第四章 eCall/NG-eCall

4.1 车辆紧急呼叫的关键要求

欧盟提出eCall技术方案需要满足以下车辆紧急呼叫业务的核心要求：
1. 当车辆发生交通事故时能由车载台自动发起报警或用户手动报警。
2. 应能够重用移动网络中成熟的、面向紧急呼叫的优先处理机制。
3. 报警时能发送最小集数据(Minimum Set of Data,MSD)给救援平台，从而能让救援平台确定救援的优先级顺序和进行有针对性的救援调遣。
4. MSD不超过140Byte，MSD应包含车辆位置、行驶方面、事故发生时间、事故严重程度、车辆标识、燃油类别、乘客人数等信息。
5. 要能可靠地和迅速地建立通信连接和传送MSD：传送MSD应在4秒内可靠地完成；整个呼叫流程时长宜在分钟级，从而能为紧急救援调遣和施救留出更多时间。
6. MSD发送和报警语音通话宜在同一个呼叫会话中进行。它们应被路由到同一个公共安全应答点(Public Safety Answering Point,PSAP)，即同一个救援平台，以方便数据关联和救援处置。
7. MSD的发送和接收有确认机制。当需要时，救援平台能够控制和指示车载台重新发送更新的MSD。

4.2 In-band Modem eCall方案

eCall的核心思想是利用车载卫星定位系统获取车辆的位置信息，在事故发生后，由传感器检测触发自动报警或者用户手动发起紧急呼叫进行报警，在建立语音通话的同时，将车辆位置、行驶方向、车辆牌照和车型、乘员数量等信息作为MSD自动发送给救援中心PSAP(公共安全应答点)，使得救援中心能够快速定位事故车辆并组织救援。
美国高通公司设计提出了In-band Modem(带内调制解调，使用带内调制解调传送MSD)eCall方案，它利用了2G和3G网络支持电路域紧急呼叫的能力，使用带内调制技术将最小数据集(MSD)时分复用和调制到数字语音通带，然后通过2G/3G语音通道传送到PSAP。
eCall系统架构如下图所示：

主要网元包括支持电路域语音业务的蜂窝网络、支持eCall功能的IVS（车载系统，也称为车载台）和支持eCall功能的PASP（公共安全应答点，即救援平台）。
对于已经支持了电路域紧急呼叫业务的蜂窝网络、IVS终端和PSAP，为了实现eCall功能，不需要网络升级，而只需要在车载台和PSAP上增加In-band Modem功能。
- IVS终端需新增加通过In-band Modem上报MSD和接收PSAP发送的相关In-band控制指令的功能，保障车上安装有卫星定位功能，IVS和车载相关传感器有接口，能感知交通事故的发生和获得相关数据。
- PSAP需新增加通过In-band Modem接收MSD和通过In-band Modem发送相关控制指令的功能。
In-band Modem eCall的工作流程是：
1. 交通事故发生后，IVS(车载台)会自动生成MSD，并自动发起电路域紧急呼叫。
2. 在呼叫链路建立起来后，PSAP先将语音通道静音。
3. PSAP和IVS通过带内调制的信令握手，确认双方支持eCall功能，IVS将MSD编码成类似语音波形的信号，通过编译码器(codec)编码后发送到网络，在网络侧译码还原成语音波形后，利用公网PCM信道传输到PSAP。
4. PSAP在成功接收和解调MSD后，发送带内调制的确认信令给IVS，PSAP和IVS取消静音。
5. 事故车辆上的报警人和PSAP座席人员开始进行语音通过，进一步了解事故的状态并对乘员进行自救辅导。
由于MSD的传输会在链路建好后的4秒以内完成，因此事故车辆上的报警人和PSAP座席人员并不会觉察到额外的延时。

4.3 NG-eCall方案

In-band Modem eCall是3GPP在2007年至2009年间标准化的，当时选择电路域紧急呼叫加带内调制方式，而没有考虑基于分组数据的方案有多种原因：
- 当时欧洲的分组数据网络覆盖还不是很好，无法做到像GSM+WCDMA语音那样的广域覆盖。
- 业界希望重用移动网络成熟的电路域紧急呼叫优先机制，保障救援信道的快速建立，而基于分组域的紧急呼叫和优先处理在当时并没有被支持。
- eCall要求对网络、终端和PSAP的改动尽量小，还要实现MSD和话音联合传输到同一个PSAP。
In-band Modem eCall的局限性开始显现：
- 它是针对2G/3G的电路域紧急呼叫开发的技术，由于电路域语音传输信道的速率限制，只能传送最多140Byte的最基本信息，无法灵活地增加和调整数据。
- 不能有效支持IVS和同一个PSAP间语音和分组数据的并发，因此用In-band Modem eCall无法向救援中心传送更多的现场图像等信息，以帮助救援中心的人员了解更多的现场情况和更有针对性地对伤员进行远程救助指导。
现在，4G LTE网络已经在全球范围内得到广泛部署，许多运营商也已经或计划部署VoLTE，并且欧美运营商在VoLTE上支持基于IMS的紧急呼叫。考虑到这些因素，以及未来运营商可能逐步淘汰电路域网络，eCall也需要与时俱进，升级到基于IMS紧急呼叫的下一代eCall，即NG-eCall。
NG-eCall基于IMS紧急呼叫。利用IMS支持紧急呼叫业务的能力，NG-eCall可以大大缩短呼叫建立的时延，并且支持VoLTE语音和数据的并发，可以在远程救援期间获取现场静态和动态的图像和音频信息。
NG-eCall在部署时除要求IVS支持NG-eCall外，只需对PSAP进行适当改造以支持IMS呼叫。
NG-eCall的部署主要依赖于VoLTE和IMS紧急呼叫的成功实施和广泛覆盖，因此可以预计在相当长的一段时间里，可能还是需要In-band Modem eCall，网络和PSAP也最好支持eCall和NG-eCall两种模式，以保障前期部署的eCall IVS能够继续使用紧急救援服务。IVS则需要支持双模，当网络不支持NG-eCall时，可以回退到In-band Modem eCall模式。
NG-eCall的系统架构如下图所示：

NG-eCall系统架构主要网元包括支持基于IMS紧急呼叫的蜂窝网络、支持NG-eCall功能的IVS（车载台）和支持NG-eCall功能的PSAP（公共安全应答点，即救援平台）。
为了保证车载台在3G网络下，虽然在4G网络但处于VoLTE/IMS覆盖区之外时，仍能发起车辆紧急报警，也就是说，IVS车载台应同时支持NG-eCall和In-band Modem eCall。
NG-eCall的典型呼叫流程如下图所示：

NG-eCall的典型呼叫流程主要步骤为：
1. 交通事故发生后，车载台会自动生成MSD，车载台根据SIB1检测到当前网络能支持基于IMS的NG-eCall功能，因此自动发起IMS紧急呼叫。在发起呼叫的SIP邀请(INVITE)信令中，车载台包含指示NF-eCall业务类型的URN，同时包含eCall MSD；移动网络中的E-CSCF将SIP INVITE路由到最合适的PSAP。
2. PSAP从接收到的SIP INVITE中提取车载紧急呼叫业务提示URN和MSD数据；PSAP返回SIP 200 OK(200确认)信令给车载台，指示已成功接收到MSD。
3. 车载台和PSAP建立IMS媒体流，事故车辆上的报警人和PSAP座席人员开始进行语音通话。
4. 当需要时，PSAP向车载台发送SIP INFO信令，要求车载台提供更新的MSD数据或附加数据。
5. 车载台在SIP 200 OK信令中返回PSAP所请求的数据。
6. PSAP确认。
7. 本次数据通信结束。
如果需要，车载台和PSAP还可以建立附加的IMS媒体流，用于传输辅助的多媒体信息。

4.4 其他方案

在中国，车载信息服务产业联盟(Telematics Industry Application Alliance,TIAA)发布了TIAA E-Call方案。
TIAA E-Call方案的系统架构图如下：

TIAA E-Call的基本工作原理是：
1. 发生交通事故后，在建立语音通路之前，IVS先用分组数据将MSD上报给FAP(第一应答点)。
2. MSD传送完成后，IVS建立与FAP的普通电路域语音呼叫链路，事故车辆报警人和FAP座席人员进行语音沟通。
3. FAP根据所收到的MSD数据和语音报警信息，联系合适的PSAP救援派遣平。
4. PSAP救援派遣平台可能用电路域语音业务回呼报警人，以获取或确认附加信息。

4.5 三种方案的比较

eCall、NG-eCall和TIAA E-Call三种紧急呼叫方案的比较见下图：

4.6 车载紧急呼叫和救援业务的商业模式

eCall和NG-eCall提供了一种将事故信息传送到救援中心的方案，但各个地区在紧急救援的实施上还会有一些不同。
- 在欧盟国家和俄罗斯，紧急救援是政府强制执行的，由政府负责建设和运营救援中心PSAP，并提供救援服务。
- 在其他地区，比如中国，现在还没有强制执行紧急救援的计划，因此需要引入一些商业运营的模式来提供紧急救援服务。这就要求紧急救援的系统架构能够支持多种方式的部署。
在欧盟，车主可以使用2G/3G网络的E112服务，利用In-band Modem将救援请求和数据直接发送到PSAP平台。车主也可以购买由车厂提供的第三方救援服务，这样FAP就是第三方呼叫中心，并由第三方呼叫平台将救援数据转送给PSAP来组织救援。
在俄罗斯，ERA GLONASS只支持3G网络，车主可以利用3G网络的E112服务，利用In-band Modem将救援请求和数据直接发送到PSAP平台，当In-band Modem传送不可用时，IVS可以使用短信和PS数据等方式向PSAP传送救援数据。
在中国，通信部分和救援部分都可以进行商业运营。通过车厂提供的信息服务商，车主也可以后装车机并选择TSP提供信息服务，救援请求可以先通过分组数据的方式发送到TSP(Telematics Service Provider，汽车远程服务提供商)平台，TSP平台对信息进行过滤并识别救援请求后，与救援机构合作组织救援。

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第四章 eCallNG-eCall

第四章 eCall/NG-eCall

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4.2 In-band Modem eCall方案

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4.4 其他方案

4.5 三种方案的比较

4.6 车载紧急呼叫和救援业务的商业模式

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