Tetra系统与VoIP系统互联在轨道交通中的应用研究_科技创新_技术前言_太阳gg娱乐登录
详细信息

Tetra系统与VoIP系统互联在轨道交通中的应用研究

发布时间:2014-07-11 作者: 来源: 字号:

(1,上海中铁通信信号测试有限公司,200436,上海;2,上海申通轨道交通研究咨询有限公司,201103,上海)

Abstract

According to the demand of the development of Shanghai rail transit network, we research the Internet and the feasibility of integration between wired VoIP official communication system,based on IP technology, and wireless communication system ( Tetra ), and form new mode different from the original simple system relay interconnection mode, and make the special wireless extending into the cable business communication and the two systems integration innovation. Study of the feasibility of integration of cable public affairs communication and wireless communication,based on IP technology,and realize technology,based on VoIP,that users in a telecommunication system and dedicated users in a wireless system interconnection, at the same time with the group call, select and other special wireless system function.

Keyword  IP technology;official communication system;special wireless communication system

目前在轨道交通中公务电话系统和专用无线系统是相互独立的,普通的公务电话无法直接呼叫无线专用电话的用户,地铁无线通信是地铁内部固定人员(如中心操作员、车站值班员等)与流动人员(如司机、运营人员、流动工作人员等)之间进行通信联络的唯一手段,这对防灾救援和事故处理的指挥时有很大的局限性,无法适应网络化运营管理的需求。

而原有TDM程控方式下有线和无线系统的互联只能通过中继达到互联的功能,实现基本的语音互通,而作为调度电话的特点,如组呼、选呼等功能无法在两个系统中同时发挥作用。随着IP日益成熟完善,有线和无线的通信系统都在逐步向IP化转化,为轨道交通内部有线通信和无线专用通信两个系统的融合提供了一个基础的通信平台。轨道交通应用此技术可以有效地提高防灾求援和事故处理时的效率,减少网络基础设施投资,降低管理成本,增强安全管理能力。

1 技术介绍与地铁应用现状

1.1 Tetra技术

TETRA(陆地集群无线电系统)是一种基于数字时分多址(TDMA)技术的无线集群移动通信系统。它是基于传统大区制调度通信系统的数字化而形成的一个专用移动通信无线电标准。 

上海地铁专用无线通信系统采用了主备交换中心备份方案。如图3.1.1所示。上海地铁专用无线通信系统采用以漏缆覆盖为主、基站加光纤直放站的覆盖方式,在国内首条无人驾驶线路10号线采用全基站的方案。在系统建设和运营推进的过程中,对枢纽站和重点车站全部调整设计,适应大客流需求,配置为4载频基站,并延伸信号覆盖到设备房、主变电站、出入通道,增加系统在申通总部大楼、运营大楼、COCC及OCC调度大厅区域等的覆盖。

图3.1.1 上海地铁专用无线通信系统组成示意图 

1.2 VoIP技术

VoIP(Voice over Internet Protocol)简而言之就是将模拟声音讯号数字化,以数据封包的型式在 IP 数据网络上做实时传递。

VoIP系统的基本构成

VoIP子系统作为TOS系统的一个发布终端,同时解决COCC和各OCC调度人员的内部通信,实现内部通信用户的统一管理、实现电话会议功能和视频会议功能,实现上海地铁COCC网络运营服务信息发布系统(TOS)在内部通信终端上的显示,为上海地铁的网络化运营管理提供一个新的通信平台。

目前VoIP应用的网络结构

2 互联可行性研究

Tetra系统对外接口介绍:

RS422接口主要用在TETRA系统与ATS系统之间,以及车载设备与列车之间;

E1接口主要用在MSO与车站的基站、OCC的Elite调度台之间的连接,以及预留的与公务交换机互联的接口;

10Base-T 接口主要用在全IP的MCC7500调度台与MSO的连接,以及与网管设备的接口。

VoIP系统对外接口介绍:

VoIP系统对外提供接口较丰富,可通过交换机的RJ45口进行IP数据传输,也可连接到语音网关上丰富的接口模块上进行IP话音传输。

E1和T1主要提供与PSTN侧语音和信令的中继。为了实现该功能,必须在路由器上提供相应的E1和T1语音接口,并提供适合在E1和T1线路上进行语音传输的一系列功能。E1语音接口的物理接口为VE1接口,T1语音接口的物理接口为VT1接口。

ISDN有2种信道 B和D: B信道用于数据和语音信息,D信道 用于信号和控制 (也能用于数据),B代表 承载,D代表Delta。 

FXS(Foreign Exchange Station)接口使用标准的RJ-11接口,通过电话线直接与普通电话机、传真机等设备连接,通过Tip 和Ring 线的电平变化进行信令交互,提供振铃、电压和拨号音。

FXO(Foreign Exchange Office)即二线环路中继,FXO接口使用RJ-11接口,通过电话线将本地呼叫连接到PSTN(Public Switched Telephony network,公共交换电话网)中心局或小型用户交换机(PBX)。同样也通过Tip和Ring线的电平变化进行信令交互。FXO端口的设备只能与有FXS端口的设备相互连接。

E&M(Ear & Mouth,或receive & transmit),PBX在M线上输出信号(M即Mouth,由PBX发出),接收E线上的信号(E即Ear,由PBX收到)。因此,从带有语音功能的路由器看来,路由器是接收PBX的M信号,向PBX发送E信号。

2.1 系统间互联互通可行性分析

IPICS(IP Interoperation Communication System)是实现无线集群系统(模拟,数字)与现有的语音通信系统(包括传统语音,IP语音)实现互通信的解决方案。

利用它可解决同一无线集群系统不同的PTT通信组(channel)之间;不同无线集群系统的PTT通信组之间的互通困难的问题,并可实现快速的按需的动态建立和拆除。可以实现多个系统(无线集群系统,传统语音系统,IP语音系统,邮件/短消息系统等)之间的协调工作。

通过可IPICS融合技术,可实现了网络,语音,无线对讲的完整融合。

具体实现的功能如下:

不同PTT通信组(channel)之间互通

无线集群与PMC和思科IP电话的互通(均工作在组播模式下)

电话呼入方式与无线集群系统的互通

2.1.1利用E1接口互联分析

用两条物理链路与Tetra系统连接,数据业务跑交换之间,语音业务利用LMR路由上的E1接口与Tetra互联。从理论上可以完成数据语音之间的互通,但在本文中没有做深谈。

2.1.2利用E&M接口互联分析

采用与Tetra终端相连的方式,LMR上提供E&M语音接口,与手持终端或车载台进行互联,当作是Tetra系统的子部分,Tetra手持与IPICS通信,其实是手持通过E&M接口与IPICS进行通信,IPICS起一个中介(信令网关翻译)的作用再与VoIP系统进行通信。

缺点:需要有固定的Tetra终端放置在VoIP路由出口处。扩展性不好,而且由于信道的限制(四个时隙),对通话资源方面有很大的限制瓶颈。

2.1.3利用RJ45以太网口互联分析

需要在Tetra系统上开放SIP接口,建立SIP-Tetra网关,相当于在核心上相连,由于这部分涉及到Tetra开发方向及技术私有性,开放接口有一定的难度。

2.1.4互联互通后对信道资源的影响分析

Tetra呼叫业务是以zone为单位进行处理的,在系统组成上同样以zone为单位来进行扩展。每个zone在硬件配置上最大可以支持100个基站、1000个信道、100个调度台,上海地铁交换中心现有3个zone,最大可支持300个基站、3000个信道、300个调度台,其中基站数量和信道数量相互制约,以先耗尽的为准;每个基站最大可支持8个载频、31个信道。

根据目前已知的信息,协议内共约195个基站、2500个信道,还剩余500个信道;目前地上基站配置2框架载频,地下基站配置4载频。Tetra技术接入方式为时分多址( TDMA),每载频4 个时隙,去除每个基站固定一个时隙用来进行分组数传,即地上基站时隙为2*4-1=7,地下为4*4-1=15个,从目前话务量来看,同一时间发起满配资源的呼叫是没有的,余量是很多的。

互联互通后主要利用的是组呼的方式对手持台呼叫(无论是用调度派接,还是e&m连到单个手持对所在组直接呼叫)。利用组呼方式,则是单双工模式。如果所有手持,车载在一个基站的覆盖范围下,则只占用一个基站下的一个信道,如果手持分布各个基站覆盖,则各占用所在基站的一个信道。

但凡利用点对点的拨打呼叫,则是全双工模式,则占用通话手持所在覆盖范围下的基站的两个信道。

总结来讲,互联互通后的VoIP电话,则看成Tetra系统下一个普通的手持,占用信道资源多少,则要看互联多少组以及呼叫方式。基本上是不会对目前Tetra信道资源产生抢占现象的。

2.2 系统间实现互联互通

2.2.1  Tetra 端发起呼叫实现互联互通

Tetra端按下通话按钮(PTT模式),所有注册在与Tetra端互联绑定下的用户均可听到话音,无需摘机,但需在IPICS服务下。

在此实验中,channel demo 组下的用户可以听到Tetra端的语音,并可以采用PTT模式进行彼此通话。

Radio demo组并没绑定在互联的E&M口上,所以听不到对端的语音。

2.2.2  IP Phone端发起呼叫实现互联互通

互联组下的IP Phone用户通过按下PTT键进行语音通话,所选频道的其他用户均可听到并可进行互通,同时,Tetra端互联组的所有用户也可听到话音。

不同组内IP Phone组内成员不可越组进行通话。

2.2.3  IPICS调度派接功能

在IPICS上建立一个VTG组,并将所需通话的两个本相互隔离的通话组拉拽进VTG,并active这个VTG,即可实现互通,即在Tetra 端需要和 radio demo组内成员通话时,可联系调度员进行操作,在这个操作下,除了本来互联的channel demo 组和Tetra 端互联组可以进行互通,radio demo 组也参与到所有的通话。从而实现IPICS派接功能。

需要说明的一点是,做调度派接时在语音网关上的E1上做个背靠背的配置,并用E1线进行连环相连。

2.2.4  向IPICS进行拨号实现全组呼叫

通过给IPICS上设定一个号码(实验为5000),在建立与软交换服务器之间的SIP连接以及route pattern后,注册在CCM的任何一个IP Phone终端,或者第三方的SIP话机,甚至与之互联的pbx话机均可拨打后,根据系统自动语音提示后进行一系列的操作,进行通话组注册,利用按钮键盘上1,2进行同组内(延伸到Tetra端互联组)话音的通话或监听,这一功能可大大发挥网络语音的优势,可延伸到任何一处IP语音可到达的地方。

3 Tetra和VoIP互联建议方案

3.1 第一种解决方

3.1.1连接拓扑

3.1.2  接口方式

在本解决方案中,,目前的数字集群系统Tetra具有MTIG网关用于无线系统与传统电话系统以及思科IPICS的互连。思科IP电话系统通过调度服务器和一台具有E1/FXO/FXS模块的ISR路由器来实现和电话、对讲系统的对接。ISR路由器通过E1卡与MTIG网关之间建立TRUNK来实现对讲系统与思科IP电话系统的互通。当然ISR路由器上也可以配置相应的E&M模块来实现模拟对讲系统与数字集群对讲系统的互通,他们的核心功能都是通过IPICS调度台服务器来实现的。

3.1.3    部署方式

在本方案中,由于是通过TRUNK方式来实现互通,而且数字系统具有信令进行交互,因此可以实现单呼,强插,强拆等功能,后端只需要部署相应的MTIG网关即可,无需部署车台,另外还需要具有相应模块的路由器。

3.2  第二种解决方

3.2.1连接拓扑

3.2.2  接口方式

在本方案中,如果没有网关,可以采用车台来与思科IPICS的互连。思科IP电话系统通过调度服务器和一台具有E&M模块的ISR路由器来实现和电话、对讲系统的对接。ISR路由器通过E&M模块来实现对讲系统与思科IP电话系统的音频互通,由于是数字系统,IPICS服务器可以通过信令来控制无线车台。因此其实质是音频与信令分离,音频通过带有E&M模块的ISR路由器接入系统,而无线电台的控制是通过信令来实现的。

3.2.3     部署方式

在本方案中,由于是信令与音频分离的方式来实现互通,因此仍然可以实现单呼,强插,强拆等功能,后端只需要部署相应数量的无线车台,另外还需要具有相应E&M模块的路由器。 

4 结束语

在城市轨道交通领域,随着通信技术的飞速发展,IP技术给两个系统的融合提供的统一的平台,两个系统的融合将促使轨道交通公务通信更加便捷、经济、高效,特别是有利于防灾救援和事故处理。

本课题针对有线公务通信和无线专用通信融合的可行性研究,针对上海轨道交通的具体情况形成相应的解决方案,研究基于IP技术的有线公务通信和无线专用通信融合的可行性。在课题研究过程中,通过对两套系统的深入研究,实现基于VoIP技术的公务通信系统中的用户和专用无线系统中的用户互联互通,同时具备组呼、选呼等专用无线系统的功能。并为新建线路建设提供参考依据,使得信息、数据、视频等新业务的应用通过软交换平台得以实现,同时对轨道交通的网络化运营提供建设性意见。

参考文献

【1】高伟,基于SIP协议的IP电话研究与实现[学位论文],成都:西南交通大学,2007.4

【2】孙昕,从国际集群通信研讨会看(TETRA)数字集群的发展,移动通信,2002(11)

【3】杨博,VoIP系统分析与构建[学位论文],天津:天津工业大学,2005

【4】林桂荣,基于SIP的VoIP-TETRA信令网关的研究和实现[学位论文],北京:北京交通大学,2009.5

浏览次数:511返回顶部
相关新闻
Baidu
sogou