移動(dòng)通信網(wǎng)緊急呼叫業(yè)務(wù)發(fā)展研究

摘要：為了滿足在緊急情況下人們呼叫救援的基本需求，加快緊急呼叫業(yè)務(wù)的發(fā)展速度，促進(jìn)我國移動(dòng)通信網(wǎng)領(lǐng)域的長足發(fā)展與進(jìn)步，本文對移動(dòng)通信網(wǎng)緊急呼叫業(yè)務(wù)的發(fā)展進(jìn)行了分析與研究。首先，本文闡述了緊急呼叫業(yè)務(wù)的發(fā)展背景；其次，對我國緊急呼叫業(yè)務(wù)的開展現(xiàn)狀進(jìn)行簡要分析；最后，對移動(dòng)式和固定式IMS緊急呼叫業(yè)務(wù)的設(shè)計(jì)與發(fā)展進(jìn)行分析，希望能為相關(guān)領(lǐng)域的研究和實(shí)踐提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信網(wǎng)；緊急呼叫；IMS網(wǎng)絡(luò)

一、引言

緊急呼叫業(yè)務(wù)是人們在緊急情況下進(jìn)行求援的主要途徑，例如遭遇火災(zāi)、發(fā)生車禍以及突發(fā)疾病等。緊急呼叫業(yè)務(wù)的發(fā)展質(zhì)量將直接影響人們的人身財(cái)產(chǎn)安全。因此，對于移動(dòng)通信網(wǎng)，有關(guān)人員需要切實(shí)進(jìn)行緊急呼叫業(yè)務(wù)發(fā)展研究，全方位促進(jìn)我國移動(dòng)通信網(wǎng)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展，最大限度地保證社會(huì)的和諧穩(wěn)定。

二、移動(dòng)通信網(wǎng)緊急呼叫業(yè)務(wù)發(fā)展背景

隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展與完善，受眾對當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提出了全新的要求，傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)如PSTN和ISDN已經(jīng)無法滿足新業(yè)務(wù)的需求。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的興起導(dǎo)致移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的重點(diǎn)從語音業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)向符合時(shí)代發(fā)展的多媒體業(yè)務(wù)，此時(shí)IMS技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。由于IMS技術(shù)具有靈活性和無關(guān)性，成為當(dāng)前核心網(wǎng)的主要發(fā)展趨勢。國內(nèi)各大移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商也致力于推行IMS網(wǎng)絡(luò)改造建設(shè)，以此來構(gòu)建完整的IMS移動(dòng)通信網(wǎng)平臺^[1]。

緊急呼叫業(yè)務(wù)是指當(dāng)受眾遭遇危險(xiǎn)情況時(shí)，利用智能終端與緊急呼叫中心之間進(jìn)行通信，以保障人身和財(cái)產(chǎn)安全。這是當(dāng)前電信領(lǐng)域中常見的業(yè)務(wù)之一，操作人員通常通過電路交換網(wǎng)來控制緊急呼叫業(yè)務(wù)。隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，IMS網(wǎng)絡(luò)成為移動(dòng)通信網(wǎng)的主要架構(gòu)。在網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)過程中，IMS作為核心網(wǎng)，具有多種接入方式。通常情況下，IMS網(wǎng)絡(luò)的接入方式可以分為固定式接入和移動(dòng)式接入兩部分。固定式接入中，CS接入和IP接入共存；而在移動(dòng)式接入中，LTE接入和4G/5G接入并存?；谶@個(gè)融合環(huán)境，本文將簡要分析不同發(fā)展時(shí)間節(jié)點(diǎn)下移動(dòng)式接入和固定式接入的緊急呼叫業(yè)務(wù)任務(wù)。

三、國內(nèi)緊急呼叫業(yè)務(wù)開展現(xiàn)狀分析

國內(nèi)進(jìn)行緊急呼叫時(shí)所撥打的號碼一般為119、120、110等，其所采用的一般是普通呼叫流程。若終端在沒有插入SIM卡時(shí)，則無法對真正的緊急呼叫中心進(jìn)行呼叫。為支持國際漫游，在國際規(guī)則中，終端需要支持緊急呼叫業(yè)務(wù)。我國所使用的普通呼叫流程也是切實(shí)符合國際規(guī)定的。但我國移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與國際GSM網(wǎng)絡(luò)在緊急呼叫流程上存在不同之處，其對終端的要求也不同。為確保緊急呼叫業(yè)務(wù)的基本要求，建議采用與國際相一致的緊急呼叫流程。

四、移動(dòng)式IMS緊急呼叫業(yè)務(wù)分析

（一）方案設(shè)計(jì)思路

第一，LTE的發(fā)展初期，其所能覆蓋的面積相對較小，主體技術(shù)尚不成熟。如果LTE語音業(yè)務(wù)開始回落，則會(huì)導(dǎo)致該項(xiàng)工作的成本提高。因此，需要通過專業(yè)設(shè)備，對網(wǎng)絡(luò)部署成本進(jìn)行下調(diào)，技術(shù)人員可以借助電路域提供緊急呼叫業(yè)務(wù)。通常情況下，當(dāng)LTE終端正在執(zhí)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)，如果客戶需要使用緊急呼叫業(yè)務(wù)，LTE終端將回落至電路域，并由電路域提供緊急呼叫業(yè)務(wù)。在建立緊急呼叫通信通道時(shí)，不會(huì)發(fā)生LTE與電路域切換。在緊急呼叫業(yè)務(wù)完成后，智能終端會(huì)將網(wǎng)絡(luò)復(fù)原至LTE網(wǎng)絡(luò)，從而繼續(xù)開展剩余的業(yè)務(wù)。這種網(wǎng)絡(luò)切換模式能夠?qū)ο到y(tǒng)負(fù)責(zé)區(qū)域的所有網(wǎng)絡(luò)切換問題進(jìn)行處理。

第二，在LTE的發(fā)展成熟期，LTE網(wǎng)絡(luò)的部署已然成熟，CS域的接入范圍仍然較小。LTE技術(shù)和專業(yè)設(shè)備已經(jīng)相對完善。當(dāng)客戶的終端在LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域進(jìn)行緊急呼叫業(yè)務(wù)時(shí)，可以利用SIP技術(shù)進(jìn)行緊急呼叫業(yè)務(wù)的管理和控制。如果在緊急呼叫處理過程中不需要切換覆蓋區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，IMS網(wǎng)絡(luò)將控制整個(gè)呼叫流程。針對上述場景的緊急呼叫業(yè)務(wù)，也可以利用EPC網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。如果在緊急呼叫業(yè)務(wù)中發(fā)生覆蓋域切換問題，緊急呼叫通信將回落至電路域，導(dǎo)致語音通話連續(xù)性和精準(zhǔn)定位受到影響。為了保證緊急呼叫通信暢通，并確保緊急呼叫中心能夠精準(zhǔn)定位客戶，技術(shù)人員可以利用VoLTE確保緊急呼叫語音成功回落，并利用EATF技術(shù)錨定緊急呼叫的信號源。如果終端漫游，IMS網(wǎng)絡(luò)將根據(jù)呼叫路由歸屬域進(jìn)行處理，但緊急呼叫通信必須第一時(shí)間處理，因此IMS網(wǎng)絡(luò)能夠直接處理訪問區(qū)域內(nèi)的緊急呼叫通信。

第三，針對LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋周期而言，智能客戶端會(huì)通過LTE技術(shù)的模式，將IMS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入，以IP技術(shù)為基礎(chǔ)的全網(wǎng)接入方式，也可以借助SIP協(xié)議對緊急呼叫信號源進(jìn)行定位。在此階段，緊急呼叫業(yè)務(wù)將由IMS網(wǎng)絡(luò)直接負(fù)責(zé)，從終端所發(fā)出的緊急呼叫業(yè)務(wù)將使用IMS網(wǎng)絡(luò)所提供的呼叫方案。對于終端出現(xiàn)漫游的情況而言，也不會(huì)將其進(jìn)行回落歸屬域，而是在拜訪域?qū)ζ溥M(jìn)行直接處理，以確保緊急呼叫業(yè)務(wù)的時(shí)效性^[2]。

（二）緊急呼叫業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.電路域緊急呼叫

若是客戶使用終端在電路域的覆蓋范圍內(nèi)進(jìn)行緊急呼叫，在該發(fā)展階段中，LTE將借助EPC網(wǎng)絡(luò)對IMS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入。技術(shù)人員可以借助現(xiàn)網(wǎng)中的MME、P-GW以及S-GW網(wǎng)絡(luò)對其進(jìn)行控制。在緊急呼叫業(yè)務(wù)出現(xiàn)時(shí)，MME會(huì)對呼叫業(yè)務(wù)類型進(jìn)行分析，當(dāng)確定呼叫類型為緊急呼叫后，系統(tǒng)控制端會(huì)將LTE網(wǎng)絡(luò)回落，從而在電路域?qū)o急呼叫業(yè)務(wù)進(jìn)行完成。在此過程中，需要UE和EPC網(wǎng)元進(jìn)行協(xié)助控制。圖1為電路域緊急呼叫的網(wǎng)元結(jié)構(gòu)示意圖。

上述結(jié)構(gòu)圖中的UE為緊急呼叫移動(dòng)終端，具有進(jìn)行緊急呼叫的能力，同時(shí)可以使用LTE技術(shù)來對其進(jìn)行接入，并且可以對其進(jìn)行定位更新。MME為移動(dòng)管理實(shí)體，是EPC網(wǎng)絡(luò)中的控制網(wǎng)元，其主要任務(wù)為移動(dòng)管理以及接入管控。S-GW為服務(wù)網(wǎng)關(guān)，技術(shù)人員將其設(shè)置為EPC網(wǎng)絡(luò)的錨定點(diǎn)，同時(shí)切換協(xié)議并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包傳輸。P-GW位于EPC網(wǎng)絡(luò)邊緣位置，其主要作用是充當(dāng)當(dāng)前數(shù)據(jù)鏈路的錨點(diǎn)，并控制EPC網(wǎng)絡(luò)與外網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)切換，同時(shí)分配終端IP地址。P-CSCF是IMS網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一接入點(diǎn)，當(dāng)終端向其發(fā)送注冊請求時(shí)，它可以輔助終端完成注冊流程。HSS為IMS網(wǎng)絡(luò)中的存儲(chǔ)網(wǎng)元，主要存儲(chǔ)與受眾相關(guān)的信息和相關(guān)服務(wù)信息。MSC為交換中心，是當(dāng)前GSM網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)，主要提供緊急呼叫業(yè)務(wù)的呼叫控制和呼叫轉(zhuǎn)換服務(wù)。PSAP為緊急呼叫中心，主要接受處理受眾撥打的緊急呼叫業(yè)務(wù)，可以接受CS域通話和IMS通話^[3]。

2.VoLTE緊急呼叫

針對VoLTE的緊急呼叫，需要對下述問題進(jìn)行分析和討論。

首先，明確受眾緊急呼叫的位置。有兩種確定受眾位置的方式，一種是使用SIP協(xié)議獲取接入網(wǎng)絡(luò)信息和終端位置，另一種是借助MME和EPC網(wǎng)絡(luò)定位終端位置。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)問題進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，并向智能終端發(fā)送消息，同時(shí)擴(kuò)展字符數(shù)量。如果智能終端無法支持此操作，則技術(shù)人員需要在SBC網(wǎng)絡(luò)中添加字符。如果SBC網(wǎng)元中也沒有添加字符，則需要在PCSCF網(wǎng)元中進(jìn)行默認(rèn)添加。當(dāng)終端附著到EPC網(wǎng)絡(luò)時(shí)，MME網(wǎng)元會(huì)定位終端位置并動(dòng)態(tài)更新。P-CSCF網(wǎng)絡(luò)檢測呼叫類型，如果是緊急呼叫，則要求PCC定位位置并顯示。

其次，切實(shí)保證就近的緊急呼叫中心可以接收到緊急呼叫任務(wù)。呼叫中心會(huì)對接收的呼叫進(jìn)行識別，同時(shí)對其進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分配。E-CSCF在接收到緊急呼叫請求后，檢索終端位置，如果位置信息以PANI開頭，則E-CSCF可以通過LRF檢索IP號碼，并將其分配給最近的緊急呼叫中心。如果位置信息是通過PCC架構(gòu)獲得的，則E-CSCF可以直接從MME架構(gòu)中提取信息，并明確緊急呼叫。如果在呼叫過程中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋域切換，則緊急呼叫中心需要使用EATF網(wǎng)元將緊急呼叫的錨點(diǎn)轉(zhuǎn)移，從而直接將緊急呼叫信息發(fā)送到PSAP，確保緊急呼叫業(yè)務(wù)由就近的緊急呼叫中心接收。最后，確保緊急呼叫具有語音暢通性。緊急呼叫語言需要具備可達(dá)性，因此需要確保在終端欠費(fèi)的情況下仍然可以正常使用緊急呼叫業(yè)務(wù)。針對網(wǎng)絡(luò)覆蓋域切換問題，可以通過SRVCC方案對E-CSCF網(wǎng)元進(jìn)行控制，并在拜訪域中添加EATF網(wǎng)元，以便直接處理緊急呼叫業(yè)務(wù)。

五、固定式IMS緊急呼叫業(yè)務(wù)分析

（一）方案設(shè)計(jì)思路

由上文可知，在設(shè)計(jì)緊急呼叫業(yè)務(wù)時(shí)，需要始終保證下述問題的可行性：緊急呼叫業(yè)務(wù)的可達(dá)性、緊急呼叫業(yè)務(wù)的就近接入，以及對主叫位置的定位?；谝苿?dòng)網(wǎng)絡(luò)，固定式接入方式可以分為兩種，即CS域接入和POTS接入。CS域接入通過電路交換網(wǎng)與IMS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入，而POTS接入通常借助設(shè)備和SIP終端進(jìn)行接入。二者的區(qū)別在于CS域接入在接入后仍然具有完整的網(wǎng)元，而POTS接入則以IP的形式對IMS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入。

當(dāng)緊急呼叫業(yè)務(wù)位于CS域時(shí)，其具體的呼叫流程如下：CS域接入方式的客戶使用緊急服務(wù)功能，MGCF對本次對話進(jìn)行任務(wù)分配，并將客戶的緊急呼叫業(yè)務(wù)進(jìn)行信息處理。同時(shí)，借助I-CSCF網(wǎng)絡(luò)對HSS進(jìn)行搜索，確定用戶的S-CSC。I-CSCF會(huì)將緊急呼叫請求進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。S-CSCF將在HSS中對用戶的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行下載，同時(shí)緊急呼叫業(yè)務(wù)會(huì)對AS進(jìn)行觸發(fā)，并由AS對業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行管理，通話請求將被路由至客戶。振鈴響起，被叫用戶接起終端，緊急呼叫業(yè)務(wù)建立^[4]。

當(dāng)緊急呼救業(yè)務(wù)位于IMS域時(shí)，其媒體以及信令都需要由IMS進(jìn)行控制。這時(shí)的信令是由SIP協(xié)議來進(jìn)行控制的，SIP協(xié)議是一種具有擴(kuò)展性的響應(yīng)及請求協(xié)議。在SIP協(xié)議中，對主叫位置的信息字符將添加，以此來對其主叫位置進(jìn)行標(biāo)識，PANI便是SIP的消息頭，在終端發(fā)送請求時(shí)，可以在INVITE信息中設(shè)置目標(biāo)信息頭。如果終端直接接入，技術(shù)人員需要將IP放置在信息段中。但是，如果終端通過設(shè)備進(jìn)行接入，可以直接將接入設(shè)備的IP添加到接入信息段中。

（二）緊急呼叫業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.緊急呼叫位于CS域

受眾使用終端在CS域進(jìn)行緊急呼叫時(shí)，其會(huì)使用傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)絡(luò)來對其業(yè)務(wù)進(jìn)行處理。流程與PSTN相差不多，二者之間最大的區(qū)別便是緊急呼叫業(yè)務(wù)沒有長途呼叫，因此，控制中心只會(huì)對其交換機(jī)進(jìn)行接觸，而對長途局不會(huì)進(jìn)行干涉。當(dāng)主叫1進(jìn)行緊急呼叫業(yè)務(wù)時(shí)，端局的交換機(jī)便會(huì)對請求進(jìn)行接收，同時(shí)在本地的映射表中進(jìn)行搜索，當(dāng)檢索到緊急呼叫的號碼后，將會(huì)對其號碼進(jìn)行呼叫。若是端局交換機(jī)并沒有對本地的緊急呼叫信息檢索成功，則需要對上級交換機(jī)將緊急呼叫業(yè)務(wù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，上級交換機(jī)接收請求后，需要對其映射表進(jìn)行檢索，從而對其緊急呼叫的主叫位置進(jìn)行定位，當(dāng)端局交換機(jī)3將緊急呼叫業(yè)務(wù)網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)給端局交換機(jī)2時(shí)，端局交換機(jī)2需要在映射表中對轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的號碼進(jìn)行檢索，并對其號碼進(jìn)行持續(xù)呼叫。

2.緊急呼叫位于IMS域

對主叫位置進(jìn)行明確。為了切實(shí)保證SIP信息頭可以對主叫位置進(jìn)行明晰，需要借助多元化的網(wǎng)來對其進(jìn)行支持。例如UE、SBC以及CLF等網(wǎng)元。UE可以識別緊急呼叫，在終端完成IMS注冊后，在進(jìn)行緊急呼叫過程中，不需要再執(zhí)行注冊流程。如果用戶在未注冊的情況下進(jìn)行緊急呼叫，呼叫請求將被標(biāo)識。如果UE支持PANI信息，則在接入信息中可以輔助IMS識別UE位置。CLF可以將用戶的接入信息傳輸至P-CSCF，CLF網(wǎng)元可以與P-CSCF合并。SBC是IMS網(wǎng)絡(luò)的邊界，也是IMS網(wǎng)絡(luò)接觸的第一個(gè)網(wǎng)元，主要任務(wù)是校對PANI信息頭，為當(dāng)前的P-CSCF提供精確的IP信息。

當(dāng)受眾的主叫位置確定后，可以將其位置信息轉(zhuǎn)發(fā)至最近的緊急呼叫中心，為保證轉(zhuǎn)發(fā)的質(zhì)量，需要借助E-CSCF網(wǎng)元以及LRF網(wǎng)元的幫助。其中，LRF網(wǎng)元可以對E-CSCF網(wǎng)元提供路由信息，LRF網(wǎng)元需要對所存儲(chǔ)的信息位置進(jìn)行獲取。LRF網(wǎng)元可以單獨(dú)或合并設(shè)置，并滿足映射表的存儲(chǔ)需求。LRF 網(wǎng)元需要適用于兩種接入方式，并存儲(chǔ)兩種接入方式的信息。E-CSCF 在識別請求后，可以檢索用戶的位置信息和路由號碼。如果 IP 地址精確，可以直接連接到最近的緊急呼叫中心。如果檢索失敗，則需要借助 SBC 提供的路由號碼連接到最近的緊急呼叫中心。

六、結(jié)束語

綜上所述，隨著移動(dòng)通信網(wǎng)的不斷發(fā)展，IMS網(wǎng)絡(luò)已成為當(dāng)前移動(dòng)通信網(wǎng)的主要核心架構(gòu)。緊急呼叫業(yè)務(wù)作為傳統(tǒng)的電信業(yè)務(wù)，在IMS網(wǎng)絡(luò)如何進(jìn)行發(fā)展已成為當(dāng)前有關(guān)技術(shù)人員必須考慮的主要問題。因此，技術(shù)人員需要對其發(fā)展流程以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行翔實(shí)地分析，切實(shí)保證緊急呼叫業(yè)務(wù)的發(fā)展與完善，并有效地滿足廣大人們的緊急呼叫基本需求，從而證保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)我國移動(dòng)通信領(lǐng)域的全面發(fā)展與進(jìn)步。

作者單位：孫大成 北京天舟通信有限公司

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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孫大成（1969.11-），男，漢族，山東文登，本科，副總經(jīng)理，研究方向：工業(yè)電氣自動(dòng)化。