MCS系统的应用研究

范珂 董雷

摘   要：MCS作为3GPP制定的国际宽带集群标准，为专网行业用户提供了语音、视频、数据业务，并且完整支持各级系统之间的互联互通。文章针对MCS系统，从标准演进、系统组成、系统特点、未来前景等角度进行了应用研究和探讨。

关键词：关键业务服务;通信技术;关键任务系统

1    专网发展现状

随着通信技术的发展，行业专网用户对传统语音集群业务以外的其他业务提出了更高的要求;高速数据业务以及图像、视频等宽带多媒体业务的需求不断涌现。

传统窄带专网，如TETRA，PDT，P.25都是由某个企业、行业、国家制定的标准，且无互联互通标准。关键业务服务（Mission Critical Service，MCS）系统之前的宽带专网亦是如此，不同系统之间无法互联互通。为此，第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project，3GPP）标准组织基于长期演进（Long Term Evolution，LTE）架构，提出了MCS系统，为各种专网客户提供关键任务服务。

2    MCS标准演进之路

在Rel-12中，3GPP已经定义了关键任务服务的支撑框架：eMBMS，GCSE以及ProSe D2D。2015年4月，3GPP设定特别工作组SA6小组，定义Rel-13关键任务通信机制（Mission Critical Push To Talk，MCPTT）业务，提供高质量、高可靠的语音服务。2017年12月，3GPP SA6发布Rel-14，在业务方面，除已有MCPTT的业务之外，提供了任务关键视频（Mission Critical Video，MCVideo）和任务关键数据（Mission Critical Data，MCData）服务。

2018年12月，3GPP在R15中提供MCS系统互通互联功能。2019—2020年，3GPP将在R16中完善高速铁路和船舶集群业务协议。MCS标准演进路线如图1所示。

3    MCS系统的组成结构

MCS系统的组成结构如图2所示，左侧部分为标准的LTE网络，空口支持eMBMS组播。MCS服务相关的网元如下：（1）接入管理服务器，作为用户的接入管理服务器，实现用户业务管理、EPC承载管理等功能。（2）控制服务器，负责单呼、组呼的业务控制。（3）组管理服务器，负责群组的建立、删除、更新以及组成员管理。（4）配置管理服务器，负责终端配置数据、用户签约数据、网元业务配置数据的管理。（5）用户ID管理服务器，负责用户的身份鉴权以及用户业务ID管理。（6）密钥管理服务器，负责管理密钥的生成、分发等功能，用来保证用户信令和媒体的保密性和完整性。

4    MCS系统的特点

（1）全球统一：3GPP是由中国、欧洲、美国、日本、韩国、印度6个国家及地区的通信机构组成，是事实上的通信标准制定机构。全球统一的宽带集群标准将给业主带来质优、平价、高效以及可互联互通的集群宽带系统。

（2）高速接入：MCS借助LTE的高速传输能力，上下行速率可以达到50～100 Mbps，端到端传输时延小于300 ms，可以为用户提供高速的宽带接入服务。

（3）丰富业务：MCS标准目前定义了MCPTT，MCVideo和MCData等服务。其他服务，比如未来铁路移动通信系统和海洋通信（Maritime）等服务也在制定过程中。首先，MCPTT业务提供清晰的集群语音业务，例如单呼、组呼等语音服务[1]。其次，MCVideo提供实时和非实时视频传输，例如获取犯罪现场或自然灾害事发地的视频图像;从空中无人机、车载摄像设备和警员穿戴式摄像设备获取现场视频并进行实时传输;在处警过程中將失踪人员照片发送给现场警员;将发生火灾的建筑图纸发送给在途的消防人员。最后，MCData提供可靠的MC数据服务，例如在医疗救护过程中远程获取病人信息，协助评估;生物信息识别，利用专业设备，通过数据分析等各种方法协助客户迅速嫌疑人。

（4）系统互联：MCS定义了完善的系统互联方案：Interconnecting and Migration和Interworking。通过Interconnecting and Migration，MCS系统可以实现全球范围内的互联互通。通过Interworking，MCS系统可以实现和异系统（TETRA/P.25）之间实现互联互通。

（5）灵活组网：MCS系统架构定义清晰、合理，重用性高，部署灵活。MCS集群应用和底层承载是高度解耦合的，无论底层承载是LTE，WiFi或者MESH，MCS均能适配。

（6）标准可演进：可以无缝支持未来的5G，6G网络，具有其他系统无法比拟的天然优势。

5    部署情况及市场份额

由于MCS是3GPP制定的事实上的国际宽带集群标准，因此应用范围极广，仅在公共安全领域，美国、英国、欧洲、中西亚、俄罗斯均计划部署MCS系统。已有数据显示：MCS全球每年设备销售和服务市场总额可以达到预计200亿美金。图3是具体各个行业所占比例。

6    结语

可以预见，随着行业用户对于宽带专网需求的进一步提升、MCS上下游产业链的不断完善（高通等主流芯片厂家已经推出支持MCS的芯片）以及5G时代的提前来临，MCS在公共安全和行业领域必然拥有广阔市场。

[参考文献]

[1]聂宁.面向LTE-R的关键任务通信机制（MCPTT）的研究[D].北京：北京交通大学，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