融合通信平臺在抗疫處突中的應(yīng)用*

孫紅，孫鵬飛，于洋**，程之龍

（1.海能達(dá)通信股份有限公司，廣東 深圳 518057；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)通信技術(shù)研究所，黑龍江 哈爾濱 150080）

0 引言

2020 年，新型冠狀病毒來襲，全國人民團(tuán)結(jié)一心，在以習(xí)近平同志為核心的黨中央的正確帶領(lǐng)下，戰(zhàn)“疫”防治取得了階段性的勝利。面對這次“大考”，包括醫(yī)療、交通、警務(wù)、城市管理在內(nèi)的多個社會公共部門共同參與到社會應(yīng)急處突、搶救生命的計時賽中。與此同時，各部門間通信系統(tǒng)相互獨(dú)立、消息互通慢、調(diào)度壁壘多等問題也逐一顯現(xiàn)。如何聯(lián)通各公共部門間的通信系統(tǒng)，做到高效溝通、協(xié)同作戰(zhàn)，并且結(jié)合多種通信資源幫助指揮者快速做出決策，在第一時間將指令下達(dá)到抗疫最前線，是保證后續(xù)戰(zhàn)“疫”應(yīng)急處突工作的重中之重。

融合通信平臺以其自身獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了各種制式的專網(wǎng)通信系統(tǒng)以及公網(wǎng)通信系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)間的融合互通，能夠有效解決上述問題。如何在戰(zhàn)疫處突中充分發(fā)揮融合通信平臺的優(yōu)勢具有重要的研究意義。

1 融合通信平臺概述

融合通信平臺是多種復(fù)雜技術(shù)的集成應(yīng)用，它可以屏蔽底層復(fù)雜的異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)細(xì)節(jié)，將傳輸管道透明化，打破各公共部門間的通信壁壘，構(gòu)建一個具有強(qiáng)大兼容性的一體化融合通信系統(tǒng)。融合通信系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示，融合通信系統(tǒng)包括設(shè)備層、平臺層和應(yīng)用層。設(shè)備層由各種異構(gòu)通信系統(tǒng)設(shè)備組成，包括數(shù)字集群系統(tǒng)設(shè)備、模擬集群系統(tǒng)設(shè)備、傳真設(shè)備、固網(wǎng)電話設(shè)備、公網(wǎng)移動電話、視頻會議設(shè)備和視頻監(jiān)控設(shè)備等。

圖1 融合通信系統(tǒng)架構(gòu)

融合通信平臺位于平臺層，由各種外系統(tǒng)接入網(wǎng)關(guān)和功能服務(wù)器構(gòu)成，通過接入網(wǎng)關(guān)的媒體轉(zhuǎn)換能力完成與專網(wǎng)、公網(wǎng)、視頻專網(wǎng)、短波通信系統(tǒng)等不同制式異構(gòu)系統(tǒng)的互聯(lián)互通，并且提供軟交換、流媒體、錄音錄像、網(wǎng)絡(luò)管理等豐富功能，為應(yīng)用層的指揮調(diào)度提供多種可調(diào)用的通信與數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)統(tǒng)一接入、多種制式融合通信，為豐富的調(diào)度功能提供必要支撐。

（1）統(tǒng)一接入。統(tǒng)一接入是指將來源于不同渠道的通信接入請求進(jìn)行統(tǒng)一接收、路由和處理的一種接入方式[1]。融合通信平臺利用對接網(wǎng)關(guān)接收異構(gòu)系統(tǒng)信號，在平臺內(nèi)部進(jìn)行信令協(xié)議轉(zhuǎn)換、媒體格式轉(zhuǎn)換，最終以統(tǒng)一的格式完成媒體信息的交互、分發(fā)，使上層調(diào)度能夠屏蔽信息底層傳輸管道的差異化，匯聚不同制式的信息內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)信息的高度集中化，為指揮者的決策提供及時充分的信息支持。

（2）融合通信。在聯(lián)合指揮調(diào)度多公共部門時，通常涉及到多種指揮調(diào)度通信方式，這些通信方式主要包括公網(wǎng)通信（公網(wǎng)有線電話、公網(wǎng)移動電話、傳真等）、專網(wǎng)通信（數(shù)字集群通信、模擬集群通信、音視頻通信等）[2-4]。指揮員在統(tǒng)一的集成軟件平臺上，使用簡單、統(tǒng)一的界面就可以一鍵完成有線、無線、常規(guī)、集群等多種通信方式的調(diào)度操作，比用單一方式協(xié)調(diào)各級指揮人員更加便捷、直觀、可靠。利用融合通信手段構(gòu)建一個具有高質(zhì)量、高效率、智能化的音視頻實(shí)時交互的指揮調(diào)度應(yīng)用平臺，為跨部門聯(lián)動的指揮調(diào)度提供有力保障。

（3）豐富功能。融合通信平臺為上層指揮調(diào)度提供豐富強(qiáng)大的語音、視頻和數(shù)據(jù)類功能，包括個呼、組呼、監(jiān)聽、全呼、優(yōu)先呼叫、緊急呼叫、廣播呼叫、環(huán)境偵聽等專網(wǎng)語音調(diào)度功能，呼叫、接聽、掛機(jī)、呼叫代答、呼叫保持、呼叫恢復(fù)、應(yīng)答前呼叫轉(zhuǎn)移、應(yīng)答后呼叫轉(zhuǎn)移、二次撥號等公網(wǎng)語音調(diào)度功能，可視單呼、可視組呼、視頻上拉、視頻下拉、視頻推送、視頻轉(zhuǎn)發(fā)、視頻回傳、視頻調(diào)看、云臺控制等視頻調(diào)度功能，以及定位顯示、軌跡跟蹤、點(diǎn)擊呼叫、圈選呼叫、越區(qū)告警、興趣點(diǎn)添加等地圖調(diào)度功能，此外還支持語音會議、多媒體會議等會商功能。安全可靠的專用網(wǎng)絡(luò)確保音視頻調(diào)度時刻暢通，有優(yōu)先級的調(diào)度方式確保關(guān)鍵指令準(zhǔn)確下達(dá)，為抗疫處突工作提供統(tǒng)一、可靠、高效的指揮調(diào)度能力。

2 與傳統(tǒng)通信模式對比

2.1 多部門聯(lián)合調(diào)度

抗擊疫情、社會應(yīng)急處突牽涉多個職能部門，跨部門聯(lián)合作戰(zhàn)已經(jīng)成為常態(tài)化工作模式。多部門聯(lián)合調(diào)度一方面規(guī)避了信息溝通不暢、發(fā)布信息不一致等隱患，同時還可在最短時間內(nèi)合理統(tǒng)籌規(guī)劃防疫措施、整體布局，發(fā)揮社會各職能部門的協(xié)調(diào)聯(lián)動性，使人民的生命財產(chǎn)安全得到最大限度的保護(hù)。傳統(tǒng)的通信模式中，各職能部門的通信系統(tǒng)相互獨(dú)立，跨部門協(xié)調(diào)難，通信效率低[5-6]。而融合通信平臺作為與各種通信系統(tǒng)互通的橋梁，可以屏蔽底層復(fù)雜的異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)細(xì)節(jié)，令通信協(xié)議不同、信令不同、底層數(shù)據(jù)編碼不同的異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)通信資源融合到統(tǒng)一的通信平臺，實(shí)現(xiàn)異網(wǎng)異構(gòu)、異地遠(yuǎn)程條件下多種通信手段的無縫對接與互聯(lián)互通，從而實(shí)現(xiàn)多部門聯(lián)合調(diào)度。

2.2 扁平化指揮

傳統(tǒng)的逐級指揮模式中，上級指揮者如果需要調(diào)度一線人員，需要依據(jù)組織架構(gòu)逐級下達(dá)指令。而扁平化指揮打破傳統(tǒng)模式，構(gòu)建了上級指揮者與一線人員間的快速通信管道。“扁平化”作為一種新型的管理模式最早應(yīng)用于企業(yè)管理方面，是指將原部門垂直管理結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粤鞒坦芾頌榛A(chǔ)的橫向組織架構(gòu)，減少中間環(huán)節(jié)，增大管理幅度，使得部門間信息的傳遞和溝通得以促進(jìn)，實(shí)現(xiàn)“扁平化”模式管理企業(yè)[7-10]。融合通信平臺有效利用有線通信、無線通信、視頻監(jiān)控、視頻會議等多種技術(shù)手段全面搜集前線信息，通過對各類數(shù)據(jù)的匯聚處理、研判分析、相互關(guān)聯(lián)，把為事件提供決策依據(jù)的信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為情報，為指揮者的決策提供關(guān)鍵性依據(jù)。指揮者在指揮中心可以跨地域、跨部門對一線指揮員“點(diǎn)對點(diǎn)”下達(dá)指令，既可以減少指揮調(diào)度環(huán)節(jié)，又可以最大限度降低指令傳遞失誤率，提高各部門對突發(fā)事件和任務(wù)的快速反應(yīng)、應(yīng)急處置、跨部門聯(lián)動能力，最大限度發(fā)揮扁平化指揮調(diào)度模式的威力。

3 在抗疫處突中的應(yīng)用探索

3.1 防疫融合通信部署方案

疫情期間的醫(yī)療救助、防疫管控、社會應(yīng)急處突等工作需要社會各界的共同努力與通力配合，包括醫(yī)療、公安、應(yīng)急、城管、軌交在內(nèi)的多個公共部門聯(lián)動聯(lián)防，全力應(yīng)對疫情。針對聯(lián)合部門多元化、通信機(jī)制多樣化、消息傳遞多級化的復(fù)雜綜合指揮場景，融合通信系統(tǒng)涵蓋三個主要部分：抗疫防治現(xiàn)場、前方指揮中心和后方指揮中心。融合通信平臺部署在省級前方指揮中心，統(tǒng)一匯聚省內(nèi)抗疫信息。依托融合通信平臺統(tǒng)一接入各部門單位的原有通信系統(tǒng)，如公安使用的350M PDT 數(shù)字集群通信系統(tǒng)、應(yīng)急正在建設(shè)的370M PDT 數(shù)字集群通信系統(tǒng)、醫(yī)療救護(hù)使用的固話系統(tǒng)和公網(wǎng)4G/5G 系統(tǒng)，以及城管、軌交使用的模擬和數(shù)字集群通信系統(tǒng)，此外，視頻監(jiān)控系統(tǒng)和視頻會議系統(tǒng)也可對接到融合通信平臺。省指揮員可綜合多方信息進(jìn)行分析研判，實(shí)時掌握疫情動態(tài)，并根據(jù)調(diào)度需要直接向一線負(fù)責(zé)人下達(dá)指令，實(shí)現(xiàn)扁平化指揮，大幅縮短調(diào)度時間，提高指揮準(zhǔn)確度，爭分奪秒保衛(wèi)人民群眾的生命財產(chǎn)安全。省級指揮中心通過IP 網(wǎng)絡(luò)與部級指揮中心互通，向部級指揮中心匯報工作并接收部級指揮中心下達(dá)的指示。利用靈活的組管理功能，歸屬不同部門的終端用戶可構(gòu)建為一個組，通過組呼方式實(shí)現(xiàn)跨部門通信，大大提高通信效率。融合通信平臺部署方案示意見圖2：

圖2 抗疫處突中融合通信平臺部署方案

3.2 典型業(yè)務(wù)流程

通過融合通信平臺可實(shí)現(xiàn)異構(gòu)通信系統(tǒng)間的多種語音和視頻業(yè)務(wù)功能，語音業(yè)務(wù)功能包括：語音個呼、語音組呼、緊急呼叫、群組呼叫等；視頻業(yè)務(wù)功能包括視頻上拉、視頻下推、視頻轉(zhuǎn)發(fā)、視頻單呼、視頻組呼、視頻會議等。下面對語音個呼建立和視頻上拉的實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行詳細(xì)分析。

（1）語音個呼建立流程

語音個呼建立流程如圖3 所示。其中，O_UA 表示使用PoC 終端的主叫方，T_UA 表示使用PDT 終端的被叫方，PUC Server 表示融合通信平臺。

圖3 語音個呼建立流程圖

消息1 表示主叫向融合通信平臺發(fā)送語音個呼建立請求，消息中包含被叫號碼以及主叫支持的音頻媒體格式等信息；

消息2 表示融合通信平臺向主叫返回100 Trying，告知主叫已收到請求，正在尋呼被叫；

消息3 表示融合通信平臺向被叫轉(zhuǎn)發(fā)INVITE 請求；

消息4 表示被叫向融合通信平臺返回100 Trying，告知融合通信平臺已收到請求，正在處理；

消息5 表示被叫向融合通信平臺發(fā)送振鈴；

消息6 表示融合通信平臺向主叫發(fā)送振鈴；

消息7 表示被叫向融合通信平臺回復(fù)應(yīng)答消息，消息中攜帶被叫支持的音頻媒體格式等信息；

消息8 表示融合通信平臺向被叫返回ACK，確認(rèn)接收到應(yīng)答消息；

消息9 表示融合通信平臺向主叫轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)答消息，消息中攜帶被叫支持的音頻媒體格式等信息；

消息10 表示主叫向融合通信平臺返回ACK，確認(rèn)接收到應(yīng)答消息，完成媒體格式協(xié)商。

（2）視頻上拉流程

調(diào)度臺向攝像頭發(fā)起視頻上拉的流程如圖4 所示。其中，O_UA 表示調(diào)度臺，T_UA 表示被拉取視頻的攝像頭，PUC Server 表示融合通信平臺。

圖4 視頻上拉流程圖

消息1 表示調(diào)度臺向融合通信平臺發(fā)送INVITE消息，消息頭域中攜帶上拉的攝像頭ID、攝像頭媒體流序列號、調(diào)度臺ID、調(diào)度臺媒體流序列號等參數(shù)，SDP 消息體中s 字段為“Play”代表上拉實(shí)時監(jiān)控視頻；

消息2 表示融合通信平臺向調(diào)度臺發(fā)送100 Trying；

消息3 表示融合通信平臺向目標(biāo)攝像頭發(fā)送INVITE 消息，攜帶SDP 消息體，消息體中描述了融合通信平臺接收媒體流的IP、端口、媒體格式等內(nèi)容，s 字段為“Play”代表上拉實(shí)時監(jiān)控視頻，y 字段描述SSRC 值，f 字段描述媒體參數(shù)；

消息4 表示目標(biāo)攝像頭向融合通信平臺發(fā)送100 Trying；

消息5 表示目標(biāo)攝像頭向融合通信平臺回復(fù)200 OK，攜帶SDP 消息體，消息體中描述了攝像頭發(fā)送媒體流的IP、端口、媒體格式、SSRC 字段等內(nèi)容；

消息6 為融合通信平臺向調(diào)度臺發(fā)送200 OK，攜帶SDP 消息體，消息體中描述了融合通信平臺發(fā)送媒體流的IP、端口、媒體格式、SSRC 字段等內(nèi)容；

消息7 為調(diào)度臺向融合通信平臺回復(fù)ACK 消息，完成與融合通信平臺的視頻上拉建立過程；

消息8 表示融合通信平臺向攝像頭發(fā)送ACK 消息，完成與攝像頭的視頻上拉建立過程；

消息9 為調(diào)度臺向融合通信平臺發(fā)送BYE 消息，斷開同融合通信平臺建立的視頻上拉業(yè)務(wù)；

消息10 為融合通信平臺向攝像頭發(fā)送BYE 消息，斷開同攝像頭建立的視頻上拉業(yè)務(wù)；

消息11 為攝像頭向融合通信平臺回復(fù)200 OK 響應(yīng)，視頻上拉業(yè)務(wù)結(jié)束；

消息12 為融合通信平臺向調(diào)度臺回復(fù)200 OK 響應(yīng)，視頻上拉業(yè)務(wù)結(jié)束。

4 結(jié)論

融合通信平臺可接入公網(wǎng)通信、專網(wǎng)通信、視頻監(jiān)控和視頻會議等通信和監(jiān)控系統(tǒng)，強(qiáng)大的融合通信功能支持指揮者對醫(yī)療、公安、應(yīng)急、城管、軌交等多公共部門實(shí)施聯(lián)合調(diào)度，豐富的調(diào)度功能提供高效可靠的指揮調(diào)度能力，扁平化指揮架構(gòu)大幅提升指揮效率和指揮精確度。融合通信平臺是抗疫處突的強(qiáng)效安防管控利器。