應急場景下多制式數字集群系統協同保障探討

盧洪濤，陳玥，錢少波

（1.中國電信股份有限公司廣州研究院，廣東 廣州 510630；2.中國電信集團公司，北京 100032）

1 某電信運營商運營的數字集群系統

由于近年自然災害頻發以及反恐維穩形勢嚴峻，提升應急通信能力迫在眉睫。各大電信運營商均加大了對應急通信人員和裝備的投入。2015年6月9日，中國電信貴州機動通信局正式掛牌成立。目前該局配有大中小型CDMA網應急通信車、短波應急通訊車、綜合保障指揮車、衛星通信車、電源車、各類衛星通信裝備等應急通信設備，可隨時隨地建立由衛星通信、短波、移動網絡、無線接入、交換、短波等多種通信手段組成的應急通信系統，并提供交換、傳輸、接入、動力四大類通信服務。

集群通信系統是主要應用于指揮調度的專用移動通信系統，具有信道利用率高、可進行組呼、群呼和脫網直呼等特點，適合在需要通信指揮、聯絡、調度的場合使用。近年來我國數字集群網絡發展迅速，該技術越來越多地在大型活動或抗擊各類災害通信保障中得到實際應用。目前我國主要應用的數字集群系統包括歐洲的TETRA（Terrestrial Trunked Radio，陸上集群無線電）、美國的IDEN（Integrated Digital Enhanced Network ，集成數字增強型網絡）以及我國擁有自主知識產權的GOTA（Global Open Trunking Architecture，開放式集群架構）和GT800，其中TETRA 技術體制在我國應用得最為廣泛。

某電信運營商裝備多種制式的數字集群通信系統，其中TETRA數字集群系統在北京、上海、廣州和西安提供服務，生產廠商主要包括空客公司和摩托羅拉公司，中興公司生產的GOTA數字集群系統在天津、四川和山東等地均有部署，其中北京運營的TETRA數字集群系統是全球最大的城市數字集群系統。近年來某電信運營商在各項大型社會活動中為公安、武警、政府等部門提供數字集群服務，包括為國慶閱兵、2008年北京奧運會、多屆全國人大政協會議等重要活動提供服務。

某電信運營商在廣州和北京都裝備了數字集群應急通信車，以便于在緊急情況下提供數字集群通信應急服務。應急通信車主要裝備TETRA數字集群系統基站，以衛星及微波通信等手段回傳至數字集群核心網。

2 數字集群系統互聯

常規的指揮調度或應急通信對講，需要在同一制式或系統網絡下的一個群組終端才能實現通信聯絡，亟需整合現有的數字集群系統，實現跨系統的通信及調度，高效協同完成突發事件現場的應急指揮調度工作。在應急現場除數字集群系統之間的互聯互通外，模擬集群系統、短波電臺、無線對講機以及公眾電話網也有與數字集群系統互聯互通的需求。

數字集群系統互聯互通可分為系統層面的互聯互通和終端層面的互聯互通。

2.1 系統層面的數字集群系統互聯互通

系統層面的數字集群系統互聯互通，包括TETRA系統不同廠家不同網絡的互聯互通，TETRA系統與GOTA系統的互聯互通。

現階段空客公司生產的TETRA設備和摩托羅拉公司生產的TETRA設備無法實現系統層面的互聯互通。GOTA系統與TETRA系統均可與公眾電話網連接，GOTA系統與TETRA系統之間可通過公眾電話網轉接實現互聯互通，但系統間只能實現個呼業務，無法實現組呼業務，同時這種互聯互通方式需要配置用戶數據，在應急通信場景下無法迅速實現。

2.2 終端層面的數字集群系統互聯互通

數字集群終端上均有PEI（Peripheral Equipment Interface，外圍設備接口）和語音接口，語音接口中包括模擬音頻發送和模擬音頻接收以及PTT（Push to Talk，一鍵通話）。利用E&M（Ear and Mouth，模擬音頻聽說）接口，連接數字集群終端的音頻接口，提取音頻輸出信號、音頻輸入信號、載波控制中繼信號和發射控制信號，控制模擬語音和2個控制信號的交換，實現不同終端的音頻互聯互通。通過研發音頻互聯網關設備，可以實現終端層面的數字集群互聯互通。

2.3 TETRA數字集群終端與GOTA終端、模擬集群終端、短波電臺、無線對講機互聯互通

GOTA系統的車載電臺和手持機同樣有音頻接口，通過音頻接口使用音頻互聯的方式，可以與TETRA系統實現音頻互聯互通，目前支持跨系統組呼業務，不支持漫游等其他功能。實現原理與TETRA數字集群終端之間的音頻互聯互通類似。

模擬集群終端、短波電臺和無線對講機均有音頻接口，借助音頻互聯方式，可以實現數字集群系統與模擬集群終端、短波電臺和無線對講機的互聯互通。

2.4 數字集群系統與公眾電話網互聯互通

GOTA系統核心網與CDMA網絡基本相同，采用7號信令可與公眾電話網相連。從而實現互聯，目前支持個呼業務。空客生產的TETRA系統可采用中心交換機ISDN PRA的接口連接至PABX，PABX再連接至大網，完成系統互聯。摩托羅拉生產的TETRA系統，可采用SIP（Session Initial Protocol，會話啟動協議），通過電話網關與IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒體子系統）相連。在TETRA與公眾電話網的互聯互通下，只能實現公眾電話用戶與數字集群終端的全雙工個呼業務，無法實現組呼業務。

綜上所述，系統層面的數字集群系統互聯互通，無法實現在指揮調度現場最需要的數字集群組呼業務的互聯互通，無法滿足在應急場景下的需求。采用數字集群終端的音頻接口，可以實現數字集群終端與其他具備音頻接口終端的音頻互聯互通，從而實現組呼業務的互聯互通，可以在應急場景下實現數字集群系統協同保障。通過音頻互聯網關設備，可以實現數字集群終端的互聯互通。

3 應急場景下TETRA數字集群應急車協同保障

某電信運營商配備的TETRA數字集群應急車是應急情況現場的主要保障手段，既可獨立組網，也可作為應急現場的指揮部。當發生較大范圍緊急情況或者其他應急事件時，可裝備音頻互聯網關設備，通過協同其他數字集群系統和應急通信手段，形成跨區域的協作保障，實現更大范圍的應急指揮調度。

TETRA數字集群應急車分為兩大類。一類為TETRA數字集群系統車，車輛上裝備TETRA數字集群交換機和TETRA數字集群基站；另一類為TETRA數字集群基站車，車輛上僅安裝TETRA數字集群基站。每輛TETRA數字集群基站車和系統車既可獨立組網，作為應急現場的指揮部，還可在發生較大事故或者其他應急事件時，在區域內形成小型集群指揮調度網，滿足小范圍內的應急指揮調度需要。當發生大型、特大型應急事件時，還可形成跨區域的協作保障，實現更大范圍的應急指揮調度體系。

某電信運營商目前裝備TETRA摩托羅拉數字集群應急車和TETRA空客數字集群應急車。摩托羅拉數字集群應急車分為基站車和系統車，空客數字集群車目前在中國電信裝備的均為基站車。空客數字集群車的組網與摩托羅拉數字集群車略有不同。

TETRA數字集群應急車在裝備音頻互聯網關設備后，具有與當地城市數字集群網或者其他集群系統互連互通的能力，實現更大容量的擴充或者更大范圍的覆蓋。并可以與公眾電話網聯網，同步進行調度和指揮，還可使用衛星通信等手段與GOTA系統、短波電臺、模擬對講機實現互聯，實現跨系統組呼業務。

3.1 小區域內協同應急保障

單個摩托羅拉集群系統車獨立工作時，在其覆蓋范圍內可實現系統內基站用戶間組呼、單呼、緊急呼叫、電話呼叫、通播組呼叫、短信等全部功能，同時利用有線調度臺實現對本系統內所有用戶和通話組的語音呼叫和高級指揮調度功能，如通話組派接、動態重組、遙斃等。上海、湖北、四川和陜西配備的數字集群系統車均可實現該功能。

單個摩托羅拉集群基站車獨立工作時，數字集群基站將工作在單站集群模式。覆蓋范圍內的集群終端用戶可以注冊到當前基站，實現組呼、緊急呼叫、通播組呼叫、短信等功能。同時利用無線調度臺設備，可實現對集群用戶的調度功能，包括組呼、緊急呼叫、通話組監聽、通播組呼叫、通話組派接、SIP電話互通、錄音等。

空客數字集群基站車組網與摩托羅拉數字集群基站車組網差異在于空客數字集群車無法實現SIP電話互通。摩托羅拉數字集群系統車和基站車均可使用SIP方式接入電信大網，實現電信大網與集群終端個呼業務。

終端在沒有系統覆蓋的情況下，可以進入直通模式（DMO），實現組呼、個呼、緊急呼叫、短信息等功能。

小區域TETRA數字集群應急車協同保障組網示意圖如圖1所示。

3.2 其他集群網出現容量不足

（1）其他集群網與數字集群車屬于同一制式同一廠商的情況

當現有城市數字集群網設備采用的系統與數字集群車相同時，數字集群基站車可通過衛星或者有線傳輸方式直接接入該城市集群通信網的交換系統，可擴大城市數字集群網絡的覆蓋范圍及容量。此時，現有集群通信網的調度臺也可以實現對包括基站車用戶在內的全網終端的遠程調度通信，實現數字集群網的所有業務。

以摩托羅拉的集群基站車為例，摩托羅拉提供的數字集群基站支持衛星鏈路連接，可以通過衛星通信等傳輸方式實現遠程接入當地城市數字集群網。接口可以根據當地城市數字集群網的接口方式采用E1或者IP。

空客數字集群基站車在北京、廣州等有空客TETRA數字集群網絡覆蓋的城市，可實現衛星回傳接入空客TETRA網絡，實現聯合保障。

（2）其他集群網與數字集群車屬于不同制式或同一制式不同廠商的情況

當現有城市數字集群網設備采用的系統與數字集群車制式不同或是同一制式不同廠商時，數字集群基站車和系統車可通過語音派接網關設備，使用衛星通信等傳輸方式，實現與遠程的城市數字集群網進行音頻派接，實現跨系統組呼業務，擴大城市集群網的容量。

圖1 小區域TETRA數字集群應急車協同保障組網示意圖

3.3 多輛TETRA數字集群應急車跨區域聯合執行保障任務

TETRA數字集群應急車在多個區域聯合執行任務，可通過音頻互聯網關，采用衛星通信等傳輸方式，在不同區域聯合執行任務，TETRA數字集群應急車之間實現跨車組呼，單一數字集群應急車可實現上文中小區域內所有業務功能。TETRA數字集群應急車可通過音頻互聯網關和語音中繼網關，使用衛星通信等手段與其他TETRA數字集群應急車實現互聯，實現跨系統組呼業務。多區域TETRA數字集群應急車協同保障組網示意圖如圖2所示。

圖2 多區域TETRA數字集群應急車協同保障組網示意圖

4 結束語

我國數字集群體制有多種不同制式的數字集群系統，由于技術標準不成熟及廠家間技術壁壘的原因，數字集群系統無法實現系統級別的互聯互通。電信運營商經常使用數字集群應急車及其它應急通信工具例如短波電臺來實施應急通信保障。在重大事件保障和災害保障場景下，為有效指揮調度，電信運營商有不同制式數字集群設備之間及其他設備的互聯互通需求。目前數字集群終端、模擬集群終端及短波電臺、無線對講機終端均具備音頻接口，音頻互聯技術屬于一種成熟技術，電信運營商可以根據音頻互聯技術原理，開發數字集群音頻互聯網關，通過將該網關配置在數字集群應急車上，采用數字集群終端音頻互聯方式，可以有效克服目前不同制式數字集群系統之間無法實現系統級互聯互通的困難，在應急情況下數字集群應急車通過音頻互聯網關設備，可快速實現組呼業務的跨廠家跨系統互聯，有效解決集約化協同保障的基本需求。

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