车载宽窄带融合集群通信系统研究与设计

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车载宽窄带融合集群通信系统研究与设计文｜普天信息技术有限公司杜涛李瑞林;国家无线电检测中心李钢

【摘要】车载集群通信系统是应急通信场景下的重要通信工具。车载窄带集群通信系统具有覆盖半径大的优势，但是只能支持语音和短数据等窄带业务。车载宽带集群通信系统提供高带宽数据能力，支持高清视频、多媒体指挥调度和高速数据接入业务等，为指挥决策提供更高效和更直观的数据支撑，但是覆盖半径小。为了发挥宽窄带集群各自优势，更好服务于应急通信需求，本文提出了车载宽窄带融合集群通信系统，实现宽窄带集群用户的融合通信。

【关键词】车载集群系统；宽窄带融合；应急通信

1.研究与设计背景

车载集群通信系统是应急通信场景下的重要通信工具。车载窄带集群通信系统具有覆盖半径大的优势，但是只能支持语音和短数据等窄带业务。随着LTE宽带集群的不断成熟和大规模应用，车载宽带集群通信系统也开始实际部署应用。车载宽带集群通信系统能够提供高带宽数据能力，支持高清视频、多媒体指挥调度和高速数据接入业务等，为指挥决策提供更高效和更直观的数据支撑，但是覆盖半径小。为了发挥宽窄带集群各自优势，更好服务于应急通信需求，本文提出了车载宽窄带融合集群通信系统，实现宽窄带集群用户的统一调度管理。

本文重点研究在一辆应急通信车上同时部署PDT窄带集群和LTE宽带集群两种集群通信系统。通过统一的车载集群核心网进行LTE宽带集群和PDT窄带集群接入系统的融合，在车载集群核心网内部实现

宽窄带集群用户之间的融合通信，实现统

一管理、统一编组、统一调度和统一定位等。

.总体设计　

2.1系统架构

2.1.1 系统硬件架构

车载宽窄带融合集群通信系统是为需

要机动而迅速部署集群应急通信网的场景

而设计，含统一核心网、PDT窄带集群基

站、LTE宽带集群基站，支持在一台应急

通信车上同时部署LTE宽带集群和PDT窄

带集群应急通信。完整的车载通信系统分

为车内设备和车外设备两部分。车内设备

含车载宽窄带融合集群通信一体机和调度

台DC，车外设备有天线（PDT和LTE）和

LTE远端射频单元RRU。车外设备还可架

设卫星通信设备与应急指控中心传输通信。

系统硬件架构示意图如下：

（1）车载宽窄带融合集群通信一体机

车载宽窄带融合集群通信系统的主要

设备为宽窄带融合一体机，设备包括下列

五部分单元：

a)车载交换控制平台SCC（Switch &

Control Center）

SCC包括一个交换中心和一个网络管

理系统，使用统一的交换中心实现对宽带

LTE和窄带PDT集群接入系统的控制，同

时支持宽带和窄带的接入，并提供数据和

信令通道，负责业务数据的交换控制和传

送，具有移动性管理功能。

b)LTE接入设备LTEPCN （LTE EPC

&eNodeB）

LTEPCN集成了LTE基站处理单元

BBU和LTE 核心网单元EPC，其中基站处

理单元BBU和车外设备远端射频单元RRU

共同配合实现一个完整的LTE eNodeB逻辑

功能，执行LTE集群接入功能。

c)车载PDT基站PDTBS（PDT Base

Station）

车载PDT基站PDTBS与原有标准

PDT基站子系统在业务功能方面基本保持

一致，用于执行PDT集群接入功能。

d)车载调度业务平台GDS（GIS/GPS

Server和DC Server）

车载综合调度平台GDS提供GPS、北

斗、GIS位置服务，配合调度台执行现场

GIS指挥调度。

e)车载电源

提供车载电源与车载一体机之间的电

压转换和适配。

设备整体结构上将上述五部分单元用

坚固牢靠的结构件固定在高强度一体化机

柜中

，

便于快速部署。硬件示意图如下：

图 1 车载宽窄带融合集群通信系统架构示意图图 2 车载宽窄带融合集群通信一体机

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（2）调度台DC

调度台DC是车载宽窄带融合集群通信系统的调度控制中心，负责集群协调调度、呼叫控制、用户调度、应用扩展等功能，同时为用户提供调度操作界面。可提供窄带语音类和宽带视频类业务，可进行宽窄带用户的统一编组和统一管理，并结合GPS、北斗、GIS技术提供基于地图的界面呈现。

（3）车外设备（天线和RRU）

车载通信系统的外部设备有宽带和窄带两部分。宽带设备包含天线和LTE远端射频单元RRU，窄带是PDT天线。

2.1.2 系统逻辑架构

产品在逻辑上分为以下几个模块：交换控制平台模块SCC（含用户数据库）、集群调度台DC模块、车载调度业务平台GDS 模块、窄带PDT基站处理单元PDTBS模块、LTE宽带核心网单元EPC模块、LTE宽带基站处理单元BBU模块、LTE款待远端射频单元RRU模块、天线单元等。其中，SCC又包含IMSC和ENMS_S模块，IMSC 模块包含业务、媒体和接口协议处理模块，ENMS_S模块包含了网管服务器、签约数据库等模块；LTE基站处理单元BBU和远端射频单元RRU共同配合实现一个完整的LTE基站逻辑功能。具体的逻辑组网架构如图3。

B1接口为PDT集群基站PDTBS与窄带PDT终端之间的接口，PDT终端和基站之间的接口功能包括随机接入、注册、切换、呼叫控制、短数据、状态消息等。

Uu-T接口为LTE宽带集群基站eNB

与宽带终端之间的接口,主要功能包括物理

层的管理、MAC层管理、RLC管理、系统

信息广播和无线资源管理等功能。

S1-T接口为LTE EPC与eNB之间的接

口，主要功能包括E-RAB管理功能、EMM-

CONNECTED状态下针对UE的移动性功能、

S1寻呼功能、NAS信令传输功能、S1接口

管理功能、NAS节点选择功能、UE初始上

下文管理功能、组呼业务管理功能，以及S1

接口用户面传输功能。

PS2接口为窄带PDT基站PDTBS与

SCC之间的接口，主要功能包括窄带PDT

针对UE的移动性功能、寻呼功能、业务管

理功能以及PS2接口用户面传输功能。

T接口为LTE EPC与SCC之间的接口，

主要功能包括设备注册、设备心跳、组呼

管理和话权通知等信令面功能，以及为完

成组呼下行用户面的数据转发功能。

R1接口为LTE EPC/PDT基站与用户

签约数据库之间的接口，主要完成集群终

端接入功能签约数据传输功能以及UE和组

的关联关系传输功能。

R2接口为用户签约数据库与SCC之间

的接口，主要完成宽带和窄带集群终端和

组的签约数据传输功能。

D接口为车载交换控制平台SCC与调

度台DC之间的接口，SCC通过此接口上

报用户的基本属性，用户的状态信息，用

户位置信息等，DC通过此接口实现调度类

业务。

D-G接口为车载调度台DC和调度业

务平台GDS之间的接口，DC通过此接口

获得终端的GIS位置信息。

2.2功能设计

车载宽窄带融合集群通信系统在功能

设计上支持宽窄带语音融合互通、支持统

一编组、统一调度、统一管理、统一定位；

融合系统支持最大注册用户数500个；宽

带系统支持单载波，20MHz/载波；窄带系

统最大支持4载波，12.5kHz/载波；宽带

语音组呼并发数不少于50个，窄带语音组

呼并发数最大7个。除语音通信外，系统

支持视频上传业务等多媒体业务。

2.2.1 语音融合

系统通过统一的交换控制平台SCC实

现语音融合，包括窄带PDT集群终端和宽

带LTE集群终端之间的组呼和单呼互通，

以及调度台用户与宽窄带集群用户的互通。

SCC中有统一的用户签约数据库，签

约数据包含PDT终端签约和LTE终端签约

数据，组签约包含LTE系统内组和PDT系

统内组以及混合组数据。

信令面，SCC既支持与PDT基站的

PS2接口，也支持LTE系统EPC之间的T

接口。两者接口均提供单呼建立释放、组

呼建立释放、话权申请释放、话权通知等

功能。

用户面，在SCC内部完成PDT集群

NVOC语音编码和LTE集群AMR语音编

解码的转换。

2.2.2 宽带业务

除了语音业务功能外，宽窄带融合车

载系统还支持宽带业务，包括视频组呼、

视频单呼、视频上拉、视频下发和视频回

传等。

宽带业务主要由DC、SCC、LTEPCN

以及宽带终端来完成。

用户可以在调度台上拉查看宽带集群

终端、无线摄像头或iPad终端的视频，可

以将任何查看的视频通过视频下发的方式

发送给宽带集群终端或iPad终端，并且系

统可以提供通过卫星设备将视频传回给应

急指控中心。

2.2.3 统一编组

系统通过在车载交换控制平台SCC内

部设置一个共同的用户签约数据库，使宽

带LTE集群终端和窄带集群PDT终端的签

约数据统一在一起，宽窄带用户可统一编

组，可以实现宽窄带用户统一语音组呼调

度指挥。

2.2.4 统一调度

宽窄带融合车载系统中，宽带和窄带

共用一个调度台DC，交换控制平台SCC

给调度台DC提供统一接口，实现调度台对

数字集群终端，宽带集群终端的统一调度

管理。SCC对宽窄带终端和组上报的相关

信息进行融合，对调度台DC

提供统一的信

息，实现融合调度功能。

图 3 车载宽窄带融合集群通信系统逻辑组

网架构图