融合的核心網在公安專網寬帶化演進中的價值

姚健

為了更好地實現公安部對全面建成公安數字無線應急指揮“一張網”的要求，以滿足公安機關跨區協同、異地調警的指揮需要，介紹了包括寬窄帶融合的背景、組網架構、融合方案等方面內容，并且對融合的核心網在節省TCO上的優勢以及更豐富的融合功能優勢進行了論述，得出融合的核心網是公安專網寬帶化進程中不可或缺的組成部分的結論。

寬窄帶融合系統 融合的核心網 PDT

1 引言

公安機關現有警用數字集群（PDT，Public Digital Trunking）系統以其豐富的集群功能，高安全性、簡單的架構，高抗毀能力以及大區制低成本組網等優勢，高度貼合公安機關的使用需求，奠定了其無線專網基礎覆蓋的地位。公安部要求全面建成公安數字無線應急指揮“一張網”，以滿足公安機關跨區協同、異地調警的指揮需求。

另一方面，隨著現代警務的飛速發展，公安機關在語音集群的基礎上對寬帶集群業務、移動警務、大數據等寬帶能力提出了新的需求。TD-LTE以其高帶寬、低時延、擁有自主知識產權、可靠性高等特點，已經被確立為警用寬帶無線標準。但是，LTE技術采用小區制覆蓋，警用LTE頻段為1.4 GHz，其單站覆蓋能力遠低于PDT網絡（350 MHz，大區制覆蓋），導致了建設規模巨大，投入以及運營成本都是公安專網難以承受的。在短期內利用LTE提供寬帶熱點覆蓋以及移動快速覆蓋較為切合實際，而廣覆蓋、連續覆蓋、獨立組網難以實現。

在這個背景下，LTE寬帶網絡或將成為全國聯網的PDT網絡的補充，LTE業務須和PDT業務深度融合，寬帶網絡以及終端才能用得上、用得好。寬窄帶融合的解決方案以及融合的核心網為寬窄帶融合提供了網絡能力以及業務能力。

2 寬窄帶融合解決方案以及融合的核心

網架構

寬窄帶融合整體架構按不同層級劃分包括有融合終端、融合無線接入網、融合核心網、融合調度系統以及融合應用平臺。寬窄帶融合整體架構示意圖如圖1所示。

五個融合部分的中心是融合的核心網，融合的核心網可同時支持不同模式的無線集群系統接入及管理，提供寬窄帶融合的多媒體集群業務，包括語音、視頻、數據等。根據邏輯功能，可將集群核心網分為eMME、eXGW、eHSS、TCF和TMF五個邏輯實體，這些邏輯實體根據實際部署需求可以以合設或分設方式部署。融合核心網邏輯架構示意圖如圖2所示。

五個邏輯實體功能如下：

◆eMME：移動管理實體，負責移動性管理和承載管理；

◆eHSS：寬帶集群用戶服務器，負責集群系統簽約數據管理和鑒權；

◆xGW：綜合網關，支持集群業務承載管理、數據路由和轉發；

◆TCF：實現集群控制功能，負責集群業務調度管理；

◆TMF：實現集群業務的傳輸，包括用戶面管理、集群業務數據的路由轉發等功能。

五個邏輯實體符合3GPP及B-TrunC標準規定，不同的地域、網絡間可通過標準的接口進行互連互通，實現系統的開放性。同時，寬帶核心網與窄帶核心網共硬件，共用用戶管理服務器eHSS，寬窄帶網絡間的數據交換在服務器內部實現，省去了接口對接、聯調、故障定位等復雜工作，效率更高。并且寬窄帶可統一管理用戶數據，實現業務的一致性。

融合的核心網采用統一的業務流程、標準化的網元接口、一致的碼號規劃以及寬窄帶終端統一調度，可實現快速響應。同時還兼顧了系統的可擴展性、開放性、安全性、漫游以及系統平滑升級和前向兼容。兼容LTE終端、PDT數字終端和MPT1327終端；并支持后續功能的擴展，可隨后續標準演進。

3 融合的核心網在運營

成本上的優勢

融合的核心網以其軟件平滑升級、寬窄帶統一運維等特性，相比于獨立寬帶網絡建設方案，可大幅節省總擁有成本（TCO，Total Cost of Ownership），實現低成本快速建網。

（1）窄帶核心網通過軟件升級或擴容的方式演進到寬窄帶融合的核心網，可保護已有投資、節省CAPEX、提高寬帶部署效率。原有硬件資源（如機房原有電源、傳輸、位置等配套資源）的利舊可大幅節省投資。除此以外，原有接口，包括網管接口、PGIS接口、錄音錄像接口等都可以保留，只做容量擴展，部署速度更快。獨立的寬帶核心網方案則不僅需要新建硬件與配套資源，而且還需要和各種平臺對接聯調，投資加倍、部署效率低下。

（2）寬窄帶網絡統一網管、統一運維，可節省運營成本（OPEX，Operating Expense）。融合的核心網提供融合的網管，一套設備、一個團隊即可，可提供寬窄帶統一開戶、統一界面、統一拓撲、統一性能、配置、告警管理，繼承公安專網已有的運維習慣，低成本高效運維。而獨立的寬帶核心網方案，除了運維投入加倍，網絡問題定位流程也更長更復雜。

4 融合的核心網提供更豐富的

寬窄帶融合業務

（1）寬窄帶終端混合編組

融合的核心網提供統一的用戶數據庫管理，集群終端在融合核心網下能實現不同類型終端在統一用戶數據中心eHSS的統一開戶，從而實現不同類型終端的集群混合編組。融合的核心網實現寬窄帶終端統一編組的示意圖如圖3所示。

調度平臺可在GIS地圖上圈選對象動態建立混合組，不用考慮不同的網絡與終端制式，滿足多種場景業務需要。調度平臺隨時建立跨網絡跨終端的混合組如圖4所示。

（2）一警一號，降低管理成本

運營商網絡是寬窄帶多模同號，用戶在2G、3G、4G不同的網絡上可使用一個號碼，易用性高。在專網中，通過融合的核心網，公安專網也可以做到一警一號，多模終端在PDT、LTE網絡下使用同一個號碼，融合的核心網按業務類型重選不同的接入系統：語音業務優選PDT網絡；數據業務、位置信息、警員狀態優選LTE網絡，一個警員一個號碼，在調度平臺側警員狀態、位置信息等不沖突，避免困擾。融合的核心網下一警一號、多模同號的實現如圖5所示。

（3）融合的核心網可提供更優的業務性能，提供比寬窄帶平臺互通方式更低的時延，在規模組網的場景下，融合的核心網能提供更多的并發的呼叫數。

（4）融合核心網提供公網與專網融合的能力。在專網寬帶網絡建設的過程中，未達到覆蓋的區域需要利用公網作為專網覆蓋的補充，融合的核心網可以提供公網與專網集群業務互聯互通的能力，將公網集群服務部署在融合的核心網上，即可在公網上實現與專網一樣的集群業務，還可與專網互聯互通、混合編組，支持語音集群及視頻、多媒體即時消息等多種業務，保障業務的連續性。

5 現網核心網升級方式

現網核心網可平滑升級到寬窄帶融合的核心網，升級前需要進行管理容量評估，容量足夠則只需升級軟件即可，容量不夠則需要服務器硬件擴容。如果現網為刀片式服務器則只需要新增單板進行擴容，其他所有資源共用；如果現網為小型機服務器，可以新增服務器來提升容量，或者對刀片式服務器進行升級替換。原有接口，包括網管接口、PGIS接口、錄音錄像接口等都可共用。現網部署的要求：寬窄帶融合核心網與現網PDT核心網在一個網段內，如果需要跨越安全邊界，比如PDT核心網在內網，規劃的融合核心網在外網，則融合效果會受到一定影響。

6 結束語

文章首先介紹了警用專網建設現狀及需求，闡明了寬窄帶融合網的重要性，繼而討論了寬窄帶融合網的基本架構、融合核心網邏輯架構以及現網核心網的升級方式。寬窄帶融合的核心網可以提供更豐富的融合業務，具有高性能、低成本、快速建網的優勢，是警用數字集群面向寬帶化演進的必經之路。

參考文獻：

[1] 張東瑞，孫小婷. LTE寬帶集群的系統架構及業務分析[J]. 數字技術與應用， 2013（7）： 22-23.

[2] 孫天偉. 3GPP LTE/SAE網絡體系結構和標準化進展[J]. 廣東通信技術， 2007，27（2）： 33-39.

[3] 陳昌川，廖曉鋒，趙川斌. TD-LTE無線接入網介紹[J]. 通信技術， 2009，42（3）： 103-105.

[4] 楊驊，劉勁松. TD-LTE寬帶數字集群通信發展分析及建議[J]. 移動通信， 2014，38（1）： 48-53.

[5] 寬帶集群（B-TrunC）產業聯盟. LTE 寬帶集群通信（B-TrunC）技術白皮書（2016年）[R]. 2016.

[6] 孟海波，夏仕軍，竇明濤. 基于TD-LTE技術的寬帶集群多媒體終端在公安業務領域的設計與應用探討[J]. 警察技術， 2013（3）： 30-32.

[7] 王琪. 探究分析TD-LTE核心網技術的要點[J]. 中國新通信， 2014（17）： 27.

[8] 吳建華. LTE無線寬帶集群方案研究[J]. 中國新通信， 2014（20）： 21.

[9] 王曉曼，劉洋，甄義，等. LTE寬帶集群通信技術發展及應用[J]. 價值工程， 2015（7）： 63-64.

[10] 邱鈞，吳倩，周遠明. TD-LTE核心網EPC引入策略及組網方案研究[J]. 電信工程技術與標準化， 2012（2）： 83-88. ★