1 集群调度系统
1.1 标准体制
目前两种常见的标准体制是MPT1327信令和TETRA集群系统。信令代表了交换系统和移动系统间进行传输的地址信息, 比如建立呼叫、分配信道等等, 而MPT1327信令是一种用于专用信道集群通信的信令。MPT1327标准组网比较灵活, 根据实际情况可以组建成大、中、小容量的集群系统;由于这种信令用20位二进制位表示地址, 所以就信令本身而言, MPT1327容量比较大、传输速度比较快, 而且有很强的抗干扰能力;但是, 它只是比较适用于组群通信方式, 而对有线通信连接方式则不太适用。
TETRA集群系统也有比较灵活的组网方式, 同样适用于大中小型系统;另外, TETRA集群系统包括射频、调度以及互联三个子系统, 不同的系统模块间有可以互联的接口, 这些接口组成了TETRA标准;此标准是公开的, 所以不同厂商可以根据系统的实际情况决定集群系统的容量。TETRA标准仅仅规定了标准接口, 而对集群系统的网络接口没有特殊要求。
1.2 调度系统组成
TETRA集群系统虽然规定了不同系统模块间互联的接口, 但这些接口并不包括交换中心和基站的接口, 而是将这二者统称为SwMI, 基于这个原因, 不同的厂商对交换和基站可能会有不同的划分方式。根据对集群系统的大量研究, 本文将TETRA集群调度系统分为调度终端、调度交换控制器和外围设备三大部分。
调度交换控制器是集群调度系统与外界连接的枢纽, 其目的是建立基站和集群调度系统间的呼叫, 同时还与调度终端相连。调度终端存储集群用户的资料, 与麦克风等外围设备相连, 实现调度系统的具体功能[1]: (1) 入网控制。调度系统的中央处理单元存储了用户数据库, 调度管理人员可以依据此数据库控制用户接入集群系统, 实现用户入网控制。 (2) 动态重组。对于抢险救灾等突发情况, 有时需要组织几个属于不同通话组的用户进行会话, 也就是要实现用户的动态重组。此时需要集群调度系统在终端上执行相关的命令, 然后由控制信道通知调度系统执行具体操作。经过动态重组后的用户分配的是临时信道, 但仍然属于原通话组, 所以仍然可以参与原通话组的呼叫。 (3) 遥毙功能。对于丢失的移动台, 或者欠费用户, 可以通过终端禁止其继续使用, 这就是集群调度系统的遥毙功能。
2 IP媒体流的实时性
集群调度系统主要用于语音通信, 因此要求比较高的实时性, 常用的IP媒体流的实时传输控制协议主要有:“实时传输协议”和“实时传输控制协议”。
语音等多媒体数据量比较大, 所以在传输过程中很难预测数据的具体到底时间, 采用了时间标签等机制的实时传输控制协议巧妙地解决了这一问题。实时传输协议 (RTP) 的主要任务是为IP网络媒体流提供时间信息, 同时实现IP媒体流的同步, 所以实时传输协议和TCP协议等传统的传输层协议不同, 并不十分关注数据传输的高可靠性, 而更重视数据的实时性。语音信息等流媒体数据在发送的同时, 发送端将时间标签置于数据包内, 接收端按照数据包内的时间标签将所有的数据包恢复为原样。应该注意的是, 像UDP协议那样, 实时传输制协议只负责流媒体数据的传输, 并不负责数据同步, 数据同步功能交由应用层协议实现。虽然RTP是传输层协议, 但它并不具备传输层协议的完整功能, 而是将控制、数据报文分开, 提高了RTP协议的灵活性。
实时传输协议 (RTP) 本身并不具备完整的传输层协议功能, 这还需要实时传输控制协议 (RTCP) 的帮助, RTP和RTCP共同完成流媒体数据的流量控制和拥塞控制。当RTP会话开始后, 系统会周期性发送RTCP数据包, 根据这些RTCP数据包返回的信息监听当前的服务质量。由于RTCP数据包中包括已发送的数据包数量以及丢失的数据包数量等数据, 所以系统可以根据实际情况调整流媒体数据的传输速率, 从而以最小的开销和代价最大话传输效率, 实现真正意义上的实时性。
3 IP组播及软交换技术
在分析了集群调度系统的呼叫、调度流程后, 本文借助软交换协议实现集群调度系统的可靠运行, 从而为集群调度系统的呼叫和调度提供一定的保障。软交换技术要借助Socket实现网络编程, 而Socket又包含TCP和UDP两种传输方式:TCP (传输控制协议) 是可靠的面向连接的协议, 数据传输之前需要先进行连接, 能够保证数据传输的质量, 可以对报文重新排序, 数据包丢失后会重传;UDP (用户数据报协议) 是不可靠的面向无连接的协议, 数据传输前并不需要建立连接, 只负责数据包的传输, 而不管数据包能否正常到达, 并没有流量控制和拥塞控制, 数据包丢失后不会重传。
考虑到集群调度系统中所有的终端设备都可以充当服务器的功能, 所以终端一般都是对等的;另外, 语音数据传输的实时性也不允许建立TCP连接, 所以比较适合用UDP传输协议传送语音数据。集群通信系统内经常需要点对点通话和多方会话多方会话最好的实现方式就是IP组播技术。
IP组播技术建立了特定的组播群组组播源发出的数据包能够到达群组内的多个接收者, 非群组成员不能收到数据包。采用IP组播技术后, 网络流量得到一定的控制, 同时也提高了带宽的利用率;另外, 组播群组外的用户无法收到数据包, 这也提高了网络流量的安全性。
4 结语
集群技术发展以来, 对集群调度系统的需求也不断增长, 但在开发TETRA集群系统的同时, 如何提高集群语音数据传输的实时性是一个重要的问题。本文对集群调度系统的标准体制进行了研究, 并以此为基础介绍了影响语音数据实时传输的技术, 相信会对集群系统的发展起到一定的借鉴作用。
摘要：集群通信技术具有快捷、便利、信道共享的优点, 能够比传统的通信方式更加适用于跨地市间的通信。但传统的模拟集群通信系统容量较小、不易于联网, 且频率利用率较低, 因此数字集群系统已成为集群通信的必然发展趋势;本文对集群调度系统的标准体制进行了研究, 并介绍了其主要技术IP媒体流、IP组播技术, 以提高集群调度系统的服务质量。
关键词：IP网络,集群系统,传输控制,组播
参考文献
[1] SJ/T-11228-2000.数字集群移动通信系统体制[S].中国信息产业部:2005.
[2] 孙昕, 李海.TETRA数字集群空中接口协议栈体系结构分析[J].移动通信, 2008 (2) :34～37.
[3] 徐小涛.数字集群移动通信系统原理与应用[J].人民邮电出版社, 2008, 56～61.