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第三章、 應急蜂巢式行動通訊網路 (CCN)

應急蜂巢式行動通訊網路(Contingency Cellular Network,CCN),以下簡稱 CCN 網路。

CCN 網路的建置目的是在大型災害發生後的交通及通訊尚未修復之緊急黃金 72 小時 救援時期,提供即刻臨時性的通訊。CCN 網路建置於原 2G、3G 蜂巢式行動通訊網路 之上,係利用在災害中服務中斷但結構完好的行動通訊網路基地台,藉由臨時供應的 電力,恢復其運轉,並藉由無線通訊設備[28]連接鄰近的基地台,再藉由點對點 (Hop-by-hop)方式遞送訊號至有對外連線能力之基地台或通訊節點(如衛星通訊裝置、

移動基地台等),形成一臨時性的通訊網路,使災區人員能藉由 CCN 網路利用手機進 行通訊,降低災區的通訊阻礙,進而提升救災效率,由於蜂巢式行動通訊網路的基地 台分佈拓樸,在建置 時期即經過完善的設 計,且多設置於高處,訊號良好、無 Line-of-sight 問題,故在緊急時期,若可直接使用蜂巢式行動通訊網路的基地台,則 不須花費額外的人力及時間選擇 CCN 網路的無線電站台架設地點。

3.1、系統架構

CCN 網路係利用空投或直昇機等方式提供應急修復包(Contingency Recovery Package,

CRP,可儲備於國家防救災中心或行動電話公司),使基地台能維持基本運轉,基地台 再利用無線通訊設備以跳接方式互連,回復與核心網路之間的連線,使其能連上後端 核心網路,恢復部分通訊功能。我們將基地台依其對外通訊的連線能力,定義如下:

 連網台(Survival base station):與後端核心網路正常通訊,傳遞資料並持續提供 服務之基地台,稱為連網台,其要件為基地台本身完好或配有衛星等通訊設備,

使其具有與後端核心網路通訊之能力。

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 孤立台(Isolated base station):無法與後端核心網路通訊,造成通訊服務提供中 斷,但基地台設備本身並無毀損之基地台,稱為孤立台。

3.1.1、 系統元件

CCN 之建構需要在各孤立台附加額外設備,所需的元件為發電機、燃油、無線通訊設 備,部分則需衛星通訊設備。平時包裝成「應急修復包(Contingency Recovery Package)」, 如圖 8,儲存於國家救災單位,於災害發生時運送至災區建構 CCN。相關元件介紹如 下:

圖 8、CCN 應急修復包(CRP)

 Power Module:小型輕便發電機及燃油。

 Inter-Cell Communication Module (ICC Module):具無線通訊能力之模組(例如:

WiMAX、Wi-Fi)以遞送資料。

 Emulated Controller Module (EC Module):與現有行動通訊網路系統間之通訊介 面。

 Satellite Communications Module (Optional):利用衛星通訊設備架設連網台之 用。

CCN 孤立台恢復連線方式如圖 9 所示。手機信號透過孤立台 EC Module 處理並經 ICC Module 轉送至鄰台,以多重跳接的方式,連上後端核心網路。

 無線對講機模式(Walkie-Talkie Mode)

在正常運轉下,基地台都可以擁有上百個無線電頻道供使用者使用,而 CCN 內的基

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定各個電話號碼的優先度。群組通訊模式利用閒置的頻道讓 CCN 服務範圍內的手機 可與 CCN 內任何受話群體內的任一個成員通話(非廣播通話),無論呼叫者和受話者是 否在同一基地台的涵蓋範圍之下。呼叫某一群體時,該群體所有成員的手機都會接到 來電訊號,受話群組的任一成員可以承接呼叫,當群組內任一成員承接呼叫後,呼叫 者即可和該成員進行通話,而此時群組內其他成員的手機的來電訊號即會消失(一對 一)。

此外,如果 CCN 無法取得 HLR 的資訊時,原先的電話號碼在內部無法被 Terminate,

換言之,原有電話號碼在 CCN 內部是無效的。為解決此問題,CCN 管理人員可以臨 時指派號碼給使用者。而號碼的指派,可參考國家編碼計畫,採用 12 或其他 1 字頭的 三位或四位號碼,簡化撥號。CCN 臨時指派號碼可透過現場公告、簡訊或 CCN-104 查號等機制提供給 CCN 服務範圍內的使用者查詢使用。

3.3、CCN 功能架構(Functional Architecture)

圖 10、CCN 功能架構

系統架構如圖 10 所示,EC Module 內應包含以下元件的功能:

 服務流程控制器(Service Process Controller)

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 用戶個人資料(User Profile)

 服務定義(Service Definition)

 虛擬 BSC(BS Controller Emulator)

 服務中心(Service Center)

 用戶資訊中心(User Info Center)

 QoS 管理員(QoS manager)

 行動管理員(Mobility Manager)

 網路流程控制器(Network Process Controller)

 網路資料(Network Data)

 允入政策(Admission policy)

 允入控制器(Admission Controller)

 路由管理員(Routing Manager)

 頻寬管理員(Bandwidth Manager)

 自我調整(Self-Adjustment)

3.4、CCN 建置與運轉流程

建置 CCN 之步驟可分為下列四個階段:

 第一階段:災情評估 (Damage Assessment Phase)

 第二階段:緊急維修規劃期 (CCN Planning Phase)

 第三階段:緊急維修建置期 (CCN Deployment Phase)

 第四階段:緊急服務運轉期 (CCN Operation Phase)

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第四章、 應急蜂巢式行動通訊網路的多路徑拓樸設計

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