TETRA集群网关功能研究及在地下建筑应急通信中应用.docVIP

TETRA集群网关功能研究及在地下建筑应急通信中应用 　　【摘要】文章对TETRA数字集群标准中的网关协议栈各层协议和网关功能进行了分析，通过选用合适的电波传播模型，对地下建筑通信环境进行理论计算和实际验证，得出了TETRA集群网关在地下建筑应用的实际通信效果，提供了一种将TETRA数字集群通信应用于地下建筑突发事故现场的方法。 　　【关键词】TETRA集群 网关 地下建筑 DM-MS协议 应急通信 　　1 概述 　　当前城市的建筑越来越密集并且不断向地下发展，一些商业大厦的地下建筑有两层甚至三层，一般公众通信系统通过建立地下基站并通过泄漏电缆可以实现通信覆盖。但目前大部分城市都采用TETRA集群系统处置应急事故，专用TETRA集群系统一般都没能覆盖地下建筑。在应急事故状态下，尤其是地下火灾现场，需要临时采取延伸通信的措施来解决与地下建筑通信联系。 　　由于事故现场地形复杂、环境杂乱，在紧急状态下临时采用电缆（含泄漏电缆、光缆）延长通信距离与地面通信的方式是不适用的。通过对TETRA系统的网关设备及其功能的研究分析，笔者发现利用网关的功能，可以将TETRA集群系统的使用范围延伸至地下建筑的应急事故现场，较好地解决上述问题。 　　2 TETRA系统的网关协议 　　使用网关可以将TETRA处于直通模式的手持机连接到V+D集群系统中。当使用单个RF载波时，网关的转发器可在相同载波不同时隙上接收并转发呼入业务；当使用一对RF载波时，网关转发器可在一个载波上接收呼入业务，在另一个载波上转发呼入业务。 　　2.1 直通模式/网关（DM-GATE）工作参考模型 　　如图1所示，该模型适用于使用DM-GATE进入TETRA V+D（话音加数据）网络操作，ETS标准中仅涉及到了TETRA DMO（直通方式工作）和TETRA V+D（话音加数据）方式之间的链路。DM-GATE解决了不同空中接口Ud和Um协议之间通信，V+D方式空中接口用于网关和TETRA SwMI（基站）之间的链路，DMO空中接口用于从DM-MS到网关的链路。 　　2.2 DM-MS协议结构 　　图2所示为带有网关操作的DM-MS协议栈： 　　（1）第一层协议 　　空中接口的第一层是物理接口，由无线射频信道和定时结构组成，包括调制/解调、发射机/接收机转换、频道设置、功率控制、定时、时分多址帧结构和突发建立等。 　　（2）第二层协议 　　空中接口的第二层为数据链路层，包括信道编码和加扰、无线信道接入控制、无线资源管理和加密。 　　（3）第三层协议 　　空中接口的第三层仅用于控制面（C面），由呼叫控制直接方式（DMCC）和移动管理直接方式两个实体组成，主要功能包括呼叫建立、保持和清除基本业务呼叫、寻址、固有业务控制、短数据业务、移动管理、安全性管理等。DMCC对电路方式呼叫和短数据消息执行DM-MS第三层功能。 　　2.3 网关的协议栈 　　网关的协议栈如图3所示： 　　移动用户使用TETRA的直通方式通过转发器/网关（DM-REP/GATE）设备的网关功能，连接到V+D集群系统中。网关将使用其自身的ITSI向SwMI注册和鉴权。 　　移动用户在直通模式下通过直通方式空中接口（Ud）向网关发送信息，网关通过集群方式空中接口（Um）向V+D集群系统传送收到的信息。网关的第三层负责TETRA直接方式和V+D空中接口之间必要的协议转换。 　　3 TETRA系统的网关功能 　　3.1 网关在DMO Ud接口上支持的业务 　　◆语音 　　◆电路方式未保护业务（明话或加密）：7.2kb/s 　　◆电路方式保护业务：2.4kb/s、4.8kb/s 　　◆允许的交织深度：N=1、4、8 　　3.2 网关信道的使用 　　（1）DM信道的三种状态 　　◆空闲，信道没有被激活（或者网关在提供“出现信号”时指示信道为空闲） 　　◆占用，正在信道上进行呼叫业务 　　◆保留，在信道上出现“信道保留”信号（预占用，用于优先） 　　根据信道的状态，移动台确定使用网关与系统进行通信的方式，当信道空闲时才能允许DM-MS使用该信道通过网关通信。 　　（2）网关的状态 　　基于网关的激活性和当前信道的状态，网关定义了八种主要状态： 　　1）网关空闲-信道空闲：在显示现有空闲的信道上，网关当前处于空闲模式状态； 　　2）网关空闲-信道占用：在显示正在占用的信道上，网关当前处于空闲模式状态； 　　3）网关空闲-信道保留：在显示现有保留的信道上，网关处于空闲模式状态； 　　4）网关空闲-信道注册阶段：在显示正在注册阶段的信道上，网关处于空闲模式状态； 　　5）信道占用中作为主控用户的网关激活：网关作为DM信道的主控用户，以激活方式传输V+D测启动的呼叫事务处理中的业务、信令； 　　6）信道占用中作为从属用户的网关激活：在