TD-LTE宽带集群呼叫控制功能设计

朱丽莎

摘要：针对TD-LTE宽带集群呼叫业务，分析了不同呼叫类型的业务特点，提出了一种高可靠、低时延和主被叫独立管理的集群呼叫控制设计方案。介绍了TD-LTE宽带集群系统核心网的组成架构，阐述了宽带集群呼叫控制的主要功能和实现架构，对其关键业务的核心处理流程进行了说明，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；呼叫控制

中图分类号：TP393文献标志码：A文章编号：1008-1739（2018）19-66-2

Design on Trunking Call Control Function Based on TD-LTE

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

0引言

近年来随着LTE无线通信技术的迅猛发展，宽带集群产品更为人们所熟知。相比于传统窄带数字集群产品，宽带集群在宽带接入的基础上具备更快的数据传输，可以满足用户对于视频通信的需求，这使得宽带集群产品在轨道交通、公安人防以及电力等行业的应用也更加广泛[1-3]。集群呼叫作为宽带集群通信最为基本也是最为重要的业务，其信令控制功能是宽带集群核心网的核心功能。本文以集群呼叫业务实际需求为背景，设计了以高可靠性为前提，同时具备并发处理、多级优先处理和低延迟处理的呼叫控制实现方案，并通过TD-LTE宽带集群集成测试环境对所设计的集群呼叫控制功能进行了验证，证明了其可行性。

1总体设计

1.1 TD-LTE宽带集群核心网

TD-LTE宽带集群核心网是提供宽带集群业务的网络，包括eMME、xGW、eHSS、TCF和TMF五个逻辑实体，这些逻辑实体根据实际部署可合设形成实际网元设备[4-5]，分解结构如图1所示。

①eMME是移动管理实体，负责移动性和承载管理；

②eHSS是签约数据管理中心和鉴权中心，负责维护签约用户的信息；

③xGW是服务网关和数据网关，负责集群业务承载管理、集群数据路由和转发；

④TCF是集群控制功能体，负责集群呼叫/消息业务的调度管理；

⑤TMF是集群媒体功能体，负责集群业务的数据传输。

1.2集群呼叫控制功能设计

集群呼叫控制是集群控制功能体TCF的核心功能，负责完成集群呼叫业务的调度管理，具体功能实现包括：①支持集群音视频呼叫流程管理；②支持点对点的个呼和群组呼叫；③支持群组呼叫话权申请、授予、排队及抢占等一系列管理；④支持区域调度、强插、强拆及预占呼叫等复杂集群补充业务[6-7]。

1.2.1设计实现架构

基于宽带集群核心网对呼叫业务的要求，所设计的集群呼叫控制将以下2点作为设计原则：①呼叫高可靠性；②信令处理低时延。最终设计的呼叫控制架构如图2所示。

其中集群呼叫控制包括配置管理模块、高可用模块、话权管理模块、主叫管理模块和被叫管理模块5个模块，各模块功能如下：①配置管理模块：负责与操作维护中心进行通信，配置集群管理中心参数；②高可用模块：负责集群媒体管理中心的主备切换和冗余管理工作；③话权管理模块：负责维护整个系统呼叫建立、释放以及组呼业务的话权管理工作；④主叫管理模块：负责维护呼叫业务中的发起方的用户信息和用户鉴权；⑤被叫管理模块：负责维护呼叫业务中的被叫方的用户信息、用户鉴权及呼叫资源分配请求与处理。

1.2.2关键点说明

（1）呼叫控制高可靠性

为了避免呼叫过程中呼叫控制异常导致终端呼叫无人及管理错乱等问题，在设计时考虑了冗余的问题，其中利用系统的并联模型来提高系统的可靠性。将集群呼叫控制按照主备架的方式进行部署，在主架处理业务的同时也将呼叫相关数据备份到备架侧，若主架故障，则备架可以切换到主架状态，进行后续的呼叫控制工作。

（2）信令处理低时延

宽带集群系统对于呼叫的建立和话权的申请都有严格的时长要求，所以设计的集群呼叫控制采用主被叫分离控制的方法，即呼叫维护模块只控制整个呼叫流程，而使用主叫管理模块和被叫管理模块分别对主被叫信息进行维护，这样的设计使得模块分工明确，不仅可以减轻呼叫维护模块的压力，同时也达到了并发的性能要求，在多个终端同时发起呼叫信令时，集群呼叫控制可以分别进行处理，从而加快信令处理的速度。

2核心处理流程

2.1呼叫建立流程

呼叫建立流程如下：①终端发送呼叫建立请求到宽带集群接入网，由其通知集群呼叫控制启动呼叫流程；②集群呼叫控制依次向集群资源管理查询主叫和被叫信息并鉴权；③鉴权通过后，集群呼叫控制向集群资源管理申请主被叫资源；④收到响应后向被叫方发送呼叫建立指示；⑤被叫方响应呼叫后，将呼叫应答指示传递给主叫方，从而建立呼叫。具体流程如图3所示。

2.2話权管理流程

话权管理流程如下：①话权授权和释放由呼叫维护模块负责处理，每次话权变化需通知话权变化用户和组内其他用户；②话权申请终端将话权申请请求送到呼叫维护模块后，呼叫维护模块此时会向用户信息管理对应网元进行用户信息查询，呼叫维护根据返回的用户信息来完成是否授权的判断；③话权管理功能由呼叫维护模块进行管理，呼叫维护模块负责控制是否授权。具体流程如图4所示。

3测试验证

通过搭建TD-LTE宽带集群系统集成测试环境，对所设计的呼叫控制进行了验证，部署了TD-LTE宽带集群系统，并在系统中配置了LTE集群手持终端。测试结果如表1所示。

4结束语

以高可靠性和高处理速度要求为设计的出发点设计了宽带集群呼叫控制，并通过实际集成测试环境进行测试，完成了验证工作。结果表明，所设计方案可以完成呼叫管理及话权管理等功能，且处理速度完全满足相关的指标要求。随着LTE宽带集群系统的不断发展，宽带集群呼叫控制的功能也将更加被重视，还会为不同的业务场景开发不同的呼叫业务，功能的多样化注定了集群呼叫控制的可深入研究空间还很大，因此对于集群呼叫控制的研究还应更进一步。

参考文献

[1]李亚飞.TD-LTE专网宽带集群系统多模协议栈架构分析[D].北京：北京邮电大学，2013.

[2]隋宇，程小蓉，陈辉煌.基于TD-LTE的宽带集群通信系统研究[J].重庆邮电大学学报：自然科学版，2016，28（6）：777-782.

[3]叶万军.TD-LTE无线宽带集群系统在应急通信车的应用研究[J].赤子，2014（10）：255-256.

[4]刘玉峰.数字集群移动台直通模式呼叫控制的研究与实现[D].北京：北京交通大学，2011.

[5]庄伟胤.多媒体集群通信系统中心控制服务器的设计与实现[D].厦门：厦门大学，2014.

[6]李保全.地铁无线通信降级备用系统呼叫控制子系统的实现[D].西安：西安电子科技大学，2009.

[7]吉树新.一种数字集群优先呼叫业务的设计与实现[J].无线电通信技术，2015，41（3）：89-92.