关键词：TETRA   子网相关汇聚协议   分组数据业务

一、引言

    TETRA数字集群系统是一种高级专用移动通信系统，它将数字技术、集群技术、分组数据业务和指挥调度业务相结合，为用户提供丰富的无线指挥调度应用。TETRA数字集群系统中的子网相关汇聚协议层（Sub-Network Dependent Convergence Protocol: SNDCP）能够将与网络相关的业务映射到空中接口协议中，为无线用户提供诸如图片传输、电子邮件、网页浏览、全球定位系统（GPS）数据传输等多种分组数据业务。

二、TETRA数字集群系统分组域协议的体系结构

    根据国际标准化组织（ISO）提出的开放系统互联参考模型，TETRA数字集群系统协议栈至下而上分为物理层、数据链路层、网络层和应用层四层结构，TETRA数字集群空中接口提供面向下三层的连接，图1示出了TETRA系统分组域协议的体系结构。
    SNDCP是TETRA数字集群系统的网络层协议，位于MLE与IP层之间，为无线用户提供分组数据业务。通过业务接入点（SAP）上传输的原语，实现SNDCP与上下层之间的消息传递；通过空中接口上传递的协议数据单元（PDU），实现SNDCP对等实体之间的信息交互。

图一

三、SNDCP的功能及工作原理

    SNDCP主要实现分组数据协议上下文激活、去激活、分组数据信道建立、分组数据传输以及寻呼等功能。
1、PDP上下文激活和去激活的过程
    移动台在接入分组数据业务之前，需要进行分组数据协议（PDP）上下文激活。PDP上下文激活是由移动台发起的，主要包括协商PDP地址、移动台类型以及数据压缩等各种信息。图2示出了PDP上下文激活的过程。

    通过SN-NSAPI Alloc req原语，移动台用户应用触发PDP上下文激活。基站将接收到的ACTIVATE PDP CONTEXT DEMAND PDU进行解包，并对所携带的激活参数进行判断。如果满足激活条件，SNDCP就分别通过SN-NSAPI Alloc ind原语和ACTIVATE PDP CONTEXT Accept PDU向SwMI上层和移动台通知PDP上下文成功激活和协商结果。

2、分组数据信道建立的过程
    通常，在分配的辅助控制信道（亦称为分组数据信道（PDCH））上，进行PDP数据传输。在开始传送数据之前，通信双方建立一条高级链路，为数据传输提供分段和差错控制机制，以便保证分组数据有效可靠的传输，图3示出了分组数据信道建立的过程。

    通过SN-DATA req原语，移动台用户应用发起分组数据信道的建立。移动台通过带有“资源请求”参数的SN-DATA TRANSMIT REQUEST PDU向基站申请建立分组数据信道。只要移动台接收到基站的SN-Data Transmit Response PDU响应，立即请求建立一条高级链路。在上行链路中，移动台通过“保留请求”参数申请所需要的时隙数；在下行链路中，基站通过“时隙允许”参数分配信道。在基站和移动台协商成功之后，通过SN-QoS ind原语，分别向基站和移动台的上层通知高级链路建立成功。

3、分组数据传输的过程
    分组数据传输可采用确认和无确认的数据传输模式。当使用无确认的数据传输模式时，SNDCP将发送出去的数据立即清除。当使用确认的数据传输模式时，SNDCP需要保存已发送的数据包，在对方LLC确认接收到该消息之后，才可以清除缓冲区数据，从而提高了传输的可靠性。
    SNDCP可以使用多种协议压缩技术对协议首部和数据进行压缩，以便提高传输的有效性，例如：TETRA分组数据中的数据压缩技术主要采用ITU-T（国际电信联盟）推出的V.42bis，该技术利用LZW（Lempel-Ziv and Welch）算法，将数据进行4:1的压缩，并能够对已压缩过的文件（例如：ZIP文件）进行进一步压缩。

4、分组数据寻呼机制
    当下行数据业务到达SwMI时，由于SwMI不能确定移动台的确切位置（一个注册域含有多个小区），需要通过寻呼来寻找移动台。
    此外，由于不同类型移动台支持呼叫、短消息以及分组数据业务并发的程度是不一样的，在建立分组数据业务之前，SwMI必须询问移动台当前能否使用分组数据业务。图4示出了SwMI寻呼移动台的过程。

四、功能开发

1、开发环境
    选用Telelogic公司的Tau G2作为协议栈开发的软件开发平台。Tau G2是一种实时的软件开发和测试工具，可以将可视化的状态图模型转化成产品级的应用程序，使编程人员专注于解决高层次问题和新功能的开发。此外，在编程过程中，Tau G2可以跟踪和分析系统的行为，有助于开发初期就能够发现和消除错误。
    在编程过程中，使用标准可视化的UML2.0作为开发语言。UML语言综合传统编程的灵活性和建模语言的快速性，其对系统构架和行为的有效描述可以缩短程序开发周期。

2、开发流程
    为了方便程序的开发、升级以及维护，首先按照功能将SNDCP划分成多个子模块进行开发，然后定义层与层之间的接口函数（即原语）。PDU用于对等实体之间的信息交互，对下层是透明的（无法解包），SNDCP必须能够对SN-PDU进行编解码，并能够处理PDU结构体参数。依据协议标准，采用UML语言对协议结构和行为进行描述；最后进行功能测试，验证其与协议标准的一致性，图5示出SNDCP的开发流程。

3、仿真结果
    在进行功能开发之后，利用Tau G2 Suite测试套件所支持的TTCN-3测试语言编写测试用例，验证实现结果与协议标准的一致性。图6示出了上行分组数据传输的仿真结果。

程序测试分三个阶段进行：
    在第一阶段（即：上下文激活）中，移动台发起ACTIVATE PDP CONTEXT DEMAND PDU请求激活，在激活成功之后，SwMI返回ACTIVATE PDP CONTEXT ACCEPT PDU。
    在第二阶段（即：分组数据信道处理）中，移动台通过SN-DATA TRANSMIT REQUEST PDU请求建立分组信道，SwMI通过SN-DATA TRANSMIT RESPONSE PDU建立分组数据信道。
    在第三阶段（即：分组数据传输）中，移动台通过SN-DATA PDU传输分组数据。
其仿真结果与《ETS 300 392-2 TETRA V+D Part 2: Air Interface》协议标准一致，通过测试。
 
五、结束语

    随着TETRA数字集群分组数据传输技术的不断发展，TETRA数字集群系统能够为用户提供更加丰富的无线数据指挥调度业务和应用，分组数据业务也将成为未来数字集群通信的发展趋势。SNDCP协议的开发对TETRA数字集群协议栈的开发具有一定的参考价值，为我国自主知识产权的数字集群移动通信系统开发提供经验。

参考文献
[1] ETS 300 392-1 TETRA V+D Part 1: General network design.
[2] ETS 300 392-2 TETRA V+D Part 2: Air Interface.
[3] 郑祖辉 鲍智良 等编著  数字集群移动通信系统  电子工业出版社  2001年
[4] 宋贸强 等编著  通信软件设计基础  北京邮电大学出版社  2001年

北京交通大学 梁海涛     吉林网通公司通化分公司 张涛