TETRA全IP分布式網絡體系結構研究

劉 陽

（河北遠東通信系統工程有限公司，河北 石家莊 050200）

1 TETRA 標準分析

目前通信業內已形成共識，現有固定網和移動網向下一代網絡(NGN)演進的戰略轉型已成不爭的事實。NGN 網絡能夠實現集成多種接入技術、基于網絡之間互聯協議(IP)分組技術實現業務與呼叫控制分離、控制與承載分離，統一提供綜合業務。以便更快滿足市場發展需求，加快新業務開發運營周期，降低網絡投資和運維成本。在TETRA數字集群領域也是如此，現在TETRA 廠商開始采用全IP 交換技術作為TETRA 的網絡體系結構。

早期的TETRA 網絡全部都采用電路交換網絡。電路交換網絡基于電話系統的概念，包含一條物理路徑并支持網絡連接過程中兩個終點間的單連接方式，在遠程端點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用。交換機既負責連接的控制也負責連接的建立。經呼叫建立的連接屬于物理層鏈路，只提供物理層承載服務。歐洲電信標準協會（ETSI）于1995年正式制定TETRA 標準，1998年全面推廣。由于其開放性，TETRA 的含義也由原來的泛歐集群無線電(Trans-European Trunked Radio)，更名為陸地集群無線電(Terrestrial Trunked Radio)。

TETRA 標準是基于數字時分復用(TDMA)移動通信技術的系列標準，支持集群(TMO)和直通(DMO)兩種通信模式，TETRA 是一個數字集群標準系列，一個分支是集話音及數據業務的無線和網絡接口標準，另一個分支是服務于固定和移動用戶的廣域分組數據業務的空中接口標準，它支持標準網絡接入協議，其空口協議結構遵循開放系統互聯(OSI)模型，空中接口標準定義了3 層協議內容，保證互通、互連和網絡管理的需要。

圖1 TETRA 系統接口

隨著第三代移動通信(3G) 技術的發展，提高數據傳輸率已是TETRA 系統改進的一個重要方向。今后，TETRA 將主要沿著以下幾個方向發展：

①滿足TETRA 標準在目前標準的基礎上提供更高分組數據傳輸速率的改進，研究開發DAWS，以支持用戶在多媒體和其他更高速率的數據應用；

②頻率擴展，爭取覆蓋130MHz～1GHz，以適應多方市場的需要；

③為TETRA 選擇和標準化另外的語音編解碼方案，使用最新的低速率語音編解碼技術，以便TETRA 系統可以和其他的3G 網絡無需轉換編碼就可相互通信，同時提供更好的語音質量；

④增強TETRA 空中接口的功能，以更好的改善頻率利用率、網絡容量、系統性能、服務質量、終端尺寸和價格、電池壽命及其他參數；

⑤提供TETRA 網與公眾移動網絡如GSM、GPRS 等之前的漫游和交換作用；

⑥更新和完善TETRA SIM 卡，與第三代移動通信兼容；

⑦擴展TETRA 網絡的運作范圍，增大覆蓋域，增加低成本應用，如機場公共安全、農村電話系統等；

⑧支持最新的用戶/市場需求，開發研究多模終端；

⑨保證新服務與已存在的TETRA 標準之間的后向兼容性。

2 全IP 分布式網絡體系結構

TETRA 標準中沒有對網絡體系結構作明確定義，早期的TETRA網絡主要采用電路交換模式，隨著IP 技術的發展和成熟化，采用全IP分布式網絡體系結構成為一個不錯的選擇。

如圖2 所示，全IP 分布式網絡體系結構是一個基于IP 骨干網(或者局域網，或者廣域網)技術的TETRA 數字集群系統，采用匯聚路由器和接入路由器兩層架構。TETRA 系統中的基站、調度臺、錄音客戶端、網管、錄音服務器等全部設備均是IP 網絡中的一個網元，它們分布式的出現在網絡中，同時系統在呼叫管理和移動管理上均采用分布式結構。

圖2 TETRA 全IP 分布式網絡體系結構

鑒于IP 技術的靈活性，TETRA 全IP 分布式網絡體系邏輯拓撲可以是星狀結構、網狀結構和混合型結構。保證TETRA 全IP 分布式網絡體系方案有三大關鍵設計，分別為匯聚路由器、參考數據庫和基站控制軟件設計。

（1）匯聚路由器

匯聚路由器是整個網絡體系的核心，是完成系統交換的關鍵，為了保證系統的可靠性，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單個的路由廣播。路由匯聚的最終結果和最明顯的好處是縮小網絡上的路由表的尺寸。這樣將減少與每一個路由跳有關的延遲，因為由于減少了路由登錄項數量，查詢路由表的平均時間將加快。由于路由登錄項廣播的數量減少，路由協議的開銷也將顯著減少。隨著整個網絡(以及子網的數量)的擴大，路由匯聚將變得更加重要。除了縮小路由表的尺寸之外，路由匯聚還能通過在網絡連接斷開之后限制路由通信的傳播來提高網絡的穩定性。如果一臺路由器僅向下一個下游的路由器發送匯聚的路由，那么，它就不會廣播與匯聚的范圍內包含的具體子網有關的變化。

（2）參考數據庫

參考數據庫是數據配置中心，網管進行的全部配置數據保存在參考數據庫，但之所以稱作是參考數據庫，是因為每個基站或網關內部都有一個本地數據庫，但參考數據庫獲得新的配置數據后，系統將自動將最新數據分發到基站或網關，同步刷新基站或網關內部的本地數據庫。

對于呼叫建立和移動管理，系統利用本地數據庫來處理，這樣呼叫建立以及移動管理處理更快速，避免了處理數據路由到中心交換機再從中心返回的過程。同時，當鏈路出現故障之后，單個基站能夠利用本地數據庫做參考，保證全部TETRA 業務的正常運行。

（3）基站控制軟件

TETRA 全IP 分布式網絡體系中的基站控制軟件不再是單純的傳統意義上的基站控制，如圖3 所示，其內部實現了本地數據庫子系統、網管服務子系統、交換控制子系統、應用開發網關子系統、電話互聯網關子系統、分組數據網關子系統等，構成功能強大的系統軟件體系。

圖3 基站控制軟件

3 結束語

TETRA 全IP 分布式網絡體系順應通信技術的發展方向，符合全IP 發展，兼顧TDM 承載的需要，解決語音質量與核心網寬帶節約要求。引入IP 承載話音等業務，話音承載平面化，不再需要交換中心和匯接局，整個網絡趨于簡單。控制面與承載面分離，控制面容量大大提高，實現清晰的網絡結構。更好的適應TETRA 數據業務的需求和技術演進。