煤礦井下4G專網(wǎng)語音解決方案分析

劉易成

【摘要】 文章首先引出煤礦井下4G專網(wǎng)的建設(shè)背景，隨后介紹三種主流的4G語音解決方案，并結(jié)合煤礦井下實(shí)際情況得出OTT為最佳煤礦4G專網(wǎng)語音方案，最后對(duì)OTT方案進(jìn)行總結(jié)與展望。

【關(guān)鍵詞】 煤礦通信 4G專網(wǎng) 語音 解決方案

一、引言

通信專網(wǎng)（簡(jiǎn)稱專網(wǎng)）作為運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱公網(wǎng)）的補(bǔ)充，是指在一些特殊行業(yè)、部門或單位內(nèi)部為滿足其組織管理、安全生產(chǎn)、調(diào)度指揮等需要所建設(shè)的通信網(wǎng)絡(luò)。一般來說，專網(wǎng)只對(duì)內(nèi)部提供非經(jīng)營(yíng)性電信服務(wù)，而不承擔(dān)普遍社會(huì)服務(wù)的義務(wù)。煤礦井下無線通信系統(tǒng)是安全生產(chǎn)“六大系統(tǒng)”的重要組成部分，同時(shí)由于礦井通信環(huán)境與普通的地面通信環(huán)境存在很大差異，使得公網(wǎng)通信系統(tǒng)無法延伸至“最后一公里”。為滿足煤礦企業(yè)高產(chǎn)高效、節(jié)能減排、安全生產(chǎn)的迫切需求，必須建設(shè)煤礦通信專網(wǎng)提升調(diào)度管理效率和應(yīng)急處理能力。現(xiàn)有井下無線通信技術(shù)在帶寬、傳輸速率、實(shí)時(shí)性等方面無法滿足多媒體調(diào)度、多任務(wù)并發(fā)、高清視頻傳輸、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理等綜合業(yè)務(wù)，與此同時(shí)，公網(wǎng)4G技術(shù)已發(fā)展成熟并成功商用，高帶寬、低延時(shí)的4G LTE無線通信技術(shù)越來越得到煤礦企業(yè)和設(shè)備供應(yīng)商的認(rèn)可。

二、4G語音解決方案

LTE的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供寬帶高速業(yè)務(wù)，為全I(xiàn)P架構(gòu)，只定義了PS（分組）域，取消了2G/3G語音CS（電路）域承載，但語音作為移動(dòng)通信基本業(yè)務(wù)，系統(tǒng)必須提供解決方案，目前公網(wǎng)中成熟的解決方案列舉如下：

1、CSFB。CSFB是CS FallBack的簡(jiǎn)稱，其基本原理是：終端駐留在LTE網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其發(fā)起或接收語音呼叫時(shí)，需要先從LTE回落到2G/3G網(wǎng)絡(luò)，由2G或者3G的電路域來提供語音業(yè)務(wù)服務(wù)。作為L(zhǎng)TE的過渡語音解決方案，目前在國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商大量部署。該方案需要對(duì)2G/3G核心網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)，并對(duì)LTE小區(qū)與2G/3G小區(qū)覆蓋及鄰小區(qū)配置進(jìn)行優(yōu)化。3GPP協(xié)議規(guī)定了各場(chǎng)景下CSFB信令流程。

2、VoLTE。VoLTE作為L(zhǎng)TE的終極語音解決方案，直接基于LTE網(wǎng)絡(luò)來承載語音業(yè)務(wù)，以VoIP的方式通過LTE的PS域來傳輸語音業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)包。此技術(shù)非常適合承載基于WB-AMR（寬帶自適應(yīng)多速率）的高采樣速率語音服務(wù)，從而為用戶帶來較好體驗(yàn)的語音服務(wù)。同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)方面，無線側(cè)體現(xiàn)為2G/3G向LTE發(fā)展，核心網(wǎng)側(cè)則體現(xiàn)為從CS向IMS（IP Multimedia Subsystem）發(fā)展，因此VoLTE非常符合移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)演進(jìn)的方向。終端側(cè)只需要增加IMS協(xié)議棧，接入網(wǎng)需要支持對(duì)應(yīng)于Voice 業(yè)務(wù)的承載，核心網(wǎng)需要增加IMS Server。由于VoLTE涉及較多新技術(shù)，需要必要的測(cè)試和試驗(yàn)，另一方面，IMS 的部署也需要一定的周期。

3、OTT。OTT（Over The Top）是利用LTE高帶寬、低時(shí)延、永遠(yuǎn)在線、全I(xiàn)P等特點(diǎn)將語音業(yè)務(wù)交給App（如微信、Skype）與其后臺(tái)的服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，4G網(wǎng)絡(luò)僅作為通信管道。由于語音業(yè)務(wù)收入目前仍是運(yùn)營(yíng)商主要收入來源，其視OTT為競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，運(yùn)營(yíng)商不會(huì)支持該方案。

三、方案比較與選擇

結(jié)合煤礦通信專網(wǎng)建設(shè)的實(shí)際情況，對(duì)上述公網(wǎng)4G語音方案在煤礦專網(wǎng)的應(yīng)用進(jìn)行比較分析。CSFB方案是目前主流4G語音方案，要求系統(tǒng)中同時(shí)存在LTE網(wǎng)絡(luò)與2G/3G網(wǎng)絡(luò)，但煤礦企業(yè)考慮建設(shè)維護(hù)成本，一般不會(huì)在井下重復(fù)建設(shè)2G/3G系統(tǒng)與LTE系統(tǒng)，因此該方案不可行。VoLTE方案要求終端支持IMS協(xié)議，同時(shí)在核心網(wǎng)部署IMS Server。目前VoLTE尚未商用，商用終端無法支持，此外該方案呼叫控制需要由IMS核心網(wǎng)負(fù)責(zé)，而在煤礦專網(wǎng)中都由調(diào)度機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)用戶的指揮調(diào)度，IMS核心網(wǎng)與調(diào)度機(jī)間呼叫流程及處理策略需要深入研究。因此該方案短期內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)，至少需等待公網(wǎng)VoLTE技術(shù)商用及產(chǎn)業(yè)鏈成熟后才有可能運(yùn)用到煤礦專網(wǎng)中。在煤礦專網(wǎng)建設(shè)中，終端、基站、核心網(wǎng)、調(diào)度機(jī)均由煤礦企業(yè)向設(shè)備商采購，與運(yùn)營(yíng)商無關(guān)。采用OTT方案時(shí)呼叫控制信令及媒體流在LTE網(wǎng)絡(luò)中透明傳輸，對(duì)基站及核心網(wǎng)無需進(jìn)行升級(jí)改造，只要保證終端上安裝的APP與調(diào)度機(jī)兼容即可。目前調(diào)度機(jī)核心協(xié)議棧均基于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性強(qiáng)的SIP/RTP協(xié)議，只需在終端安裝基于SIP/ RTP協(xié)議的撥號(hào)軟件即可實(shí)現(xiàn)LTE語音功能。專網(wǎng)中需要支持語音業(yè)務(wù)的4G終端均為智能手機(jī)，其撥號(hào)功能本身即可視為APP，實(shí)現(xiàn)時(shí)將SIP撥號(hào)與傳統(tǒng)CS撥號(hào)融合后的APP替代手機(jī)自帶的撥號(hào)盤即可。綜上所述，OTT方案是4G煤礦專網(wǎng)最佳語音方案。此外，該方案因與調(diào)度機(jī)功能高度融合，除實(shí)現(xiàn)4G終端間語音單呼外，還可結(jié)合4G網(wǎng)絡(luò)的寬帶優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)高清視頻呼叫，調(diào)度組呼，短信業(yè)務(wù)以及視頻監(jiān)控、視頻回傳等功能，支持與系統(tǒng)內(nèi)固話及公網(wǎng)語音互通，并方便與人員定位系統(tǒng)、應(yīng)急廣播系統(tǒng)整合聯(lián)動(dòng)。

四、結(jié)論

4G技術(shù)在公網(wǎng)中已大規(guī)模商用，并逐漸在煤礦專網(wǎng)中得到應(yīng)用，4G煤礦專網(wǎng)語音OTT方案，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，功能豐富，擴(kuò)展性強(qiáng)，符合用戶使用習(xí)慣。該方案不僅可以滿足煤礦實(shí)時(shí)通信的需求，同時(shí)可以提高生產(chǎn)效率，確保安全生產(chǎn)，實(shí)施高效管理。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]王凱敏.4G LTE技術(shù)在煤礦的應(yīng)用[J].電子世界，2014， （05）

[2]于明.LTE語音承載技術(shù)方案及策略研究[J].電信技術(shù)，2013， （12）