T E T R A網絡下的寬窄帶融合方案

張克強

（山西省公安廳，太原 030000）

1 引言

從網絡發(fā)展的角度來看，我國專網通信的發(fā)展，總體上可以分為模擬常規(guī)通信、模擬集群通信、數(shù)字無線通信、寬帶集群通信四個階段，目前正處于數(shù)字集群通信向寬帶集群通信轉換的重要階段。

圖1 專網通信發(fā)展史

從業(yè)務發(fā)展的角度看，語音業(yè)務一直以來是公安的傳統(tǒng)業(yè)務，也是基礎業(yè)務，數(shù)據、圖像、視頻業(yè)務是公安實際應用和調度中的重要支撐。如定位信息是實際調度中的重要數(shù)據，將支撐快速、準確的實時調度。圖像和視頻業(yè)務在某些重要場景中尤其重要，如大型安保、線路安保管控，可以使得指揮中心能實時掌握現(xiàn)場情況，從而做出準確快速的應變。

2 山西的具體情況

山西省通過2013年和2014年兩期建設，已建設完成全省TETRA數(shù)字集群網絡，實現(xiàn)“省-市-縣”三級覆蓋。由于TETRA網絡采用的是小區(qū)制，覆蓋范圍有限，加之空口無線環(huán)境實時變化，很多地方難免會存在盲點死角。另外由于TETRA網絡制式帶寬小、速率低，可承載基礎的語音業(yè)務和較簡單的數(shù)據業(yè)務，無法支撐圖像和視頻業(yè)務。

圖2 網絡架構拓撲圖

網絡覆蓋不足和網絡制式能力的缺失導致現(xiàn)有網絡仍有發(fā)展的空間，以更好地為指揮調度的全場景、全業(yè)務服務。結合網絡整體的架構和實際的應用場景，本文提出了融合和網絡應急補充兩個思路，兩個思路相互補充，互為抓手，以專網為根本，公網為支撐。在現(xiàn)有TETRA網絡的基礎上全方位構建可承載語音、數(shù)據、圖像、視頻的融合網絡，探討網絡的未來發(fā)展趨勢，為打造“全省一張網、全省一張圖”而獻言獻策。

3 具體的融合機制

3.1 網絡側融合

目前，山西的窄帶TETRA網絡是基礎覆蓋網，未來網絡發(fā)展趨勢將即可支持對窄帶網絡的補充覆蓋，又可以支撐圖像、視頻等多種業(yè)務類型，以保證公共安全、災害救援、移動安保等多種任務的需要。LTE技術作為寬帶網絡的主流技術之一，采用了OFDM（頻分多址）技術，通過對時域和頻域資源的分隔以承載更多的用戶和數(shù)據量，同時通過QoS 端到端管控以使業(yè)務、應用和協(xié)議更好地適應無線信道和無線資源特性，LTE也支持多天線技術，極大的增加了系統(tǒng)的峰值速率和頻譜效率。LTE網絡可支撐語音、數(shù)據、圖像、視頻等多種業(yè)務，對現(xiàn)有窄帶網絡的覆蓋補充提供了可行的選擇，LTE一般采用1.4G頻段，通過固定部署，可實現(xiàn)對需要圖像和視頻的熱點地區(qū)提供固定覆蓋，保證寬窄業(yè)務的實時回傳。

圖3 網絡融合示意圖

另外LTE可采用便攜式移動站點，核心網下沉至寬帶基站，可保證單站下各終端可以正常工作。同時根據實際需求，保證在十分鐘內完成從搭建到站點開通，同時支持車載模式、便攜移動模式，可以根據實際情況進行靈活部署，保證寬帶網絡隨需而通。

移動站點的另一要求是保證寬帶站點可以實時將數(shù)據回傳到指揮中心，傳統(tǒng)的回傳采用衛(wèi)星、公網、微波等方式，由于費用、穩(wěn)定性、可靠性等原因，均不是公共安全的最佳選擇。建立統(tǒng)一的、廣覆蓋的Mesh傳鏈路和Mesh網絡覆蓋是公共安全領域最具經濟性的網絡建設形勢。

圖4 移動覆蓋示意圖

Mesh網絡采用對等網絡架構，所有節(jié)點功能上對等，相鄰節(jié)點之間直接通信，通過路由和多跳方式支持非相鄰節(jié)點之間通信。Mesh站點為提供城區(qū)全覆蓋提供了可能，單兵設備可直接接入到Mesh固定站中，同時Mesh單兵也可提供Wi-Fi服務，保證普通的Wi-Fi終端也可以接入到Mesh鏈路中。Mesh網絡的特點如下：（1）全IP化：Mesh設備支持二層或者三層轉發(fā)，設備以及外接終端設備的IP地址能夠自動獲取，即插即用，便于和上層IP多媒體子系統(tǒng)以及集群調度臺互聯(lián)互通。（2）SON（自配置、自優(yōu)化、自治愈）：Mesh設備具備自動配置網絡參數(shù)的能力，能夠根據網絡拓撲優(yōu)化路由算法，能夠根據網絡流量分布優(yōu)化空口資源分配，最大化系統(tǒng)吞吐率，具備節(jié)點治愈功能，提升網絡魯棒性。（3）端到端的安全保證：具備空口數(shù)據加密、有線傳輸數(shù)據加密的能力，具有完整的認證和授權機制，可提供端到端的安全保障機制，提供對外接口，支持客戶定制化認證、授權和加密協(xié)議。（4）LTE/Mesh雙模：采用先進的軟件無線電平臺，設備不僅支持寬帶Mesh功能，同時也能支持LTE基站功能，靈活性更強，能夠適應更多的應用需求。（5）多種傳播模式：設備支持單播、組播和廣播等多種傳播模式，采用同步傳輸機制，支持全網同步，支持跨地域用戶組之間的同播功能，能夠更好地切合專網應用需求。

3.2 終端側融合

根據山西的實際情況，終端側可采用既支持TETRA網絡又支持目前的公網和Wi-Fi的多模終端。該終端既可以利用TETRA網絡，保證傳統(tǒng)的業(yè)務和實際應用中使用，又可以保證圖像、視頻等大寬帶業(yè)務。在有寬帶網絡的覆蓋下，該終端也可接入到寬帶網絡中，真正實現(xiàn)一機多用，完美融合各種網絡。

3.3 應用側融合

作為目前較先進的技術手段，寬帶可提供高速率的數(shù)據回傳，進而催生出諸如圖像、視頻等實時回傳業(yè)務。寬窄帶融合方案在應用側融合既可保證對現(xiàn)在窄帶網絡的調度，又可對寬帶承載的圖像、視頻的實時掌控，同時配合警務系統(tǒng)中的對卡口、警務、警綜數(shù)據的融合，為公安系統(tǒng)打造更符合實戰(zhàn)化的融合應用調度。

圖5 Mesh網絡示意圖

圖6 終端融合示意圖

4 結束語

寬窄帶融合可以提供更豐富的融合業(yè)務，按照網絡架構分別從應用側、網絡側、終端側三個層次進行深度融合，既可以保護現(xiàn)有投資，又滿足未來警務實戰(zhàn)化的具體要求，是警用數(shù)字集群面向寬帶化演進中的必經階段，也是公安部十三五規(guī)劃中關于研究寬窄帶融合的警用無線集群通信裝備的重要要求。山西將積極探索在TETRA網絡下的寬窄帶技術演進，秉承科技創(chuàng)新、服務警務的原則，切實加強對寬窄融合模式的探索，深入實施科技強警和信息引領警務戰(zhàn)略，向科技要警力，向信息化要戰(zhàn)斗力，全力推進山西省公安科技信息化建設。

[1] 關于進一步加強公安機關信息化發(fā)展若干問題的意見.

[2] 公安科技創(chuàng)新“十三五”專項規(guī)劃.

[3] 關于推進公安信息化發(fā)展若干問題的意見.