McWiLL宽带无线多媒体集群系统及其应用

当前的工业信息化应用中，除了传统的语音调度功能需求之外，还存在指令传输、视频传输、遥测、遥控等功能需求。而现有数字集群通信技术主要以FDMA、TDMA制式为主，其技术体制本身存在先天性缺陷，无法有效地解决频谱资源紧缺与用户数据业务日益增长的矛盾，基于原技术体制实现高速数据传输难度较大，且不能保证用户在一次组呼会话中同时进行语音和数据的传输，难以适应越来越多的多媒体调度业务需求，难以满足工业信息化中基于宽带数据传输的协同作业需求。

McWiLL宽带无线多媒体集群系统基于空中接口下行共享信道实现语音组呼功能，组呼时延和容量等性能指标均符合专业集群调度应用要求。系统支持话权抢占、动态重组、优先级呼叫、迟后进入、强插强拆等传统集群功能，同时支持无线虚拟专网，通过图形化调度台可实现用户状态的实时呈现、监听录音、视频转分发等指挥调度功能。McWiLL宽带无线多媒体集群系统工业级智能终端可以提供语音集群、数据集群、实时视频和宽带数据传输等多媒体业务功能，是实现多媒体指挥调度的主要终端形式。

McWiLL宽带无线多媒体集群系统

McWiLL宽带无线多媒体集群系统是基于McWiLL宽带无线接入技术推出的新一代多媒体集群通信系统，系统基于扁平化网络架构，采用智能天线、CS-OFDMA、空间零陷、联合检测、动态信道分配、自适应调制等4G核心技术，以及快速呼叫建立、多媒体数据广播组播、优先级机制、无线虚拟专网等宽带共网集群技术。

1、在设计上，针对行业专网应用的需求特点，McWiLL宽带无线多媒体集群系统在McWiLL宽带无线接入系统的基础上，借鉴了传统集群系统的语音集群实现思路，并在如下方面进行了创新性设计与优化：

（1）、基于扁平化网络架构的组呼切换机制。在目前的通信网络中，承载网络IP化是大势所趋，随着IP承载网技术的日益成熟，IP网同时承载语音、数据、多媒体信息并保证其QoS成为可能。McWiLL宽带无线多媒体集群系统采用扁平化网络架构，移动性管理和无线资源管理功能分布在基站中，源基站与目标基站直接共享信道资源信息，从而获得比点对点呼叫更小的组呼切换时延。

（2）、宽窄带业务高效融合。通过减小空口资源分配的颗粒度和采用高效的VoIP架构，McWiLL宽带无线多媒体集群系统同时具备了2G移动通信系统在话音业务方面的优势和宽带无线接入系统在无线带宽方面的优势。另外，通过预分配信道资源、优化呼叫建立流程和终端睡眠机制，采用退避窗算法减少接入碰撞等一系列优化措施保证了组呼的快速建立，从而获得传统集群系统在组呼时延方面的优势。更进一步，通过优化无线资源管理，保障同一部终端同时进行语音组呼和视频等高速流媒体业务，真正实现多媒体集群调度。

（3）、丰富直观的终端状态显示。为了能让调度员更精确、迅速地了解组呼中各终端的状态，McWiLL宽带无线多媒体集群系统的综合调度台提供了丰富直观的调度界面。一方面，系统采用面向组的上行共享信道高效、可靠地向调度台上报用户状态；另一方面，在获得精确的用户状态信息的基础上，综合调度台以人性化界面呈现终端的呼叫状态、位置等信息。

（4）、同频及异频组网。McWiLL宽带无线多媒体集群系统支持同频组网及异频组网，并能通过系统参数配置灵活调整组呼业务和数据业务的比例。

2、McWiLL宽带无线多媒体集群系统架构特点在两个方面体现：

（1）网络架构设计，系统采用点到多点拓扑结构，由用户终端（UT）、McWiLL接入服务网（SASN）、集群业务服务网（TSN）等逻辑实体组成。McWiLL接入服务网为接入到McWiLL宽带无线多媒体集群系统的用户提供完整的宽带无线接入网络功能。集群业务服务网是McWiLL宽带无线多媒体系统实现语音调度、数据调度等业务的集中控制平台，由集群服务器（TS）和调度台（DC）组成。

图1 McWiLL宽带无线多媒体集群系统网络架构

（2）分层协议体系设计，为了支持多媒体集群功能，McWiLL宽带无线多媒体集群系统的空中接口采用了模块化的分层协议体系，如图2所示。在MAC层，为了保证集群业务的性能指标，在数据接入控制模块（DAC）和语音接入控制模块（VAC）之外，增加了集群接入控制模块（TAC）。集群接入控制模块负责维护集群组呼会话，完成集群组呼的建立、释放和组呼信道的维护。

 图2 McWiLL宽带无线多媒体集群系统空口分层协议架构
   
McWiLL宽带无线多媒体集群系统功能

McWiLL宽带无线多媒体集群系统着眼于行业信息化实际应用需求，创新性地将以往相对独立的语音集群、视频传输、数据采集等多个系统，优化整合到统一的无线通信平台上，为用户提供语音、视频、集群调度、宽带数据、应急通信等综合业务。

1、无线宽带接入

McWiLL宽带无线多媒体集群系统具备宽带无线接入特性，支持语音、图像、实时视频、宽带数据等多媒体信息传输能力。

基于McWiLL宽带无线多媒体集群系统构建的行业信息化协同作业平台，在提供语音集群功能的同时，借助基于TCP/IP的端到端数据调度功能，使协同作业流程中的每一个指令、操作都准确、可靠和可追溯。

同时，McWiLL宽带无线多媒体集群系统具备与视频监控平台集成的能力，集成了视频监控平台的语音和数据调度台，可提供语音视频统一调度和语音视频联动功能，实现语音调度、数据调度和视频调度的有机融合和联动。

2、语音集群

McWiLL宽带无线多媒体集群系统支持以下语音集群功能：

单呼

组呼

广播

会议

PTT话权

抢占

迟后进入

动态重组

动态信道分配

通话组扫描

优先级呼叫

强插

强拆

限时通话

终端状态呈现

无线VPN

监听录音

调度台授权呼叫

联动话机

夜服功能

3、数据集群

McWiLL宽带无线多媒体集群系统在支持语音集群的同时，有丰富的数据集群业务功能，可用于数据量小于10K字节的图片、文件、指令的实时传输，同时所有历史数据均被实时存储在综合调度平台中备查，具体功能包括：

数据点播

区别于点对点短消息业务，McWiLL数据点播是基于连接的数据呼叫。移动终端和调度台（或应用平台）均可作为主叫和被叫：

移动终端→移动终端

移动终端→调度台（或应用平台）

调度台（或应用平台）→移动终端

调度台（或应用平台）→调度台

数据组播广播（组内点播）

区别于点对多点短消息群发业务，McWiLL宽带无线多媒体集群系统采用组内点播方式实现的数据组播广播是基于点对点的双向通道连接的数据呼叫。主叫可以是移动终端和调度台（或应用平台），被叫可以是组：

移动终端→组

调度台（或应用平台）→组

数据组播广播（组内广播）

区别于点对多点短消息群发业务，McWiLL宽带无线多媒体集群系统采用组内广播方式实现的数据组播广播是基于点对多点的单向广播通道连接的数据呼叫。主叫可以是移动终端和调度台（或应用平台），被叫可以是组：

移动终端→组

调度台（或应用平台）→组

4、视频业务

McWiLL宽带无线多媒体集群系统具备完善的实时视频业务能力，能够满足公共安全、企业、政府、医疗、金融、社区网络、运营商、教育、军队等领域的视频业务需求，提供视频会议、视频调度、视频监控、应急指挥等业务功能。McWiLL视频业务采用基于H.264的可伸缩编码（SVC）技术，可以应用于各类固定终端、移动便携终端，解决网络异构和终端多样化问题，实现高效率、各取所需的音视频业务应用，业务类型主要包括：

视频会议

预定会议

即时会议

紧急广播

视频调度

视频上传

视频下拉

视频上拉

视频转分发

视频监控

固定视频监控

移动视频监控

手持便携设备（PDA）监控

McWiLL宽带无线多媒体集群系统主要性能指标

1、系统性能指标

基站射频带宽

1MHz×N,N=1到20，典型配置3/5/10/20MHz

终端射频带宽

1/5/20MHz，典型配置1/5 MHz

系统工作频段

McWiLL宽带无线多媒体集群系统可以工作在340MHz， 400MHz， 700MHz， 1.4GHz， 1.8GMHz， 2.1GHz， 3.3GHz等频段，并可根据用户需求定制工作于所需频段。
数据传输能力

每载扇峰值速率30Mbps /5MHz，60Mbps/10MHz,120Mbps/20MHz。

系统发射功率

单通道33dBm，采用八单元智能天线。

覆盖半径

1800MHz频率覆盖半径可达3～8公里，在开阔的环境下覆盖半径可达15公里以上；

400MHz、340MHz频率覆盖半径可达20～30公里，在开阔的环境下覆盖半径可达50公里以上，陆空覆盖可达200公里。

基站网络接口

10/100BaseT以太网。

2、语音集群业务性能指标

组呼建立时间（RTS）

普通组呼和广播呼叫建立时间小于500ms。

PTT话权抢占时间（STS）

PTT话权抢占时间小于200ms。

3、数据集群业务性能指标

点对点短数据业务建立时间小于400ms；

数据组播业务建立时间小于500ms。

短数据传输时间小于200ms

4、视频业务性能指标

视频编解码标准

系统支持的视频编解码标准为H.264（SVC）和AVS。

视频调度业务建立时间

一对一呼叫建立时间小于800ms。

视频监控业务建立时间

一路视频监控的建立时间小于1200ms。

视频端到端时延

视频端到端时延小于1500ms。

McWiLL宽带无线多媒体集群系统的应用

McWiLL宽带无线多媒体集群系统的产品设计针对行业信息化专网建设的实际应用场景，提供三种解决方案：大规模行业共网解决方案、小规模企业网解决方案和机动应急通信解决方案。

1、大规模行业共网解决方案

McWiLL宽带无线多媒体集群系统可以提供大容量的软交换（包括端局、汇接局和关口局）、短信中心、运营支撑等产品，支持大规模组网和运营。同时，拥有集群调度业务服务器、视频会议服务器等丰富的业务平台，并提供完善的QoS/GoS等级管理和VLAN移动性管理体系，能够在同一张网络中同时承载不同行业、不同优先级别的业务应用。因此，在无线城市、智慧城市等应用领域，可以以政府专网的形式，由当地政府参与的专网运营商建设和运营城域McWiLL宽带无线多媒体集群系统，为公安、交通、城管、消防、电力等多个行业部门提供专业通信服务。

2、小规模企业网解决方案

McWiLL宽带无线多媒体集群系统企业网解决方案将核心网多个网元设备高度集成在一个业务接入控制器（SAC，Service Access Controller）硬件平台上，从而大大降低网络建设成本和简化网络运行维护的复杂度。McWiLL宽带无线多媒体集群系统企业网解决方案支持从几个到几十个基站的小规模专网应用，特别适合于区域性企业、行业，如机场、港口、钢厂、油田、矿山、公安、电力等单位，提供生产指挥调度和物联网业务。

3、机动应急通信解决方案

以McWiLL宽带无线多媒体集群系统构建的新一代机动应急指挥通信车系统突破了传统应急通信系统机动性不足、业务功能单一以及各种通信系统之间不能有效兼容等问题。结合应急通信指挥的实际需求，不仅将相对独立的语音集群、视频图像、数据采集等多个系统优化整合为统一的多媒体指挥调度平台，而且通过系统的本地无线覆盖能力，将融合的多媒体指挥调度功能从通信车延伸到应急处置现场的任何一点。同时，基于车载卫星、微波、机动布设光缆等远程传输链路，将应急处置现场与指挥中心高效互联，使得现场一线的音视频和数据信息能够实时回传到后方指挥中心、后方指挥中心的指令也能直达现场一线人员，大大提高应急指挥效率和指挥决策的准确性。

McWiLL机动应急指挥通信车系统搭载车载卫星系统、互联互通网关、加固式视频业务平台、加固式综合业务系统、车载基站、车载智能天线阵和手持、背负、车载等各类终端，能够同时满足“静中通”和“动中通”需求，满足可视化指挥调度和“重心下移、关口前移”的应急指挥、决策要求。

图3 McWiLL宽带无线多媒体集群系统机动应急系统解决方案

McWiLL宽带多媒体集群通信系统是在充分研究行业信息化专网需求特征的基础上，克服了公众移动通信系统针对专网应用的不足，对协议体系、系统功能、业务特征等进行了专门设计，创新发展而成的一个面向行业信息化应用领域的新一代宽带无线移动通信系统。近年来，McWiLL宽带多媒体集群系统的提出和应用实践，在国家科技重大专项三“新一代宽带无线移动通信网络”的支持下，引导我国行业专网通信技术行成了中速、高速和超高速系统并行发展的格局，并推动我国专网无线通信技术走在了世界的前列。目前，McWiLL宽带多媒体集群系统已经广泛应用到军队、油田、电力、民航、水利、公安等多个行业信息化领域，其设计理念和系统特性已经得到了充分验证。