寬窄帶集群融合通信解決方案

于偉峰 普天信息技術有限公司高級工程師

寬窄帶集群融合通信解決方案

于偉峰 普天信息技術有限公司高級工程師

總結了窄帶集群和LTE寬帶集群各自的特點，介紹了寬窄帶集群融合通信解決方案的技術特點、架構以及典型應用。

LTE 集群通信 TETRA 融合通信

1 引言

以MPT1327、TETRA、PDT為代表的窄帶集群通信系統，呼叫時延短，可組呼群呼，指揮調度效率高，是一種高效能的專業無線通信系統，在政府、公共安全、應急通信、電力、民航、石油化工和軍隊等領域已得到了廣泛的應用。傳統窄帶集群系統的優點是頻段低，路徑損耗小，覆蓋范圍廣，但劣勢在于，傳輸帶寬窄，僅能提供語音服務，無法提供寬帶傳輸以及視頻應用，難以滿足復雜場景下的調度指揮需求。

而隨著移動互聯網的飛速發展以及全球無線城市的大規模建設，寬帶化成為整個無線通信的發展趨勢。集群通信系統在技術上向著系統IP化、業務多樣化、數據寬帶化、終端多模化的方向發展。LTE是目前主流的第四代移動通信技術標準，支持上行50Mbit/s/下行100Mbit/s的理論峰值速率。LTE寬帶集群系統正是以TD-LTE為核心技術，將TD-LTE技術的高速率、大帶寬與數字集群技術中的資源共享、快速呼叫建立、指揮調度等特點進行融合，是新一代的寬帶多媒體數字集群系統，可支持更為豐富的多媒體業務類型。以公共安全行業應用為例（見圖1），其典型應用包括：

（1）定點/移動高清視頻監控

圖1 基于LTE寬帶集群系統的行業應用

在LTE寬帶集群專網覆蓋范圍內，可架設無線攝像頭或采用車載/船載監控設備，對指定地點實現視頻監控及視頻聯網上傳。可支持多路720/1080P高清攝像頭，實現真正的高清畫質監控，畫面清晰流暢，可在根本上解決船只、車輛等移動設施內的實時高清監控問題，以及警方在日常巡邏、處理突發事件時的移動高清視頻監控需求。

（2）視頻組呼業務

現場情況往往非常復雜，有時候僅憑語音很難講清楚，這時視頻組呼業務就能發揮作用：用戶在進行語音組呼的過程中，開啟視頻組呼，將自身面部視頻或現場視頻傳輸給同組人。

（3）語音集群業務

LTE寬帶集群通信系統，提供低時延的語音指揮調度業務，提供組呼、群呼、PTT、優先級呼叫、緊急呼叫、監聽、包容呼叫、遲后進入、環境偵聽等基于語音調度的補充業務。可廣泛應用于需要團隊協作的場合。

（4）多媒體指揮調度業務

4G寬帶集群通信系統不僅提供人與人之間的指揮調度業務，更提供人與計算機系統之間的指揮調度業務；不僅傳遞語音信息，更可傳遞包括語音、圖片、圖像、文本數據于一體的多媒體信息。

（5）移動辦公業務

LTE寬帶集群通信系統提供的移動辦公業務，不僅能收發郵件和上網，更提供與行業事務緊密結合的移動辦公。后臺系統按流程順序將任務發給各階段負責人終端，流程各階段負責人用移動或固定終端向后臺系統反饋流程環節完成情況。該系統適合于移動情況下辦理電子業務流程，可減少差錯，提高公務辦理速度，可廣泛應用于警情處理記錄、物流記錄、安檢、現場取證、室外處置記錄等領域。

目前，國內已部署的LTE專網系統集中在1447～1467MHz以及1785～1805MHz頻段，與傳統的窄帶集群相比，LTE寬帶集群的劣勢在于，頻段相對較高，覆蓋范圍小，組網成本高。

2 融合通信的技術背景

LTE寬帶集群與傳統的窄帶集群各有優勢，兩者并不是絕對的競爭關系，而是可以互相依托、互為補充的。在一定時期內，傳統的窄帶集群以頻段低、覆蓋遠、產業鏈成熟為優勢，仍不失為一種高效的語音集群解決方案。如果能實現寬窄帶集群的真正融合組網，可充分兼顧窄帶集群的低成本、廣覆蓋與寬帶集群的多媒體、高速率優勢，幫助客戶節省投資，在成本、容量與質量之間取得最佳的平衡。

基于以上需求，業內推出了寬窄帶集群融合通信解決方案，充分發揮窄帶集群的覆蓋范圍廣、組網成本低的優勢，以及LTE寬帶集群的高速率、低時延、多媒體應用優勢，將TETRA、LTE寬帶集群系統、公網、移動衛星通信系統、視頻監控系統、GIS系統等原本各自分散獨立的功能子系統有機融合成一個多元化的新一代指揮通信平臺。實現固定與機動、寬帶與窄帶、有線與無線的完美融合；不管各人員、裝備以何種方式（有線、無線、公網、4G專網、WLAN、TETRA等）接入該系統，指揮中心均可實時掌控其當前狀態、所處位置，當出現突發事件時，即可根據既定預案做到命令一鍵全網下達，全員全域應急聯動。

3 融合通信系統架構

融合通信管理系統網絡由應用層、交換控制層、接入層和終端組成，其整體架構如圖2所示。

應用層提供的業務包括多媒體集群調度、視頻綜合、位置、數據、視頻會議、應急預案、維護管理等業務，并可提供二次開發的接口，進行新業務擴展。

交換控制層主要完成語音、視頻、數據、調度等業務的交換控制，主要包含集群核心網、SCC、UCP。其中，集群核心網負責LTE集群專網的業務控制，SCC負責與窄帶集群的互通，UCP負責其他接入方式下（如公網）終端的業務控制。集群核心網、SCC、UCP分別和業務融合子層存在接口，由業務融合子層進行統一控制，并且向業務融合子層上報用戶狀態和業務狀態信息。

接入層提供多種接入方式，系統支持數字集群接入和4G寬帶集群專網接入的統一交換控制，支持350M模擬集群的接入，與數字集群、寬帶集群業務互通。系統支持3G、4G公網智能終端通過公網接入到集群網絡中，支持終端通過Wi-Fi、WiMAX、衛星連接、光纖網絡連接、微波連接或者有線連接接入到集群網絡中，進行集群業務。

終端包含多種形態，如數字集群終端、寬帶集群終端、模擬集群終端、車載終端、CPE、通用智能終端等。可分別適用于不同的場景，為用戶提供集群業務或者數據業務。

圖2 融合通信管理系統架構

系統中與模擬集群的互通通過SCC（Switching& Control Center，交換控制中心）和模擬網關實現，系統中與其他公共網絡之間的互通，在UCP（Unified Communication Platform，統一通信平臺）實現，UCP通過網關與衛星網絡、公共網絡實現單呼的互通。UCP通過SIP中繼的方式，與IPPBX、中繼網關設備、語音網關設備進行一個對接，實現與傳統PSTN語音網絡、ISDN網絡、NGN網絡的融合。UCP側用戶、數字集群用戶、寬帶集群用戶發起組呼，調度臺用戶與模擬集群互通，均由SCC處理，通過模擬集群網關實現。融合后的SCC核心系統可以實現與當前市面上主流的不同廠家的不同制式無線通信系統實現互聯互通，如摩托羅拉、EADS、東方通信的TETRA數字集群系統；公安部PDT聯盟制定的PDT數字集群通信系統；原模擬MPT1327集群通信系統；國際通用的模擬常規對講通信系統等，并已在多地實現了實際商用互通，海能達PDT、東方通信PDT、優能MPT1327、普天LTE集群、東方通信TETRA已成功進行互聯互通。

通過融合通信方案將模擬集群系統、數字集群系統、寬帶集群系統、公眾移動通信系統、移動衛星通信系統、應急中心視頻會商系統、監控聯網系統等原本各自分散獨立的功能子系統有機融合成一個多元化的融合通信管理系統，可實現固定與機動、空中與地面、有線與無線的完美融合；實現全區域應急物資、救援力量等各種應急資源在電子地圖上進行統一標識、圖形化展示、共享服務；實現所有接入用戶無縫連接。構建一套廣域、行業間可相互隔離、多類型終端接入的多媒體融合通訊協同指揮系統。

4 業務應用

融合通信管理系統網絡將提供如下業務應用：

（1）提供語音、視頻和文本等多種方式的調度

通過終端提供的位置信息，對用戶進行實時有效的管理。首先，語音調度除了傳統的集群專網中組呼、單呼等調度功能外，系統還使得專網集群終端和公網智能終端實現集群對講功能，即實現廣域對講，克服了傳統集群對講系統的區域限制。其次，提供視頻調度和文本調度的功能，既可實現指揮中心對終端的視頻調度，也可實現終端與指揮中心之間、終端與終端之間一對一或一對多的視頻調度，并且可同時通過語音和視頻對用戶進行調度。提供強大的文本調度功能，指揮調度中心可以對網內終端文本廣播，也可以是指揮中心和終端之間的文本交互，支持一對一和一對多的文本調度模式。系統可根據網內終端的位置信息，實時或非實時地進行管理，也可以根據用戶在地圖上的位置，對該用戶同時啟動語音和視頻的調度。各地應急指揮綜合平臺系統是一個融合了多種接入方式、多種傳輸手段、多種業務的統一通信系統。

（2）提供全網音視頻通信統一調度管理業務

系統中的模擬集群終端、數字集群終端、LTE寬帶集群終端、公網移動終端、衛星終端、IP電話、普通電話等各種制式的語音終端需要實現統一語音通信調度管理。具有全網混合編組、單呼、組呼、可視單呼（視頻終端）、可視組呼（視頻終端）、視頻廣播（視頻終端）、視頻調度（視頻終端）、視頻監控（視頻終端）、視頻存儲（視頻終端）、話權管理、廣播呼叫、電話互聯業務、遲后進入、限時通話、動態重組、調度區域選擇、調度臺強插/強拆、遙暈/遙斃/復活等業務功能。

（3）提供全網視頻監控統一接入管理業務

在市級、省級范圍內，實現公安、交通、漁業、環保、氣象、城管、人防、海洋等各行業、各部門現有固定視頻監控源、移動視頻監控源及衛星通信裝備、視頻監控源，通過融合通信解決方案實現統一接入管理，按照統一的格式進行壓縮、存儲、分發、播放、調度等處理，實現各視頻監控源的統一調度接入與大屏展示等功能，滿足對突發事件應急指揮現場情況的實時掌握與領導輔助決策支持等應用需求。

（4）提供全網終端統一在線監控業務

為了能夠對突發事件進行高效快捷應急處置，通過本系統能夠調度人員實時掌握應急人員、單位以及物資裝備的當前位置、具體數量等信息。為指揮決策人員就近派遣人員、調配資源提供參考依據。

（5）提供全網信息統一展示業務

發生突發事件時，系統能夠對現場視頻圖像、應急物資裝備、人員/位置/數量、周邊交通狀況、附近社區信息、近期天氣變化等各種信息進行統一顯示。為指揮決策人員提供清晰直觀、真實客觀、精準細致的決策依據。

（6）全員全域統一指揮調度業務

指揮人員通過一臺機、一個屏、一張圖，就能對全網音視頻通信進行統一調度管理、全網視頻監控統一接入管理、全網終端統一在線監控、全網信息統一展示，并在此基礎上滿足對突發事件的監測監控、預測預警、信息報送、數據采集、實時溝通、資源調配、聯動指揮、集群對講、視頻調度、遠程會商、定位跟蹤等統一調度管理。

（7）全網設備統一管理維護業務

通過統一的網管系統，能夠更有效地管理融合通信管理系統網絡，能夠對全網各網元、子系統的設備狀態、運行情況、故障判斷、統計分析、網元配置和告警管理等信息進行統一管理、維護，能夠對全網終端實行統一的業務開通、數據配置、號碼分配、撥號規則等。

5 結束語

目前，寬窄帶融合通信解決方案已在政務、公安等多個行業領域得到了廣泛應用，能在LTE寬帶集群與客戶原有的窄帶集群之間實現互聯互通和統一調度，幫助用戶保護已有投資，在組網成本與網絡容量之間實現最佳平衡。該方案已廣泛部署并得到了客戶的高度認可，展望未來，融合通信方案必將成為產業的潮流。

1 鄭祖輝,陸錦華,丁銳,鄭嵐.數字集群移動通信系統.電子工業出版社.2008,1

2014-12-26）