TD-LTE寬帶集群資源管理功能設計

朱麗莎 王翔

摘要：針對集群系統對集群資源控制功能的要求，基于TD-LTE寬帶集群技術，提出了一種高效、可擴展的集群資源管理方案。介紹了TD-LTE寬帶集群系統的組成架構，詳細描述了集群資源管理的功能、總體設計和實現架構、資源管理的關鍵處理流程和資源管理的實現過程，并通過集成測試驗證了設計方案的可行性。

關鍵詞：TD-LTE；寬帶集群；集群資源管理

中圖分類號：TP393文獻標志碼：A文章編號：1008-1739（2018）20-62-3

Design on Trunking Resource Management Functions Based on TD-LTE

ZHU Lisha， WANG Xiang（Hebei Far-east Communication System Engineering Co.， Ltd.， Shijiazhuang Hebei 050081， China）

0引言

集群通信系統作為專用移動通信手段在許多行業應用中發揮著重要作用[1]，隨著國民經濟的快速發展，以話音為主的傳統窄帶集群系統難以滿足對寬帶數據和視頻應用融合的調度要求。近年來隨著LTE通信技術的迅猛發展，寬帶集群產品的應用愈加廣泛[2-3]。集群資源管理（TSM）作為集群控制功能（TCF）的一部分，負責完成集群控制業務中主要的資源調度管理任務[4]。本文主要論述了集群資源管理模塊的主要功能，詳細分析了幾個重要的信令流程，并通過TD-LTE寬帶集群系統集成測試驗證了設計方案的可行性。

1總體設計

1.1 TD-LTE寬帶集群系統

TD-LTE寬帶集群系統由寬帶集群核心網TCN、集群終端、LTE數據終端、寬帶集群基站T-eNB、寬帶基站eNB、調度臺DC和業務管理臺組成[5]，如圖1所示。

①集群終端通過集群Uu-T空中接口接入集群基站T-eNB，實現寬帶數據和集群業務；

②LTE數據終端可以通過集群Uu-T空中接口接入集群基站T-eNB或通過Uu空中接口接入LTE基站eNB，實現寬帶數據業務；

③集群基站T-eNB通過S1-T接口連接集群核心網TCN，LTE基站eNB通過S1接口連接集群核心網；DC調度臺通過D接口連接集群核心網TCN，實現寬帶集群調度業務。

1.2集群資源管理功能總體設計

集群資源管理（TSM）作為寬帶集群核心網TCN的核心組成部分，主要功能包括：①集群用戶的鑒權授權、注冊注銷和遙暈遙斃復活管理；②集群用戶的個呼、組呼管理，包括信息查詢和呼叫資源管理；③集群用戶組的狀態查詢、訂閱和更新及關聯管理。此外，為滿足集群系統高可用性的需求，還包括集群業務的冗余功能[6]。

1.2.1設計實現架構

基于寬帶集群核心網對集群資源管理功能的要求，綜合考慮高并發、可擴展的特點，設計集群資源管理（TSM）的組成架構如圖2所示。

1.2.2模塊功能

（1）注冊管理模塊

注冊管理模塊負責集群用戶的注冊注銷管理，集群用戶類型分為集群手持終端、集群調度臺及集群車載臺等。注冊管理模塊將集群用戶的注冊信令封裝成diameter消息，發送給eHSS，進行集群用戶的鑒權，并根據eHSS的回復信令，響應該集群用戶的注冊事件，注銷亦然。

遙暈遙斃復活管理分為在線模式和離線模式：①在線模式：集群用戶在線狀態下的遙暈遙斃復活操作，先修改系統側（通知eHSS）的終端狀態，再修改終端側的狀態；②離線模式：集群用戶離線狀態下的遙暈遙斃復活操作，此時發起的終端狀態修改僅僅通知給eHSS，而并未發送至集群終端，等到集群終端注冊時再執行終端側的遙暈遙斃復活操作。此外，注冊管理模塊還負責集群用戶在線狀態信息的推送。

（2）呼叫管理模塊

呼叫管理模塊負責響應來自集群呼叫控制中心的集群用戶、組的信息查詢消息，提供用戶組發起呼叫所需的基本參數、狀態參數和呼叫參數等信息。當用戶組的信息足以發起呼叫后，呼叫業務模塊為主被叫用戶、組分配上下行帶寬資源，分配成功后即可建立呼叫，呼叫釋放時，負責收回已分配的帶寬資源。呼叫業務模塊還負責呼叫各方的呼叫狀態的維護任務，在呼叫建立和釋放、組呼話權切換時呼叫狀態信息的推送任務以及提供對外接口，可隨時查詢集群用戶、組的呼叫狀態信息。

（3）狀態管理模塊

狀態管理模塊負責處理用戶、組的各類訂閱、取消訂閱、查詢及推送等事件，并在集群用戶和組的相應狀態發生改變時，將狀態改變事件推送給訂閱者。

狀態管理模塊負責維護的訂閱狀態關系包括：①用戶和組對應關系屬性獲得、推送；②用戶注冊狀態獲得、推送；③用戶呼叫狀態獲得、推送；④組呼叫狀態獲得、推送；⑤系統在線通話狀態獲得、推送。

1.3關鍵處理流程

選取集群資源管理功能的幾個關鍵處理流程，詳細說明集群資源管理功能的實現過程。包括集群注冊流程、集群呼叫流程和和狀態訂閱流程。

（1）集群用戶注冊流程

流程說明：①終端發送注冊請求到寬帶集群接入網，由其通知集群資源管理啟動注冊流程；②集群資源管理分配注冊資源，向eHSS申請注冊鑒權，檢查注冊用戶是否合法；③集群資源管理收到鑒權響應后，如果合法則繼續執行數據拉取流程；④收到數據拉取結果后向終端回復注冊響應，如圖3所示。

（2）集群用戶呼叫流程

流程說明：①終端發送呼叫建立請求到寬帶集群接入網，由其通知集群資源管理啟動呼叫流程；②集群資源管理查詢用戶信息，判斷其是否具備發起該呼叫的權限；③集群資源管理分配呼叫資源，修改用戶狀態，并返回呼叫建立響應，如圖4所示。

（3）狀態訂閱流程

流程說明：①終端發送狀態訂閱請求到寬帶集群接入網，由其通知集群資源管理啟動訂閱流程；②集群資源管理查詢用戶信息，判斷其是否具備訂閱指定目標的權限；③集群資源管理分配訂閱資源，建立訂閱關聯關系，并返回狀態訂閱結果，如圖5所示。

2測試驗證

為了驗證集群資源管理設計方案是否合理可行，通過模擬某項目部分應用場景，使用TD-LTE寬帶集群產品搭建了測試環境，進行寬帶終端注冊、呼叫和訂閱流程測試。部署了TD-LTE寬帶集群系統和調度臺，并配置了LTE集群手持終端，測試結果如表1所示。

結果分析：通過上述測試，可以看到所設計的集群資源管理方案可以滿足寬帶集群系統對于集群核心網的要求，驗證了設計方案的可行性。

3結束語

提出了一種寬帶集群系統中集群資源管理功能的設計方案，為寬帶集群系統控制面實現提供了詳細的設計參考，并搭建測試環境驗證了方案的可行性，設計方案滿足寬帶集群系統對業務信令高可用、可擴展的要求。伴隨著寬帶通信技術的發展，寬帶集群已成為集群通信系統發展的必然趨勢，TD-LTE寬帶集群通信系統以其自身的獨特優勢，在未來的集群通信領域具有廣闊的應用前景[7]。

參考文獻

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[2]張東瑞，孫小婷.LTE寬帶集群的系統架構及業務分析[J].數字技術與應用，2013（7）：22-23.

[3]張婧.TD-LTE寬帶集群技術在城市軌道交通中的應用[J].電子科技，2016，29（7）：120-123.

[4]孫聰.TD-LTE集群通信系統中的資源分配研究[D].重慶郵電大學，2013.

[5]王曉曼，劉洋，甄義，等.LTE寬帶集群通信技術發展及應用[J].價值工程，2015（7）：63-64.

[6]王軍平，趙敏.LTE寬帶集群在地鐵行業的列車調度應用[J].計算機與網絡，2016，42（7）：67-72.

[7]李貴森，王瑜琦，錢志紅，等.淺析數字集群寬帶化發展趨勢[J].移動通訊，2013，（18）：25-29.