第四章 eCall/NG-eCall

4.1 車輛緊急呼叫的關鍵要求

• 歐盟提出eCall技術方案需要滿足以下車輛緊急呼叫業務的核心要求：
• 當車輛發生交通事故時能由車載臺自動發起報警或用戶手動報警。
• 應能夠重用移動網絡中成熟的、面向緊急呼叫的優先處理機制。
• 報警時能發送最小集數據(Minimum Set of Data,MSD)給救援平臺，從而能讓救援平臺確定救援的優先級順序和進行有針對性的救援調遣。
• MSD不超過140Byte，MSD應包含車輛位置、行駛方面、事故發生時間、事故嚴重程度、車輛標識、燃油類別、乘客人數等信息。
• 要能可靠地和迅速地建立通信連接和傳送MSD：傳送MSD應在4秒內可靠地完成；整個呼叫流程時長宜在分鐘級，從而能為緊急救援調遣和施救留出更多時間。
• MSD發送和報警語音通話宜在同一個呼叫會話中進行。它們應被路由到同一個公共安全應答點(Public Safety Answering Point,PSAP)，即同一個救援平臺，以方便數據關聯和救援處置。
• MSD的發送和接收有確認機制。當需要時，救援平臺能夠控制和指示車載臺重新發送更新的MSD。

4.2 In-band Modem eCall方案

• eCall的核心思想是利用車載衛星定位系統獲取車輛的位置信息，在事故發生后，由傳感器檢測觸發自動報警或者用戶手動發起緊急呼叫進行報警，在建立語音通話的同時，將車輛位置、行駛方向、車輛牌照和車型、乘員數量等信息作為MSD自動發送給救援中心PSAP(公共安全應答點)，使得救援中心能夠快速定位事故車輛并組織救援。
• 美國高通公司設計提出了In-band Modem(帶內調制解調，使用帶內調制解調傳送MSD)eCall方案，它利用了2G和3G網絡支持電路域緊急呼叫的能力，使用帶內調制技術將最小數據集(MSD)時分復用和調制到數字語音通帶，然后通過2G/3G語音通道傳送到PSAP。
• eCall系統架構如下圖所示：

• 主要網元包括支持電路域語音業務的蜂窩網絡、支持eCall功能的IVS（車載系統，也稱為車載臺）和支持eCall功能的PASP（公共安全應答點，即救援平臺）。
• 對于已經支持了電路域緊急呼叫業務的蜂窩網絡、IVS終端和PSAP，為了實現eCall功能，不需要網絡升級，而只需要在車載臺和PSAP上增加In-band Modem功能。
  • IVS終端需新增加通過In-band Modem上報MSD和接收PSAP發送的相關In-band控制指令的功能，保障車上安裝有衛星定位功能，IVS和車載相關傳感器有接口，能感知交通事故的發生和獲得相關數據。
  • PSAP需新增加通過In-band Modem接收MSD和通過In-band Modem發送相關控制指令的功能。
• In-band Modem eCall的工作流程是：
• 交通事故發生后，IVS(車載臺)會自動生成MSD，并自動發起電路域緊急呼叫。
• 在呼叫鏈路建立起來后，PSAP先將語音通道靜音。
• PSAP和IVS通過帶內調制的信令握手，確認雙方支持eCall功能，IVS將MSD編碼成類似語音波形的信號，通過編譯碼器(codec)編碼后發送到網絡，在網絡側譯碼還原成語音波形后，利用公網PCM信道傳輸到PSAP。
• PSAP在成功接收和解調MSD后，發送帶內調制的確認信令給IVS，PSAP和IVS取消靜音。
• 事故車輛上的報警人和PSAP座席人員開始進行語音通過，進一步了解事故的狀態并對乘員進行自救輔導。
• 由于MSD的傳輸會在鏈路建好后的4秒以內完成，因此事故車輛上的報警人和PSAP座席人員并不會覺察到額外的延時。

4.3 NG-eCall方案

• In-band Modem eCall是3GPP在2007年至2009年間標準化的，當時選擇電路域緊急呼叫加帶內調制方式，而沒有考慮基于分組數據的方案有多種原因：

  • 當時歐洲的分組數據網絡覆蓋還不是很好，無法做到像GSM+WCDMA語音那樣的廣域覆蓋。
  • 業界希望重用移動網絡成熟的電路域緊急呼叫優先機制，保障救援信道的快速建立，而基于分組域的緊急呼叫和優先處理在當時并沒有被支持。
  • eCall要求對網絡、終端和PSAP的改動盡量小，還要實現MSD和話音聯合傳輸到同一個PSAP。

• In-band Modem eCall的局限性開始顯現：

  • 它是針對2G/3G的電路域緊急呼叫開發的技術，由于電路域語音傳輸信道的速率限制，只能傳送最多140Byte的最基本信息，無法靈活地增加和調整數據。
  • 不能有效支持IVS和同一個PSAP間語音和分組數據的并發，因此用In-band Modem eCall無法向救援中心傳送更多的現場圖像等信息，以幫助救援中心的人員了解更多的現場情況和更有針對性地對傷員進行遠程救助指導。

• 現在，4G LTE網絡已經在全球范圍內得到廣泛部署，許多運營商也已經或計劃部署VoLTE，并且歐美運營商在VoLTE上支持基于IMS的緊急呼叫。考慮到這些因素，以及未來運營商可能逐步淘汰電路域網絡，eCall也需要與時俱進，升級到基于IMS緊急呼叫的下一代eCall，即NG-eCall。

• NG-eCall基于IMS緊急呼叫。利用IMS支持緊急呼叫業務的能力，NG-eCall可以大大縮短呼叫建立的時延，并且支持VoLTE語音和數據的并發，可以在遠程救援期間獲取現場靜態和動態的圖像和音頻信息。

• NG-eCall在部署時除要求IVS支持NG-eCall外，只需對PSAP進行適當改造以支持IMS呼叫。

• NG-eCall的部署主要依賴于VoLTE和IMS緊急呼叫的成功實施和廣泛覆蓋，因此可以預計在相當長的一段時間里，可能還是需要In-band Modem eCall，網絡和PSAP也最好支持eCall和NG-eCall兩種模式，以保障前期部署的eCall IVS能夠繼續使用緊急救援服務。IVS則需要支持雙模，當網絡不支持NG-eCall時，可以回退到In-band Modem eCall模式。

• NG-eCall的系統架構如下圖所示：

• NG-eCall系統架構主要網元包括支持基于IMS緊急呼叫的蜂窩網絡、支持NG-eCall功能的IVS（車載臺）和支持NG-eCall功能的PSAP（公共安全應答點，即救援平臺）。

• 為了保證車載臺在3G網絡下，雖然在4G網絡但處于VoLTE/IMS覆蓋區之外時，仍能發起車輛緊急報警，也就是說，IVS車載臺應同時支持NG-eCall和In-band Modem eCall。

• NG-eCall的典型呼叫流程如下圖所示：

• NG-eCall的典型呼叫流程主要步驟為：
• 交通事故發生后，車載臺會自動生成MSD，車載臺根據SIB1檢測到當前網絡能支持基于IMS的NG-eCall功能，因此自動發起IMS緊急呼叫。在發起呼叫的SIP邀請(INVITE)信令中，車載臺包含指示NF-eCall業務類型的URN，同時包含eCall MSD；移動網絡中的E-CSCF將SIP INVITE路由到最合適的PSAP。
• PSAP從接收到的SIP INVITE中提取車載緊急呼叫業務提示URN和MSD數據；PSAP返回SIP 200 OK(200確認)信令給車載臺，指示已成功接收到MSD。
• 車載臺和PSAP建立IMS媒體流，事故車輛上的報警人和PSAP座席人員開始進行語音通話。
• 當需要時，PSAP向車載臺發送SIP INFO信令，要求車載臺提供更新的MSD數據或附加數據。
• 車載臺在SIP 200 OK信令中返回PSAP所請求的數據。
• PSAP確認。
• 本次數據通信結束。
• 如果需要，車載臺和PSAP還可以建立附加的IMS媒體流，用于傳輸輔助的多媒體信息。

4.4 其他方案

• 在中國，車載信息服務產業聯盟(Telematics Industry Application Alliance,TIAA)發布了TIAA E-Call方案。
• TIAA E-Call方案的系統架構圖如下：

• TIAA E-Call的基本工作原理是：
• 發生交通事故后，在建立語音通路之前，IVS先用分組數據將MSD上報給FAP(第一應答點)。
• MSD傳送完成后，IVS建立與FAP的普通電路域語音呼叫鏈路，事故車輛報警人和FAP座席人員進行語音溝通。
• FAP根據所收到的MSD數據和語音報警信息，聯系合適的PSAP救援派遣平。
• PSAP救援派遣平臺可能用電路域語音業務回呼報警人，以獲取或確認附加信息。

4.5 三種方案的比較

• eCall、NG-eCall和TIAA E-Call三種緊急呼叫方案的比較見下圖：

4.6 車載緊急呼叫和救援業務的商業模式

• eCall和NG-eCall提供了一種將事故信息傳送到救援中心的方案，但各個地區在緊急救援的實施上還會有一些不同。

  • 在歐盟國家和俄羅斯，緊急救援是政府強制執行的，由政府負責建設和運營救援中心PSAP，并提供救援服務。
  • 在其他地區，比如中國，現在還沒有強制執行緊急救援的計劃， 因此需要引入一些商業運營的模式來提供緊急救援服務。這就要求緊急救援的系統架構能夠支持多種方式的部署。

• 在歐盟，車主可以使用2G/3G網絡的E112服務，利用In-band Modem將救援請求和數據直接發送到PSAP平臺。車主也可以購買由車廠提供的第三方救援服務，這樣FAP就是第三方呼叫中心，并由第三方呼叫平臺將救援數據轉送給PSAP來組織救援。

• 在俄羅斯，ERA GLONASS只支持3G網絡，車主可以利用3G網絡的E112服務，利用In-band Modem將救援請求和數據直接發送到PSAP平臺，當In-band Modem傳送不可用時，IVS可以使用短信和PS數據等方式向PSAP傳送救援數據。

• 在中國，通信部分和救援部分都可以進行商業運營。通過車廠提供的信息服務商，車主也可以后裝車機并選擇TSP提供信息服務，救援請求可以先通過分組數據的方式發送到TSP(Telematics Service Provider，汽車遠程服務提供商)平臺，TSP平臺對信息進行過濾并識別救援請求后，與救援機構合作組織救援。

總結

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