寬窄融合應(yīng)急通信相關(guān)技術(shù)于公共安全的應(yīng)用探討

（新疆烏魯木齊市公安局公交地鐵治安管理支隊，烏魯木齊 830000）

1 背景介紹

“明者因時而變，知者隨事而制”。誠然，在社會經(jīng)濟活動不斷發(fā)展的同時，公安民警也面臨著日益復(fù)雜嚴(yán)峻的應(yīng)急安全態(tài)勢，在面對人民對美好生活的向往，一線公安人員厲兵秣馬、枕戈待旦，凝聚力量，激蕩斗志，將保障人民群眾生命財產(chǎn)安全視作行動號令，牢牢守住人民生命財產(chǎn)安全的基本盤基本面，有力有序有效應(yīng)對一系列突發(fā)事故，忠誠踐行為黨和人民守夜的神圣職責(zé)。但在具體場景中，如要人安保、活動保障、刑偵抓捕以及應(yīng)急處置等場景下，公安部門仍面臨著巨大的通信壓力和挑戰(zhàn)。公安部門的應(yīng)急實戰(zhàn)中，存在著通信裝備建設(shè)不適應(yīng)新形勢新任務(wù)的需要、移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋不均衡、現(xiàn)有信號覆蓋技術(shù)手段不滿足公安實戰(zhàn)需要的問題，嚴(yán)重影響了通信保障實際效果，面對如此繁雜的通信難題，以海能達為首的優(yōu)秀的國內(nèi)專網(wǎng)通信廠家創(chuàng)新性的提出了寬窄融合、公專互通的通信新模式，提供以技術(shù)先進的寬窄帶IP自組網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的寬窄融合應(yīng)急方案，有效解決公安應(yīng)急通信當(dāng)前所面臨的困難，顯著提升公安在應(yīng)急場景下的應(yīng)急通信的實戰(zhàn)功效能力。

2 總體概述

為解決上述公安民警在要人安保、大型活動安保、刑偵抓捕、突發(fā)群體事件等環(huán)境復(fù)雜、類型多樣場景的應(yīng)急無線通信問題，海能達基于原有的窄帶集群技術(shù)、寬帶集群技術(shù)，以及最新的寬、窄帶自組網(wǎng)技術(shù)，在公共安全應(yīng)急現(xiàn)場采用了無線為主、有線為輔的寬、窄帶融合應(yīng)急通信解決方案。海能達公共安全應(yīng)急通信系統(tǒng)主要由信息采集模塊、信息傳輸模塊、指揮調(diào)度模塊、輔助保障模塊四大部分組成。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

信息采集模塊包含單兵圖傳、智能頭盔、音視頻布控球、數(shù)字對講機、智能接入網(wǎng)關(guān)等。主要功能為統(tǒng)一收集應(yīng)急現(xiàn)場語音、視頻及數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)信息回傳。

信息傳輸模塊包含Mesh基站、4G專網(wǎng)基站、語音通信基站等設(shè)備，其基于寬窄帶自組網(wǎng)通信技術(shù)及4G通信技術(shù)，為現(xiàn)場信息提供傳輸管道。

現(xiàn)場指揮模塊包含現(xiàn)場調(diào)度臺、指揮終端、融合通信平臺等軟硬件。其融合現(xiàn)場多種類信息并統(tǒng)一呈現(xiàn)，為統(tǒng)一的融合調(diào)度提供平臺。

輔助保障模塊包含智能電源箱、通信運輸車等設(shè)備，保障通信系統(tǒng)正常運行。

該公安應(yīng)急通信系統(tǒng)以多天線技術(shù)、D2D技術(shù)、動態(tài)幀結(jié)構(gòu)技術(shù)、Mesh自組網(wǎng)技術(shù)等先進性的無線通信技術(shù)為核心技術(shù)，并輔以Wi-Fi、藍牙、4G公網(wǎng)、PDT窄帶集群語音技術(shù)，可充分滿足現(xiàn)場執(zhí)法人員、前方指揮中心、后方指揮中心三層級之間的音視頻通信需求。采用便攜指揮調(diào)度模塊、自組網(wǎng)鏈路模塊、多功能多媒體信息采集模塊組成集合平臺端、管道端、采集端“三位一體”的應(yīng)急通信傳輸模塊，可在沒有任何基礎(chǔ)設(shè)施的情況下直接搭建無線通信網(wǎng)絡(luò)并展開工作。該系統(tǒng)滿足公安任務(wù)中統(tǒng)一指揮、相互協(xié)作的需求，并具有組網(wǎng)靈活、快速部署、可靠性高、吞吐量大、融合性強等特點。該系統(tǒng)整體架構(gòu)分為應(yīng)急現(xiàn)場、前方指揮部、后方指揮中心三部分。具體架構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 具體架構(gòu)示意圖

3 實戰(zhàn)場景應(yīng)用

3.1 重大刑偵抓捕行動

刑偵抓捕行動的對象一般具有較強的社會危害性，抓捕目標(biāo)隨時可能對抓捕行動人員，周圍群眾等群體發(fā)起攻擊，對人民群眾生命財產(chǎn)安全構(gòu)成直接威脅。此場景下抓捕行動人員需要時刻保持通信，抓捕現(xiàn)場需要搭建統(tǒng)一的指揮中心，并且各級指戰(zhàn)人員需協(xié)同作戰(zhàn)保障行動的順利進行。抓捕行動的展開地點隨機性強，可能在任何特殊地點（如偏遠山區(qū)、邊境等）展開行動，而傳統(tǒng)的語音通信設(shè)備受到建網(wǎng)的限制，信號無法覆蓋到所有特殊地區(qū)，且無法實現(xiàn)現(xiàn)場信息獲取、現(xiàn)場指揮、前方后方指揮協(xié)作的功能。

在公網(wǎng)無法起效時，海能達的寬窄融合應(yīng)急通信系統(tǒng)設(shè)備便可以實現(xiàn)抓捕現(xiàn)場的直接覆蓋，使現(xiàn)場的圖像及語音信息可以快速的傳遞至現(xiàn)場指揮部及其他作戰(zhàn)人員。此套系統(tǒng)，首先使用專網(wǎng)4G基站在前方指揮中心附近范圍進行熱點覆蓋，極大增強了指揮中心的協(xié)同作戰(zhàn)能力。同時使用寬窄帶自組網(wǎng)連接現(xiàn)場一線人員與前方指揮中心的信息交流，并且利用現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)提供前往指揮部與后方指揮中心之間的通信鏈路連接。依靠寬窄帶鏈路，后方指揮中心可直接獲取現(xiàn)場的視頻、圖像及語音信息。通信系統(tǒng)可有效地滿足刑偵抓捕行動時間、地點、需求、人員的不確定性，提供穩(wěn)定可靠的鏈路保障行動通信需要。

3.2 突發(fā)事件應(yīng)急處置

目前，反恐處突已經(jīng)成為公共安全中的最重要任務(wù)之一，各類突發(fā)事件的特點是具有突然性、急迫性，且發(fā)生地點不定，可能會對人民生命財產(chǎn)安全具有很強的危害性。特別是恐怖主義行為，會直接威脅到周圍群眾甚至現(xiàn)場執(zhí)法人員的生命安全。由于其時間空間的不確定性和處置需求的急迫性，調(diào)配管控原有的通信網(wǎng)絡(luò)困難很大。甚至現(xiàn)場的基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)遭到了嚴(yán)重的破壞，無法實現(xiàn)通信。這就需要在緊急處置現(xiàn)場以最快的速度搭建起應(yīng)急通信鏈路，滿足執(zhí)法人員之間的視頻、圖像、語音通信需求。

針對上述困難，海能達的寬窄融合應(yīng)急通信系統(tǒng)，可充分利用寬窄帶自組網(wǎng)設(shè)備吞吐率高、組網(wǎng)靈活、部署方便、覆蓋范圍廣、接入方便的特點，根據(jù)現(xiàn)場通信需求快速組網(wǎng)，可在短時間內(nèi)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連通，滿足緊急處置的需求。采用分級組網(wǎng)方案，保障人員與人員之間、小組與小組之間，小組與指揮部之間，前方指揮部與后方指揮中心之間的聯(lián)通。在滿足緊急處置統(tǒng)一指揮的同時有兼顧了高效協(xié)同需求，提供了快速、穩(wěn)定、可靠的通信保障。

3.3 重要人員安全保障

重要人員安全保障關(guān)鍵在于沿途的交通安保，沿途行程具有通訊信息機密、通信即時性要求高等特點，并且在行進過程中，安保人員之間的通信受周遭通信環(huán)境及行車速度等因素所影響，在較高的行車速度下保證穩(wěn)定安全的通信，是要人安?；顒拥年P(guān)鍵問題。

為了有效的解決要人安保的通信問題，海能達提出了以寬窄帶自組網(wǎng)設(shè)備為核心的寬窄融合應(yīng)急通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)可在要人安保車隊中設(shè)立臨時指揮中心MCC（移動指揮中心）為安?；顒犹峁┓€(wěn)定安全、高質(zhì)量的視頻和圖像業(yè)務(wù)，保障要人安保任務(wù)的順利開展。

3.4 大型活動現(xiàn)場安保

近年來，經(jīng)常在大型活動現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)在逃人員或者活動現(xiàn)場搭建的臨時建筑物往往也易出現(xiàn)人群過度聚集、舞臺周邊情況復(fù)雜無法通信等問題，此時大型活動安保現(xiàn)場的安全保障工作面臨著：人員擁擠復(fù)雜，公網(wǎng)信號堵塞，內(nèi)外部通信困難等問題，如何實現(xiàn)活動現(xiàn)場內(nèi)外的溝通順暢成大型活動保障的關(guān)鍵。

針對上述需求，海能達的寬窄融合應(yīng)急通信系統(tǒng)具有為專門部門提供專網(wǎng)專用通信通道的特點，不會因大量外界人員使用的公網(wǎng)所影響，并此系統(tǒng)具有速率高、部署靈活、支持多跳級聯(lián)進行覆蓋擴展的特點，可有效的解決不同場景內(nèi)部現(xiàn)場視頻、保障人員信息無法回傳到現(xiàn)場移動指揮中心的問題，保證重大活動的順利開展。

4 技術(shù)先進性概述

4.1 多天線技術(shù)

多天線技術(shù)，即針對上行提供單用戶MIMO（SU- MIMO），和多用戶虛擬MIMO（MU-MIMO）技術(shù)，提升上行頻譜效率，吞吐率翻倍增長，以適應(yīng)視頻上拉等大帶寬高速率的業(yè)務(wù)需求。

4.2 D2D技術(shù)

D2D技術(shù)，即采用了3GPP R13中支撐對等業(yè)務(wù)（ProSe）的關(guān)鍵技術(shù)D2D（Device-2-Device）。D2D技術(shù)能夠為客戶提供更加靈活的組網(wǎng)能力，拓展基站的覆蓋范圍，為客戶提供寬帶D2D、自組網(wǎng)的功能，增強了組網(wǎng)的靈活性，降低了網(wǎng)絡(luò)覆蓋的成本。

4.3 動態(tài)幀結(jié)構(gòu)技術(shù)

動態(tài)幀結(jié)構(gòu)技術(shù)，即根據(jù)業(yè)務(wù)的實際需求，靈活配置上、下行幀配比，動態(tài)配置新的幀結(jié)構(gòu)，提升系統(tǒng)容量以及提高帶寬利用率，使網(wǎng)絡(luò)更加智能化。

4.4 寬帶自組網(wǎng)技術(shù)

寬帶自組網(wǎng)技術(shù)即Mesh組網(wǎng)技術(shù)，基于先進4G、5G、WLAN技術(shù)開發(fā)，改變了寬帶網(wǎng)絡(luò)組建中對于光纖的依賴性，通過空口實現(xiàn)基站交互功能，可以快速展開部署，并在移動中保持高速通信。自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)最大支持32個Mesh節(jié)點，單信息流支持6跳以上，可作為延伸鏈路保障應(yīng)急現(xiàn)場寬帶通信。該技術(shù)改變了寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍小、部署困難的問題。且根據(jù)專網(wǎng)需求進行過定制化改進，鏈路最末端設(shè)備上傳速率大于4Mb/s，系統(tǒng)整體吞吐量可達60Mb/s，可保障多路1080P視頻即時上傳。具有自適應(yīng)信道分配機制，保障應(yīng)急業(yè)務(wù)無障礙開展。

4.5 窄帶自組網(wǎng)技術(shù)

窄帶自組網(wǎng)制式基于標(biāo)準(zhǔn)PDT/DMR協(xié)議開發(fā)，并且可支持市面上滿足PDT/DMR標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字對講機接入，極大減輕應(yīng)急通信系統(tǒng)終端替換壓力。該技術(shù)能夠通過空口協(xié)議減少設(shè)備間連線和轉(zhuǎn)接，轉(zhuǎn)變一般通信系統(tǒng)有線互聯(lián)方式為無線方式。無需配置安裝復(fù)雜核心網(wǎng)及額外的網(wǎng)關(guān)接入類設(shè)備。

4.6 融合指揮調(diào)度系統(tǒng)

該系統(tǒng)將現(xiàn)場的音視頻數(shù)據(jù)等信息統(tǒng)一匯集并統(tǒng)一呈現(xiàn)，其不僅僅可以介入海能達自主研發(fā)的通信系統(tǒng)，也可以接入市面上常見的音視頻通信系統(tǒng)。極大減輕了系統(tǒng)替換更新壓力。系統(tǒng)集成網(wǎng)關(guān)、核心網(wǎng)、業(yè)務(wù)服務(wù)器、指調(diào)服務(wù)器與一身，卻可直接在便攜計算機上搭建，前指設(shè)備攜帶壓力被壓縮到最小。

4.7 專網(wǎng)4G技術(shù)

將4G技術(shù)應(yīng)用于專網(wǎng)，利用4G技術(shù)高吞吐量、低時延的特點實現(xiàn)應(yīng)急通信音視頻數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。該系統(tǒng)針對應(yīng)急通信需求進行了定制化改進，改變原分布式LTE基站為一體化LTE基站，集成RRU、BBU及核心網(wǎng)，提供定制化便攜小推車。充分滿足了應(yīng)急通信中人工攜帶、臨場搭建的需求。

4.8 終端融合技術(shù)

在采集端方面，海能達自主開發(fā)的融合智能單兵終端，可接入專網(wǎng)4G網(wǎng)絡(luò)、Mesh網(wǎng)絡(luò)、公網(wǎng)、PDT集群、語音自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，真正實現(xiàn)了寬窄帶、公專網(wǎng)多網(wǎng)融合。集成窄帶集群、寬帶集群、寬帶公網(wǎng)業(yè)務(wù)于一身。單兵使用時，終端可根據(jù)現(xiàn)場信號情況靈活選擇通信鏈路，充分利用應(yīng)急現(xiàn)場的資源條件開展工作。