应急场景下多制式数字集群系统协同保障探讨

卢洪涛，陈玥，钱少波

（1.中国电信股份有限公司广州研究院，广东 广州 510630；2.中国电信集团公司，北京 100032）

1 某电信运营商运营的数字集群系统

由于近年自然灾害频发以及反恐维稳形势严峻，提升应急通信能力迫在眉睫。各大电信运营商均加大了对应急通信人员和装备的投入。2015年6月9日，中国电信贵州机动通信局正式挂牌成立。目前该局配有大中小型CDMA网应急通信车、短波应急通讯车、综合保障指挥车、卫星通信车、电源车、各类卫星通信装备等应急通信设备，可随时随地建立由卫星通信、短波、移动网络、无线接入、交换、短波等多种通信手段组成的应急通信系统，并提供交换、传输、接入、动力四大类通信服务。

集群通信系统是主要应用于指挥调度的专用移动通信系统，具有信道利用率高、可进行组呼、群呼和脱网直呼等特点，适合在需要通信指挥、联络、调度的场合使用。近年来我国数字集群网络发展迅速，该技术越来越多地在大型活动或抗击各类灾害通信保障中得到实际应用。目前我国主要应用的数字集群系统包括欧洲的TETRA（Terrestrial Trunked Radio，陆上集群无线电）、美国的IDEN（Integrated Digital Enhanced Network ，集成数字增强型网络）以及我国拥有自主知识产权的GOTA（Global Open Trunking Architecture，开放式集群架构）和GT800，其中TETRA 技术体制在我国应用得最为广泛。

某电信运营商装备多种制式的数字集群通信系统，其中TETRA数字集群系统在北京、上海、广州和西安提供服务，生产厂商主要包括空客公司和摩托罗拉公司，中兴公司生产的GOTA数字集群系统在天津、四川和山东等地均有部署，其中北京运营的TETRA数字集群系统是全球最大的城市数字集群系统。近年来某电信运营商在各项大型社会活动中为公安、武警、政府等部门提供数字集群服务，包括为国庆阅兵、2008年北京奥运会、多届全国人大政协会议等重要活动提供服务。

某电信运营商在广州和北京都装备了数字集群应急通信车，以便于在紧急情况下提供数字集群通信应急服务。应急通信车主要装备TETRA数字集群系统基站，以卫星及微波通信等手段回传至数字集群核心网。

2 数字集群系统互联

常规的指挥调度或应急通信对讲，需要在同一制式或系统网络下的一个群组终端才能实现通信联络，亟需整合现有的数字集群系统，实现跨系统的通信及调度，高效协同完成突发事件现场的应急指挥调度工作。在应急现场除数字集群系统之间的互联互通外，模拟集群系统、短波电台、无线对讲机以及公众电话网也有与数字集群系统互联互通的需求。

数字集群系统互联互通可分为系统层面的互联互通和终端层面的互联互通。

2.1 系统层面的数字集群系统互联互通

系统层面的数字集群系统互联互通，包括TETRA系统不同厂家不同网络的互联互通，TETRA系统与GOTA系统的互联互通。

现阶段空客公司生产的TETRA设备和摩托罗拉公司生产的TETRA设备无法实现系统层面的互联互通。GOTA系统与TETRA系统均可与公众电话网连接，GOTA系统与TETRA系统之间可通过公众电话网转接实现互联互通，但系统间只能实现个呼业务，无法实现组呼业务，同时这种互联互通方式需要配置用户数据，在应急通信场景下无法迅速实现。

2.2 终端层面的数字集群系统互联互通

数字集群终端上均有PEI（Peripheral Equipment Interface，外围设备接口）和语音接口，语音接口中包括模拟音频发送和模拟音频接收以及PTT（Push to Talk，一键通话）。利用E&M（Ear and Mouth，模拟音频听说）接口，连接数字集群终端的音频接口，提取音频输出信号、音频输入信号、载波控制中继信号和发射控制信号，控制模拟语音和2个控制信号的交换，实现不同终端的音频互联互通。通过研发音频互联网关设备，可以实现终端层面的数字集群互联互通。

2.3 TETRA数字集群终端与GOTA终端、模拟集群终端、短波电台、无线对讲机互联互通

GOTA系统的车载电台和手持机同样有音频接口，通过音频接口使用音频互联的方式，可以与TETRA系统实现音频互联互通，目前支持跨系统组呼业务，不支持漫游等其他功能。实现原理与TETRA数字集群终端之间的音频互联互通类似。

模拟集群终端、短波电台和无线对讲机均有音频接口，借助音频互联方式，可以实现数字集群系统与模拟集群终端、短波电台和无线对讲机的互联互通。

2.4 数字集群系统与公众电话网互联互通

GOTA系统核心网与CDMA网络基本相同，采用7号信令可与公众电话网相连。从而实现互联，目前支持个呼业务。空客生产的TETRA系统可采用中心交换机ISDN PRA的接口连接至PABX，PABX再连接至大网，完成系统互联。摩托罗拉生产的TETRA系统，可采用SIP（Session Initial Protocol，会话启动协议），通过电话网关与IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统）相连。在TETRA与公众电话网的互联互通下，只能实现公众电话用户与数字集群终端的全双工个呼业务，无法实现组呼业务。

综上所述，系统层面的数字集群系统互联互通，无法实现在指挥调度现场最需要的数字集群组呼业务的互联互通，无法满足在应急场景下的需求。采用数字集群终端的音频接口，可以实现数字集群终端与其他具备音频接口终端的音频互联互通，从而实现组呼业务的互联互通，可以在应急场景下实现数字集群系统协同保障。通过音频互联网关设备，可以实现数字集群终端的互联互通。

3 应急场景下TETRA数字集群应急车协同保障

某电信运营商配备的TETRA数字集群应急车是应急情况现场的主要保障手段，既可独立组网，也可作为应急现场的指挥部。当发生较大范围紧急情况或者其他应急事件时，可装备音频互联网关设备，通过协同其他数字集群系统和应急通信手段，形成跨区域的协作保障，实现更大范围的应急指挥调度。

TETRA数字集群应急车分为两大类。一类为TETRA数字集群系统车，车辆上装备TETRA数字集群交换机和TETRA数字集群基站；另一类为TETRA数字集群基站车，车辆上仅安装TETRA数字集群基站。每辆TETRA数字集群基站车和系统车既可独立组网，作为应急现场的指挥部，还可在发生较大事故或者其他应急事件时，在区域内形成小型集群指挥调度网，满足小范围内的应急指挥调度需要。当发生大型、特大型应急事件时，还可形成跨区域的协作保障，实现更大范围的应急指挥调度体系。

某电信运营商目前装备TETRA摩托罗拉数字集群应急车和TETRA空客数字集群应急车。摩托罗拉数字集群应急车分为基站车和系统车，空客数字集群车目前在中国电信装备的均为基站车。空客数字集群车的组网与摩托罗拉数字集群车略有不同。

TETRA数字集群应急车在装备音频互联网关设备后，具有与当地城市数字集群网或者其他集群系统互连互通的能力，实现更大容量的扩充或者更大范围的覆盖。并可以与公众电话网联网，同步进行调度和指挥，还可使用卫星通信等手段与GOTA系统、短波电台、模拟对讲机实现互联，实现跨系统组呼业务。

3.1 小区域内协同应急保障

单个摩托罗拉集群系统车独立工作时，在其覆盖范围内可实现系统内基站用户间组呼、单呼、紧急呼叫、电话呼叫、通播组呼叫、短信等全部功能，同时利用有线调度台实现对本系统内所有用户和通话组的语音呼叫和高级指挥调度功能，如通话组派接、动态重组、遥毙等。上海、湖北、四川和陕西配备的数字集群系统车均可实现该功能。

单个摩托罗拉集群基站车独立工作时，数字集群基站将工作在单站集群模式。覆盖范围内的集群终端用户可以注册到当前基站，实现组呼、紧急呼叫、通播组呼叫、短信等功能。同时利用无线调度台设备，可实现对集群用户的调度功能，包括组呼、紧急呼叫、通话组监听、通播组呼叫、通话组派接、SIP电话互通、录音等。

空客数字集群基站车组网与摩托罗拉数字集群基站车组网差异在于空客数字集群车无法实现SIP电话互通。摩托罗拉数字集群系统车和基站车均可使用SIP方式接入电信大网，实现电信大网与集群终端个呼业务。

终端在没有系统覆盖的情况下，可以进入直通模式（DMO），实现组呼、个呼、紧急呼叫、短信息等功能。

小区域TETRA数字集群应急车协同保障组网示意图如图1所示。

3.2 其他集群网出现容量不足

（1）其他集群网与数字集群车属于同一制式同一厂商的情况

当现有城市数字集群网设备采用的系统与数字集群车相同时，数字集群基站车可通过卫星或者有线传输方式直接接入该城市集群通信网的交换系统，可扩大城市数字集群网络的覆盖范围及容量。此时，现有集群通信网的调度台也可以实现对包括基站车用户在内的全网终端的远程调度通信，实现数字集群网的所有业务。

以摩托罗拉的集群基站车为例，摩托罗拉提供的数字集群基站支持卫星链路连接，可以通过卫星通信等传输方式实现远程接入当地城市数字集群网。接口可以根据当地城市数字集群网的接口方式采用E1或者IP。

空客数字集群基站车在北京、广州等有空客TETRA数字集群网络覆盖的城市，可实现卫星回传接入空客TETRA网络，实现联合保障。

（2）其他集群网与数字集群车属于不同制式或同一制式不同厂商的情况

当现有城市数字集群网设备采用的系统与数字集群车制式不同或是同一制式不同厂商时，数字集群基站车和系统车可通过语音派接网关设备，使用卫星通信等传输方式，实现与远程的城市数字集群网进行音频派接，实现跨系统组呼业务，扩大城市集群网的容量。

图1 小区域TETRA数字集群应急车协同保障组网示意图

3.3 多辆TETRA数字集群应急车跨区域联合执行保障任务

TETRA数字集群应急车在多个区域联合执行任务，可通过音频互联网关，采用卫星通信等传输方式，在不同区域联合执行任务，TETRA数字集群应急车之间实现跨车组呼，单一数字集群应急车可实现上文中小区域内所有业务功能。TETRA数字集群应急车可通过音频互联网关和语音中继网关，使用卫星通信等手段与其他TETRA数字集群应急车实现互联，实现跨系统组呼业务。多区域TETRA数字集群应急车协同保障组网示意图如图2所示。

图2 多区域TETRA数字集群应急车协同保障组网示意图

4 结束语

我国数字集群体制有多种不同制式的数字集群系统，由于技术标准不成熟及厂家间技术壁垒的原因，数字集群系统无法实现系统级别的互联互通。电信运营商经常使用数字集群应急车及其它应急通信工具例如短波电台来实施应急通信保障。在重大事件保障和灾害保障场景下，为有效指挥调度，电信运营商有不同制式数字集群设备之间及其他设备的互联互通需求。目前数字集群终端、模拟集群终端及短波电台、无线对讲机终端均具备音频接口，音频互联技术属于一种成熟技术，电信运营商可以根据音频互联技术原理，开发数字集群音频互联网关，通过将该网关配置在数字集群应急车上，采用数字集群终端音频互联方式，可以有效克服目前不同制式数字集群系统之间无法实现系统级互联互通的困难，在应急情况下数字集群应急车通过音频互联网关设备，可快速实现组呼业务的跨厂家跨系统互联，有效解决集约化协同保障的基本需求。

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