MCS系統(tǒng)的應(yīng)用研究

范珂 董雷

摘? ?要：MCS作為3GPP制定的國際寬帶集群標(biāo)準(zhǔn)，為專網(wǎng)行業(yè)用戶提供了語音、視頻、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并且完整支持各級系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通。文章針對MCS系統(tǒng)，從標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)、系統(tǒng)組成、系統(tǒng)特點(diǎn)、未來前景等角度進(jìn)行了應(yīng)用研究和探討。

關(guān)鍵詞：關(guān)鍵業(yè)務(wù)服務(wù);通信技術(shù);關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)

1? ? 專網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，行業(yè)專網(wǎng)用戶對傳統(tǒng)語音集群業(yè)務(wù)以外的其他業(yè)務(wù)提出了更高的要求;高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及圖像、視頻等寬帶多媒體業(yè)務(wù)的需求不斷涌現(xiàn)。

傳統(tǒng)窄帶專網(wǎng)，如TETRA，PDT，P.25都是由某個企業(yè)、行業(yè)、國家制定的標(biāo)準(zhǔn)，且無互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵業(yè)務(wù)服務(wù)（Mission Critical Service，MCS）系統(tǒng)之前的寬帶專網(wǎng)亦是如此，不同系統(tǒng)之間無法互聯(lián)互通。為此，第三代合作伙伴計(jì)劃（3rd Generation Partnership Project，3GPP）標(biāo)準(zhǔn)組織基于長期演進(jìn)（Long Term Evolution，LTE）架構(gòu)，提出了MCS系統(tǒng)，為各種專網(wǎng)客戶提供關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)。

2? ? MCS標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)之路

在Rel-12中，3GPP已經(jīng)定義了關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)的支撐框架：eMBMS，GCSE以及ProSe D2D。2015年4月，3GPP設(shè)定特別工作組SA6小組，定義Rel-13關(guān)鍵任務(wù)通信機(jī)制（Mission Critical Push To Talk，MCPTT）業(yè)務(wù)，提供高質(zhì)量、高可靠的語音服務(wù)。2017年12月，3GPP SA6發(fā)布Rel-14，在業(yè)務(wù)方面，除已有MCPTT的業(yè)務(wù)之外，提供了任務(wù)關(guān)鍵視頻（Mission Critical Video，MCVideo）和任務(wù)關(guān)鍵數(shù)據(jù)（Mission Critical Data，MCData）服務(wù)。

2018年12月，3GPP在R15中提供MCS系統(tǒng)互通互聯(lián)功能。2019—2020年，3GPP將在R16中完善高速鐵路和船舶集群業(yè)務(wù)協(xié)議。MCS標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)路線如圖1所示。

3? ? MCS系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

MCS系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖2所示，左側(cè)部分為標(biāo)準(zhǔn)的LTE網(wǎng)絡(luò)，空口支持eMBMS組播。MCS服務(wù)相關(guān)的網(wǎng)元如下：（1）接入管理服務(wù)器，作為用戶的接入管理服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)用戶業(yè)務(wù)管理、EPC承載管理等功能。（2）控制服務(wù)器，負(fù)責(zé)單呼、組呼的業(yè)務(wù)控制。（3）組管理服務(wù)器，負(fù)責(zé)群組的建立、刪除、更新以及組成員管理。（4）配置管理服務(wù)器，負(fù)責(zé)終端配置數(shù)據(jù)、用戶簽約數(shù)據(jù)、網(wǎng)元業(yè)務(wù)配置數(shù)據(jù)的管理。（5）用戶ID管理服務(wù)器，負(fù)責(zé)用戶的身份鑒權(quán)以及用戶業(yè)務(wù)ID管理。（6）密鑰管理服務(wù)器，負(fù)責(zé)管理密鑰的生成、分發(fā)等功能，用來保證用戶信令和媒體的保密性和完整性。

4? ? MCS系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）全球統(tǒng)一：3GPP是由中國、歐洲、美國、日本、韓國、印度6個國家及地區(qū)的通信機(jī)構(gòu)組成，是事實(shí)上的通信標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)。全球統(tǒng)一的寬帶集群標(biāo)準(zhǔn)將給業(yè)主帶來質(zhì)優(yōu)、平價、高效以及可互聯(lián)互通的集群寬帶系統(tǒng)。

（2）高速接入：MCS借助LTE的高速傳輸能力，上下行速率可以達(dá)到50～100 Mbps，端到端傳輸時延小于300 ms，可以為用戶提供高速的寬帶接入服務(wù)。

（3）豐富業(yè)務(wù)：MCS標(biāo)準(zhǔn)目前定義了MCPTT，MCVideo和MCData等服務(wù)。其他服務(wù)，比如未來鐵路移動通信系統(tǒng)和海洋通信（Maritime）等服務(wù)也在制定過程中。首先，MCPTT業(yè)務(wù)提供清晰的集群語音業(yè)務(wù)，例如單呼、組呼等語音服務(wù)[1]。其次，MCVideo提供實(shí)時和非實(shí)時視頻傳輸，例如獲取犯罪現(xiàn)場或自然災(zāi)害事發(fā)地的視頻圖像;從空中無人機(jī)、車載攝像設(shè)備和警員穿戴式攝像設(shè)備獲取現(xiàn)場視頻并進(jìn)行實(shí)時傳輸;在處警過程中將失蹤人員照片發(fā)送給現(xiàn)場警員;將發(fā)生火災(zāi)的建筑圖紙發(fā)送給在途的消防人員。最后，MCData提供可靠的MC數(shù)據(jù)服務(wù)，例如在醫(yī)療救護(hù)過程中遠(yuǎn)程獲取病人信息，協(xié)助評估;生物信息識別，利用專業(yè)設(shè)備，通過數(shù)據(jù)分析等各種方法協(xié)助客戶迅速嫌疑人。

（4）系統(tǒng)互聯(lián)：MCS定義了完善的系統(tǒng)互聯(lián)方案：Interconnecting and Migration和Interworking。通過Interconnecting and Migration，MCS系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的互聯(lián)互通。通過Interworking，MCS系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)和異系統(tǒng)（TETRA/P.25）之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

（5）靈活組網(wǎng)：MCS系統(tǒng)架構(gòu)定義清晰、合理，重用性高，部署靈活。MCS集群應(yīng)用和底層承載是高度解耦合的，無論底層承載是LTE，WiFi或者M(jìn)ESH，MCS均能適配。

（6）標(biāo)準(zhǔn)可演進(jìn)：可以無縫支持未來的5G，6G網(wǎng)絡(luò)，具有其他系統(tǒng)無法比擬的天然優(yōu)勢。

5? ? 部署情況及市場份額

由于MCS是3GPP制定的事實(shí)上的國際寬帶集群標(biāo)準(zhǔn)，因此應(yīng)用范圍極廣，僅在公共安全領(lǐng)域，美國、英國、歐洲、中西亞、俄羅斯均計(jì)劃部署MCS系統(tǒng)。已有數(shù)據(jù)顯示：MCS全球每年設(shè)備銷售和服務(wù)市場總額可以達(dá)到預(yù)計(jì)200億美金。圖3是具體各個行業(yè)所占比例。

6? ? 結(jié)語

可以預(yù)見，隨著行業(yè)用戶對于寬帶專網(wǎng)需求的進(jìn)一步提升、MCS上下游產(chǎn)業(yè)鏈的不斷完善（高通等主流芯片廠家已經(jīng)推出支持MCS的芯片）以及5G時代的提前來臨，MCS在公共安全和行業(yè)領(lǐng)域必然擁有廣闊市場。

[參考文獻(xiàn)]

[1]聶寧.面向LTE-R的關(guān)鍵任務(wù)通信機(jī)制（MCPTT）的研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2018.

Research on the application of MCS system

Fan Ke1， Dong Lei2

（1.Hytera Communication Co.， Ltd.， Shenzhen 518057， China; 2.Pactera Pactera Technology

International Limited Co.， Ltd.， Dalian 116023， China）

Abstract：As the international broadband cluster standard established by 3GPP， MCS provides voice， video and data services for users in private network industry， and fully supports the interconnection between systems at all levels. In this paper， the application research and discussion of MCS system are carried out from the point of view of standard evolution， system composition， system characteristics and future prospect.

Key words：mission critical service; communication technologies; mission critical system