TETRA全I(xiàn)P分布式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)研究

劉 陽(yáng)

（河北遠(yuǎn)東通信系統(tǒng)工程有限公司，河北 石家莊 050200）

1 TETRA 標(biāo)準(zhǔn)分析

目前通信業(yè)內(nèi)已形成共識(shí)，現(xiàn)有固定網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)向下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)演進(jìn)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型已成不爭(zhēng)的事實(shí)。NGN 網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)集成多種接入技術(shù)、基于網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)協(xié)議(IP)分組技術(shù)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與呼叫控制分離、控制與承載分離，統(tǒng)一提供綜合業(yè)務(wù)。以便更快滿足市場(chǎng)發(fā)展需求，加快新業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)運(yùn)營(yíng)周期，降低網(wǎng)絡(luò)投資和運(yùn)維成本。在TETRA數(shù)字集群領(lǐng)域也是如此，現(xiàn)在TETRA 廠商開(kāi)始采用全I(xiàn)P 交換技術(shù)作為T(mén)ETRA 的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。

早期的TETRA 網(wǎng)絡(luò)全部都采用電路交換網(wǎng)絡(luò)。電路交換網(wǎng)絡(luò)基于電話系統(tǒng)的概念，包含一條物理路徑并支持網(wǎng)絡(luò)連接過(guò)程中兩個(gè)終點(diǎn)間的單連接方式，在遠(yuǎn)程端點(diǎn)之間提供呼叫建立連接，在連接建立期間，電路由呼叫方和被呼叫方專(zhuān)用。交換機(jī)既負(fù)責(zé)連接的控制也負(fù)責(zé)連接的建立。經(jīng)呼叫建立的連接屬于物理層鏈路，只提供物理層承載服務(wù)。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）于1995年正式制定TETRA 標(biāo)準(zhǔn)，1998年全面推廣。由于其開(kāi)放性，TETRA 的含義也由原來(lái)的泛歐集群無(wú)線電(Trans-European Trunked Radio)，更名為陸地集群無(wú)線電(Terrestrial Trunked Radio)。

TETRA 標(biāo)準(zhǔn)是基于數(shù)字時(shí)分復(fù)用(TDMA)移動(dòng)通信技術(shù)的系列標(biāo)準(zhǔn)，支持集群(TMO)和直通(DMO)兩種通信模式，TETRA 是一個(gè)數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)系列，一個(gè)分支是集話音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的無(wú)線和網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)，另一個(gè)分支是服務(wù)于固定和移動(dòng)用戶的廣域分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的空中接口標(biāo)準(zhǔn)，它支持標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接入?yún)f(xié)議，其空口協(xié)議結(jié)構(gòu)遵循開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)模型，空中接口標(biāo)準(zhǔn)定義了3 層協(xié)議內(nèi)容，保證互通、互連和網(wǎng)絡(luò)管理的需要。

圖1 TETRA 系統(tǒng)接口

隨著第三代移動(dòng)通信(3G) 技術(shù)的發(fā)展，提高數(shù)據(jù)傳輸率已是TETRA 系統(tǒng)改進(jìn)的一個(gè)重要方向。今后，TETRA 將主要沿著以下幾個(gè)方向發(fā)展：

①滿足TETRA 標(biāo)準(zhǔn)在目前標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上提供更高分組數(shù)據(jù)傳輸速率的改進(jìn)，研究開(kāi)發(fā)DAWS，以支持用戶在多媒體和其他更高速率的數(shù)據(jù)應(yīng)用；

②頻率擴(kuò)展，爭(zhēng)取覆蓋130MHz～1GHz，以適應(yīng)多方市場(chǎng)的需要；

③為T(mén)ETRA 選擇和標(biāo)準(zhǔn)化另外的語(yǔ)音編解碼方案，使用最新的低速率語(yǔ)音編解碼技術(shù)，以便TETRA 系統(tǒng)可以和其他的3G 網(wǎng)絡(luò)無(wú)需轉(zhuǎn)換編碼就可相互通信，同時(shí)提供更好的語(yǔ)音質(zhì)量；

④增強(qiáng)TETRA 空中接口的功能，以更好的改善頻率利用率、網(wǎng)絡(luò)容量、系統(tǒng)性能、服務(wù)質(zhì)量、終端尺寸和價(jià)格、電池壽命及其他參數(shù)；

⑤提供TETRA 網(wǎng)與公眾移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)如GSM、GPRS 等之前的漫游和交換作用；

⑥更新和完善TETRA SIM 卡，與第三代移動(dòng)通信兼容；

⑦擴(kuò)展TETRA 網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作范圍，增大覆蓋域，增加低成本應(yīng)用，如機(jī)場(chǎng)公共安全、農(nóng)村電話系統(tǒng)等；

⑧支持最新的用戶/市場(chǎng)需求，開(kāi)發(fā)研究多模終端；

⑨保證新服務(wù)與已存在的TETRA 標(biāo)準(zhǔn)之間的后向兼容性。

2 全I(xiàn)P 分布式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

TETRA 標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有對(duì)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)作明確定義，早期的TETRA網(wǎng)絡(luò)主要采用電路交換模式，隨著IP 技術(shù)的發(fā)展和成熟化，采用全I(xiàn)P分布式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)成為一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

如圖2 所示，全I(xiàn)P 分布式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)基于IP 骨干網(wǎng)(或者局域網(wǎng)，或者廣域網(wǎng))技術(shù)的TETRA 數(shù)字集群系統(tǒng)，采用匯聚路由器和接入路由器兩層架構(gòu)。TETRA 系統(tǒng)中的基站、調(diào)度臺(tái)、錄音客戶端、網(wǎng)管、錄音服務(wù)器等全部設(shè)備均是IP 網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)網(wǎng)元，它們分布式的出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中，同時(shí)系統(tǒng)在呼叫管理和移動(dòng)管理上均采用分布式結(jié)構(gòu)。

圖2 TETRA 全I(xiàn)P 分布式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

鑒于IP 技術(shù)的靈活性，TETRA 全I(xiàn)P 分布式網(wǎng)絡(luò)體系邏輯拓?fù)淇梢允切菭罱Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和混合型結(jié)構(gòu)。保證TETRA 全I(xiàn)P 分布式網(wǎng)絡(luò)體系方案有三大關(guān)鍵設(shè)計(jì)，分別為匯聚路由器、參考數(shù)據(jù)庫(kù)和基站控制軟件設(shè)計(jì)。

（1）匯聚路由器

匯聚路由器是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系的核心，是完成系統(tǒng)交換的關(guān)鍵，為了保證系統(tǒng)的可靠性，匯聚路由器可以冗余配置，與其配合工作的是接入路由器。

路由匯聚的含義是把一組路由匯聚為一個(gè)單個(gè)的路由廣播。路由匯聚的最終結(jié)果和最明顯的好處是縮小網(wǎng)絡(luò)上的路由表的尺寸。這樣將減少與每一個(gè)路由跳有關(guān)的延遲，因?yàn)橛捎跍p少了路由登錄項(xiàng)數(shù)量，查詢路由表的平均時(shí)間將加快。由于路由登錄項(xiàng)廣播的數(shù)量減少，路由協(xié)議的開(kāi)銷(xiāo)也將顯著減少。隨著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)(以及子網(wǎng)的數(shù)量)的擴(kuò)大，路由匯聚將變得更加重要。除了縮小路由表的尺寸之外，路由匯聚還能通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)連接斷開(kāi)之后限制路由通信的傳播來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。如果一臺(tái)路由器僅向下一個(gè)下游的路由器發(fā)送匯聚的路由，那么，它就不會(huì)廣播與匯聚的范圍內(nèi)包含的具體子網(wǎng)有關(guān)的變化。

（2）參考數(shù)據(jù)庫(kù)

參考數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)配置中心，網(wǎng)管進(jìn)行的全部配置數(shù)據(jù)保存在參考數(shù)據(jù)庫(kù)，但之所以稱(chēng)作是參考數(shù)據(jù)庫(kù)，是因?yàn)槊總€(gè)基站或網(wǎng)關(guān)內(nèi)部都有一個(gè)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，但參考數(shù)據(jù)庫(kù)獲得新的配置數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)將自動(dòng)將最新數(shù)據(jù)分發(fā)到基站或網(wǎng)關(guān)，同步刷新基站或網(wǎng)關(guān)內(nèi)部的本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。

對(duì)于呼叫建立和移動(dòng)管理，系統(tǒng)利用本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)來(lái)處理，這樣呼叫建立以及移動(dòng)管理處理更快速，避免了處理數(shù)據(jù)路由到中心交換機(jī)再?gòu)闹行姆祷氐倪^(guò)程。同時(shí)，當(dāng)鏈路出現(xiàn)故障之后，單個(gè)基站能夠利用本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)做參考，保證全部TETRA 業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。

（3）基站控制軟件

TETRA 全I(xiàn)P 分布式網(wǎng)絡(luò)體系中的基站控制軟件不再是單純的傳統(tǒng)意義上的基站控制，如圖3 所示，其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)、網(wǎng)管服務(wù)子系統(tǒng)、交換控制子系統(tǒng)、應(yīng)用開(kāi)發(fā)網(wǎng)關(guān)子系統(tǒng)、電話互聯(lián)網(wǎng)關(guān)子系統(tǒng)、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)子系統(tǒng)等，構(gòu)成功能強(qiáng)大的系統(tǒng)軟件體系。

圖3 基站控制軟件

3 結(jié)束語(yǔ)

TETRA 全I(xiàn)P 分布式網(wǎng)絡(luò)體系順應(yīng)通信技術(shù)的發(fā)展方向，符合全I(xiàn)P 發(fā)展，兼顧TDM 承載的需要，解決語(yǔ)音質(zhì)量與核心網(wǎng)寬帶節(jié)約要求。引入IP 承載話音等業(yè)務(wù)，話音承載平面化，不再需要交換中心和匯接局，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)趨于簡(jiǎn)單。控制面與承載面分離，控制面容量大大提高，實(shí)現(xiàn)清晰的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。更好的適應(yīng)TETRA 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求和技術(shù)演進(jìn)。