淺談寬帶圖傳系統(tǒng)在公安工作中的應(yīng)用

李興濤，段緒艷

（徐州市公安局，徐州 221003）

1 引言

公安部門承載著應(yīng)急處突、重大活動(dòng)安保、大型群體性事件快速處置、日常治安維護(hù)等重要工作，建設(shè)一張安全可靠、實(shí)時(shí)穩(wěn)定的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)是高效完成這些重要工作的基石。我局自2014年啟動(dòng)350兆數(shù)字集群通信系統(tǒng)建設(shè)，目前已完成全市350兆公安數(shù)字無(wú)線通信信號(hào)的覆蓋，實(shí)現(xiàn)了市區(qū)車臺(tái)全覆蓋，手臺(tái)95%覆蓋的目標(biāo)，成為徐州市公安機(jī)關(guān)實(shí)戰(zhàn)指揮調(diào)度、社會(huì)治安動(dòng)態(tài)防控快速反應(yīng)、巡防守卡及路面交通執(zhí)勤等日常勤務(wù)不可缺少的重要通信保障手段，在各種通信保障任務(wù)中起到了非常重要的作用，尤其是在大型安保及處置突發(fā)性事件工作中發(fā)揮了極其重要的作用。

隨著對(duì)可視化指揮要求的不斷提升，傳統(tǒng)的語(yǔ)音集群網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能完全滿足公安部門對(duì)無(wú)線通信的需求。高級(jí)別指揮員第一時(shí)間獲取現(xiàn)場(chǎng)的多媒體視頻，做出準(zhǔn)確判斷，并下達(dá)指令，已經(jīng)成為公安部門應(yīng)急指揮的基本要求。

因此，基于寬帶通信技術(shù)的圖傳系統(tǒng)擁有大帶寬、低時(shí)延、廣覆蓋等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以幫助公安部門實(shí)現(xiàn)“現(xiàn)場(chǎng)可見(jiàn)，指揮可達(dá)”。通過(guò)利用寬帶系統(tǒng)的帶寬充足、通信穩(wěn)定、拓展豐富等特點(diǎn)構(gòu)建公安無(wú)線專網(wǎng)，可以滿足圖像實(shí)時(shí)傳輸、數(shù)據(jù)流暢交互、響應(yīng)迅捷穩(wěn)定等要求，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)圖像、音頻資源的實(shí)時(shí)上傳與下達(dá)，從而為公安部門在重大安保、應(yīng)急處突、巡邏防控、警衛(wèi)保障、重特大案件等工作中的指揮、決策、調(diào)度等扁平化指揮調(diào)度需求提供必要保障。

2 寬帶圖傳通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 性能需求

針對(duì)自身業(yè)務(wù)特點(diǎn)和未來(lái)對(duì)于無(wú)線通信專網(wǎng)的需求，徐州市公安局希望構(gòu)建一張基于寬帶通信技術(shù)的圖傳通信網(wǎng)絡(luò)，并提出了如下幾點(diǎn)需求：

（1）廣覆蓋：寬帶圖傳通信系統(tǒng)信號(hào)在我市城市區(qū)域內(nèi)全覆蓋，對(duì)于其他區(qū)域包括城郊，城鄉(xiāng)，農(nóng)村等，寬帶圖傳系統(tǒng)具備應(yīng)急圖像傳輸保障機(jī)制及相關(guān)設(shè)備支持。

（2）保障數(shù)據(jù)傳輸能力：每個(gè)基站要具備支持峰值8路1080P圖像實(shí)時(shí)回傳的能力，確保現(xiàn)場(chǎng)圖像無(wú)卡頓實(shí)時(shí)回傳。

（3）滿足扁平化指揮調(diào)度需求：一線警員之間可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)的交互；指揮中心能夠直接與一線警員進(jìn)行語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)的交互；指揮中心調(diào)度平臺(tái)可以管理每一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)位及終端設(shè)備。

（4）邊遠(yuǎn)環(huán)境應(yīng)急組網(wǎng)：能夠在邊遠(yuǎn)野外環(huán)境快速搭建基于寬帶圖傳系統(tǒng)的自組網(wǎng)絡(luò)，組建臨時(shí)指揮部，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)回傳。

（5）具備制空偵查拍攝能力：無(wú)人機(jī)需要搭載無(wú)線攝像頭，實(shí)現(xiàn)高空偵查。

（6）實(shí)現(xiàn)與PDT數(shù)字集群對(duì)接：為保障公安通信系統(tǒng)之間通信的完整性，寬帶圖傳通信系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)PDT數(shù)字集群系統(tǒng)之間的對(duì)接

2.2 主要特點(diǎn)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

針對(duì)公安業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，我市公安局對(duì)現(xiàn)有的340MHz頻段進(jìn)行重新利用，在340MHz頻段上構(gòu)建公安專用的低頻段寬帶圖傳通信系統(tǒng)，為公共應(yīng)急和日常業(yè)務(wù)提供低成本、廣覆蓋的寬帶接入能力，從而滿足徐州市公安對(duì)網(wǎng)絡(luò)使用需求。

相比原340MHz圖傳系統(tǒng)，寬帶圖傳通信系統(tǒng)具有以下主要特點(diǎn)：一是技術(shù)體制要源于LTE公網(wǎng)技術(shù)體制，從而能夠充分利用公網(wǎng)產(chǎn)業(yè)資源；二是功能需求繼承了PDT系統(tǒng)現(xiàn)有的功能，同時(shí)也便于拓展以適應(yīng)新的業(yè)務(wù)需求；三是組網(wǎng)模式繼承了PDT系統(tǒng)現(xiàn)有的組網(wǎng)模式，以適應(yīng)應(yīng)急和日常組網(wǎng)需求；

上述特點(diǎn)決定了寬帶圖傳通信系統(tǒng)實(shí)際上就是一張“寬帶+圖傳”的PDT專網(wǎng)，能夠?yàn)楣舶踩珮I(yè)務(wù)提供覆蓋廣、成本低、業(yè)務(wù)多的解決方案。

此外，寬帶圖傳通信系統(tǒng)在傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上增加了網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)（Mesh）中的多跳技術(shù)，通過(guò)多跳的方式將分布在蜂窩小區(qū)之外的接入節(jié)點(diǎn)連接到中心基站，增加中心基站的覆蓋范圍，從而減少小區(qū)數(shù)量、簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)的成本。

圖1 徐州市公安局寬帶圖傳通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.3 關(guān)鍵技術(shù)

我市寬帶圖傳通信系統(tǒng)綜合采用以下關(guān)鍵技術(shù)，以提升系統(tǒng)的覆蓋性能和吞吐量。

（1）空口技術(shù)。LTE空口幀結(jié)構(gòu)是固定的，對(duì)于吞吐率、時(shí)延以及覆蓋距離等需求各不相同業(yè)務(wù)很難同時(shí)兼顧，因此采用新一代類5G的波形代替OFDM波形，構(gòu)建更為靈活的幀結(jié)構(gòu)，從而在空口實(shí)現(xiàn)寬、窄帶業(yè)務(wù)波形的統(tǒng)一部署。寬帶圖傳通信系統(tǒng)采用相應(yīng)的新技術(shù)，為各種業(yè)務(wù)定制靈活的幀結(jié)構(gòu)，提供最優(yōu)的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，兼顧不同用戶對(duì)吞吐率和覆蓋距離的需求。

（2）多天線技術(shù)。針對(duì)上行傳輸采用單用戶MIMO和多用戶虛擬MIMO技術(shù)，提升上行頻譜效率。多用戶MIMO能夠?qū)崿F(xiàn)吞吐率翻倍增長(zhǎng)，滿足視頻上拉等公安專網(wǎng)常用業(yè)務(wù)需求。

（3）靈活的組網(wǎng)技術(shù)。脫網(wǎng)直通可以在無(wú)基站或者基站不能正常工作的情況下，為終端設(shè)備提供通信的能力，拓展了基站的覆蓋范圍。寬帶圖傳通信系統(tǒng)繼承了PDT脫網(wǎng)直通能力，為公安客戶提供寬帶直通、自組網(wǎng)的功能，增強(qiáng)了組網(wǎng)的靈活性，降低了網(wǎng)絡(luò)覆蓋的成本。

（4）大功率終端技術(shù)。突破3GPP對(duì)終端功率的限制，通過(guò)提升終端功率以及系統(tǒng)功率控制機(jī)制，提升上行覆蓋距離和吞吐率。

（5）動(dòng)態(tài)幀結(jié)構(gòu)技術(shù)。根據(jù)業(yè)務(wù)的實(shí)際需求，靈活配置上、下行幀配比，動(dòng)態(tài)配置新的幀結(jié)構(gòu)，提升系統(tǒng)容量，網(wǎng)絡(luò)更加智能化。

2.4 業(yè)務(wù)應(yīng)用

寬帶圖傳通信系統(tǒng)適用于公共安全領(lǐng)域多種業(yè)務(wù)場(chǎng)景，例如日常執(zhí)法、應(yīng)急圖傳、視頻監(jiān)控等。

2.4.1 應(yīng)急圖像傳輸業(yè)務(wù)

應(yīng)急圖像傳輸業(yè)務(wù)主要是從現(xiàn)場(chǎng)空中無(wú)人機(jī)，車載攝像設(shè)備，警員穿戴式攝像設(shè)備等設(shè)備獲取現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。

典型的應(yīng)急圖傳解決方案場(chǎng)景如圖2所示。當(dāng)發(fā)生應(yīng)急事件時(shí)，通過(guò)部署調(diào)度系統(tǒng)和應(yīng)急圖傳系統(tǒng)通信車，單兵節(jié)點(diǎn)為音視頻采集設(shè)備提供接入，車載節(jié)點(diǎn)為現(xiàn)場(chǎng)單兵提供匯聚鏈路，同時(shí)利用調(diào)度平臺(tái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)語(yǔ)音、視頻調(diào)度，也可以通過(guò)衛(wèi)星、寬帶圖傳通信系統(tǒng)、公網(wǎng)LTE鏈路將車載節(jié)點(diǎn)的音視頻回傳到后端指揮中心。

車載及單兵設(shè)備可為多媒體終端提供網(wǎng)口、Wi-Fi等多種接入方式，單兵設(shè)備支持背負(fù)或便攜式支架懸掛。另外，在隧道、地下室等密閉場(chǎng)景，也可以通過(guò)寬帶圖傳通信系統(tǒng)單兵背負(fù)或單兵便攜設(shè)備進(jìn)行延伸覆蓋。

圖2 典型的應(yīng)急圖傳解決方案場(chǎng)景

2.4.2 日常執(zhí)法圖像傳輸業(yè)務(wù)

日常執(zhí)法圖像傳輸業(yè)務(wù)是利用寬帶圖傳通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)支持日常警務(wù)場(chǎng)景下數(shù)據(jù)、視頻的傳輸。我局公安日常執(zhí)法過(guò)程中采用的警務(wù)通、執(zhí)法記錄儀等終端，可以通過(guò)寬帶圖傳系統(tǒng)終端設(shè)備，例如車載終端，單兵手持終端接入寬帶圖傳網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)執(zhí)法數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)回傳，提高執(zhí)法處理的效率。在寬帶圖傳通信系統(tǒng)基站信號(hào)較弱的時(shí)候，也可以通過(guò)車臺(tái)、背負(fù)設(shè)備，多跳接入寬帶圖傳通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。

圖3 日常執(zhí)法圖像傳輸業(yè)務(wù)場(chǎng)景

2.4.3 無(wú)線視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)

無(wú)線視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)由于不受線纜和地域限制，是對(duì)我局現(xiàn)有固定監(jiān)控業(yè)務(wù)的重要補(bǔ)充。無(wú)線視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)主要滿足于遠(yuǎn)距離、移動(dòng)性、惡劣環(huán)境等特殊場(chǎng)景的視頻監(jiān)控需求，通常適用于城中村、城鄉(xiāng)結(jié)合部、郊區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、地市行政區(qū)域邊界等無(wú)法進(jìn)行光纖埋設(shè)施工、監(jiān)控點(diǎn)太過(guò)于分散的區(qū)域，在公安執(zhí)法通信過(guò)程中有極大應(yīng)用需求。

寬帶圖傳通信系統(tǒng)具有支持無(wú)線視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的能力，同時(shí)還可 滿足部分日常移動(dòng)警務(wù)辦公的需求，做到一網(wǎng)多用，使專項(xiàng)建設(shè)資金作用得到最大化。

寬帶圖傳通信系統(tǒng)支持為不同攝像頭配置單獨(dú)的承載，根據(jù)視頻流的實(shí)際需求動(dòng)態(tài)調(diào)整傳輸帶寬，可以適應(yīng)視頻流碼率的動(dòng)態(tài)調(diào)整。

圖4 無(wú)線視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)場(chǎng)景

2.4.4 移動(dòng)視頻會(huì)議業(yè)務(wù)

寬帶圖傳通信網(wǎng)絡(luò)可以為視頻會(huì)議業(yè)務(wù)提供穩(wěn)定、安全的專用視頻傳輸管道。在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行的視頻會(huì)議，突破了過(guò)去只能在固定地點(diǎn)、通過(guò)固定專線才能召開(kāi)視頻會(huì)議的局限，讓現(xiàn)場(chǎng)指揮與后方指調(diào)實(shí)現(xiàn)了真正意義上的“隨時(shí)隨地”溝通。同時(shí)，業(yè)務(wù)區(qū)分承載優(yōu)先級(jí)可以保證網(wǎng)絡(luò)擁塞場(chǎng)景下的傳輸質(zhì)量。便攜式車臺(tái)和單兵終端設(shè)備可以方便地提供移動(dòng)和定點(diǎn)視頻傳輸：支持IP數(shù)據(jù)口、HDMI口、Wi-Fi等接口等視頻采集設(shè)備接入方式；支持車載和抱桿架設(shè)，提供重點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)或室內(nèi)的視頻接入；支持第三方數(shù)據(jù)加密，保證數(shù)據(jù)安全；支持內(nèi)置或外接電源，使用方便。

針對(duì)移動(dòng)視頻會(huì)議業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D5所示。其中，寬帶圖傳基站設(shè)備提供廣域無(wú)線覆蓋，并通過(guò)光纖連接部署在市局中心的核心網(wǎng)設(shè)備。遠(yuǎn)端車臺(tái)通過(guò)有線連視頻會(huì)議系統(tǒng)，并通過(guò)無(wú)線鏈路接入到寬帶圖傳通信網(wǎng)絡(luò)。

圖5 基于移動(dòng)視頻會(huì)議業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

2.4.5 PDT移動(dòng)基站鏈路回傳業(yè)務(wù)

PDT車載基站也可以通過(guò)無(wú)線鏈路接入到寬帶圖傳通信網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)寬帶圖傳網(wǎng)絡(luò)的光纖回傳鏈路中進(jìn)行回傳（目前是通過(guò)公網(wǎng)進(jìn)行回傳的）。在PDT車載基站通過(guò)寬帶圖傳通信系統(tǒng)無(wú)線鏈路回傳的時(shí)候，寬帶圖傳通信系統(tǒng)除了正常的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以外，還可以支持PDT回傳業(yè)務(wù)，寬帶圖傳通信系統(tǒng)基站將會(huì)對(duì)PDT回傳業(yè)務(wù)建立專門的高優(yōu)先級(jí)承載，保證PDT回傳業(yè)務(wù)質(zhì)量。

2.4.6 其他綜合業(yè)務(wù)

寬帶圖傳通信系統(tǒng)終端系列產(chǎn)品的單兵便攜、單兵手持設(shè)備，支持豐富的物聯(lián)網(wǎng)智能穿戴設(shè)備接入，包括藍(lán)牙、Wi-Fi、網(wǎng)口、光口、HDMI口等，可以實(shí)時(shí)傳輸GIS、開(kāi)關(guān)信號(hào)等物聯(lián)網(wǎng)傳感器信號(hào)到控制中心。因此，單兵終端設(shè)備能夠通過(guò)寬帶圖傳通信系統(tǒng)接入到包含各種信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。例如，個(gè)人身份信息、駕駛證、犯罪紀(jì)錄等，支持多種綜合業(yè)務(wù)。例如，在公安執(zhí)法過(guò)程中最快掌握?qǐng)?zhí)法信息等，通過(guò)身份證查詢及人臉識(shí)別比對(duì)，進(jìn)一步確認(rèn)被執(zhí)法人身份及相關(guān)信息；利用民警佩戴的執(zhí)法記錄儀，或智能眼鏡等視頻采集設(shè)備，采集人臉信息，經(jīng)過(guò)人臉數(shù)據(jù)庫(kù)的比對(duì)，實(shí)時(shí)回傳在終端上顯示查詢結(jié)果。

圖6 PDT移動(dòng)基站鏈路回傳業(yè)務(wù)場(chǎng)景

3 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合公安日常業(yè)務(wù)的多種需求，通過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)、研制新型裝備等手段，寬帶通信技術(shù)、寬帶圖像傳輸技術(shù)在公安業(yè)務(wù)通信領(lǐng)域大有可為，必將發(fā)揮更大的作用。

同時(shí)加快相關(guān)業(yè)務(wù)裝備的實(shí)戰(zhàn)配置進(jìn)程以滿足寬帶圖像傳輸系統(tǒng)在公安日常業(yè)務(wù)實(shí)戰(zhàn)需求，構(gòu)建出一套適合多場(chǎng)景、多用戶、多業(yè)務(wù)使用的寬帶圖像傳輸通信系統(tǒng)，使公安在處置日常任務(wù)及突發(fā)事件上得到強(qiáng)有力的通信保障?！?/p>