TETRA数字集群应急安全策略研究

1　引言

TETRA是一种基于数字时分多址技术的无线集群移动通信系统，是欧洲电信标准化协会(ETSI)制订的数字集群通信系统标准，它主要应用于政府部门、军队、警务、消防、铁路、水利、电力、民航、钢铁、物流等行业，以及各类大型活动的指挥调度。数字集群专网对网络安全与应急能力的要求均较公众通信网络(如GSM、CDMA等)要高。本文主要从网络负荷、外部干扰、系统网元3个层面，研究分析在出现重大突发事件时的各种应急安全策略。

2　网络负荷分析

数字集群专网与公众移动网络在业务态上存在较大区别，因此两者在网络负荷的考虑上各有特点。公众移动网络主要以个呼为主，寻呼过程面向独立移动用户终端，随着用户数增加系统话务负荷会明显上升；对于数字集群专网，寻呼的对象是组，以类似广播的方式占用网络信道资源，基站载频支持的分组数是衡量网络负荷的重要依据。

2.1　主控信道

对于典型数字集群基站而言，主载波第1时隙一般用于主控信道。主控信道是基站最主要的信道，用户的呼叫请求、信道分配、切换信令、短信、状态信息、迟后进入信息以及GPS上报信息全部在主控信道上传递，在网用户空闲态均停留在主控信道上。

由此，主控信道负荷过高，会造成业务建立困难、通话丢失等严重问题。根据集群网信道特点，造成主控信道负荷过高的主要原因可归纳为以下两点：

(1)第一点，由于突发事件或者临时重要活动，大量组用户处于基站的边缘覆盖区域，越区切换比例急剧上升，造成前向主控信道出现负荷异常。对此，可采用以下3点应急安全策略：

1)降低基站发射功率，收缩小区覆盖半径，从而改变高重叠度覆盖区域的面积：

2)增大邻区切换功率比值和小区基准接入电平，限制相邻小区用户波动的切换动作，从而达到减少越区切换比例的目的；

3)增大移动台空闲态与业务态切出门限，增加用户越区切换难度。从而减少切换次数，降低信道负荷。

(2)第二点，大量GPS定位信息的发送，频繁持续占用主控信道，增加前向主控信道负荷。对于这类问题，可采用调整GPS定位信息发送周期，或者关闭GPS定位功能的安全策略。

2.2　业务信道

区别于公众移动网络，TETRA数字集群系统采用ErlC模型计算基站的带载能力。基站带载能力由基站可用载频数、用户组忙时话务量、服务等级GoS(排队率与等待时间)3个参数决定。出现重大活动、大型集会等事件时，话务急剧上升，导致业务信道负荷和排队率过高，出现话务拥塞，会严重影响用户感受。在紧急情况下，可采用以下6点裁量与增容应急安全策略：

(1)降低基站发射功率，减少用户接入，减轻话务负荷；

(2)根据用户优先级顺序对低用户类别进行裁量；

(3)采取通话组合并、限制通话时长等策略，释放信道资源；

(4)调整高负荷基站通话组类别，降低话务负荷；

(5)关闭AT电话、个呼业务、短信及数据业务；

(6)启用备用频点，增加载频或启用车载移动基站。

对话务不均引起的局部负荷过高的情况，应采用综合的应急策略，例如降低邻区接入电平，使高负荷小区用户容易切入低负荷相邻小区；或者增大邻区切换功率差值，限制低负荷邻区用户进入。另外，也可以采取基站用户组优先接入策略，主动吸收高负荷用户组话务，从而达到话务均衡、降低负荷的作用。

3　外部干扰分析

外部干扰主要指频率干扰，频率干扰又分两类：一类是同频干扰，一类是邻频干扰。

本文以典型的800M TETRA网络为例。我国800MHz集群通信频段为上行806MHz～821MHz、下行851MHz～866MHz，上下行各占15MHz，每个信道间隔为25kHz，共600个信道；双工间隔为45MHz，一般采用频率复用的方案规划组网。

对于TETRA系统，同频干扰比要求大于19dB。同频干扰可能来自系统内，也可能来自系统外。对于系统内的同频干扰，需充分考虑系统内频率复用系数，同频干扰也可通过控制基站天线的高度、天线的下倾角及发射功率得到有效的控制。对于系统外的干扰，则要了解系统周边无线电发射装置的频率使用情况，在边界地区尽量避免使用相同的频率，充分利用地形、地物的阻隔作用，使系统外的同频干扰控制在系统要求的范围内。

邻频干扰比要求不低于45dB，同一基站只要不使用相邻频率，就不会造成邻频干扰。对于相邻的基站，在频率安排上可通过避免使用邻频，使邻频干扰的影响尽量小。

频率复用的距离取决于无线调制对共信道干扰的容忍程度，一般采用载干比C/I进行量化。如全向基站同频干扰公式可描述为：

CN=(D/R-1)*r/6　(1)

其中，D/R=根号下E*3，D表示两个具有相同载波频率的基站之间的距离；R表示全向小区的覆盖半径；N是复用系数，反映了频率复用的紧密程度，即复用系数就是每个基本小区簇中所有小区的数量，对于全向基站来说就是基站簇中所有基站的数量；表示实际地形确定的路径损耗斜率，对于密集城区传播模型其值取3.5。

根据经验值，同时考虑到密集城区电磁传播环境，以及室内穿透损耗等覆盖因素，需要采用16以上的复用系数，才能有效防止同频干扰。当受到外部频率的严重干扰时，可采用远程关闭受干扰载频的应急安全策略，同时根据预先配备的备用频点资源，启用备用频点，重新调整规划频率，完成话务承接。

4　系统网元分析

TETRA系统网元一般可分为核心交换、无线基站、网络传输、调度中心4个部分。以EADS TETRA典型网络(图1)为例，交换中心主要由交换系统、归属位置寄存器、配置分配数据库、接口服务、短信中心组成；无线基站主要由室外宏基站、直放站、室分系统组成；网络传输主要包括交换机链路、基站传输链路、传输节点。当由于这些网元失效，严重影响业务与网络管理时，应立即启动应急安全策略恢复业务。

4.1　核心网策略

当交换系统出现全阻导致全局话务受阻(图2)时，可采取交换机切换应急策略，修改对应环路控制DN2数据。改变环状连接主方向，激活备用交换机配置数据，同时启用备用归属位置寄存器、配置分配数据库与备用通话组数据，有效快速恢复业务。

当配置分配数据库出现问题，造成用户管理操作失效时，应立即采取数据库双机倒换应急策略。值得注意的是，对于重点基站所在交换机短时间内无法恢复的紧急状况，应采取基站割接策略，修改待接基站载频，按预分配资源进行交叉机电路割接，同时在备用交换机集成基站数据，便可完成基站数据转移与业务承接。

4.2　无线网策略

无线类问题主要集中在室外宏基站，当中又以收发信机最为重要。对于单载频基站，可采取配置备用载频板或启动车载移动基站作为应急保障 安全策略。对于高话务重要基站，可采用双站网中网策略，通过用户类别技术将不同组织的用户分配到不同基站，实现负荷分担，同时增大系统容量，提高安全保障能力。

4.3　传输网策略

传输类应急策略主要集中在交换机链路、基站传输链路与网络传输节点上(图3)。

对于EADS TETRA典型网络，重要基站采用双路由插花式组网，通过交叉方式连接到不同交换中心形成环状拓扑结构。每个交换中心所连接基站可提供一个独立的基本覆盖，基站传输分叉复用，具备4个方向传输接口。另外，基站和交换机之间也可组成星、链、树、环状等拓扑结构。因此，应急安全策略重点应放在环路控制单元与交换机网元上。

5　总结

TETRA是目前全球应用范围最广的数字集群技术标准。北京奥运会、上海世博会以及广州亚运会的成功举办，TETRA集群起到举足轻重的作用。由于集群系统主要侧重于指挥、联络、调度，其应用涉及铁道运输、公路交通、民航航运、公安消防以及重大事件与突发事件应对等的方方面面。

正是由于这种应用场合的特殊性，数字集群对网络应急能力的要求很高。加之突发问题可能来自于网络内部，也可能来自于外部干扰，因此，完善的应急安全策略显得尤为重要。

本文对TETRA数字集群各种可行的应急安全策略进行了研究分析，希望能起到抛砖引玉的作用。

中国电信成立加拿大子公司

4月21日，中国电信集团宣布在加拿大成立子公司China Telecom Canada，子公司设干多伦多外的万锦(Markham)，主要向跨国企业和电信公司提供数据、互联网及增值服务。

中国电信美国分公司于2005年宣布开拓加拿大电信市场，在加拿大多伦多开设办事处，如今中国电信美国公司将已有的办事处进行升级，成立独立完整的子公司。

中国电信美国公司总裁Donald Tan在声明中表示“加拿大一些很有雄心的企业已长期在中国市场展开运营，其余的也开始到中国寻求发展机遇，这些公司需要一个富有经验的合作伙伴来帮助自己在中国市场取得成功。对这些加拿大公司来说，富有经验的合作伙伴就是中国电信。”

Tan表示，中国电信在加拿大的办事处运营已超过五年，他说：“我们认识到，是时候成立一个功能完善的加拿大公司，以便更好地服务我们的客户。”