主頁（http://www.www.jjxinkai.com）：TETRA移動基站通過3G無線IP網(wǎng)絡組網(wǎng)研究與實現(xiàn)

武警海南省總隊司令部通信處  李文劍 李正榮 王建平

摘要：摩托羅拉在 TETRA領(lǐng)域擁有領(lǐng)先全球的技術(shù)和應用成熟的平臺，與武警部隊進行了多次大規(guī)模合作，并逐步確立了在武警數(shù)字集群通信服務中的優(yōu)勢地位。移動集群基站是固定集群網(wǎng)絡建設的必要補充，文章分析對比了微波、衛(wèi)星、3G網(wǎng)絡三種移動基站聯(lián)網(wǎng)方式的優(yōu)劣，得出基于3G無線網(wǎng)絡組網(wǎng)方式優(yōu)于其它方法的結(jié)論，最后闡明了具體實現(xiàn)的方法與步驟，指出了該方法的實用價值。

關(guān)鍵詞：摩托羅拉  TETRA  3G  移動基站  組網(wǎng)

一、引言
為適應新時期武警部隊作戰(zhàn)指揮保障需要，武警通信部門緊跟技術(shù)發(fā)展趨勢，逐步在重點任務區(qū)引入通信質(zhì)量好、網(wǎng)絡架構(gòu)靈活、系統(tǒng)功能強的TETRA系統(tǒng)。摩托羅拉是TETRA標準最主要的支持者和制訂者，是全球TETRA領(lǐng)域無可爭議的領(lǐng)導者，最新推出的DimetraIP集群系統(tǒng)代表了TETRA的發(fā)展方向，除擁有優(yōu)質(zhì)的話音通信功能外，還具備數(shù)據(jù)傳輸、單站集群、中心調(diào)度、系統(tǒng)輔助等高級功能，提供了可靠的應用開發(fā)接口（API）以方便用戶定制特殊功能。

摩托羅拉從2000年開始攜TETRA平臺進入中國大陸，2006年為武警部隊建設350MHz系統(tǒng)，成功保障北京奧運，后在上海、廣州建設350MHzTETRA網(wǎng)絡，為世博會、亞運會的順利舉辦作出了重要貢獻。武警海南總隊也與摩托羅拉進行了卓有成效的合作，2009年，由公司技術(shù)人員督導，總隊通信部門自行組織施工，完成TETRA集群網(wǎng)首期工程，一線作戰(zhàn)部隊裝備使用后普遍反映良好。2010年，又在公司的幫助下組織建設了第二期工程，成為第一個實現(xiàn) TETRA 信號覆蓋全部隊的武警總隊。

TETRA終端功率較低，基站覆蓋半徑一般在20km以內(nèi)，網(wǎng)絡建設和日常運行均需一定成本,因此，固定基站主要覆蓋重點任務地域。移動集群基站則作為固定集群網(wǎng)絡建設的必要補充，可對信號強度不足或事件突發(fā)地域給予及時機動加強與補盲，實現(xiàn)哪里需要集群網(wǎng)絡就迅速響應到哪里的目標。當前，TETRA基站使用TDM電路聯(lián)網(wǎng)，TDM電路具有聯(lián)接建立速度快、傳輸穩(wěn)定等優(yōu)點，但電信運營商一般只在的主干網(wǎng)內(nèi)提供TDM分幀傳輸業(yè)務，移動基站難以采用普通接續(xù)方式接入運營商既有TDM傳輸網(wǎng)，只能以單站集群的方式工作。如何實現(xiàn)移動基站迅速、穩(wěn)定組網(wǎng)，成為集群建設者亟待解決的課題之一。

二、目前聯(lián)網(wǎng)方式介紹及對比
移動集群基站聯(lián)網(wǎng)多采用微波，或衛(wèi)星鏈路，但這兩種方法缺點明顯（詳見表1）。經(jīng)對比可知，微波和衛(wèi)星設備體積大、難于車載、不易展開；3G網(wǎng)絡的電磁波具有一定穿透能力，設備體積小、造價低，能長時間穩(wěn)定運行，優(yōu)勢明顯。問題在于，3G網(wǎng)絡末端采用TCP/IP協(xié)議，基于TDM傳輸?shù)募�群基站不能直接接入，而需進行傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換。

三、基于3G無線網(wǎng)絡的組網(wǎng)方案
武警海南總隊通信處相關(guān)人員提出基于3G 無線IP網(wǎng)絡的TDM專線解決方案。

基本原理：使用協(xié)議轉(zhuǎn)換設備，完成IP網(wǎng)數(shù)據(jù)包與專網(wǎng)TDM幀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)之間的相互轉(zhuǎn)換；調(diào)整移動基站和3G設備的參數(shù)，使集群組網(wǎng)設備適應無線網(wǎng)傳輸時延，實現(xiàn)移動集群基站與固定集群網(wǎng)互聯(lián)。

實現(xiàn)條件：基站開設地點有3G無線網(wǎng)絡覆蓋，電信運營商開通WCDMA無線DTU和PCM匯聚設備之間的VPN專用通道。配備有集群基站的綜合通信車1輛，RAD公司IP MUX 2臺，3G無線上網(wǎng)設備（配SIM 卡）1臺。

設備聯(lián)接方案（如圖1所示）：

圖1  移動集群基站組網(wǎng)聯(lián)接示意圖

在綜合通信車上安裝聯(lián)通 WCDMA 無線DTU設備，采用WCDMA VPDN技術(shù)，在WCDMA無線DTU和PCM匯聚設備之間搭建VPN專用通道；在移動集群基站與無線DTU設備之間、WCDMAAPN設備與PCM復用設備（MUX）之間，加裝協(xié)議轉(zhuǎn)換設備，使車載集群基站接入PCM設備，最后接入集群交換中心（MSO）。

主要參數(shù)設置：設置無線DTU設備的IP地址等相關(guān)服務參數(shù)，開通WCDMA無線DTU和PCM匯聚設備之間的VPN專用通道（一般運營商會協(xié)助完成），為增強3G無線信號，可以將無線DTU設備的天線安裝到車外；修改TETRA基站的時延設置；配置兩端TDM Over IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器的各類IP地址、傳輸屬性、接口規(guī)格、時延以及緩沖池大小等信息。只要基站開設地域有3G無線網(wǎng)絡覆蓋，TETRA 基站就能較順利地與集群交換中心聯(lián)網(wǎng)，由于3G無線鏈路質(zhì)量各異，系統(tǒng)正常工作后，需進行一段時間的觀察測試，視情調(diào)整TDMOverIP協(xié)議轉(zhuǎn)換器的時延、緩沖池、傳輸屬性等參數(shù)，直到鏈路聯(lián)接質(zhì)量符合用戶需求為止。

四、實施效果
在摩托羅拉工程師的配合下，幾經(jīng)周折，基于 3G無線 IP 網(wǎng)絡的350MHz TETRA 移動組網(wǎng)系統(tǒng)終于開發(fā)成功，并經(jīng)受了武警海南總隊官兵的實戰(zhàn)應用檢驗，經(jīng)測試，可達到以下效能：

（1） 聯(lián)網(wǎng)迅速，移動基站開啟后，能在1分鐘內(nèi)與集群交換中心實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。
（2）網(wǎng)絡穩(wěn)定，當IP網(wǎng)絡丟包率超過15%時，基站才顯示聯(lián)網(wǎng)失敗，一旦傳輸鏈路性能得到改善，網(wǎng)絡連接就能自動建立，連接恢復時間低于10 秒；測試表明，使用WCDMA DTU 外置天線時，網(wǎng)絡通聯(lián)率超過99%。
（3）通話質(zhì)量好，與固定鏈路基站相比，附加呼叫時延不大于 0.5 秒，通話音質(zhì)無明顯損傷，可以滿足作戰(zhàn)指揮需要。
（4）能長時間穩(wěn)定運行，基站連續(xù)工作50小時未出現(xiàn)鏈路故障。

五、結(jié)論
基于3G 無線IP 網(wǎng)絡的TDM 專線解決方案，成本低廉、方法簡便、實現(xiàn)了在WCDMA 網(wǎng)絡內(nèi)，350MHzTETRA 移動基站與集群交換中心無縫組網(wǎng)。以之為借鑒，該方法及組網(wǎng)系統(tǒng)亦能有效運用于TD-SCDMA、CDMA2000網(wǎng)絡，此舉延伸了固定數(shù)字集群網(wǎng)的覆蓋范圍，增強TETRA 網(wǎng)規(guī)劃建設的靈活性。一定程度上解決了因固定數(shù)字集群網(wǎng)造價高、覆蓋范圍有限而導致使用場合受限的問題，對TETRA網(wǎng)絡建設的進一步深化和推廣，有著積極的意義，具有一定的經(jīng)濟效益和應用價值，被武警總部評為2010年度科技進步三等獎。

此作品來源于2010摩托羅拉行業(yè)應用大賽