宽窄带集群融合通信解决方案

于伟峰 普天信息技术有限公司高级工程师

宽窄带集群融合通信解决方案

于伟峰 普天信息技术有限公司高级工程师

总结了窄带集群和LTE宽带集群各自的特点，介绍了宽窄带集群融合通信解决方案的技术特点、架构以及典型应用。

LTE 集群通信 TETRA 融合通信

1 引言

以MPT1327、TETRA、PDT为代表的窄带集群通信系统，呼叫时延短，可组呼群呼，指挥调度效率高，是一种高效能的专业无线通信系统，在政府、公共安全、应急通信、电力、民航、石油化工和军队等领域已得到了广泛的应用。传统窄带集群系统的优点是频段低，路径损耗小，覆盖范围广，但劣势在于，传输带宽窄，仅能提供语音服务，无法提供宽带传输以及视频应用，难以满足复杂场景下的调度指挥需求。

而随着移动互联网的飞速发展以及全球无线城市的大规模建设，宽带化成为整个无线通信的发展趋势。集群通信系统在技术上向着系统IP化、业务多样化、数据宽带化、终端多模化的方向发展。LTE是目前主流的第四代移动通信技术标准，支持上行50Mbit/s/下行100Mbit/s的理论峰值速率。LTE宽带集群系统正是以TD-LTE为核心技术，将TD-LTE技术的高速率、大带宽与数字集群技术中的资源共享、快速呼叫建立、指挥调度等特点进行融合，是新一代的宽带多媒体数字集群系统，可支持更为丰富的多媒体业务类型。以公共安全行业应用为例（见图1），其典型应用包括：

（1）定点/移动高清视频监控

图1 基于LTE宽带集群系统的行业应用

在LTE宽带集群专网覆盖范围内，可架设无线摄像头或采用车载/船载监控设备，对指定地点实现视频监控及视频联网上传。可支持多路720/1080P高清摄像头，实现真正的高清画质监控，画面清晰流畅，可在根本上解决船只、车辆等移动设施内的实时高清监控问题，以及警方在日常巡逻、处理突发事件时的移动高清视频监控需求。

（2）视频组呼业务

现场情况往往非常复杂，有时候仅凭语音很难讲清楚，这时视频组呼业务就能发挥作用：用户在进行语音组呼的过程中，开启视频组呼，将自身面部视频或现场视频传输给同组人。

（3）语音集群业务

LTE宽带集群通信系统，提供低时延的语音指挥调度业务，提供组呼、群呼、PTT、优先级呼叫、紧急呼叫、监听、包容呼叫、迟后进入、环境侦听等基于语音调度的补充业务。可广泛应用于需要团队协作的场合。

（4）多媒体指挥调度业务

4G宽带集群通信系统不仅提供人与人之间的指挥调度业务，更提供人与计算机系统之间的指挥调度业务；不仅传递语音信息，更可传递包括语音、图片、图像、文本数据于一体的多媒体信息。

（5）移动办公业务

LTE宽带集群通信系统提供的移动办公业务，不仅能收发邮件和上网，更提供与行业事务紧密结合的移动办公。后台系统按流程顺序将任务发给各阶段负责人终端，流程各阶段负责人用移动或固定终端向后台系统反馈流程环节完成情况。该系统适合于移动情况下办理电子业务流程，可减少差错，提高公务办理速度，可广泛应用于警情处理记录、物流记录、安检、现场取证、室外处置记录等领域。

目前，国内已部署的LTE专网系统集中在1447～1467MHz以及1785～1805MHz频段，与传统的窄带集群相比，LTE宽带集群的劣势在于，频段相对较高，覆盖范围小，组网成本高。

2 融合通信的技术背景

LTE宽带集群与传统的窄带集群各有优势，两者并不是绝对的竞争关系，而是可以互相依托、互为补充的。在一定时期内，传统的窄带集群以频段低、覆盖远、产业链成熟为优势，仍不失为一种高效的语音集群解决方案。如果能实现宽窄带集群的真正融合组网，可充分兼顾窄带集群的低成本、广覆盖与宽带集群的多媒体、高速率优势，帮助客户节省投资，在成本、容量与质量之间取得最佳的平衡。

基于以上需求，业内推出了宽窄带集群融合通信解决方案，充分发挥窄带集群的覆盖范围广、组网成本低的优势，以及LTE宽带集群的高速率、低时延、多媒体应用优势，将TETRA、LTE宽带集群系统、公网、移动卫星通信系统、视频监控系统、GIS系统等原本各自分散独立的功能子系统有机融合成一个多元化的新一代指挥通信平台。实现固定与机动、宽带与窄带、有线与无线的完美融合；不管各人员、装备以何种方式（有线、无线、公网、4G专网、WLAN、TETRA等）接入该系统，指挥中心均可实时掌控其当前状态、所处位置，当出现突发事件时，即可根据既定预案做到命令一键全网下达，全员全域应急联动。

3 融合通信系统架构

融合通信管理系统网络由应用层、交换控制层、接入层和终端组成，其整体架构如图2所示。

应用层提供的业务包括多媒体集群调度、视频综合、位置、数据、视频会议、应急预案、维护管理等业务，并可提供二次开发的接口，进行新业务扩展。

交换控制层主要完成语音、视频、数据、调度等业务的交换控制，主要包含集群核心网、SCC、UCP。其中，集群核心网负责LTE集群专网的业务控制，SCC负责与窄带集群的互通，UCP负责其他接入方式下（如公网）终端的业务控制。集群核心网、SCC、UCP分别和业务融合子层存在接口，由业务融合子层进行统一控制，并且向业务融合子层上报用户状态和业务状态信息。

接入层提供多种接入方式，系统支持数字集群接入和4G宽带集群专网接入的统一交换控制，支持350M模拟集群的接入，与数字集群、宽带集群业务互通。系统支持3G、4G公网智能终端通过公网接入到集群网络中，支持终端通过Wi-Fi、WiMAX、卫星连接、光纤网络连接、微波连接或者有线连接接入到集群网络中，进行集群业务。

终端包含多种形态，如数字集群终端、宽带集群终端、模拟集群终端、车载终端、CPE、通用智能终端等。可分别适用于不同的场景，为用户提供集群业务或者数据业务。

图2 融合通信管理系统架构

系统中与模拟集群的互通通过SCC（Switching& Control Center，交换控制中心）和模拟网关实现，系统中与其他公共网络之间的互通，在UCP（Unified Communication Platform，统一通信平台）实现，UCP通过网关与卫星网络、公共网络实现单呼的互通。UCP通过SIP中继的方式，与IPPBX、中继网关设备、语音网关设备进行一个对接，实现与传统PSTN语音网络、ISDN网络、NGN网络的融合。UCP侧用户、数字集群用户、宽带集群用户发起组呼，调度台用户与模拟集群互通，均由SCC处理，通过模拟集群网关实现。融合后的SCC核心系统可以实现与当前市面上主流的不同厂家的不同制式无线通信系统实现互联互通，如摩托罗拉、EADS、东方通信的TETRA数字集群系统；公安部PDT联盟制定的PDT数字集群通信系统；原模拟MPT1327集群通信系统；国际通用的模拟常规对讲通信系统等，并已在多地实现了实际商用互通，海能达PDT、东方通信PDT、优能MPT1327、普天LTE集群、东方通信TETRA已成功进行互联互通。

通过融合通信方案将模拟集群系统、数字集群系统、宽带集群系统、公众移动通信系统、移动卫星通信系统、应急中心视频会商系统、监控联网系统等原本各自分散独立的功能子系统有机融合成一个多元化的融合通信管理系统，可实现固定与机动、空中与地面、有线与无线的完美融合；实现全区域应急物资、救援力量等各种应急资源在电子地图上进行统一标识、图形化展示、共享服务；实现所有接入用户无缝连接。构建一套广域、行业间可相互隔离、多类型终端接入的多媒体融合通讯协同指挥系统。

4 业务应用

融合通信管理系统网络将提供如下业务应用：

（1）提供语音、视频和文本等多种方式的调度

通过终端提供的位置信息，对用户进行实时有效的管理。首先，语音调度除了传统的集群专网中组呼、单呼等调度功能外，系统还使得专网集群终端和公网智能终端实现集群对讲功能，即实现广域对讲，克服了传统集群对讲系统的区域限制。其次，提供视频调度和文本调度的功能，既可实现指挥中心对终端的视频调度，也可实现终端与指挥中心之间、终端与终端之间一对一或一对多的视频调度，并且可同时通过语音和视频对用户进行调度。提供强大的文本调度功能，指挥调度中心可以对网内终端文本广播，也可以是指挥中心和终端之间的文本交互，支持一对一和一对多的文本调度模式。系统可根据网内终端的位置信息，实时或非实时地进行管理，也可以根据用户在地图上的位置，对该用户同时启动语音和视频的调度。各地应急指挥综合平台系统是一个融合了多种接入方式、多种传输手段、多种业务的统一通信系统。

（2）提供全网音视频通信统一调度管理业务

系统中的模拟集群终端、数字集群终端、LTE宽带集群终端、公网移动终端、卫星终端、IP电话、普通电话等各种制式的语音终端需要实现统一语音通信调度管理。具有全网混合编组、单呼、组呼、可视单呼（视频终端）、可视组呼（视频终端）、视频广播（视频终端）、视频调度（视频终端）、视频监控（视频终端）、视频存储（视频终端）、话权管理、广播呼叫、电话互联业务、迟后进入、限时通话、动态重组、调度区域选择、调度台强插/强拆、遥晕/遥毙/复活等业务功能。

（3）提供全网视频监控统一接入管理业务

在市级、省级范围内，实现公安、交通、渔业、环保、气象、城管、人防、海洋等各行业、各部门现有固定视频监控源、移动视频监控源及卫星通信装备、视频监控源，通过融合通信解决方案实现统一接入管理，按照统一的格式进行压缩、存储、分发、播放、调度等处理，实现各视频监控源的统一调度接入与大屏展示等功能，满足对突发事件应急指挥现场情况的实时掌握与领导辅助决策支持等应用需求。

（4）提供全网终端统一在线监控业务

为了能够对突发事件进行高效快捷应急处置，通过本系统能够调度人员实时掌握应急人员、单位以及物资装备的当前位置、具体数量等信息。为指挥决策人员就近派遣人员、调配资源提供参考依据。

（5）提供全网信息统一展示业务

发生突发事件时，系统能够对现场视频图像、应急物资装备、人员/位置/数量、周边交通状况、附近社区信息、近期天气变化等各种信息进行统一显示。为指挥决策人员提供清晰直观、真实客观、精准细致的决策依据。

（6）全员全域统一指挥调度业务

指挥人员通过一台机、一个屏、一张图，就能对全网音视频通信进行统一调度管理、全网视频监控统一接入管理、全网终端统一在线监控、全网信息统一展示，并在此基础上满足对突发事件的监测监控、预测预警、信息报送、数据采集、实时沟通、资源调配、联动指挥、集群对讲、视频调度、远程会商、定位跟踪等统一调度管理。

（7）全网设备统一管理维护业务

通过统一的网管系统，能够更有效地管理融合通信管理系统网络，能够对全网各网元、子系统的设备状态、运行情况、故障判断、统计分析、网元配置和告警管理等信息进行统一管理、维护，能够对全网终端实行统一的业务开通、数据配置、号码分配、拨号规则等。

5 结束语

目前，宽窄带融合通信解决方案已在政务、公安等多个行业领域得到了广泛应用，能在LTE宽带集群与客户原有的窄带集群之间实现互联互通和统一调度，帮助用户保护已有投资，在组网成本与网络容量之间实现最佳平衡。该方案已广泛部署并得到了客户的高度认可，展望未来，融合通信方案必将成为产业的潮流。

1 郑祖辉,陆锦华,丁锐,郑岚.数字集群移动通信系统.电子工业出版社.2008,1

2014-12-26）