1、引言

 

        未来的NGN网络，将是一个多种接入手段并存、以IMS为核心并基于IP承载网的电信网络。

 

        虽然在网络结构和采用的技术等方面，未来的NGN网络与现有的电路交换网存在很大差别，但本质上NGN网络仍然是一个公众电信网，因此现有网络中的一些功能需求在NGN网络中仍然适用，而应急通信需求就是其中非常重要的需求之一。

 

        2、NGN网络中的应急通信需求

 

        任何形式的公众电信网中的应急通信主要涉及两类用户和三个方向的通信需求。两类用户中，第一类用户是指政府决策机关、职能部门或专业机构，比如消防、医疗、公安等，这一类用户在应急通信中发挥着国家职能。承担指挥协调以及减灾救灾等任务。第二类用户为普通民众，主要是指遭受突发事件影响的公众。三个方向的应急通信需求分别是：公众到政府/机构的应急通信、政府/机构之间的应急通信、以及政府/机构到公众的应急通信。

 

        公众到政府/机构应急通信的主要功能是由公众进行紧急情况的上报，紧急情况包括民众个人遇到的紧急事件（比如个人遭受犯罪侵害）以及危害公众安全的突发事件（比如火警）等。公众到政府/机构的应急通信除了有利于及时发现紧急情况以外，对民众个体的救助也是国家的主要职能之一。

 

        政府/机构之间的应急通信。主要是指在发生突发事件时，为参与应急处理的各种机构提供通信保障，使其能够发挥职能、协调运作。具体实现的功能包括传达指令、情况汇报、以及各机构之间的信息共享等。

 

        政府/机构到公众的应急通信，主要用于在突发事件中，由政府部门向公众传达信息，以达到告警、组织疏散、安抚等作用。

 

        在紧急情况出现时，公众之间的通信也是一个通信需求。但是如果突发事件导致网络资源匮乏，那么网络对于公众之间的通信保障只能是尽力而为，因此这方面内容不是应急通信探讨的重点。

 

        对于NGN网络来讲，现阶段更多的是讨论公众到政府/机构的应急通信需求，或者可以称为NGN网络中的紧急呼叫，这是因为：

 

        （1）政府/机构之间的应急通信，对电信网络提出了非常高的要求，比如要求网络应具有非常高的鲁棒性；需要具备优先权保证能力；可以识别应急通信流。能为其分配高优先级，并实现全程全网的通信保障。对于这些需求的满足从现有技术看还很难满足，而且政府/机构之间的应急通信更多情况下还可以通过专用应急网络实现。比如卫星网络、短波网络、集群网络等。因此，对于NGN网络下政府/机构之间的应急通信研究的还不够充分，随着技术的发展在今后有可能成为一个应急通信研究的热点。

 

        （2）政府/机构到公众的应急通信，除了采用一些具有广播特征的通信手段（比如短信群发）外，更有效的方法还是借助传统媒体来传播信息，比如电视、FM调配、Internet网络等。基于IMS的NGN网络架构没有为这种自上而下广播式的通信方式提供更多支持，但是当进一步研究NGN网络提供流媒体服务时，此类型的应急通信应该成为研究内容之一。

 

        （3）具备紧急呼叫能力是一个公众电信网必须具备的基本能力之一。只有提供了成熟、可靠的紧急呼叫功能，网络才有可能被大规模部署和商用。这对于NGN网络中实现紧急呼叫的研究是一个很大的研究动力。

 

        3、NGN网络中的紧急呼叫

 

        分析以IMS为核心的NGN网络与传统的电信网络在架构上不但存在很大不同，而且也模糊了固定网与移动网的界线。由于IMS是基于移动通信的需求而提出的，因此它的架构具有天然的移动性，即使应用在固定网络领域，也同样可能存在游牧或漫游的问题。另一方面，为了保证业务实现的统一性，在IMS架构中明确了由归属地网络为用户提供业务的原则。相对于现有网络而言，NGN网络的这些特性无疑是先进的，但是对于传统的紧急呼叫业务，却带来了很大的挑战。紧急呼叫业务的两个主要需求分别是就近接入和呼叫定位：就近接入是指将紧急呼叫接入到与呼叫位置最接近的紧急呼叫处理中心；而呼叫定位是指紧急呼叫处理中心通过某些信息应当能够确定紧急呼叫发生的位置。

 

        3.1紧急呼叫的就近接入

 

        以漫游状态下IMS如何处理普通的呼叫来讨论就近接入问题：IMS中的会话控制功能CSCF分为P-CSCF，I-CSCF和S-CSCF三种类型。当漫游终端发起注册时，拜访地网络的P-CSCF会根据终端的注册信息将请求发送到归属地网络的I-CSCF，由I-CSCF寻找对应的S-CSCF接受注册；在注册成功后，终端就已经获得了归属地S-CSCF的地址信息，今后发起呼叫时将会在会话请求中携带此信息；漫游地的P-CSCF收到会话请求后，直接将其路由到用户归属地的S-CSCF。漫游用户的会话控制及业务都是通过归属地的S-CSCF和AS来实现的。

 

        这种架构显然无法满足紧急呼叫业务就近接入的需求，因为当呼叫被路由到归属地网络后，由于归属地和漫游地可能在地理位置上相距甚远，因此也就无法起到其应有的应急作用。

 

        对此问题，国际上提出的解决方案是在IMS架构中再引入一种CSCF，称之为E-CSCF（Emergency-CSCF），它和其它功能模块或实体之间的关系如图1所示，主要功能有：

 

 

    图1  NGN网络下的紧急呼叫架构

 

        （1）紧急注册处理功能

 

    ●在漫游状态下，接收含有应急指示的注册请求，将其转发到用户归属地网络。

    ●在漫游状态下，接收注册请求响应，将其转发到P-CSCF。

 

        （2）紧急会话建立处理功能

 

    ●从P-CSCF接收紧急会话建立请求。

    ●基于定位信息以及其它信息（比如紧急服务种类等），将紧急会话建立请求路由到对应的紧急呼叫处理中心；

    ●接收或主动获取用户终端（UE）的位置信息；

    ●当UE未向IMS注册时，对于匿名会话建立请求根据策略确定是否仍然进行路由。

    ●如果紧急呼叫处理中心是处于其它类型的网络中（如PSTN或移动的CS域），则E-CSCF就要负责将包含位置、紧急呼叫类型等信息的SIP-URI或Tel-URI翻译成在其它网络中可路由的E164号码，并将会话请求转发到BGCF。在增加E-CSCF功能模块后，IMS架构就具备了对紧急呼叫进行就近接入的基本能力，但是仅增加E-CSCF是不够的，还需要一整套的处理机制来配合实现对紧急呼叫的处理：

 

        首先，当用户发起紧急呼叫时，从UE发出的紧急会话建立请求应该完全区别于普通呼叫，这要求用户终端具备识别紧急号码的能力或者可以提供紧急拨号键，并将紧急呼叫的会话类别设置为“emergency”。

 

        其次，P-CSCF应该能够识别紧急会话建立请求，并将其路由到对应的E-CSCF。由于紧急呼叫往往都是在很特殊的情况下发起，此时UE可能根本没有在IMS域中完成注册，因此可能会出现匿名的紧急会话建立请求，P-CSCF则需要根据国家的法律法规或运营商策略，正确处理匿名紧急会话请求。

 

        第三，E-CSCF需要根据紧急呼叫的位置信息，将会话转发到对应的紧急呼叫处理中心或者转换成E164号码，发给其它网络的紧急呼叫处理中心。

 

        3.2紧急呼叫的定位

 

        在NGN网络中，接入手段可能是多种多样的，大致可以分成三类：移动接入（比如3G终端的接入）、固定接入（比如通过ADSL或以太网实现的IAD，SIP终端接入）和以固定接入为基础的无线接入（比如WLAN、蓝牙接入等）。不同的接入方式，需要使用不同的终端定位技术。

 

        （1）移动接入

 

        移动接入包括GSM和UMTS网络中的终端定位，3GPP都做了比较详细的研究，定义了一套完整的LCS（LocationServices）定位业务构架，具体内容可以参见3GPPTS22.071，3GPPTS23.171等文件。其主要原理是采用蜂窝定位技术，通过一个客户端/服务器架构，为所有与定位相关的业务提供终端定位信息。E-CSCF在处理紧急呼叫时，可以做为LCS构架的一个客户端，查询到终端的定位信息。现在已经出现的内置GPS的移动终端，可以实现蜂窝+GPS的混合定位。因此可以说，移动网络对终端定位的研究开始的比较早，技术也相对成熟。

 

        （2）固定接入

 

        对于NGN的固定终端来说，其定位问题有待进一步研究。在传统的固定网络中，并不存在终端的定位问题，因为任何接入网络的终端，其位置都是固定的。在紧急呼叫处理中心只需要保存一张电话号码到终端安装位置的对应表，就可以很快确定发起紧急呼叫的位置。但是NGN网络是一张基于IP的网络，网络只能获知终端的IP地址，而IP网络的特点是IP地址的分配与地理位置之间没有必然关系。因此，为了适应NGN网络下紧急呼叫的需求，必须寻找一套解决方案。

 

        在IETF的研究工作中，有一套机制是通过对DHCP协议进行扩展，用以解决固定终端的定位问题，并为此制订了多个RFC文件。其主要思路是：IP网络上的设备要求支持DHCPRelayAgent信息的可选参数，当终端接入网络时，与终端最接近的网络设备应该感知此接入动作并为终端分配Circuit-ID信息。当DHCP服务器为终端分配IP地址时，网络设备做为DHCP的RelayAgent将Circuit-ID传送给DHCP服务器（RFC 3046），DHCP服务器获得这个信息后，查询数据库就可以得到终端的当前位置信息。

 

        这套机制虽然可以解决NGN固定终端的定位问题，但是尚有一些问题存在：首先这种机制要求网络设备支持DHCP协议的一些扩展；其次这套机制还不能很好地解决NAT问题，即所有终端的IP地址都必须是由运营商网络上的DHCP服务器直接分配，不能有私网DHCP服务器的存在。这些问题的存在，说明对于NGN网络上固定终端的定位问题，还有许多研究工作要做。

 

        （3）固定接入为基础的无线接入

 

        基于固定网络的无线接入技术，实际上在网络的某一个点上最终还是要转化成固定接入，因此采用的定位技术和固定终端相同，不同之处在于这些无线接入技术只能定位到无线接入点的地理位置，而且定位精度是无线接入点的覆盖半径。由于这些无线接入点的覆盖半径比移动基站小得多，因此进一步进行精确定位的意义并不大，是可以满足紧急呼叫定位的需求的。

 

        4、结束语

 

        随着人民生活水平的提高和社会的进步，对于突发事件及灾害的防范与应对变得越来越重要，因此应急通信在整个通信行业中的重要性也会逐步提高。对于未来有可能成为公众电信网的NGN网络来说，应急通信的重要地位是不言而喻的。但是现在的NGN网络仍然还处于研究阶段，许多问题还没有解决，在真正大规模商用之前尚有许多工作要做，特别是对于NGN网络中应急通信的研究而言，任重而道远。