張成斌

摘要：基于交換中心異地容災(zāi)備份的設(shè)計思想，提出了一種基于TETRA數(shù)字集群異地容災(zāi)系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)方案。描述了異地容災(zāi)系統(tǒng)的設(shè)計架構(gòu)，詳細闡述異地容災(zāi)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，包括系統(tǒng)多級冗余方案設(shè)計和系統(tǒng)倒切方案設(shè)計。解決在極端情況下，避免由于單個交換中心故障造成整個無線系統(tǒng)不可用，增強了無線系統(tǒng)的可靠性。

關(guān)鍵詞：數(shù)字集群系統(tǒng)；異地容災(zāi)；冗余；倒切

中圖分類號：TN929文獻標志碼：A文章編號：1008-1739（2020）04-60-4

0引言

TETRA數(shù)字集群移動通信是一種專業(yè)的數(shù)字集群指揮調(diào)度通信系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于政府、應(yīng)急、地鐵等公共安全領(lǐng)域，隨著TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的大量部署，提高系統(tǒng)可靠性與可用性越來越受到重視，并且也已經(jīng)成為業(yè)界關(guān)注的重要課題[1-2]。

TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)中大部分設(shè)備廠商采用具有主備冗余能力的交換管理控制中心來提高系統(tǒng)的可靠性[3]，該方法有一定的局限性。當交換管理控制中心整體故障時，整個無線通信系統(tǒng)將無法對外提供服務(wù)。還有部分廠商采用雙交換管理控制中心容災(zāi)機制，但雙交換管理控制中心之間大多采用冷備工作模式，大大降低了因單個交換管理控制中心故障時業(yè)務(wù)的恢復(fù)效率。

本文設(shè)計了一種TETRA數(shù)字集群異地容災(zāi)的方案，通過對核心設(shè)備中心控制器的異地容災(zāi)冗余部署，提高了核心設(shè)備容災(zāi)能力。在實現(xiàn)異地容災(zāi)功能的基礎(chǔ)上，考慮到控制中心整體切換的影響面和操作便利性，方案能有效防止因控制中心單點故障導(dǎo)致無線通信系統(tǒng)無法提供服務(wù)。

1總體設(shè)計

TETRA數(shù)字集群異地容災(zāi)系統(tǒng)的2個交換管理控制中心以主備用方式工作。全線基站、業(yè)務(wù)設(shè)備作為系統(tǒng)下的外圍接入設(shè)備，分別通過傳輸網(wǎng)絡(luò)與中心控制器互聯(lián)互通。

TETRA數(shù)字集群異地容災(zāi)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。主用控制中心和備用控制中心互為鏡像容災(zāi)備份的2套中心控制器設(shè)備，2套控制中心之間通過3條傳輸鏈路相互連接，其中一條傳輸鏈路負責(zé)中心控制器之間的數(shù)據(jù)冗余，另2條傳輸鏈路分別負責(zé)外圍接入設(shè)備、業(yè)務(wù)設(shè)備和全線基站的傳輸鏈路冗余。

通過系統(tǒng)的多級冗余，確保主備用控制中心的中心控制器中的配置數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)冗余同步，通過倒切方案設(shè)計，提高了基站設(shè)備、業(yè)務(wù)設(shè)備在不同應(yīng)用場景的可用性。

2系統(tǒng)多級冗余方案設(shè)計

設(shè)計了一種多級冗余方案，通過該方案設(shè)計，保證系統(tǒng)內(nèi)核心設(shè)備中心控制器的異地容災(zāi)、基站設(shè)備的雙歸屬和調(diào)度業(yè)務(wù)能夠具備接入2個交換中心的能力。

2.1中心控制器冗余

中心控制器作為TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的核心管理設(shè)備，負責(zé)整個系統(tǒng)的業(yè)務(wù)控制管理、呼叫控制管理、數(shù)據(jù)傳輸管理、基站設(shè)備接入管理和業(yè)務(wù)設(shè)備接入管理等功能。中心控制器的異地容災(zāi)冗余，能夠提高整個TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的可靠性和可用性[4-5]。方案中需要部署2套獨立的中心控制器設(shè)備，保證中心控制器的冗余備份。中心控制器的容災(zāi)冗余主要借助HA高可用多節(jié)點群集中間件來實現(xiàn)，中心控制器冗余架構(gòu)如圖2所示。

TETRA數(shù)字集群異地容災(zāi)業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件通過HA中間件進行通信，HA中間件可實現(xiàn)功能如下：

①中心控制器下用戶配置數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)設(shè)備配置數(shù)據(jù)和基站配置數(shù)據(jù)的雙向冗余自動同步。

②呼叫數(shù)據(jù)、用戶注冊信息、基站注冊信息和業(yè)務(wù)設(shè)備的接入信息的雙向冗余自動同步。

③中心控制器之間的工作角色切換控制。

主備用控制中心的中心控制器通過主備中心數(shù)據(jù)冗余鏈路實現(xiàn)兩兩相互容災(zāi)冗余備份，容災(zāi)備份的2個中心控制器之間的配置數(shù)據(jù)相同，動態(tài)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)雙向?qū)崟r同步。

當主用控制中心的中心控制器故障后，HA中間件可立即感知到主用控制中心的異常狀態(tài)，這時，在另外一個備用控制中心的中心控制器會根據(jù)同步過來的動態(tài)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和靜態(tài)配置數(shù)據(jù)建立資源索引，恢復(fù)原主用控制中心的業(yè)務(wù)，包括注冊信息、呼叫信息等，并且自動切換為主用工作角色。系統(tǒng)內(nèi)的各個基站和業(yè)務(wù)設(shè)備將根據(jù)中心控制器的工作角色，將業(yè)務(wù)自動倒切到另外一個備用控制中心的中心控制器上。

2.2基站雙歸屬設(shè)計

TETRA數(shù)字集群異地容災(zāi)系統(tǒng)基站設(shè)備和業(yè)務(wù)設(shè)備是2個交換管理控制器共用的設(shè)備，各個基站同時與主備用控制中心的中心控制器建立連接，如圖3所示。

2.3業(yè)務(wù)設(shè)備冗余設(shè)計

業(yè)務(wù)設(shè)備主要有調(diào)度臺、錄音和網(wǎng)管等設(shè)備，主要是提供統(tǒng)一指揮調(diào)度功能、錄音功能和網(wǎng)管告警監(jiān)測功能；業(yè)務(wù)設(shè)備通過業(yè)務(wù)交換機接入到TETRA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的中心控制器，如圖4所示。當主用控制中心的中心控制器故障后，主用控制中心的業(yè)務(wù)設(shè)備通過業(yè)務(wù)交換機可以連接到備用控制中心，繼續(xù)提供服務(wù)。