MCS系統的應用研究

范珂 董雷

摘? ?要：MCS作為3GPP制定的國際寬帶集群標準，為專網行業用戶提供了語音、視頻、數據業務，并且完整支持各級系統之間的互聯互通。文章針對MCS系統，從標準演進、系統組成、系統特點、未來前景等角度進行了應用研究和探討。

關鍵詞：關鍵業務服務;通信技術;關鍵任務系統

1? ? 專網發展現狀

隨著通信技術的發展，行業專網用戶對傳統語音集群業務以外的其他業務提出了更高的要求;高速數據業務以及圖像、視頻等寬帶多媒體業務的需求不斷涌現。

傳統窄帶專網，如TETRA，PDT，P.25都是由某個企業、行業、國家制定的標準，且無互聯互通標準。關鍵業務服務（Mission Critical Service，MCS）系統之前的寬帶專網亦是如此，不同系統之間無法互聯互通。為此，第三代合作伙伴計劃（3rd Generation Partnership Project，3GPP）標準組織基于長期演進（Long Term Evolution，LTE）架構，提出了MCS系統，為各種專網客戶提供關鍵任務服務。

2? ? MCS標準演進之路

在Rel-12中，3GPP已經定義了關鍵任務服務的支撐框架：eMBMS，GCSE以及ProSe D2D。2015年4月，3GPP設定特別工作組SA6小組，定義Rel-13關鍵任務通信機制（Mission Critical Push To Talk，MCPTT）業務，提供高質量、高可靠的語音服務。2017年12月，3GPP SA6發布Rel-14，在業務方面，除已有MCPTT的業務之外，提供了任務關鍵視頻（Mission Critical Video，MCVideo）和任務關鍵數據（Mission Critical Data，MCData）服務。

2018年12月，3GPP在R15中提供MCS系統互通互聯功能。2019—2020年，3GPP將在R16中完善高速鐵路和船舶集群業務協議。MCS標準演進路線如圖1所示。

3? ? MCS系統的組成結構

MCS系統的組成結構如圖2所示，左側部分為標準的LTE網絡，空口支持eMBMS組播。MCS服務相關的網元如下：（1）接入管理服務器，作為用戶的接入管理服務器，實現用戶業務管理、EPC承載管理等功能。（2）控制服務器，負責單呼、組呼的業務控制。（3）組管理服務器，負責群組的建立、刪除、更新以及組成員管理。（4）配置管理服務器，負責終端配置數據、用戶簽約數據、網元業務配置數據的管理。（5）用戶ID管理服務器，負責用戶的身份鑒權以及用戶業務ID管理。（6）密鑰管理服務器，負責管理密鑰的生成、分發等功能，用來保證用戶信令和媒體的保密性和完整性。

4? ? MCS系統的特點

（1）全球統一：3GPP是由中國、歐洲、美國、日本、韓國、印度6個國家及地區的通信機構組成，是事實上的通信標準制定機構。全球統一的寬帶集群標準將給業主帶來質優、平價、高效以及可互聯互通的集群寬帶系統。

（2）高速接入：MCS借助LTE的高速傳輸能力，上下行速率可以達到50～100 Mbps，端到端傳輸時延小于300 ms，可以為用戶提供高速的寬帶接入服務。

（3）豐富業務：MCS標準目前定義了MCPTT，MCVideo和MCData等服務。其他服務，比如未來鐵路移動通信系統和海洋通信（Maritime）等服務也在制定過程中。首先，MCPTT業務提供清晰的集群語音業務，例如單呼、組呼等語音服務[1]。其次，MCVideo提供實時和非實時視頻傳輸，例如獲取犯罪現場或自然災害事發地的視頻圖像;從空中無人機、車載攝像設備和警員穿戴式攝像設備獲取現場視頻并進行實時傳輸;在處警過程中將失蹤人員照片發送給現場警員;將發生火災的建筑圖紙發送給在途的消防人員。最后，MCData提供可靠的MC數據服務，例如在醫療救護過程中遠程獲取病人信息，協助評估;生物信息識別，利用專業設備，通過數據分析等各種方法協助客戶迅速嫌疑人。

（4）系統互聯：MCS定義了完善的系統互聯方案：Interconnecting and Migration和Interworking。通過Interconnecting and Migration，MCS系統可以實現全球范圍內的互聯互通。通過Interworking，MCS系統可以實現和異系統（TETRA/P.25）之間實現互聯互通。

（5）靈活組網：MCS系統架構定義清晰、合理，重用性高，部署靈活。MCS集群應用和底層承載是高度解耦合的，無論底層承載是LTE，WiFi或者MESH，MCS均能適配。

（6）標準可演進：可以無縫支持未來的5G，6G網絡，具有其他系統無法比擬的天然優勢。

5? ? 部署情況及市場份額

由于MCS是3GPP制定的事實上的國際寬帶集群標準，因此應用范圍極廣，僅在公共安全領域，美國、英國、歐洲、中西亞、俄羅斯均計劃部署MCS系統。已有數據顯示：MCS全球每年設備銷售和服務市場總額可以達到預計200億美金。圖3是具體各個行業所占比例。

6? ? 結語

可以預見，隨著行業用戶對于寬帶專網需求的進一步提升、MCS上下游產業鏈的不斷完善（高通等主流芯片廠家已經推出支持MCS的芯片）以及5G時代的提前來臨，MCS在公共安全和行業領域必然擁有廣闊市場。

[參考文獻]

[1]聶寧.面向LTE-R的關鍵任務通信機制（MCPTT）的研究[D].北京：北京交通大學，2018.

Research on the application of MCS system

Fan Ke1， Dong Lei2

（1.Hytera Communication Co.， Ltd.， Shenzhen 518057， China; 2.Pactera Pactera Technology

International Limited Co.， Ltd.， Dalian 116023， China）

Abstract：As the international broadband cluster standard established by 3GPP， MCS provides voice， video and data services for users in private network industry， and fully supports the interconnection between systems at all levels. In this paper， the application research and discussion of MCS system are carried out from the point of view of standard evolution， system composition， system characteristics and future prospect.

Key words：mission critical service; communication technologies; mission critical system