TETRA數(shù)字集群網(wǎng)概述及特點

楊松金

摘要：TETRA數(shù)字集群是一種共享資源、共用信道設(shè)備及服務(wù)的高效無線調(diào)度通信系統(tǒng)，主要適用于具有應(yīng)急聯(lián)動、日常指揮、調(diào)度等相關(guān)移動通信需求的單位和部門。目前國內(nèi)只有北京和廣州建立了TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)，有著很大的市場潛力。文章介紹了TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及不同于公網(wǎng)的特點，并闡述了組呼的概念和調(diào)度臺的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字集群；TETRA系統(tǒng)；組呼；調(diào)度臺；高效無線調(diào)度通信系統(tǒng) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TN929 文章編號：1009-2374（2016）10-0076-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.10.037

1 概述

與公眾移動通信發(fā)展相對應(yīng)，集群通信系統(tǒng)作為專用移動通信（PMR），亦有其重要市場定位與需求。

原國家無委于1992年1月30日發(fā)布了“800MHz無線集群通信系統(tǒng)頻率使用管理暫行規(guī)定”（國無委（1992）3號文）拉開了我國集群通信系統(tǒng)發(fā)展的序幕。2000年12月，信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布了我國《數(shù)字集群共網(wǎng)通信系統(tǒng)體制》，確定TETRA和iDEN兩種技術(shù)體制為我國發(fā)展數(shù)字集群的推薦體制。其中，基于TETRA技術(shù)制式的數(shù)字集群在我國發(fā)展尤為迅速，在短短的3年多時間里，已建有北京正通、北京輕軌、上海公安、寧波港、天津水利、天津安全、天津輕軌、天津地鐵一號線、深圳地鐵、廣州地鐵、廣九鐵路、新長鐵路等十多個TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)。目前政府和企業(yè)日常工作中采用的主要通信手段是固定電話、移動電話和小靈通。沒有可供跨部門指揮調(diào)度、協(xié)同工作的無線調(diào)度網(wǎng)絡(luò)，部分單位自用的模擬集群專網(wǎng)由于技術(shù)老舊、功能單一，網(wǎng)絡(luò)相互隔離，覆蓋范圍有限，運維成本高，無法滿足全市統(tǒng)一的通信指揮調(diào)度。隨著城市經(jīng)濟的不斷發(fā)展和城市規(guī)模的迅速擴張，城市各單位對數(shù)字集群調(diào)度系統(tǒng)的需求將越來越迫切。

由此可見，數(shù)字集群指揮調(diào)度系統(tǒng)是政府部門管理和為社會公共服務(wù)能力的重要手段之一。

2 TETRA系統(tǒng)概述

2.1 什么是TETRA

TETRA的全稱為TErrestrial Trunked Radio，即陸地集群無線通信系統(tǒng)，是一種共享資源、共用信道設(shè)備及服

務(wù)的高效無線調(diào)度通信系統(tǒng)，主要適用于具有應(yīng)急聯(lián)動、日常指揮、調(diào)度等相關(guān)移動通信需求的單位和部門。

2.1.1 TETRA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。它是一種復(fù)雜的混合語音和數(shù)據(jù)通信服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，包含有多個交換機以及多種網(wǎng)絡(luò)元素：DXTip交換機、BS100基站、CDD配置數(shù)據(jù)服務(wù)器、TCS連通服務(wù)器、ACKS/AKES用戶認證及加密系統(tǒng)、GGSN數(shù)據(jù)分組交換、NAT4 NetAct網(wǎng)管平臺、LAN/WAN網(wǎng)絡(luò)、PSTN/PABX用戶互聯(lián)、DWS調(diào)度臺、計費中心。

2.1.2 TETRA系統(tǒng)設(shè)計。兼容TETRA系統(tǒng)標準，適用于混合語音和數(shù)據(jù)通信的環(huán)境，具有強大的可擴展網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：（1）小型網(wǎng)絡(luò)（交換機<10）無需交換網(wǎng)關(guān)，僅使用DXTip交換機就可以互聯(lián)；（2）基站數(shù)量和位置由地理信號覆蓋需求決定；（3）網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的終端數(shù)量可以靈活擴充，取決于網(wǎng)絡(luò)容量。

2.2 TETRA與公眾網(wǎng)的區(qū)別

TETRA是一種專業(yè)網(wǎng)，這些用戶一般以個體或集體用戶為用戶單位。與公眾網(wǎng)相比較，專業(yè)網(wǎng)更強調(diào)組呼、廣播呼叫、緊急呼叫、強插強拆和不同的呼叫優(yōu)先級別等調(diào)度指揮功能，如表1所示：

表1 TETRA與公眾網(wǎng)區(qū)別

2.2.1 組呼。

組呼原理：TETRA系統(tǒng)支持使用自己的TETRA制式一般的呼叫，無線用戶在一個開發(fā)的信道上體驗一個類似組呼。它們都是按下PTT鍵來起呼的，系統(tǒng)在相關(guān)手臺所在基站內(nèi)，準備著適當?shù)幕竞托诺?。當用戶結(jié)束通話，并且一段時間內(nèi)無其他組內(nèi)其他用戶呼叫的話，信道被釋放，其他用戶也可以使用PTT鍵繼續(xù)申請信道。系統(tǒng)能夠保證同時只有一個人在通話，允許下一個呼叫，為其準備資源。當系統(tǒng)的資源分配完畢后，系統(tǒng)會生成一個隊列，所有的呼叫按隊列申請資源。在半呼叫的情況下，用戶只能接受調(diào)度臺的呼叫，排隊請求資源與調(diào)度臺進行通信。

組呼的兩種通信模式：

第一，集群模式操作（TMO）：（1）TMO是在TETRA網(wǎng)絡(luò)中的操作模式；（2）MS被TETRA系統(tǒng)登記；（3）MS被TETRA系統(tǒng)控制；（4）MS可以使用所有允許使用的可用的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。

第二，直接模式操作（DMO）：（1）用于兩個移動臺之間的直接通信；（2）使用TDMA結(jié)構(gòu)和簡化的呼叫建立信令；（3）如果有加密，使用靜態(tài)密鑰加密。

組呼的三種應(yīng)用場景：

第一，單一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)包含多個用戶組織：（1）多個用戶組織共用一個網(wǎng)絡(luò)；（2）每個用戶組織單獨使用系統(tǒng)提供的服務(wù)，互不影響；（3）用戶組織內(nèi)終端用戶，群組，呼叫權(quán)限控制權(quán)獨立；（4）節(jié)省網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)運維管理投資。

第二，同一組織的內(nèi)部通訊：（1）單一組織內(nèi)統(tǒng)一管理終端和調(diào)度臺，給群組和個呼用戶分配權(quán)限；（2）組織內(nèi)提供群組服務(wù)，分別定義包含不同數(shù)量的終端和調(diào)度臺；（3）可根據(jù)不同的屬性定義群組，如群組區(qū)域、使用部門等，并提供不同的呼叫權(quán)限；（4）根據(jù)需求給不同的用戶定義相應(yīng)個呼或群呼的呼叫權(quán)限、優(yōu)先級以及調(diào)度臺的管理和通訊級別；（5）支持組呼和個呼服務(wù)、多種個性化服務(wù)，如狀態(tài)信息、短數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（SDS）或與外部系統(tǒng)的互通等；（6）每個用戶可以歸屬于不同群組，每個群組也可以包含不同的用戶。

第三，不同組織之間的通訊（EADS TETRA系統(tǒng)允許不同組織之間的可控通訊）：（1）組織間有通用的協(xié)作組；（2）調(diào)度臺具有權(quán)限，能夠管理不同組織內(nèi)的用戶并與之通訊；（3）不同組織間的用戶進行一對一的個呼；（4）采用FSSN和MSISDN等可選用戶號碼規(guī)劃方案；（5）限制組織內(nèi)用戶對外部組織的調(diào)度臺用戶不可見，且禁止其訪問組織數(shù)據(jù)；（6）可以臨時性的允許外部組織管理特定的內(nèi)部用戶；（7）組織間通訊同樣包含組呼和個呼服務(wù)，狀態(tài)信息、短數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（SDS），與外部系統(tǒng)的互通等個性化服務(wù)。

2.2.2 調(diào)度臺。調(diào)度臺是實現(xiàn)用戶和用戶組屬性管理及動態(tài)重組的服務(wù)器，也是數(shù)字集群網(wǎng)獨有的設(shè)備。TETRA系統(tǒng)的調(diào)度業(yè)務(wù)有以下四個特性：

第一，通信特性：（1）一個組和多個組中的通信；（2）個呼；（3）緊急呼叫；（4）狀態(tài)和SDS（短數(shù)據(jù)服務(wù)）消息；（5）來往于PSTN/PABX的呼叫；（6）與外部系統(tǒng)的通信。

第二，無線用戶跟蹤。

第三，組成員管理。

第四，管理特性。

調(diào)度的作用。當發(fā)生事件時，公共事件應(yīng)急機構(gòu)的調(diào)度員和其他指揮中心人員能夠迅速地注視到任何有組織的響應(yīng)。調(diào)度員的任務(wù)就是給單個無線用戶或組無線用戶分配任務(wù)或者創(chuàng)建并管理這些組，與此同時還應(yīng)該注視事件是如何發(fā)展的，并決定還需要什么新資源。

EADS的TETRA調(diào)度解決方案。適用于指揮和控制室的EADS DWSx，適用于幾個調(diào)度員共同工作來管理隊（組）的調(diào)度中心。可以自動地共享調(diào)度臺之間的信息，而不需要特殊請求，還可以支持調(diào)度員參與的任何端到端加密（E2EE）通信，增加通信的安全性?？梢酝ㄟ^E1或者ISDN用戶線連接到基礎(chǔ)設(shè)施。適用于小型調(diào)度中心的EADS DWSi，更經(jīng)濟的解決方案，能夠滿足小型或單站調(diào)度指揮中心的需求，然而還能夠提供最高級的服務(wù)。通過撥號ISDN用戶線連接到EADS的TETRA交換機。典型應(yīng)用包括遠程單站調(diào)度中心、臨時或移動調(diào)度中心，以及為指揮和控制室應(yīng)用的備份安裝。利用現(xiàn)有的電話線，不需要附加的線或者傳輸設(shè)備，就能夠提供ISDN連接。

EADS DWSr無線數(shù)據(jù)調(diào)度，能夠在移動環(huán)境下進行調(diào)度。當不能使用永久固定鏈路的調(diào)度臺時，無線解決方案是唯一的選擇，還適用于不需要先進調(diào)度功能而需要保持低成本開銷的部門?，F(xiàn)場的指揮者可以改變通信特性來滿足當前狀況的要求，例如通過修改優(yōu)先級或者組成員。調(diào)度員。調(diào)度員是在PMR網(wǎng)絡(luò)中管理戶外操作的人。通常調(diào)度員有一個特殊的圖形化工作站——調(diào)度臺系統(tǒng)，輔助他控制戶外通信。圖形工作站能夠幫助調(diào)度員更容易地完成通信過程，并瀏覽和監(jiān)控戶外每個移動人員的狀態(tài)。調(diào)度員登錄調(diào)度臺進行調(diào)度網(wǎng)管理或通信指揮調(diào)度。調(diào)度員負責(zé)管理戶外移動人員的無線電通信，向這些人員發(fā)布任務(wù)命令、指令，并通過聲音或數(shù)據(jù)消息接收戶外人員發(fā)回的信息。

3 TETRA網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢及應(yīng)用

與公眾移動通信系統(tǒng)相比，專業(yè)的數(shù)字集群共網(wǎng)通信系統(tǒng)具有一系列特殊功能，如快速接入、團組通話、私密通話、調(diào)度、強行插入、強行拆出、脫網(wǎng)直通工作等功能，可以滿足專業(yè)群體用戶的特殊通信需求，這些都不是公眾移動通信系統(tǒng)所能比擬的。通過TERA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)統(tǒng)一、高效、反應(yīng)敏捷、安全可靠的城市應(yīng)急聯(lián)動與社會綜合服務(wù)系統(tǒng)，以提高政府部門應(yīng)對各種緊急事件、突發(fā)事件和災(zāi)害事件的快速反應(yīng)能力、指揮調(diào)度能力和防范處理能力，并通過共享指揮平臺和基礎(chǔ)信息，為城市經(jīng)濟發(fā)展提供公共安全保障，為市民生活提供便捷及時的綜合服務(wù)。對提高市政府的信息獲取能力、快速反應(yīng)能力、組織協(xié)調(diào)能力、決策指揮能力、防災(zāi)減災(zāi)能力、綜合服務(wù)能力十分必要，也是當前城市公共安全面臨的共同任務(wù)。近幾年來，數(shù)字通信技術(shù)發(fā)展很快，相比之下，原有的模擬集群通信系統(tǒng)存在的問題也就逐漸顯露出來，如技術(shù)落后、設(shè)備開始老化、頻率利用率低、網(wǎng)絡(luò)容量小、系統(tǒng)功能不全面等問題使得網(wǎng)絡(luò)不能適應(yīng)當前各部門對新業(yè)務(wù)的需求。與模擬集群通信系統(tǒng)相比，數(shù)字集群通信系統(tǒng)具有以下明顯優(yōu)點：

3.1 頻率利用率高

數(shù)字集群系統(tǒng)采用先進的話音編碼、調(diào)制和多址等技術(shù)，在相同的頻率情況下，可以容納更多的用戶，一般是模擬集群的幾倍至幾十倍。在目前頻譜需求日益緊張的情況下，這一優(yōu)點尤為重要。

3.2 提供語音與數(shù)據(jù)集成服務(wù)

數(shù)字集群系統(tǒng)將話音、調(diào)度、數(shù)據(jù)、短信息等各種業(yè)務(wù)通過手機接收和發(fā)送，還具有提供傳真和圖像信息的功能。

3.3 網(wǎng)絡(luò)控制和管理更為有效和靈活

數(shù)字集群系統(tǒng)具有漫游和越區(qū)切換功能，可以跨區(qū)組網(wǎng)滿足全國聯(lián)網(wǎng)的要求。由此可見，數(shù)字集群通信系統(tǒng)逐步取代模擬集群通信系統(tǒng)是必然趨勢。

參考文獻

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（責(zé)任編輯：蔣建華）