Tetra与PDT互联网关方案设计
张万鹏 伦立宝
鉴于Tetra核心网级协议不开放无法与PDT进行系统级互联，而终端级互联存在诸多局限性，设计一种全新的Tetra与PDT互联网关方案。首先对Tetra和PDT使用现状和互联需求进行了分析，并分析了传统互联方案及其局限性，设计了一种Tetra和PDT智能互联网关，重点介绍了互联网关的构成方案和工作流程，最后通过实际的组网验证，证明了该设计的可用性和性能。
背景
Tetra专业集群通信系统具有保密性好、呼叫建立快、一呼百应等丰富的指挥调度功能，在公共安全、企事业生产调度领域得到广泛应用。北京政府网、上海公安、广州地铁等都使用了Tetra体制。
PDT是具有我国自主知识产权的数字集群标准，是一种根据中国的国情，注入了中国厂商自主创新因素的全新数字集群体制，具有覆盖区域大、国产加密算法加解密、厂家系统互联互通、技术简单造价低等优势，是我国公安、应急部门的主要无线通信体制。
对于已大规模建设并成熟使用Tetra体制的城市，未来若干年内Tetra仍是主流；
但随着PDT在全国公安行业和应急领域的规模化使用及国产化的推进，符合我国国情的PDT集群已成为公安、消防、应急行业应用的主流。因此，在同一城市 Tetra体制与PDT体制并存，以及跨省市Tetra系统与PDT集群系统协同指挥调度方面，都必须解决两网之间互联互通的问题。
传统Tetra系统与PDT系统互联方式
国内已建设的Tetra系统，以EADS和摩托罗拉两大国外厂商为主，基于已有市场的保护，这些厂商始终不愿意开放系统级（即核心网级）互联接口，想要在系统级进行Tetra和PDT的互联互通，是无法实现的。目前比较常见的Tetra和PDT互联通过终端级互联方式实现，主要有下面的两种方式。
电台终端背靠背互联
通过将两个Tetra电台终端和PDT电台终端音频线和控制线相互连接，做为无线互联网关。Tetra电台终端通过空口注册到Tetra系统，PDT电台终端通过空口注册到PDT核心网。如图1所示。
无线互联网关中的每台Tetra电台、PDT电台监听一路通话组，当一端电台接收到该通话组的组呼时，通过AT命令通知该电台管理模块，管理模块再通过AT命令通知对端电台管理模块发起呼叫。电台接收到的模拟音频通过音频线缆送至对端电台音频输入接口。对端电台在接收到发起呼叫指令后，在当前通话组上发起组呼。这种互联方案的前提是部署场所必须同时有Tetra和PDT无线网络信号。
调度台背靠背互联
通过将两个Tetra调度台和PDT调度台音频线和网口相互连接，Tetra调度台通过IP有线连接Tetra系统，PDT调度台通过IP连接到PDT系统。如图2所示。
每台Tetra调度台、PDT调度台监听一路通话组，当接收到该通话组的组呼时，通过TCP链路通知对端调度台发起呼叫，并将模拟音频通过音频线缆送至对端调度音频输入接口。对端调度台在接收到发起呼叫指令后，在当前监听通话组上发起组呼。这种互联原理与电台终端背靠背相似，仍然是通过终端级（调度台也是一种终端）背靠背链接，只不过这种互联方案不是要求部署场所有Tetra和PDT无线网络信号，而是要求两端的调度台可通过有线连接到各自交换中心（核心网）。
以上两种互联方案，都是每对背靠背互联网关只能实现一路语音呼叫，要实现多路呼叫必须通过配置多套背靠背互联，且每套互联网关只能固定绑定在一个通话组，不能动态转组，很不灵活，非常容易造成通路拥堵排队和闲置通路资源浪费。并且无法实现单呼和互发短信息功能。
在Tetra和PDT系统级协议无法互联，而终端级互联不能满足较大规模灵活使用的情况下，本文基于Tetra厂商二次开发接口的连接服务TCS和语音网关TVG，及自主PDT协议，开发一种智能互联网关，解决互联使用问题。
Tetra系统与PDT系统智能互联网关方案设计
通过新开发的应用软件进行设计，应用软件安装于互通服务器中。
①方案的目标
实现Tetra网络和PDT网络中组呼、个呼通信的语音互通，并且通过此互通网关实现智能的动态分配通话组。
②系統实现要求
可对双边网络中处于活动状态的通话组进行互通；
互通后双方语音通话清晰、无明显失真；
系统运行稳定，语音延迟低；
业务处理功能模块齐全，可现实语音组呼、个呼、定位等功能。
实现方案
本方案设计开发Tetra代理模块、PDT调度模块、资源分配管理这3个软件模块，其中Tetra代理模块和PDT调度模块通过调用Tetra系统和PDT系统的二次开发的API接口实现Tetra系统和PDT系统的语音及短数据通信的对接互通。互联网关设计架构如图3所示。
互联网关通过Tetra代理模块接入Tetra系统。Tetra代理模块包含信令控制服务和媒体控制服务，信令控制服务负责与Tetra系统的TCS服务对接，实现呼叫信令交互；
媒体控制服务负责与Tetra系统的TVG语音网关对接，实现呼叫语音交互。
互联网关通过PDT调度模块，接入PDT核心网（也称交换中心），实现呼叫信令、呼叫语音交互。
信令控制服务中的TCS代理模块与PDT调度模块一一对应，实现互联网关功能，为实现多路并发，只需要在Tetra侧申请多个TCS授权许可和TVG语音通道数，在PDT侧配置多个PDT调度服务，在一套硬件上，通过增加许可和软件开发的方式实现，不需要多套网关，如需要实现两网五路并发语音呼叫，配置5个TCS用户许可授权即可。
智能转组服务模块是整个智能互联网关的控制中心，负责处理互联请求信息、协调语音转发工作，根据各通道占用情况智能转组，保证通道利率和多路并发得以实现。
媒体控制软件
媒体控制软件安装部署在信令及媒体控制服务器上，通过IP的方式与TVG语音网关对接，在PDT调度模块与TVG语音网关间进行语音转发，实现PDT调度模块与Tetra系统间语音交互功能。
媒体控制软件负责在不同端口（时隙）上接收TVG媒体流，并根据TCS代理模块的控制信令，确定是否转发、转发到PDT调度模块的哪个端口。
TCS代理模块
TCS代理模块是将TCS代理软件安装部署在信令及媒体控制服务器上，该软件通过TCS API注册到Tetra系统，负责在PDT调度模块与TCS服务器间进行信令转发，同时，能够向媒体控制服务器发送信令，控制媒体路由。
PDT调度模块
PDT调度模块通过PDT调度接口注册到PDT核心网，负责与PDT核心网的信令、媒体流交互，实现对PDT系统发起、接收组呼功能。PDT调度模块通过TCS代理软件及媒体控制软件，实现Tetra系统发起、接收组呼功能。
PDT调度模块负责互联互通组对应关系维护：在Tetra通话组、PDT通话组之间建立对应关系并进行维护。
另外，PDT调度模块与智能转组模块通信，当从Tetra系统或PDT系统接收到呼叫时，通知智能转组模块，并根据其指令，对呼叫进行转发。
智能转组服务模块
智能转组服务模块负责协调和接通各对网关工作，当接收到呼叫时，判断当前空闲网关，智能分配通话组，并向其发送呼叫转发指令。
功能与工作流程
Tetra终端呼叫PDT调度台流程，如图4所示。
①Tetra终端发起组呼；
②TCS代理软件接收到呼叫，通知PDT调度模块；
③PDT調度模块通知智能转组模块接收到呼叫；
④智能转组模块查找空闲网关通道，并通知其开始转发呼叫；
⑤PDT调度模块接收到转发信令，通知TCS代理软件为呼叫分配时隙，以便接收Tetra媒体流；
⑥PDT调度模块根据Tetra通话组信息，找到对应的互通组，在PDT系统下发起组呼；
⑦PDT核心网将呼叫发送至PDT调度台。
PDT调度台呼叫Tetra终端。
①PDT调度台发起组呼；
②PDT核心网将呼叫发送至互联网关PDT调度模块；
③PDT调度模块通知智能转组模块接收到呼叫；
④智能转组模块查找空闲网关，并通知其开始转发呼叫；
⑤PDT调度模块接收到转发信令，通知TCS代理软件为呼叫分配时隙，以便向Tetra发送媒体流；
⑥PDT调度模块根据PDT通话组信息，找到对应的互通组，在Tetra系统下发起组呼。
方案验证
以某市公安800 MByte Tetra系统和应急管理370 MByte PDT系统互联应用为例，基于本文设计的互联方案进行了验证。方案验证的组网架构如图6所示。
互联网关中的信令及媒体服务器，使用独立的网口连接到Tetea核心交换机（DXT）上，实现Tetra调度台的通信及管理功能。信令及媒体服务器、PDT调度模块、智能转组模块通过以太网交换机组网，并通过传输连接到应急管理部370 MByte核心网。Tetra手持终端和PDT手持终端分别注册到各自系统基站下，通过终端发起呼叫，测试互联网关的可行性和性能。
5个以Tetra用户许可为例，经过测试验证，无论是Tetra终端还是PDT终端发起呼叫，都能实现最大5路语音并发呼叫功能，对端接收到语音呼叫延时小于500 ms，话音清晰无明显失真。给5个通话组分别分配5个通道，当原分配给某一通话组的互联通道被占有的情况下，系统可以自动选择空闲通道去转发呼叫，实现了智能转组的功能。对比终端背靠背方案，在容纳通话组数量、通话转发接通效率、语音延迟、功能等方面，都大大优于终端背靠背方案。
基于目前Tetra和PDT技术体制在一些城市的政务、公安、应急等领域共存的状况，需要有跨网络、跨平台的互联互通方案，打破不同通信网络、制式和频段之间的障碍，消除“信息孤岛”。而传统的Tetra和PDT互联方式存在部署位置要求高、互联通话组数受限、资源利用率太低、语音延迟较高等问题，不适合在一个城市里大规模使用，更多的是用于具体场景需求的小范围部署。本文基于Tetra和PDT语音、信令的特点，及国外Tetra厂商所提供的有限二次开发接口，设计一种Tetra和PDT智能互联网关，使得在目前国外Tetra厂商在我国不开放系统级互联协议的情况下，最大可能地满足两网大规模互联组网，实现多路语音和数据通信、智能动态转组、延时较小的通信效果。为国家公安、应急等部门统一通信、联动指挥提供有效解决方案。
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