融合通信系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

李 川，張金鵬，胡紹凱，王菁怡

（河北遠東通信系統(tǒng)工程有限公司，河北 石家莊 050200）

0 引言

近年來，隨著科技強警戰(zhàn)略的大力實施，公安事業(yè)取得了長足發(fā)展與進步[1]。各地公安在指揮通信的建設上投入了巨大的人力物力，包括衛(wèi)星通信系統(tǒng)、有線通信系統(tǒng)、無線集群通信系統(tǒng)、視頻會議、4G/5G圖傳、視頻監(jiān)控等。各個系統(tǒng)側(cè)重點不同，在不同的方面都對公安指揮通信貢獻了力量。

隨著越來越多通信系統(tǒng)的建設，在實際使用中也造成了一些不便；另外，在系統(tǒng)互聯(lián)互通方面和向業(yè)務應用提供音視頻、數(shù)據(jù)一體化通信支撐方面都存在很多不足[2-4]，主要包括：

（1）多種類型通信系統(tǒng)融合的問題。各通信系統(tǒng)涵蓋語音、視頻、數(shù)據(jù)多種類型，協(xié)議標準不一、傳輸鏈路不同、使用模式各異，通信系統(tǒng)之間“孤島”現(xiàn)象嚴重，缺少橫向互聯(lián)互通和跨網(wǎng)系的互控能力。

（2）缺少高效可用的通信支撐基礎平臺。各地公安局現(xiàn)有的模式是，如果一套業(yè)務系統(tǒng)1對通信系統(tǒng)A和通信系統(tǒng)B有對接需求，則業(yè)務系統(tǒng)1分別與通信系統(tǒng)A和通信系統(tǒng)B進行對接，如果再有另一個業(yè)務系統(tǒng)2對通信系統(tǒng)A和通信系統(tǒng)B有對接需求，則業(yè)務系統(tǒng)2再分別與通信系統(tǒng)A和通信系統(tǒng)B進行對接。這種模式造成了市局現(xiàn)有業(yè)務系統(tǒng)與通信系統(tǒng)間復雜的邏輯關系，并容易出現(xiàn)重復建設。

（3）缺少融合多種通信手段的辦公通信客戶端。基層工作人員同時使用多種通信方式，需攜帶多種通信終端，大大降低了的通信效率。

（4）缺少面向指揮中心的一體化、智能化的通信資源管理系統(tǒng)。公安部門維護管理著多套不同制式、不同類型的通信系統(tǒng)和大量的終端設備，但沒有一套一體化、智能化的通信裝備管理系統(tǒng)對這些設備進行日常統(tǒng)計、報表生成、資源普查等管理。

針對上述問題，本文設計了一個融合通信系統(tǒng)，明確了各種通信系統(tǒng)的接入方式和可能的使用場景。

1 概述

融合通信系統(tǒng)向下接入集群通信系統(tǒng)、數(shù)字常規(guī)通信系統(tǒng)、公網(wǎng)電話系統(tǒng)、SIP電話系統(tǒng)等語音調(diào)度系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)、圖傳系統(tǒng)等視頻調(diào)度系統(tǒng)，位置、短消息、裝備管理等數(shù)據(jù)信息；向上以SDK、接口等形式為業(yè)務應用系統(tǒng)提供支撐。融合通信系統(tǒng)包含語音融合、視頻融合、位置融合、短消息融合及裝備管理等能力，提供融合通信客戶端，有機地將各種異構系統(tǒng)橫向集成、縱向貫通，方便民警使用。

2 融合通信系統(tǒng)方案設計

2.1 系統(tǒng)架構

圖1 系統(tǒng)架構圖

系統(tǒng)的整個架構分為四層，分別為應用層、服務層、接入層和通信系統(tǒng)。

應用層包括多媒體調(diào)度客戶端、調(diào)度臺、辦公客戶端和移動客戶端以及業(yè)務應用系統(tǒng)。應用層主要為人機交互提供多種形式，涵蓋了主流的操作系統(tǒng)和操作平臺，方便各類用戶在不同環(huán)境下使用。

服務層包括系統(tǒng)的核心服務。通過融合通信主機，為融合通信系統(tǒng)提供音視頻通信、呼叫控制等基礎通信調(diào)度功能，提供視頻調(diào)度、圖上調(diào)度等增強調(diào)度功能，提供即時消息、短消息、傳真和位置等數(shù)據(jù)通信調(diào)度，同時支持人臉識別、語音撥號等智能化調(diào)度功能。該層為客戶端用戶和業(yè)務應用系統(tǒng)用戶提供統(tǒng)一的通信服務接口，接口定義簡單，使用方便，為二次開發(fā)提供便利。另外，在該層還提供集群化部署，可實現(xiàn)動態(tài)擴容。

接入層包括語音接入網(wǎng)關、數(shù)字中繼網(wǎng)關、無線接入網(wǎng)關、視頻接入網(wǎng)關和邊界會話控制器等，為各類通信系統(tǒng)的標準化接入提供便利。

通信系統(tǒng)為需接入整合的不同體制通信系統(tǒng)，包括辦公電話系統(tǒng)、PSTN、寬窄帶集群系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、視頻會商系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)等。系統(tǒng)將該層各通信系統(tǒng)進行了橫向集成和縱向交叉貫通。

2.2 系統(tǒng)功能

2.2.1 音視頻融合組件

（1）語音融合服務功能。實現(xiàn)現(xiàn)有或正在建設的異構通信系統(tǒng)間語音互通和語音調(diào)度功能，該功能解決了異構通信系統(tǒng)間無法語音互通、語音調(diào)度問題，實現(xiàn)有線電話、PSTN、無線集群、短波、衛(wèi)星等不同通信手段語音通話、音頻會議、監(jiān)聽、強插、強拆、會議、輪呼等功能。

（2）視頻融合服務功能。對應急管理機關的視頻監(jiān)控、視頻會議和單兵圖傳等系統(tǒng)進行視頻調(diào)閱、轉(zhuǎn)發(fā)和分發(fā)等功能，該功能解決了應急指揮調(diào)度場景下，應急管理機關指揮中心或應急現(xiàn)場無法及時獲取視頻圖像的問題，實現(xiàn)了視頻調(diào)閱、錄像、抓圖、視頻轉(zhuǎn)發(fā)、視頻分發(fā)和混合視頻會議等功能。

（3）短消息融合服務功能。支持北斗終端短報文、移動公網(wǎng)短信、海事衛(wèi)星短信息、天通終端短信息、數(shù)字集群短信息、融合通信客戶端即時消息等多種形式的短數(shù)據(jù)接入，短消息服務作為各系統(tǒng)短消息的橋梁，實現(xiàn)各終端短消息的匯聚和中轉(zhuǎn)分發(fā)，一方面為業(yè)務系統(tǒng)和客戶端提供統(tǒng)一的短消息獲取路徑，另一方面實現(xiàn)各終端間短消息的互相收發(fā)。

（4）位置融合服務功能。平臺統(tǒng)一接入北斗、GPS、海事衛(wèi)星、天通終端、數(shù)字集群終端等的定位數(shù)據(jù)，對匯聚的數(shù)據(jù)進行清洗，轉(zhuǎn)換為標準數(shù)據(jù)向上層應用提供終端定位顯示能力。

（5）通信裝備管理服務功能。平臺可對衛(wèi)星電話、地球站、北斗終端、集群手臺、智能手機和應急通信車等各類應急通信裝備進行集中管理，具體功能包括：位置信息查詢、設備屬性信息查詢、資源狀態(tài)上報收集等，同時可以通過語音、短數(shù)據(jù)等多種手段進行裝備定檢，便于指揮中心及時掌握裝備運行情況，實現(xiàn)智能化管理。

（6）通信服務支撐功能。平臺通過統(tǒng)一的通信服務接口向上層業(yè)務提供通信支撐服務。該功能解決了應急管理機關日常業(yè)務通信和應急指揮調(diào)度場景中，上層業(yè)務系統(tǒng)對通信業(yè)務的集成，實現(xiàn)語音通信、語音調(diào)度、視頻調(diào)度和短信調(diào)度等功能。

通信服務接口包括面向客戶端用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務控件、呼叫業(yè)務控件、客戶端SDK；還有面向系統(tǒng)用戶的數(shù)據(jù)HTTP接口、SIP中繼接口等。

2.2.2 融合通信客戶端

（1）多媒體調(diào)度客戶端。多媒體調(diào)度客戶端主要作為指揮調(diào)度使用，能夠?qū)崿F(xiàn)不同制式信號的統(tǒng)一調(diào)度，可在異種音視頻終端之間實現(xiàn)音頻互聯(lián)互通、視頻聯(lián)動、視頻監(jiān)控、視頻回傳、視頻轉(zhuǎn)發(fā)、視頻分發(fā)、視頻錄制等音視頻調(diào)度功能，突破音視頻終端制式、廠家的限制，使指揮員在指揮過程中，無須關心具體的通信制式，可以大大的解除了對指揮員的束縛，更大限度地提高指揮調(diào)度的效率。

系統(tǒng)將事件、應急車輛、無人機、單兵、攝像頭等動態(tài)展示在地圖上，實現(xiàn)“看得見”的可視化指揮；圍繞事故臨時建群呼叫、調(diào)用周邊圖像，隨時呼叫現(xiàn)場的單兵、應急車輛等，實現(xiàn)“呼得通、調(diào)得動”的扁平化指揮。

圖2 多媒體調(diào)度客戶端主界面

（2）辦公客戶端。提供Windows平臺的客戶端軟件，需要.NET4.0環(huán)境。通過智能辦公終端客戶端，可以與其他軟終端互傳文件、發(fā)送即時消息、快速查找通信錄等，為日常辦公通信提供便捷，提高工作效率。包括通信錄、即時消息、音視頻通話、群組管理和輔助功能等功能。

圖3 辦公客戶端主界面

（3）移動客戶端。提供Android和IOS兩種客戶端軟件，運行環(huán)境分別為Android4.0和IOS8.0以上。提供通信錄、即時消息、音視頻通話、群組管理和輔助功能等功能。

圖4 移動客戶端界面

2.3 系統(tǒng)接入設計

融合通信系統(tǒng)與PDT集群的對接，可支持兩種方式接入：有線接入和無線接入。

（1）有線方式接入。通過PDT集群廠家提供的API或系統(tǒng)互聯(lián)（PSIP）協(xié)議方式進行對接。主要包含兩方面的信息：一是業(yè)務信令接口或協(xié)議，二是基礎信息協(xié)議或接口。

圖5 PDT集群有線對接示意圖

（2）無線方式接入。通過無線接入網(wǎng)關+PDT接入車臺空口方式對接，支撐融合通信系統(tǒng)與TETRA集群系統(tǒng)之間的的語音（個呼、組呼）調(diào)度、短信調(diào)度（個短信、組短信）等業(yè)務功能。

圖6 PDT集群無線對接示意圖

2.4 TETRA集群系統(tǒng)對接

融合通信系統(tǒng)與LTE系統(tǒng)通過LTE系統(tǒng)標準的B-TrunC協(xié)議進行對接。

基于LTE技術的寬帶集群通信系統(tǒng)接口技術要求，規(guī)定了基于LTE技術的系統(tǒng)的集群核心網(wǎng)到調(diào)度臺接口的接口模型、信令流程、SIP信令消息格式、SIP信令消息、SIP信息單元等。該標準適用于基于LTE技術的寬帶集群通信系統(tǒng)的調(diào)度臺和系統(tǒng)設備。通過對LTE系統(tǒng)的接入，可滿足對LTE終端的語音調(diào)度、視頻調(diào)度、數(shù)據(jù)調(diào)度等功能。適用于中國公安應用標準，可匹配主流廠家的LTE系統(tǒng)。

圖7 LTE系統(tǒng)對接示意圖

2.5 數(shù)字常規(guī)系統(tǒng)對接

融合通信系統(tǒng)采用無線的方式與數(shù)字常規(guī)系統(tǒng)對接：通過無線接入網(wǎng)關+數(shù)字常規(guī)接入車臺，空口對接，可支撐融合通信系統(tǒng)與數(shù)字常規(guī)系統(tǒng)的語音調(diào)度功能。

圖8 數(shù)字常規(guī)對接示意圖

2.6 公網(wǎng)電話系統(tǒng)對接

融合通信系統(tǒng)與公網(wǎng)電話系統(tǒng)的對接，通過電話網(wǎng)關與PABX/PSTN設備E1接口對接，支持PRI接口信令，對接后可支持融合通信系統(tǒng)對電話系統(tǒng)的調(diào)度功能，如座席電話撥打PDT終端（個呼、組呼）功能、當融合通信調(diào)度臺發(fā)起群組呼叫時可同步將電話拉入呼叫等。

圖9 公網(wǎng)電話系統(tǒng)對接示意圖

2.7 SIP電話系統(tǒng)對接

融合通信系統(tǒng)支持對SIP電話系統(tǒng)的對接，可支持融合通信系統(tǒng)對SIP電話系統(tǒng)的調(diào)度功能，如平臺內(nèi)其他終端與SIP電話互通功能、當平臺調(diào)度臺發(fā)起群組呼叫或多媒體會議時將SIP電話座位成員加入呼叫。

圖10 SIP電話系統(tǒng)對接示意圖

2.8 視頻監(jiān)控平臺對接

融合通信系統(tǒng)與國內(nèi)視頻監(jiān)控平臺的對接采用GB/T28181-2011國標協(xié)議，以此來支撐融合通信系統(tǒng)與視頻監(jiān)控平臺的雙向視頻傳輸，即通過融合通信系統(tǒng)可調(diào)看、轉(zhuǎn)發(fā)視頻監(jiān)控點視頻，視頻監(jiān)控平臺可調(diào)度融合通信系統(tǒng)內(nèi)的LTE終端、POC終端、執(zhí)法記錄儀等終端的視頻。

圖11 視頻監(jiān)控平臺對接示意圖

2.9 視頻會議系統(tǒng)對接

融合通信系統(tǒng)與視頻會議系統(tǒng)的對接采用H.323協(xié)議或SIP，通過視頻信號接入網(wǎng)關與視頻會議系統(tǒng)MCU進行對接，實現(xiàn)終端互相入會的能力。在視頻會議系統(tǒng)開放控制權限的前提下，可以完成會議控制功能。

圖12 視頻會議系統(tǒng)對接示意圖

3 系統(tǒng)的使用場景

3.1 重大活動安保方面

重大活動安保涉及部門眾多，各部門使用的終端種類眾多，指揮部門要對所有參與人員進行高效調(diào)度必須依托融合通信系統(tǒng)建立一個快速、靈活、高效的大型安保指揮調(diào)度平臺，實現(xiàn)安保調(diào)度的“一鍵指揮、一鍵調(diào)度、一鍵跟蹤”[5]，滿足事前、事中、事后安保實戰(zhàn)操作需求，確保大型活動安保工作順利執(zhí)行。

3.2 日常通信

民警在日常通信中，只需使用融合通信客戶端就可以與其他人員和指揮中心進行對講、語音、文字和視頻通信，不需要一人攜帶多種終端就可以完成日常通信需求，有效地減輕了基層民警的負擔[6]。

4 結束語

通過融合通信技術在公安指揮調(diào)度方面的不斷演進，有效利用公安現(xiàn)有或待建的語音、視頻、數(shù)據(jù)等通信系統(tǒng)，打破各個通信系統(tǒng)間信息壁壘，實現(xiàn)通信保障一體化，信息服務一體化，輔助決策一體化。融合通信技術可以有效解耦業(yè)務系統(tǒng)和通信系統(tǒng)，通過整合集成異構通信系統(tǒng)，大大提高了通信系統(tǒng)的利用率，有效提升了公安指揮的工作效率，是新一代指揮通信系統(tǒng)必不可少的一部分，也是“科技強警”戰(zhàn)略的具體體現(xiàn)。■