TETRA數字集群網概述及特點

楊松金

摘要：TETRA數字集群是一種共享資源、共用信道設備及服務的高效無線調度通信系統，主要適用于具有應急聯動、日常指揮、調度等相關移動通信需求的單位和部門。目前國內只有北京和廣州建立了TETRA數字集群系統，有著很大的市場潛力。文章介紹了TETRA數字集群系統的網絡結構以及不同于公網的特點，并闡述了組呼的概念和調度臺的應用。

關鍵詞：數字集群；TETRA系統；組呼；調度臺；高效無線調度通信系統 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

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

原國家無委于1992年1月30日發布了“800MHz無線集群通信系統頻率使用管理暫行規定”（國無委（1992）3號文）拉開了我國集群通信系統發展的序幕。2000年12月，信息產業部發布了我國《數字集群共網通信系統體制》，確定TETRA和iDEN兩種技術體制為我國發展數字集群的推薦體制。其中，基于TETRA技術制式的數字集群在我國發展尤為迅速，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數字集群通信系統。目前政府和企業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度、協同工作的無線調度網絡，部分單位自用的模擬集群專網由于技術老舊、功能單一，網絡相互隔離，覆蓋范圍有限，運維成本高，無法滿足全市統一的通信指揮調度。隨著城市經濟的不斷發展和城市規模的迅速擴張，城市各單位對數字集群調度系統的需求將越來越迫切。

由此可見，數字集群指揮調度系統是政府部門管理和為社會公共服務能力的重要手段之一。

2 TETRA系統概述

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，是一種共享資源、共用信道設備及服

務的高效無線調度通信系統，主要適用于具有應急聯動、日常指揮、調度等相關移動通信需求的單位和部門。

2.1.1 TETRA系統的結構。它是一種復雜的混合語音和數據通信服務的網絡，包含有多個交換機以及多種網絡元素：DXTip交換機、BS100基站、CDD配置數據服務器、TCS連通服務器、ACKS/AKES用戶認證及加密系統、GGSN數據分組交換、NAT4 NetAct網管平臺、LAN/WAN網絡、PSTN/PABX用戶互聯、DWS調度臺、計費中心。

2.1.2 TETRA系統設計。兼容TETRA系統標準，適用于混合語音和數據通信的環境，具有強大的可擴展網絡架構：（1）小型網絡（交換機<10）無需交換網關，僅使用DXTip交換機就可以互聯；（2）基站數量和位置由地理信號覆蓋需求決定；（3）網絡內的終端數量可以靈活擴充，取決于網絡容量。

2.2 TETRA與公眾網的區別

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

表1 TETRA與公眾網區別

2.2.1 組呼。

組呼原理：TETRA系統支持使用自己的TETRA制式一般的呼叫，無線用戶在一個開發的信道上體驗一個類似組呼。它們都是按下PTT鍵來起呼的，系統在相關手臺所在基站內，準備著適當的基站和信道。當用戶結束通話，并且一段時間內無其他組內其他用戶呼叫的話，信道被釋放，其他用戶也可以使用PTT鍵繼續申請信道。系統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。當系統的資源分配完畢后，系統會生成一個隊列，所有的呼叫按隊列申請資源。在半呼叫的情況下，用戶只能接受調度臺的呼叫，排隊請求資源與調度臺進行通信。

組呼的兩種通信模式：

第一，集群模式操作（TMO）：（1）TMO是在TETRA網絡中的操作模式；（2）MS被TETRA系統登記；（3）MS被TETRA系統控制；（4）MS可以使用所有允許使用的可用的網絡業務。

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結構和簡化的呼叫建立信令；（3）如果有加密，使用靜態密鑰加密。

組呼的三種應用場景：

第一，單一網絡內包含多個用戶組織：（1）多個用戶組織共用一個網絡；（2）每個用戶組織單獨使用系統提供的服務，互不影響；（3）用戶組織內終端用戶，群組，呼叫權限控制權獨立；（4）節省網絡系統建設和網絡運維管理投資。

第二，同一組織的內部通訊：（1）單一組織內統一管理終端和調度臺，給群組和個呼用戶分配權限；（2）組織內提供群組服務，分別定義包含不同數量的終端和調度臺；（3）可根據不同的屬性定義群組，如群組區域、使用部門等，并提供不同的呼叫權限；（4）根據需求給不同的用戶定義相應個呼或群呼的呼叫權限、優先級以及調度臺的管理和通訊級別；（5）支持組呼和個呼服務、多種個性化服務，如狀態信息、短數據業務（SDS）或與外部系統的互通等；（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系統允許不同組織之間的可控通訊）：（1）組織間有通用的協作組；（2）調度臺具有權限，能夠管理不同組織內的用戶并與之通訊；（3）不同組織間的用戶進行一對一的個呼；（4）采用FSSN和MSISDN等可選用戶號碼規劃方案；（5）限制組織內用戶對外部組織的調度臺用戶不可見，且禁止其訪問組織數據；（6）可以臨時性的允許外部組織管理特定的內部用戶；（7）組織間通訊同樣包含組呼和個呼服務，狀態信息、短數據業務（SDS），與外部系統的互通等個性化服務。

2.2.2 調度臺。調度臺是實現用戶和用戶組屬性管理及動態重組的服務器，也是數字集群網獨有的設備。TETRA系統的調度業務有以下四個特性：

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）狀態和SDS（短數據服務）消息；（5）來往于PSTN/PABX的呼叫；（6）與外部系統的通信。

第二，無線用戶跟蹤。

第三，組成員管理。

第四，管理特性。

調度的作用。當發生事件時，公共事件應急機構的調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。調度員的任務就是給單個無線用戶或組無線用戶分配任務或者創建并管理這些組，與此同時還應該注視事件是如何發展的，并決定還需要什么新資源。

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

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

3 TETRA網絡的優勢及應用

與公眾移動通信系統相比，專業的數字集群共網通信系統具有一系列特殊功能，如快速接入、團組通話、私密通話、調度、強行插入、強行拆出、脫網直通工作等功能，可以滿足專業群體用戶的特殊通信需求，這些都不是公眾移動通信系統所能比擬的。通過TERA網絡建設統一、高效、反應敏捷、安全可靠的城市應急聯動與社會綜合服務系統，以提高政府部門應對各種緊急事件、突發事件和災害事件的快速反應能力、指揮調度能力和防范處理能力，并通過共享指揮平臺和基礎信息，為城市經濟發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。對提高市政府的信息獲取能力、快速反應能力、組織協調能力、決策指揮能力、防災減災能力、綜合服務能力十分必要，也是當前城市公共安全面臨的共同任務。近幾年來，數字通信技術發展很快，相比之下，原有的模擬集群通信系統存在的問題也就逐漸顯露出來，如技術落后、設備開始老化、頻率利用率低、網絡容量小、系統功能不全面等問題使得網絡不能適應當前各部門對新業務的需求。與模擬集群通信系統相比，數字集群通信系統具有以下明顯優點：

3.1 頻率利用率高

數字集群系統采用先進的話音編碼、調制和多址等技術，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，這一優點尤為重要。

3.2 提供語音與數據集成服務

數字集群系統將話音、調度、數據、短信息等各種業務通過手機接收和發送，還具有提供傳真和圖像信息的功能。

3.3 網絡控制和管理更為有效和靈活

數字集群系統具有漫游和越區切換功能，可以跨區組網滿足全國聯網的要求。由此可見，數字集群通信系統逐步取代模擬集群通信系統是必然趨勢。

參考文獻

[1] TETRA語音數據業務（ETSI EN 300 392-2）[S].

[2] TETRA原理[S].

[3] 廣州市800兆數字集群共網可行性研究報告[R].

[4] 中國電信2011年800M數字集群網絡優化[S].

（責任編輯：蔣建華）