融合通信系統的設計與實現

李 川，張金鵬，胡紹凱，王菁怡

（河北遠東通信系統工程有限公司，河北 石家莊 050200）

0 引言

近年來，隨著科技強警戰略的大力實施，公安事業取得了長足發展與進步[1]。各地公安在指揮通信的建設上投入了巨大的人力物力，包括衛星通信系統、有線通信系統、無線集群通信系統、視頻會議、4G/5G圖傳、視頻監控等。各個系統側重點不同，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的建設，在實際使用中也造成了一些不便；另外，在系統互聯互通方面和向業務應用提供音視頻、數據一體化通信支撐方面都存在很多不足[2-4]，主要包括：

（1）多種類型通信系統融合的問題。各通信系統涵蓋語音、視頻、數據多種類型，協議標準不一、傳輸鏈路不同、使用模式各異，通信系統之間“孤島”現象嚴重，缺少橫向互聯互通和跨網系的互控能力。

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

（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。公安部門維護管理著多套不同制式、不同類型的通信系統和大量的終端設備，但沒有一套一體化、智能化的通信裝備管理系統對這些設備進行日常統計、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，明確了各種通信系統的接入方式和可能的使用場景。

1 概述

融合通信系統向下接入集群通信系統、數字常規通信系統、公網電話系統、SIP電話系統等語音調度系統，視頻監控系統、視頻會議系統、圖傳系統等視頻調度系統，位置、短消息、裝備管理等數據信息；向上以SDK、接口等形式為業務應用系統提供支撐。融合通信系統包含語音融合、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橫向集成、縱向貫通，方便民警使用。

2 融合通信系統方案設計

2.1 系統架構

圖1 系統架構圖

系統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。

應用層包括多媒體調度客戶端、調度臺、辦公客戶端和移動客戶端以及業務應用系統。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和操作平臺，方便各類用戶在不同環境下使用。

服務層包括系統的核心服務。通過融合通信主機，為融合通信系統提供音視頻通信、呼叫控制等基礎通信調度功能，提供視頻調度、圖上調度等增強調度功能，提供即時消息、短消息、傳真和位置等數據通信調度，同時支持人臉識別、語音撥號等智能化調度功能。該層為客戶端用戶和業務應用系統用戶提供統一的通信服務接口，接口定義簡單，使用方便，為二次開發提供便利。另外，在該層還提供集群化部署，可實現動態擴容。

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

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

2.2 系統功能

2.2.1 音視頻融合組件

（1）語音融合服務功能。實現現有或正在建設的異構通信系統間語音互通和語音調度功能，該功能解決了異構通信系統間無法語音互通、語音調度問題，實現有線電話、PSTN、無線集群、短波、衛星等不同通信手段語音通話、音頻會議、監聽、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控、視頻會議和單兵圖傳等系統進行視頻調閱、轉發和分發等功能，該功能解決了應急指揮調度場景下，應急管理機關指揮中心或應急現場無法及時獲取視頻圖像的問題，實現了視頻調閱、錄像、抓圖、視頻轉發、視頻分發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、移動公網短信、海事衛星短信息、天通終端短信息、數字集群短信息、融合通信客戶端即時消息等多種形式的短數據接入，短消息服務作為各系統短消息的橋梁，實現各終端短消息的匯聚和中轉分發，一方面為業務系統和客戶端提供統一的短消息獲取路徑，另一方面實現各終端間短消息的互相收發。

（4）位置融合服務功能。平臺統一接入北斗、GPS、海事衛星、天通終端、數字集群終端等的定位數據，對匯聚的數據進行清洗，轉換為標準數據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、資源狀態上報收集等，同時可以通過語音、短數據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，實現智能化管理。

（6）通信服務支撐功能。平臺通過統一的通信服務接口向上層業務提供通信支撐服務。該功能解決了應急管理機關日常業務通信和應急指揮調度場景中，上層業務系統對通信業務的集成，實現語音通信、語音調度、視頻調度和短信調度等功能。

通信服務接口包括面向客戶端用戶的數據業務控件、呼叫業務控件、客戶端SDK；還有面向系統用戶的數據HTTP接口、SIP中繼接口等。

2.2.2 融合通信客戶端

（1）多媒體調度客戶端。多媒體調度客戶端主要作為指揮調度使用，能夠實現不同制式信號的統一調度，可在異種音視頻終端之間實現音頻互聯互通、視頻聯動、視頻監控、視頻回傳、視頻轉發、視頻分發、視頻錄制等音視頻調度功能，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度的效率。

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

圖2 多媒體調度客戶端主界面

（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 系統接入設計

融合通信系統與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或系統互聯（PSIP）協議方式進行對接。主要包含兩方面的信息：一是業務信令接口或協議，二是基礎信息協議或接口。

圖5 PDT集群有線對接示意圖

（2）無線方式接入。通過無線接入網關+PDT接入車臺空口方式對接，支撐融合通信系統與TETRA集群系統之間的的語音（個呼、組呼）調度、短信調度（個短信、組短信）等業務功能。

圖6 PDT集群無線對接示意圖

2.4 TETRA集群系統對接

融合通信系統與LTE系統通過LTE系統標準的B-TrunC協議進行對接。

基于LTE技術的寬帶集群通信系統接口技術要求，規定了基于LTE技術的系統的集群核心網到調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的調度臺和系統設備。通過對LTE系統的接入，可滿足對LTE終端的語音調度、視頻調度、數據調度等功能。適用于中國公安應用標準，可匹配主流廠家的LTE系統。

圖7 LTE系統對接示意圖

2.5 數字常規系統對接

融合通信系統采用無線的方式與數字常規系統對接：通過無線接入網關+數字常規接入車臺，空口對接，可支撐融合通信系統與數字常規系統的語音調度功能。

圖8 數字常規對接示意圖

2.6 公網電話系統對接

融合通信系統與公網電話系統的對接，通過電話網關與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對電話系統的調度功能，如座席電話撥打PDT終端（個呼、組呼）功能、當融合通信調度臺發起群組呼叫時可同步將電話拉入呼叫等。

圖9 公網電話系統對接示意圖

2.7 SIP電話系統對接

融合通信系統支持對SIP電話系統的對接，可支持融合通信系統對SIP電話系統的調度功能，如平臺內其他終端與SIP電話互通功能、當平臺調度臺發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電話系統對接示意圖

2.8 視頻監控平臺對接

融合通信系統與國內視頻監控平臺的對接采用GB/T28181-2011國標協議，以此來支撐融合通信系統與視頻監控平臺的雙向視頻傳輸，即通過融合通信系統可調看、轉發視頻監控點視頻，視頻監控平臺可調度融合通信系統內的LTE終端、POC終端、執法記錄儀等終端的視頻。

圖11 視頻監控平臺對接示意圖

2.9 視頻會議系統對接

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

圖12 視頻會議系統對接示意圖

3 系統的使用場景

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度必須依托融合通信系統建立一個快速、靈活、高效的大型安保指揮調度平臺，實現安保調度的“一鍵指揮、一鍵調度、一鍵跟蹤”[5]，滿足事前、事中、事后安保實戰操作需求，確保大型活動安保工作順利執行。

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度方面的不斷演進，有效利用公安現有或待建的語音、視頻、數據等通信系統，打破各個通信系統間信息壁壘，實現通信保障一體化，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務系統和通信系統，通過整合集成異構通信系統，大大提高了通信系統的利用率，有效提升了公安指揮的工作效率，是新一代指揮通信系統必不可少的一部分，也是“科技強警”戰略的具體體現。■