线基站而扩大专网通信范围的巨大投入，又能实现终端方便的外出携带。另外，利用多模终端，还可实现工单、巡检、考勤等移动办公和智能运维业务功能，有效提升了相关人员的整体效率。

4 结束语

分析了专网与公网发展总体趋于融合的概念，提出了通过公网接入TETRA的PoC系统方案，进而给出海能达PoC系统的总结架构、工作目标，并描述了实践案例。当前，移动互联网和宽带行业的快速发展给我国专网通信行业提出了新的发展要求。尤其是政务网、公共安全以及电力石油等大型行业，对宽带业务、集群业务以及多媒体集群业务提的需求更强烈，如移动视频监控、多媒体集群指挥调度、基于地图信息的协同作业、智慧城市应急联动等。为满足这种需求，手机终端与专网互通或将成为未来趋势，海能达提供了一整套TETRA PoC系统方案，作为TETRA系统的加强版本，用户无需变更现有的TETRA系统，只需要加入TETRA PoC服务器，即能实现对移动互联网优势的利用。

当前，专网集群通信仍处于一种模拟、数字并存，窄带占主导地位而宽带刚刚兴起的时期，实现集群宽带化的过程仍然漫长。海能达通过实现兼容性及接口的开放性，能在保留客户现有投资成果的同时，在未来实现专网宽带化有效的平滑升级，为专网与公网的衔接融合做出了实质性的探索。

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