融合的核心网在公安专网宽带化演进中的价值

2017-03-13姚健

移动通信 2017年3期

姚健

为了更好地实现公安部对全面建成公安数字无线应急指挥“一张网”的要求，以满足公安机关跨区协同、异地调警的指挥需要，介绍了包括宽窄带融合的背景、组网架构、融合方案等方面内容，并且对融合的核心网在节省TCO上的优势以及更丰富的融合功能优势进行了论述，得出融合的核心网是公安专网宽带化进程中不可或缺的组成部分的结论。

宽窄带融合系统融合的核心网 PDT

1 引言

公安机关现有警用数字集群（PDT，Public Digital Trunking）系统以其丰富的集群功能，高安全性、简单的架构，高抗毁能力以及大区制低成本组网等优势，高度贴合公安机关的使用需求，奠定了其无线专网基础覆盖的地位。公安部要求全面建成公安数字无线应急指挥“一张网”，以满足公安机关跨区协同、异地调警的指挥需求。

另一方面，随着现代警务的飞速发展，公安机关在语音集群的基础上对宽带集群业务、移动警务、大数据等宽带能力提出了新的需求。TD-LTE以其高带宽、低时延、拥有自主知识产权、可靠性高等特点，已经被确立为警用宽带无线标准。但是，LTE技术采用小区制覆盖，警用LTE频段为1.4 GHz，其单站覆盖能力远低于PDT网络（350 MHz，大区制覆盖），导致了建设规模巨大，投入以及运营成本都是公安专网难以承受的。在短期内利用LTE提供宽带热点覆盖以及移动快速覆盖较为切合实际，而广覆盖、连续覆盖、独立组网难以实现。

在这个背景下，LTE宽带网络或将成为全国联网的PDT网络的补充，LTE业务须和PDT业务深度融合，宽带网络以及终端才能用得上、用得好。宽窄带融合的解決方案以及融合的核心网为宽窄带融合提供了网络能力以及业务能力。

2 宽窄带融合解决方案以及融合的核心

网架构

宽窄带融合整体架构按不同层级划分包括有融合终端、融合无线接入网、融合核心网、融合调度系统以及融合应用平台。宽窄带融合整体架构示意图如图1所示。

五个融合部分的中心是融合的核心网，融合的核心网可同时支持不同模式的无线集群系统接入及管理，提供宽窄带融合的多媒体集群业务，包括语音、视频、数据等。根据逻辑功能，可将集群核心网分为eMME、eXGW、eHSS、TCF和TMF五个逻辑实体，这些逻辑实体根据实际部署需求可以以合设或分设方式部署。融合核心网逻辑架构示意图如图2所示。

五个逻辑实体功能如下：

◆eMME：移动管理实体，负责移动性管理和承载管理；

◆eHSS：宽带集群用户服务器，负责集群系统签约数据管理和鉴权；

◆xGW：综合网关，支持集群业务承载管理、数据路由和转发；

◆TCF：实现集群控制功能，负责集群业务调度管理；

◆TMF：实现集群业务的传输，包括用户面管理、集群业务数据的路由转发等功能。

五个逻辑实体符合3GPP及B-TrunC标准规定，不同的地域、网络间可通过标准的接口进行互连互通，实现系统的开放性。同时，宽带核心网与窄带核心网共硬件，共用用户管理服务器eHSS，宽窄带网络间的数据交换在服务器内部实现，省去了接口对接、联调、故障定位等复杂工作，效率更高。并且宽窄带可统一管理用户数据，实现业务的一致性。

融合的核心网采用统一的业务流程、标准化的网元接口、一致的码号规划以及宽窄带终端统一调度，可实现快速响应。同时还兼顾了系统的可扩展性、开放性、安全性、漫游以及系统平滑升级和前向兼容。兼容LTE终端、PDT数字终端和MPT1327终端；并支持后续功能的扩展，可随后续标准演进。

3 融合的核心网在运营

成本上的优势

融合的核心网以其软件平滑升级、宽窄带统一运维等特性，相比于独立宽带网络建设方案，可大幅节省总拥有成本（TCO，Total Cost of Ownership），实现低成本快速建网。

（1）窄带核心网通过软件升级或扩容的方式演进到宽窄带融合的核心网，可保护已有投资、节省CAPEX、提高宽带部署效率。原有硬件资源（如机房原有电源、传输、位置等配套资源）的利旧可大幅节省投资。除此以外，原有接口，包括网管接口、PGIS接口、录音录像接口等都可以保留，只做容量扩展，部署速度更快。独立的宽带核心网方案则不仅需要新建硬件与配套资源，而且还需要和各种平台对接联调，投资加倍、部署效率低下。

（2）宽窄带网络统一网管、统一运维，可节省运营成本（OPEX，Operating Expense）。融合的核心网提供融合的网管，一套设备、一个团队即可，可提供宽窄带统一开户、统一界面、统一拓扑、统一性能、配置、告警管理，继承公安专网已有的运维习惯，低成本高效运维。而独立的宽带核心网方案，除了运维投入加倍，网络问题定位流程也更长更复杂。

4 融合的核心网提供更丰富的

宽窄带融合业务

（1）宽窄带终端混合编组

融合的核心网提供统一的用户数据库管理，集群终端在融合核心网下能实现不同类型终端在统一用户数据中心eHSS的统一开户，从而实现不同类型终端的集群混合编组。融合的核心网实现宽窄带终端统一编组的示意图如图3所示。

调度平台可在GIS地图上圈选对象动态建立混合组，不用考虑不同的网络与终端制式，满足多种场景业务需要。调度平台随时建立跨网络跨终端的混合组如图4所示。

（2）一警一号，降低管理成本

运营商网络是宽窄带多模同号，用户在2G、3G、4G不同的网络上可使用一个号码，易用性高。在专网中，通过融合的核心网，公安专网也可以做到一警一号，多模终端在PDT、LTE网络下使用同一个号码，融合的核心网按业务类型重选不同的接入系统：语音业务优选PDT网络；数据业务、位置信息、警员状态优选LTE网络，一个警员一个号码，在调度平台侧警员状态、位置信息等不冲突，避免困扰。融合的核心网下一警一号、多模同号的实现如图5所示。

（3）融合的核心网可提供更优的业务性能，提供比宽窄带平台互通方式更低的时延，在规模组网的场景下，融合的核心网能提供更多的并发的呼叫数。

（4）融合核心网提供公网与专网融合的能力。在专网宽带网络建设的过程中，未达到覆盖的区域需要利用公网作为专网覆盖的补充，融合的核心网可以提供公网与专网集群业务互联互通的能力，将公网集群服务部署在融合的核心网上，即可在公网上实现与专网一样的集群业务，还可与专网互联互通、混合编组，支持语音集群及视频、多媒体即时消息等多种业务，保障业务的连续性。

5 现网核心网升级方式

现网核心网可平滑升级到宽窄带融合的核心网，升级前需要进行管理容量评估，容量足够则只需升级软件即可，容量不够则需要服务器硬件扩容。如果现网为刀片式服务器则只需要新增单板进行扩容，其他所有资源共用；如果现网为小型机服务器，可以新增服務器来提升容量，或者对刀片式服务器进行升级替换。原有接口，包括网管接口、PGIS接口、录音录像接口等都可共用。现网部署的要求：宽窄带融合核心网与现网PDT核心网在一个网段内，如果需要跨越安全边界，比如PDT核心网在内网，规划的融合核心网在外网，则融合效果会受到一定影响。

6 结束语

文章首先介绍了警用专网建设现状及需求，阐明了宽窄带融合网的重要性，继而讨论了宽窄带融合网的基本架构、融合核心网逻辑架构以及现网核心网的升级方式。宽窄带融合的核心网可以提供更丰富的融合业务，具有高性能、低成本、快速建网的优势，是警用数字集群面向宽带化演进的必经之路。

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