一種基于4G和5G融合信令網關接入的浮空平臺應急通信系統組網方式

張立新　程行軍　黃曉明　黃成富　范文博

關鍵詞：浮空平臺；應急通信；4G 和5G 融合信令網關；非陸地接入網絡NTN

一、引言

針對當前運營商應急通信系統的組網方式存在的問題，本文提出了一種新型的基于4G 和5G 融合信令網關接入的浮空平臺應急通信系統組網方式。相比于傳統的應急通信車作為移動通信基站的載體并通過光纖、微波或衛星傳輸手段直接接入4G/5G 核心網的方式，這種方案可以組建全國一張應急通信大網，為應急通信基站接入和管理提供了統一的平臺和標準，更加方便快捷地進行擴容和管理，同時能夠更好地發揮信令網關接入的技術特點，支持應急通信特色功能的開發。

二、基于4G 和5G 融合信令網關接入的浮空平臺應急通信系統組網方式概述

（一）組網架構

基于4G 和5G 融合信令網關接入的浮空平臺應急通信系統組網架構如圖1 所示，基站不需要安全網關的IPSec 隧道的安全保護，直接接入4G 和5G 融合信令網關，業務通過統一接入到核心網，信令網關的作用是增加4G/5G 基站和EPC/5GC 間S1/NG 接口的擴展性，在信令網關處引入控制面的集中功能。

當大量基站部署時，核心網不會受到由于基站的頻繁開關所引發的SCTP 連接的建立和釋放所產生大量信令帶來的沖擊。

另外，信令網關可通過擴展，支持對接MEC 和部分應急服務平臺能力，為接入網關的基站用戶之間提供低時延的應急通信特色服務，如UE 接入控制、LAC/TAC 接入限制、災情信息推送和廣播和災區用戶之間的VoIP 業務等。

（二）協議棧架構

1. 4G 控制面協議棧

2. 4G 用戶面協議棧

三、采用4G 和5G 融合信令網關接入組網的浮空平臺應急通信實驗系統

圖6 是正在廣東聯通網絡技術創新工作室搭建調試的應急通信實驗系統實際組網架構圖（注：這里信令網關前增加了安全網關，也可根據現網組網實際需要去掉）。

四、采用4G 和5G 融合信令網關接入組網的浮空平臺應急通信系統部署方式的特點和優勢

（一）控制面鏈路匯聚

網關聚合4G/5G 基站的S1AP/NGAP 鏈路為一條鏈路，接入EPC/5GC。保護核心網MME/AMF 免受外部沖擊、MME/AMF 不易受到無線側信令影響，也使應急通信基站快速部署成為可能。

（二）用戶面數據匯聚

網關聚合4G/5G 基站用戶面數據，使用信令網關配置的用戶面IP，分配TEID，提供接入側和網絡側的中繼隧道，轉發上行和下行用戶面數據。保護核心網SGW/UPF 免受外部沖擊、SGW/UPF 不易受到無線側隧道影響，也使應急通信基站快速部署成為可能（因可以使用私網IP 地址）。

（三）容量彈性部署

網關采用虛擬化或容器方式部署，可根據不同應用場景需要的性能和容量彈性啟動服務。比如，支持虛擬網關功能或硬件堆疊功能，實現一個信令網關對接多個核心網以完成組建全國一張網的應急通信系統。

（四）基站接入方面

網關預先對接核心網接口和數據，新增基站無需在核心網側接口做任何改動，方便基站擴容，縮短應急通信場景下基站的部署時間。

（五）靈活選擇接入核心網

網關可以根據PLMN，網絡切片、配置策略等對接入核心網進行選擇。

（六）IPv4/IPv6 靈活組網支持IPv4 單棧、IPv6 單棧，以及IPv4 和IPv6 雙棧。

（七）統一管理平臺

網關和基站支持統一管理平臺，提供本地命令行、WebUI、網管OMC 進行管理和維護：配置管理；告警管理；性能統計；日志管理；本地/ 遠程軟件升級。可以對應急通信系統的數據和資源進行高效管理。

五、結束語

本文在基于空間平臺的應急通信系統研發項目中提出基于4G 和5G 融合信令網關接入的浮空平臺應急通信系統組網方式，為建立適應空間平臺特殊環境的新型應急通信系統網絡提供技術解決方案，為提升組網靈活性、增強系統可用性以及支持應急通信系統特色解決方案的功能開發奠定了基礎。

作者單位：張立新 程行軍 黃曉明 黃成富 范文博

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