TD-LTE宽带集群资源管理功能设计

朱丽莎 王翔

摘要：针对集群系统对集群资源控制功能的要求，基于TD-LTE宽带集群技术，提出了一种高效、可扩展的集群资源管理方案。介绍了TD-LTE宽带集群系统的组成架构，详细描述了集群资源管理的功能、总体设计和实现架构、资源管理的关键处理流程和资源管理的实现过程，并通过集成测试验证了设计方案的可行性。

关键词：TD-LTE；宽带集群；集群资源管理

中图分类号：TP393文献标志码：A文章编号：1008-1739（2018）20-62-3

Design on Trunking Resource Management Functions Based on TD-LTE

ZHU Lisha， WANG Xiang（Hebei Far-east Communication System Engineering Co.， Ltd.， Shijiazhuang Hebei 050081， China）

0引言

集群通信系统作为专用移动通信手段在许多行业应用中发挥着重要作用[1]，随着国民经济的快速发展，以话音为主的传统窄带集群系统难以满足对宽带数据和视频应用融合的调度要求。近年来随着LTE通信技术的迅猛发展，宽带集群产品的应用愈加广泛[2-3]。集群资源管理（TSM）作为集群控制功能（TCF）的一部分，负责完成集群控制业务中主要的资源调度管理任务[4]。本文主要论述了集群资源管理模块的主要功能，详细分析了几个重要的信令流程，并通过TD-LTE宽带集群系统集成测试验证了设计方案的可行性。

1总体设计

1.1 TD-LTE宽带集群系统

TD-LTE宽带集群系统由宽带集群核心网TCN、集群终端、LTE数据终端、宽带集群基站T-eNB、宽带基站eNB、调度台DC和业务管理台组成[5]，如图1所示。

①集群终端通过集群Uu-T空中接口接入集群基站T-eNB，实现宽带数据和集群业务；

②LTE数据终端可以通过集群Uu-T空中接口接入集群基站T-eNB或通过Uu空中接口接入LTE基站eNB，实现宽带数据业务；

③集群基站T-eNB通过S1-T接口连接集群核心网TCN，LTE基站eNB通过S1接口连接集群核心网；DC调度台通过D接口连接集群核心网TCN，实现宽带集群调度业务。

1.2集群资源管理功能总体设计

集群资源管理（TSM）作为宽带集群核心网TCN的核心组成部分，主要功能包括：①集群用户的鉴权授权、注册注销和遥晕遥毙复活管理；②集群用户的个呼、组呼管理，包括信息查询和呼叫资源管理；③集群用户组的状态查询、订阅和更新及关联管理。此外，为满足集群系统高可用性的需求，还包括集群业务的冗余功能[6]。

1.2.1设计实现架构

基于宽带集群核心网对集群资源管理功能的要求，综合考虑高并发、可扩展的特点，设计集群资源管理（TSM）的组成架构如图2所示。

1.2.2模塊功能

（1）注册管理模块

注册管理模块负责集群用户的注册注销管理，集群用户类型分为集群手持终端、集群调度台及集群车载台等。注册管理模块将集群用户的注册信令封装成diameter消息，发送给eHSS，进行集群用户的鉴权，并根据eHSS的回复信令，响应该集群用户的注册事件，注销亦然。

遥晕遥毙复活管理分为在线模式和离线模式：①在线模式：集群用户在线状态下的遥晕遥毙复活操作，先修改系统侧（通知eHSS）的终端状态，再修改终端侧的状态；②离线模式：集群用户离线状态下的遥晕遥毙复活操作，此时发起的终端状态修改仅仅通知给eHSS，而并未发送至集群终端，等到集群终端注册时再执行终端侧的遥晕遥毙复活操作。此外，注册管理模块还负责集群用户在线状态信息的推送。

（2）呼叫管理模块

呼叫管理模块负责响应来自集群呼叫控制中心的集群用户、组的信息查询消息，提供用户组发起呼叫所需的基本参数、状态参数和呼叫参数等信息。当用户组的信息足以发起呼叫后，呼叫业务模块为主被叫用户、组分配上下行带宽资源，分配成功后即可建立呼叫，呼叫释放时，负责收回已分配的带宽资源。呼叫业务模块还负责呼叫各方的呼叫状态的维护任务，在呼叫建立和释放、组呼话权切换时呼叫状态信息的推送任务以及提供对外接口，可随时查询集群用户、组的呼叫状态信息。

（3）状态管理模块

状态管理模块负责处理用户、组的各类订阅、取消订阅、查询及推送等事件，并在集群用户和组的相应状态发生改变时，将状态改变事件推送给订阅者。

状态管理模块负责维护的订阅状态关系包括：①用户和组对应关系属性获得、推送；②用户注册状态获得、推送；③用户呼叫状态获得、推送；④组呼叫状态获得、推送；⑤系统在线通话状态获得、推送。

1.3关键处理流程

选取集群资源管理功能的几个关键处理流程，详细说明集群资源管理功能的实现过程。包括集群注册流程、集群呼叫流程和和状态订阅流程。

（1）集群用户注册流程

流程说明：①终端发送注册请求到宽带集群接入网，由其通知集群资源管理启动注册流程；②集群资源管理分配注册资源，向eHSS申请注册鉴权，检查注册用户是否合法；③集群资源管理收到鉴权响应后，如果合法则继续执行数据拉取流程；④收到数据拉取结果后向终端回复注册响应，如图3所示。

（2）集群用户呼叫流程

流程说明：①终端发送呼叫建立请求到宽带集群接入网，由其通知集群资源管理启动呼叫流程；②集群资源管理查询用户信息，判断其是否具备发起该呼叫的权限；③集群资源管理分配呼叫资源，修改用户状态，并返回呼叫建立响应，如图4所示。

（3）状态订阅流程

流程说明：①终端发送状态订阅请求到宽带集群接入网，由其通知集群资源管理启动订阅流程；②集群资源管理查询用户信息，判断其是否具备订阅指定目标的权限；③集群资源管理分配订阅资源，建立订阅关联关系，并返回状态订阅结果，如图5所示。

2测试验证

为了验证集群资源管理设计方案是否合理可行，通过模拟某项目部分应用场景，使用TD-LTE宽带集群产品搭建了测试环境，进行宽带终端注册、呼叫和订阅流程测试。部署了TD-LTE宽带集群系统和调度台，并配置了LTE集群手持终端，测试结果如表1所示。

结果分析：通过上述测试，可以看到所设计的集群资源管理方案可以满足宽带集群系统对于集群核心网的要求，验证了设计方案的可行性。

3结束语

提出了一种宽带集群系统中集群资源管理功能的设计方案，为宽带集群系统控制面实现提供了详细的设计参考，并搭建测试环境验证了方案的可行性，设计方案满足宽带集群系统对业务信令高可用、可扩展的要求。伴随着宽带通信技术的发展，宽带集群已成为集群通信系统发展的必然趋势，TD-LTE宽带集群通信系统以其自身的独特优势，在未来的集群通信领域具有广阔的应用前景[7]。

参考文献

[1]吴志斌，周昌盛.TD-LTE宽带数字集群核心网设计[J].设计与实现，2015（13）：62-68.

[2]张东瑞，孙小婷.LTE宽带集群的系统架构及业务分析[J].数字技术与应用，2013（7）：22-23.

[3]张婧.TD-LTE宽带集群技术在城市轨道交通中的应用[J].电子科技，2016，29（7）：120-123.

[4]孙聪.TD-LTE集群通信系统中的资源分配研究[D].重庆邮电大学，2013.

[5]王晓曼，刘洋，甄义，等.LTE宽带集群通信技术发展及应用[J].价值工程，2015（7）：63-64.

[6]王军平，赵敏.LTE寬带集群在地铁行业的列车调度应用[J].计算机与网络，2016，42（7）：67-72.

[7]李贵森，王瑜琦，钱志红，等.浅析数字集群宽带化发展趋势[J].移动通讯，2013，（18）：25-29.