TETRA移动基站通过3G无线IP网络组网研究与实现

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武警海南省总队司令部通信处  李文剑 李正荣 王建平

摘要：摩托罗拉在 TETRA领域拥有领先全球的技术和应用成熟的平台，与武警部队进行了多次大规模合作，并逐步确立了在武警数字集群通信服务中的优势地位。移动集群基站是固定集群网络建设的必要补充，文章分析对比了微波、卫星、3G网络三种移动基站联网方式的优劣，得出基于3G无线网络组网方式优于其它方法的结论，最后阐明了具体实现的方法与步骤，指出了该方法的实用价值。

关键词：摩托罗拉  TETRA  3G  移动基站  组网

一、引言
为适应新时期武警部队作战指挥保障需要，武警通信部门紧跟技术发展趋势，逐步在重点任务区引入通信质量好、网络架构灵活、系统功能强的TETRA系统。摩托罗拉是TETRA标准最主要的支持者和制订者，是全球TETRA领域无可争议的领导者，最新推出的DimetraIP集群系统代表了TETRA的发展方向，除拥有优质的话音通信功能外，还具备数据传输、单站集群、中心调度、系统辅助等高级功能，提供了可靠的应用开发接口（API）以方便用户定制特殊功能。

摩托罗拉从2000年开始携TETRA平台进入中国大陆，2006年为武警部队建设350MHz系统，成功保障北京奥运，后在上海、广州建设350MHzTETRA网络，为世博会、亚运会的顺利举办作出了重要贡献。武警海南总队也与摩托罗拉进行了卓有成效的合作，2009年，由公司技术人员督导，总队通信部门自行组织施工，完成TETRA集群网首期工程，一线作战部队装备使用后普遍反映良好。2010年，又在公司的帮助下组织建设了第二期工程，成为第一个实现 TETRA 信号覆盖全部队的武警总队。

TETRA终端功率较低，基站覆盖半径一般在20km以内，网络建设和日常运行均需一定成本,因此，固定基站主要覆盖重点任务地域。移动集群基站则作为固定集群网络建设的必要补充，可对信号强度不足或事件突发地域给予及时机动加强与补盲，实现哪里需要集群网络就迅速响应到哪里的目标。当前，TETRA基站使用TDM电路联网，TDM电路具有联接建立速度快、传输稳定等优点，但电信运营商一般只在的主干网内提供TDM分帧传输业务，移动基站难以采用普通接续方式接入运营商既有TDM传输网，只能以单站集群的方式工作。如何实现移动基站迅速、稳定组网，成为集群建设者亟待解决的课题之一。

二、目前联网方式介绍及对比
移动集群基站联网多采用微波，或卫星链路，但这两种方法缺点明显（详见表1）。经对比可知，微波和卫星设备体积大、难于车载、不易展开；3G网络的电磁波具有一定穿透能力，设备体积小、造价低，能长时间稳定运行，优势明显。问题在于，3G网络末端采用TCP/IP协议，基于TDM传输的集群基站不能直接接入，而需进行传输协议转换。

三、基于3G无线网络的组网方案
武警海南总队通信处相关人员提出基于3G 无线IP网络的TDM专线解决方案。

基本原理：使用协议转换设备，完成IP网数据包与专网TDM帧结构数据之间的相互转换；调整移动基站和3G设备的参数，使集群组网设备适应无线网传输时延，实现移动集群基站与固定集群网互联。

实现条件：基站开设地点有3G无线网络覆盖，电信运营商开通WCDMA无线DTU和PCM汇聚设备之间的VPN专用通道。配备有集群基站的综合通信车1辆，RAD公司IP MUX 2台，3G无线上网设备（配SIM 卡）1台。

设备联接方案（如图1所示）：

图1  移动集群基站组网联接示意图

在综合通信车上安装联通 WCDMA 无线DTU设备，采用WCDMA VPDN技术，在WCDMA无线DTU和PCM汇聚设备之间搭建VPN专用通道；在移动集群基站与无线DTU设备之间、WCDMAAPN设备与PCM复用设备（MUX）之间，加装协议转换设备，使车载集群基站接入PCM设备，最后接入集群交换中心（MSO）。

主要参数设置：设置无线DTU设备的IP地址等相关服务参数，开通WCDMA无线DTU和PCM汇聚设备之间的VPN专用通道（一般运营商会协助完成），为增强3G无线信号，可以将无线DTU设备的天线安装到车外；修改TETRA基站的时延设置；配置两端TDM Over IP协议转换器的各类IP地址、传输属性、接口规格、时延以及缓冲池大小等信息。只要基站开设地域有3G无线网络覆盖，TETRA 基站就能较顺利地与集群交换中心联网，由于3G无线链路质量各异，系统正常工作后，需进行一段时间的观察测试，视情调整TDMOverIP协议转换器的时延、缓冲池、传输属性等参数，直到链路联接质量符合用户需求为止。

四、实施效果
在摩托罗拉工程师的配合下，几经周折，基于 3G无线 IP 网络的350MHz TETRA 移动组网系统终于开发成功，并经受了武警海南总队官兵的实战应用检验，经测试，可达到以下效能：

（1） 联网迅速，移动基站开启后，能在1分钟内与集群交换中心实现联网。
（2）网络稳定，当IP网络丢包率超过15%时，基站才显示联网失败，一旦传输链路性能得到改善，网络连接就能自动建立，连接恢复时间低于10 秒；测试表明，使用WCDMA DTU 外置天线时，网络通联率超过99%。
（3）通话质量好，与固定链路基站相比，附加呼叫时延不大于 0.5 秒，通话音质无明显损伤，可以满足作战指挥需要。
（4）能长时间稳定运行，基站连续工作50小时未出现链路故障。

五、结论
基于3G 无线IP 网络的TDM 专线解决方案，成本低廉、方法简便、实现了在WCDMA 网络内，350MHzTETRA 移动基站与集群交换中心无缝组网。以之为借鉴，该方法及组网系统亦能有效运用于TD-SCDMA、CDMA2000网络，此举延伸了固定数字集群网的覆盖范围，增强TETRA 网规划建设的灵活性。一定程度上解决了因固定数字集群网造价高、覆盖范围有限而导致使用场合受限的问题，对TETRA网络建设的进一步深化和推广，有着积极的意义，具有一定的经济效益和应用价值，被武警总部评为2010年度科技进步三等奖。

此作品来源于2010摩托罗拉行业应用大赛