主頁（http://www.130131.com）：公網PoC軟對講與PDT數字集群互通方案原理

　　公網PoC(Push-to-Talk Over Cellular)軟對講由于其使用便利、沒有距離限制，越來越受到人們的歡迎，在各行各業應用廣泛。

　　然而，公網對講不能完全替代傳統專網對講系統，特別是公安用350M PDT數字集群系統。在突發的極端情況下，公網通信設施常常會遭到嚴重破壞。因此，在進行應急救援或執行緊急任務時，相關指揮部門的專網集群系統仍發揮著無法替代的作用。這為兩種不同的集群對講系統的互聯互通帶來了挑戰。

1 傳統對講方案及對比

　　1.1 公網 PoC 軟對講

　　公網PoC軟對講是依托運營商移動通信網絡建立起來的一種用于指揮調度的移動通信系統。PoC軟對講只要很少的流量就可以實現集群對講功能，并且具備比傳統對講機更強大的功能，如：即時消息、圖傳、實時視頻回傳等。公網PoC軟對講的實現原理也相對簡單，采取 C/S(客戶端/服務器)模式。只須在網絡側部署PoC服務器，并開發一個軟對講APP，就可以把智能手機變成一部功能強大的對講機。它的主要定位是為企事業單位、團體部門提供工作管理和指揮調度業務，主要面對的是集團用戶，如公安、消防、醫院、城管、政府機關、交通運輸、機場航空、大型集會、軍事應用等。由于其覆蓋廣、成本低等特點，可快速批量部署，以滿足這些集團提高應急響應速度和工作效率的需求。

　　1.2 專網集群對講

　　公安行業專網對講通信系統主要是指350M常規模式、模擬集群模式(MPT1343、CPX)和數字集群對講機(PDT、TETRA)。這類自建中繼站系統， 并具有安全穩定、接通率高、不易受網絡波動影響等優勢。但是，系統受基站數量、建筑物阻擋等約束，覆蓋范圍有限，郊縣和偏遠地區無法對講。

　　PDT(Professional Digital Trunking)，簡稱PDT標準，是注入了中國廠商自主創新因素的全新數字集群體制，是一部具有我國自主知識產權的數字集群標準。PDT 標準制定時參考了MPT、Tetra、P25 和DMR標準，具有非常優秀的集群功能。相比于TETRA標準，成本更為低廉。從產品的市場份額及長遠發展趨勢看，PDT數字集群具有較好前景。

　　近年來，全國各省市公安系統已充分認識到信息技術手段對公安工作的重要作用。公安系統經常需要進行緊急命令的傳遞、重要案情的通報、重要案件的分析、重大活動的部署。但是，這些活動均受到了專網系統不足的影響。

　　具體的，專網系統的不足可歸結為以下幾方面。

　　(1)350M常規系統：頻率不能復用，僅限于小范圍、小群組的簡單對講，無任何安全保密性及系統擴展性。

　　(2)模擬集群系統：覆蓋基站數量有限、信道數量有限、容易被竊聽、經常出現干擾雜音、安全性差；頻譜利用率低、集群應用層次低下，技術陳舊，業務擴展能力差。國家工信部已經發文，明確要求模擬對講機在2017年12月31日退出市場應用。

　　(3)數字集群系統：初步普及階段，未大規模應用。它同樣存在覆蓋基站數量有限、遠距離無法對講、信道數量有限的不足，且終端和基站建設成本及升級維護費用非常高昂。

　　1.3 兩種對講方案的對比

　　兩種對講方案的優劣對比，如表1所示。

表1 公網PoC軟對講和專網集群對講的對比

　　以上兩種對講方案有著各自的特點和應用場景，可互相作為補充和備份。因此，互聯互通已成為集群對講領域的一個重要發展方向。

2 對講互通方案

　　2.1 對講互通方案系統框架

　　本文重點關注公網PoC軟對講和PDT數字集群系統，屬于兩種可獨立運行的集群對講方案。對講互通網關作為互通方案中的關鍵網元，位于兩套傳統對講系統之間，將兩種對講方案的語音對講業務進行融合。

　　對講互通方案系統框架圖，如圖1所示。對講互通網關處于公網PoC軟對講系統和PDT數字集群系統之間，負責這兩個相對獨立系統之間的互通。

圖1 對講互通方案系統框架

　　2.2 對講互通網關原理

　　對講互通方案原理為一種使用互通網關實現兩種不同網絡互連互通，繼而實現兩種網絡遠程半雙工對講。網關通過軟對講內部信令接入到公網PoC軟對講網絡。

　　(1)PDT數字集群系統發起呼叫，網關通過接入的專網對講車臺會自動獲取呼叫狀態，并同時發起公網PoC軟對講呼叫，將語音數據轉發到公網PoC軟對講群組，實現專網向公網PoC軟對講的語音實時傳輸；

　　(2)公網PoC軟對講發起呼叫，網關通過軟對講內部信令檢測到PoC軟對講發起呼叫狀態，并同時發起專網呼叫，將語音數據通過專網車臺轉發到專網群組，實現PoC軟對講向專網的語音實時傳輸；

　　(3)經過以上步驟，實現了二個網絡的互聯互通，無縫對接。

　　對講互通網關基于通用的服務器硬件平臺，通過IP網絡分別與PDT數字集群系統和PoC軟對講系統互聯。如圖2所示，對講互通網關軟件由鏈路管理模塊、信令處理模塊、媒體處理模塊、服務監控模塊和設備管理模塊五大部分組成。

　　具體的，對講互通網關原理圖，如圖2所示。

圖2 對講互通網關原理

　　對講互通網關融合了信令和媒體兩大業務。為了高效、快速地完成信令接續和無損、流暢地完成媒體交互，按照上述總體設計，對講互通網關需要解決以下兩個核心問題。

　　(1)信令映射適配。PDT數字集群和PoC軟對講采用完全不同的信令流程，如何實現合理的信令映射適配是設計時需要解決的一個核心問題。

　　(2)媒體轉換。PDT 數字集群和PoC軟對講的媒體格式不同，傳輸速率也不同，如何實現高效的速率匹配媒體轉換機制是設計時需要解決的又一個核心問題。

　　2.3 信令映射適配

　　信令處理模塊中的呼叫控制采用統一的信令模型。PDT 數字集群與PoC終端的信令通過映射適配到呼叫控制的信令模型。

　　以點呼為例，呼叫信令流程包括PoC終端發起點呼建立呼叫、PDT終端發起點呼建立呼叫兩大類型。

　　2.3.1

　　類型一：PoC終端發起點呼建立呼叫

　　PoC終端發起點呼建立呼叫的信令映射適配流程，如圖3所示。

圖3 PoC終端發起點呼建立信令映射適配流程

　　圖3流程具體描述如下:

　�、貾oC終端通過Invite向對講互通網關發起呼叫建立；

　�、趯χv互通網關接收到Invite后，向PoC終端回復100trying，同時向PDT終端發送C_AHOY；

　�、跴DT 終端收到C_AHOY之后，向對講互通網關回復C_ACKU和C_RAND；

　�、軐χv互通網關接收到C_ACKU之后，向PoC終端發送180 ringing，并在接收到C_RAND之后向PoC終端發送200 OK；

　�、軵oC終端收到200 OK之后，向對講互通網關回復ACK；

　�、迣χv互通網關接收到ACK之后，向PDT終端發送PV_GRANT，至此呼叫正常建立。

　　2.3.2

　　類型二：PDT 終端發起點呼建立呼叫

　　PDT 終端發起點呼建立呼叫的信令映射適配流程，如圖 4 所示。

圖4 PDT終端發起點呼建立信令映射適配流程

　　圖4流程具體描述如下：

　�、貾DT終端通過C_RAND向對講互通網關發起呼叫建立；

　�、趯χv互通網關接收到C_RAND之后，向PoC終端發送Invite；

　　③PoC終端接收到Invite之后，向對講互通網關依次回復100 trying、180 ringing和200 OK；

　�、軐χv互通網關接收到180 ringing 之后，向PDT 終端發送 C_ACKD，并在接收到200 OK之后向PDT終端發送PV_GRANT；

　�、軵DT終端接收到PV_GRANT之后，向對講互通網關回復C_RAND；

　�、迣χv互通網關接收到C_RAND之后，向PoC終端發送ACK，至此呼叫正常建立。

　　2.4 媒體轉換

　　根據PDT數字集群標準規定，PDT數字集群系統使用的國產NVOC聲碼器輸出為2.4 kb/s的壓縮語音。PoC終端可采用的語音編解碼有 AMR-nb、G711、G723和G729等。

　　下面以對講互通網關支持PoC終端AMR-nb語音編解碼為例進行描述。

　　PDT數字集群系統每間隔60 ms進行一次NVOC話音打包，PoC軟對講系統每間隔20 ms進行一次AMR-nb話音打包，兩者話音打包頻率不同。 如圖5所示，對講互通網關以20 ms為基礎時間單位，對AMR-nb采取緩沖機制、對NVOC采取分片機制，實現了話音打包頻率的匹配。

圖5 AMR與NVOC語音打包速率匹配

　　為了提升媒體轉換話音編解碼的并發能力，媒體轉換采用多進程并行處理的實現方式。軟件啟動過程中，自動檢測通用服務器硬件平臺的內核數量，根據內核數量N，啟動N-1個媒體轉換進程，并將進程與內核綁定，以提升話音編解碼效率。

　　2.5 互通方案安全性

　　公網PoC終端，僅針對特定的安卓智能終端并輔以相應的安全手段進行部署。業內當前比較常見的方式是采用安全雙域終端，并將PoC軟對講APP安裝于安全終端的工作域，“公私隔離”確保PoC軟對講在智能終端側的安全。

　　PoC軟對講在系統內采取信源加密的方式，滿足通過公網使用PoC業務的安全要求。

　　公專網對講業務互通時，PoC服務器將軟對講業務的密文轉化為明文后，發送給對講互通網關；反之，PoC服務器將對講互通網關傳過來的明文轉化為密文后發送給PoC終端。

　　PoC服務器和對講互通網關往往部署在同一網絡。如果兩者異地部署，則通過IPSec VPN來保證網絡傳輸的安全。以上兩種方式，可確�；ネǚ桨钢小懊髅苻D換”的安全。

3 結語

　　本文針對專網集群對講現階段建設狀況和使用特點，提出了將公網PoC軟對講和專網對講進行互聯互通的方案，解決了專網覆蓋不足的問題，實現了在不改變、不淘汰原有系統的前提下，使用公網PoC終端對專網大范圍通訊的一種補充。對講互通網關具有快速部署、安全可靠以及操作簡單等特點，可方便應用于城市應急、公安、武警等行業應急指揮中心以及應急通信指揮車等各種應急通信環境中。在突發事件發生時，可在現場迅速構建應急指揮調度通信平臺，解決通信互聯互通難題，體現真正的“一機在手，通信無憂”。

　　基于目前通信技術和網絡共存的狀況，更需要有跨網絡、跨平臺的融合互通方案，打破各種通信網絡、制式和頻段之間的障礙，徹底消除“信息孤島”，使應急通信系統可以真正做到與應急預案保持同步的節奏。一些諸如衛生、公安、武警、能源和生產型企業，為了提升自身的反應速度和管理效率，也需要讓各級應急系統之間能夠順利平滑聯接。公專網集群對講互通方案的推出，必然給應急救援以及應急聯動的系統工作注入強勁活力。（作者 / 龔樂中、閆路平、王俊人；作者單位 / 龔樂中、王俊人：成都衛士通信息產業股份有限公司，閆路平：成都三零瑞通移動通信有限公司）