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基于IP的下一代数字集群通讯系统

发布时间:2019-04-25 16:02:03

现阶段,由于IP技术在全球范围内的广泛运用,同时下一代络也将全IP化,这就使得数字集群通讯向IP演进也势在必行。

数字集群的发展现状

目前,数字集群通讯系统的国际标准主要有TETRA和iDEN两种体系。前者在开发时注意针对专业无线用户的需求而设计,特别适合在政府和商业领域的专使用;后者由摩托罗拉研制和生产,主要特点是将数字调度通讯和数字蜂窝通信成功地综合在一套系统内。

在3G系统中,PoC(PTToverCellular)业务率先在IP多媒体子系统IMS上推出,它是一种基于IP络的语音服务,融会了和对讲机的功能,是一种半双工的通讯方式。在支持PoC业务的用户终端上用户仅仅按一个键就可以和别的用户进行一对一(或一对多)的即时通话,呼叫连接几近是即时接通,接听者不需要额外的接续操作。但目前的PoC业务在呼唤延迟、通话质量和互联互通等方面仍存在较大缺点,和传统的集群业务相比还是逊色很多。尽管如此,集群技术在3G络中的运用经验为我们构建全IP的数字集群通讯系统提供了借鉴和帮助。由此也可认识到新一代的数字集群通信需要基于IP的络技术,建立一个统一的业务平台和通用核心,提供一个整合呼唤会话控制功能、应用服务功能和多媒体资源功能的统一的服务环境。

基于IP的数字集群络架构

在传统的电路方式的数字集群系统中,底层的络传输和上层的控制是融会在一起的。而基于IP的新一代数字集群通讯系统的传输与控制分离,需要采取分层的方法来进行络结构的设计,如图1所示。

基于IP的数字集群通讯系统具有以下特性。

1.络拓扑多样,组灵活。基于IP络的架构设计较为灵活,可支持星型、环型、树型和混合型等各种络。

2.互联互通性较好。由于采用了IP,数字集群与互联和3G等下一代络的互联互通更加快捷容易。

3.系统冗余设计。由于基于IP的络采取标准装备和标准接口,更方便实现系统的冗余设计,有效地提高了系统的可靠性。

4.标准互联,便于扩容和升级。络采取路由器、交换机、桥等标准计算机络装备,同时各种络的连接也是标准连接,如局域、广域、虚拟专用等,因此方便未来的系统扩容和升级。

5.具有统一的开发平台。管理维护层通过采取标准的络运用协议,便于各种扩大应用的实现,例如调度台软件、语音记录软件、GPS定位软件等,而且通过IP络的软件升级维护更容易。

6.建设络所需的本钱降低。络的底层传输和交换系统中采取IP架构,与传统的电路交换相比,可以获得较低的购买本钱和较低的维护费用。

引入IP的优势

基于IP构建数字集群通讯系统具有以下几个方面的优势。

数据报报头中有目的地址等必要内容,使每一个数据报不经过一样的路径都能准确地到达目的地。在目的地重新组合成原来发送的数据。如果源和目的节点之间某一路径发生故障,可自动选择其他路由发送数据,使络具有极高的可恢复性。

2.基于IP的集群络融合了调度语音交换、语音交换和IP分组络,是可以同时提供话音、数据等多种业务的综合性的络平台体系。可承载各种业务包括:语音呼叫、短数据、分组数据和多时隙分组数据等。采取IP技术还便于采取新业务和运用。例如图像传输等。

集群调度系统提供了多媒体协同通信能力,可以传送语音、文字、图片、视频、Email等多种内容,这不同于传统集群系统,而且获取这类通讯能力的成本比较低。

络既可以很小也可以很大,专业调度用户也有类似的需求。有的用户只有一个或几个基站的小系统,而有的用户需要数十个基站的大中型络。有的需要覆盖多个区域、全省乃至覆盖全国的大型络。采取全IP络可以使集群络构建更加灵活。

5.系统中每一个分组都使用全部链路的带宽,这样使数据包在链路中传输得更快,可以设置多种服务等级,优化数据分发和路由,在IP集群中实现QoS优于同等的电路交换络。

6.目前3GPP和NGN组织都选择IP络作为未来络的承载,因此基于IP构建下一代数字集群系统可以实现集群络与公更好更便捷地互联互通。

7.基于IP络构建数字集群,可以将业务承载和业务控制分离,从而使整个络的结构更加简单。

关键性问题

由于采用IP平台,构建数字集群通信系统必须考虑到以下两个方面的关键性问题。

1.接续延迟

如果络中用户较多、使用频率增加或络信号较差,呼叫接续时间可能会变长,而传统数字集群的接续时间都被控制在1秒或更短的时间以内,这也是其核心的竞争力。在构建下一代全IP的数字集群系统时,必须考虑到IP化可能带来的较大的接续延时,因此有必要采取一定的技术和策略避免这种时延的产生。

2.带宽利用率

采用IP技术后,通过IP数据包来传输信息。传统的IP分组头少是40字节,相对于分组净荷来说这是一个很大的数字。利用传统的IP分组传输数据必将会浪费有限的无线资源,造成系统的带宽利用率不高。因此在构建下一代数字集群系统时必须充分考虑到这一点,采取一定的解决策略。

S保证

QoS一直是分组交换络中的重要问题,其中包括通话时延和话音质量等。如果用户较多,QoS这个问题将会更加突出。另外,在跨络互通时,性能和质量也会下落。所以在下一代的数字集群系统中要侧重解决IP化带来的服务质量着落的问题。

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