必頇具有無線連通能力(例如:WiMAX、WiFi),藉此與鄰台相連進而恢復聯外能力,最後 與後端核心網路相連。
Satellite Communications Module:
如果災區內沒有連網台則頇利用衛星通訊設 備架設至少一個連網台,此外如果災區面積太大,離連網台太遠的孤立台所傳送的資料頇 經多次轉送,為了避免多次轉送佔用太多頻寬且增加了斷訊的機會,可以考慮挑選某些孤 立台加裝衛星通訊設備直接把孤立台建構成連網台,將一個龐大負擔過重的 CCN 網路,分解成數個負擔較輕的 CCN 網路。由於衛星通訊設備價格昂貴,無法普及所有基地台,
只能用於少數基地台。
Emulated Controller Module (EC Module)
:負責處理、運算、轉送資料,當孤 立台透過 ICC Module 與鄰台相連時,由此模組來控制包含資料轉送路徑、基地台頻寬分 配控制、通話允入控制,並提供虛擬鏈結讓基地台與後端連線,也頇提供虛擬 BSC 功能 提供網內互打服務[13]。如圖 8,孤立台透過與鄰台連線並採用多重跳接的方式恢復與後端核心網路連線即可成為連網 台。孤立台利用緊急修復包恢復各項功能之後,利用長距離 WiFi 等無線鏈結與鄰台建立連線。
此時孤立台資料便可透過鄰台,以多重跳接的方式,連上後端核心網路。
圖 8 孤立台恢復連線方式
除了衛星通訊模組之外,其他硬體模組造價均很便宜,一般電腦搭配通訊模組即可,即使 經費有限,也可大量佈建,而且不需購置終端設備,使用者用自己的手機即可。
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3.4 CCN 功能架構 (Functional Architecture)
圖 9、系統架構
CCN 系統架構如圖 9 所示,EC Module 內各元件的功能詳述如下:
服務流程控制器(Service Process Controller):服務流程控制器和相關的功能元件相互 合作,提供使用者服務。
用戶個人資料 (User Profile):記錄用戶資訊,例如手機號碼、IMSI、agent group、service level agreement (SLA)等。
服務定義(Service Definition):定義 CCN 通訊模式提供服務的流程及其功能。通訊模式 可以被新增或修改藉由新增或修改它的服務定義。
虛擬 BSC(BS Controller Emulator):處理基地台之間的通訊協定和將信號及資料轉換到 VoIP 封包之中。現今的行動網路是由多家固網公司的基地台組成,固網公司的軟體和硬 體更新時,若 EC Module 沒有立即更新,可能無法正常的運作。EC Module 是一種應急 設備,並無商業利益可圖,不易獲得充裕的資金及資源供 EC Module 不斷的進行更新。
為了確保 CCN 能有效發揮功能,我們使用虛擬 BSC 來處理基地台間的連線問題。當基 地台更新後,只需更新虛擬 BSC,其他的功能元件則不需改變。
服務中心(Service Center):包含一些相關的功能,以提供通訊服務,由於 CCN 擁有三 種不同的通訊模式。服務中心會視來電請求為何種通訊模式,提供相對應功能以滿足使用 者的需求。
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用戶資訊中心(User Info Center):負責管理用戶的身份。用戶資訊中心將使用者分成兩 類,一種是擁有戶資訊的 agent group 成員以及沒有用戶資訊的匿名使用者。當匿名使用 者連接到 CCN 時,用戶資訊中心會預設他的 agent group 及 SLV 並且將這些用戶資訊記 錄下來。
QoS 管理員(QoS manager):負責決定通話品質。由於不同的通話會有不同的緊急程度,
因此我們根據緊急程度提供不同的通話品質,越急迫的通話獲得越大的頻寬以提供更好的 服務品質,反之亦然。通話的緊急程度由發、受話者事先註冊的 agent group 決定。若發、
收話者雙方事先並未註冊,則將會優先考慮那些已經註冊的成員。根據通話的迫切性給予 不同的頻寬,期望能在不影響救災效率的前提之下,盡可能的提供更多的通話服務。
行動管理員(Mobility Manager):負責找出受話者的位置。
網路流程控制器(Network Process Controller):網路服務流程控制器和相關的功能元件 共同合作提供服務。
網路資料(Network Data):記錄網路狀態資訊,例如網路拓撲、頻寬分配的狀況以及頻寬 的利用率等。
允入政策 (Admission policy):記綠網路的允入政策,例如鄰台間的頻寬分配等。
允入控制器 (Admission Controller):災區中的通話量遠超過平時的通話量,應急蜂巢 式行動網路的負載量遠小於一般的公共網路,難以處理大量湧入的通話,因此並非所有的 通話都能被接通。透過允入控制器優先處理緊急電話使其能使用 CCN。
路由管理員(Routing Manager):負責規劃管理網路拓撲以及轉送路徑。在緊急維修規劃 期以 off-line 方式進行網路拓撲規劃,其後系統在緊急服務運轉期會根據災區通訊需求進 行動態調整網路拓撲,以達到最大救災效益。
頻寬管理員(Bandwidth Manager):負責分配及管理無線頻寬。由於資訊需透過鄰台間 轉送,因此每個基地台能使用的頻寬數量需要合理的分配,以滿足救災需求,避免基地台 的頻道數量分配失衡。系統透會過頻寬管理員,根據 CCN 相關人員在緊急維修規劃期所 做的規劃進行分配。若頻寬管理不當,某些基地台的頻寬可能會被轉送的話務給壅塞,無 法提供通訊服務。甚至於大部分頻寬都被輕災區的電話呼叫所佔據,使得重災區獲不到該 有的頻寬。因此,為了達到最佳救災效益,必頇合理分配每個基地台所能使用的頻寬。
自我調整(Self-Adjustment):當網路環境變動時,負責重新規劃網路拓撲及分配頻寬資 源。
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3.5 CCN 服務流程
根據各元件的功能,我們將 CCN 提供服務的流程分為三個層面,如圖 10 所示,分別為 存取用戶、服務程序、網路服務。用戶存取負責與終端用戶之間的溝通;服務程序負責處理用 戶的請求;網路服務負責網路管理和資料數據的傳輸,本節介紹三種通訊模式的運作流程。
一般模式建立服務流程:
STEP 1~3
存取用戶:當發話者撥打電話時,虛擬基地台控制器(BSC)會將發話者的請求連同發話者、受話者雙方的電話號碼一起傳送至服務程序層。
STEP 4~5
服務程序:在這個階段服務流程控制器和相關的 EC Module 功能元件會負責處理使用者的呼叫請求。首先,系統從用戶資訊中心查詢到使用者的個人資訊。然後,系統利用服 務中心針對不同的呼叫請求提供相對應的服務程序,接著,系統利用行動管理員找到受話者的 位置,若是群組通訊模式,會找到 K 個相鄰的群組成員。其次,系統會透過 Qos 管理員根據 發、受話者的用戶資訊來決定通訊品質,最後,系統將通話請求連同發、受話者的用戶資訊、
通訊的品質、以及受話者的位置一起傳送到網路服務層。
STEP 6~8
網路服務:在這階段網路服務控制器以及 ICC Module 相關的功能元件共同合作提供網路服務
。
首先系統透過路由管理員查詢出轉送路徑,接著頻寬管理員會透過允入控制器根 據頻寬使用率以及通話的緊急程度評估這個通話請求,如果這個通話請求被准許了,頻寬管理 員會分配這個通話所需要的頻寬,最後通話請求會透過長距離的無線設備以多重跳接的方式轉 送到目的地基地台。STEP 9~10
網路服務:系統透過多重跳接的方式將通話請求傳送到目的地。而網路服務控制器則會將通話請求轉送到服務程序層。
STEP 11~12
服務程序:服務流程控制器透過服務中心查詢出服務的項目為何,並且根據查詢的結果提供服務。
STEP 13~15
存取用戶:服務流程控制器透過虛擬基地台控制器送出一個信號給受話者,此時受話者的手機會響起。
STEP 16~30
建立通話:當受話者接起電話後,系統會送出一個認證給發話者並且在發話者和受話者之間建立一條虛擬的通道。
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圖 10、一般通話模式通話建立流程
圖 11、無線對講機模式通話建立流程
無線對講機模式建立服務流程:
無線對講機模式建立服務流程如圖 11 所示。STEP 4~5,服務流程控制器接收到通話請 求後,系統會透過服務中心辨識通話請求的種類。若通話請求為無線對講機模式,此時系統會 透過服務流程控制器會將發話者加入無線對講機群組。由於無線對講機模式是在相同的基地台 之下使用,因此發話者的聲音會透過虛擬基地台控制器被廣播到無線電群組內的其他成員,不 頇透過長距離無線電設備轉送。
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圖 12、群組通訊模式通話建立流程
群組通訊模式建立服務流程:
群組通訊模式建立服務流程如圖 12 所示。STEP 4~5,服務流程控制器透過服務中心辨 識通話請求的種類並且找出受話群的組成員。若群組內成員都在同一個基地台下時,系統會將 通話請求廣播至所有群組成員。接著當群組內某個成員接起電話時,系統就會在發話者和這位 成員之間建立通話。若群組內成員並不在同一個基地台下時,此時系統送出通話請求的程序則 如圖 10 所示。
3.6 建置與運轉流程
建置災區電信網之步驟分四個階段,各階段需完成的工作描述如下:
第一階段:損害評估期 (Damage Assessment Phase)
由國家救災單位蒐集災情並評估災損。而基地台若事先佈建有 CCN 元件,則倖存之孤立基地 台需嘗詴自主建構與鄰台之間的無線電鏈路、找出訊息轉送路徑、重建與後端核心網路之間的 連線,回覆損害原因至控制中心並繼續提供通話服務,直到備用電力耗盡為止(約可維持 1 至 數小時不等)。
第二階段:緊急維修規劃期 (CCN Planning Phase)
選定欲建構 CCN 之災區並選定修復區域與基地台。依基地台回覆之資訊及從各方面搜集之災 情擬訂維修計劃,包含規劃最佳之無線連線網路拓樸、排定基地台修復次序、規劃修復路徑、
妥善分配頻寬、以及依輕重緩急訂定允入政策等。
第三階段:緊急維修執行期 (CCN Deployment Phase) 依據第二階段規劃之結果,進行 CCN 網路佈建與設定。
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第四階段:緊急服務運轉期 (CCN Operation Phase) 依所分配頻寬及訂定之允入政策,提供服務。
第四階段:緊急服務運轉期 (CCN Operation Phase) 依所分配頻寬及訂定之允入政策,提供服務。