LTE助力公安行业三网融合
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符东昇
公安部第一研究所通信技术事业部
副研究员
徐贵森
公安部第一研究所通信技术事业部
工程师
【摘 要】
介绍了公安行业目前正在使用的三张无线通信网络的基本情况，以及其承载的业务和运维模式。结合lte技术的自身特点，详细阐述了基于TD-LTE技术的公安宽带无线多媒体集群系统整合目前公安无线通信业务的可行性，以及该系统对公安行业现有终端形态和警务流程所带来的深远影响。
【关键词】
应急通信 宽带无线多媒体集群系统 TD-LTE
1 引言
应急通信技术在保障公共安全部门处理突发事件和日常维稳工作中发挥了巨大的作用[1，2]。以公安为例，应急通信系统主要是指以语音调度为主，低速率数据传输为辅的集群系统，典型的系统包括：MPT1327、PDT、TETRA等。随着公安部门需要处理事件内容范围的不断扩大，同时其自身对办公效率的要求不断提高，使得传统的窄带无线通信系统的低速率传输能力无法满足当前的要求，公安部门开始借助公网2G/3G无线通信系统开展安全性要求较低的数据查询和图片传输的相关业务。随着公安部门对于处置突发事件的及时性和事件本身的复杂性的不断提升，传统单纯依靠语音指挥调度的窄带系统已无法满足可视化指挥调度的要求，点对点视频无线传输系统应运而生。窄带集群通信系统、公网无线通信系统以及点对点视频无线传输系统承载着公安部门绝大部分的业务需要。但由于三张无线通信网络独立运行，安全等级各异，标准尚未统一，资源信息无法共享，使得终端无法互通，形态相对独立，指挥调度业务流程无法进一步优化，给公安信息化建设造成了巨大的阻碍。
文章紧紧围绕目前公安在使用三张无线通信网络过程中终端形态和业务流程存在的问题展开阐述，分析采用基于TD-LTE技术的公安宽带无线多媒体集群系统整合公安业务的可行性，提出随之而来的公安终端融合以及业务流程优化带来的优势，并提出后续巩固和扩大优势的几点考虑。
2 公安无线通信网使用现状
公安目前正在使用以下三张无线通信网络分别主要承载语音、数据和视频业务，具体包括：
350MHz窄带语音集群通信系统：MPT1327模拟系统和PDT、TETRA等数字集群通信系统。主要以保障无线语音调度为主，目前已经建成全国规模最大、覆盖最广、应用最好的专用语音无线指挥调度系统。该系统终端为对讲机，形态如图1（左）所示[3]。
公网2G/3G无线数据传输系统：利用3G技术，和现有3G公网基础设施，配合一定的安全加密手段，辅助公安实现远程数据库访问，公务图片上传和下载，以及移动办公的文件交互等工作。出于安全方面的考虑，虽然采用了安全加密手段，但仍有大量数据交互业务禁止或限制在公网上实现。警务通终端是此类系统的典型终端代表，其形态如图1（右）所示。
340MHz视频无线传输系统：主要以传输应急和监控场合图像为主，部署在336～344MHz频段上，以2MHz的带宽实现单向视频传输，配备单兵无线图像传输设备近千部，无线图像传输中继站2000余套。但目前公安干警日常执勤时所佩戴的执法记录仪，如图1（中）所示，只具有记录现场录像，并保存在本地的功能，无法实现无线视频图像回传功能[4]。
图1 公安民警日常装备
如图1所示的三类终端，由于其频率、制式、承载的业务和使用对象的差异，无法有效的整合为单一设备，公安干警出勤只能佩戴多种无线通信终端，执法时往往需要在多种终端之间交替操作，加之各终端电池需要保证至少8小时的续航能力，三件设备的重量和操作复杂性方面给公安民警执勤带来了很大困扰。
另外，随着无线图像传输技术的进步，公安传统的以语音为主的指挥方式，渐渐转变为以视频传输和语音调度并重的多媒体可视化指挥调度方式。但由于现有点对点图像传输系统的技术和带宽限制，指挥员无法在后方对现场有一个全局的掌控，迫使其不得不亲临事发现场，督导作战，这便是公安行业常常提到的指挥前移。公安行业在处理此类事件时，往往需要公安局长以及分管副局长抵达现场，亲自指挥。针对事件规模较小、爆发地点较集中、影响范围有限、涉及参与人员较少的小规模突发事件可以得到很好的及时处理，但对于大规模群体突发事件，由于个人指挥调度的局限性，面对此类事件时无法掌握全局的信息，可能导致指挥失利，酿成惨痛的后果以及巨大的经济损失，甚至威胁到前方指挥员的生命安全。
3 LTE技术促进终端形态和业务流程的
改变
LTE技术的发展给无线通信领域带来了一场翻天覆地的变革。扁平化的网络架构，全IP化的设计理念，使得其系统控制面延时小于100ms，业务面延时小于5ms，再配合TD-LTE系统特有的可根据应用场景灵活变化的7种上下行时隙适配能力，无论从功能还是性能角度都越来越适合公安专网对于关键任务无线通信的需要。同时，也为公安目前刚刚商用的窄带数字集群PDT系统的宽带演进找到了方向。
3.1 公安宽带无线多媒体集群系统解决方案
公安宽带无线多媒体集群系统拥有一套允许多种模式接入的系统架构，支持窄带PDT基站、宽带LTE基站以及其他无线接入技术的接入，从而实现了融合体系架构下集群调度、图像、视频以及分组数据等宽窄带融合的统一多媒体集群业务。公安宽带无线多媒体数字集群系统由四个部分组成，包括：终端、接入子系统、交换控制平台、调度应用平台。交换控制平台包括交换控制中心（SCC）、互联网关和注册数据服务器（RDS）。调度应用平台包括调度台（DC）、录音/录像服务器（ReS）、安全服务器（SeS）和应用服务器（ApS）。该系统支持包括中低速模式和超高速模式及其他多种无线技术的接入，可以实现与其他数字集群系统、PSTN网络、移动蜂窝网络和空天系统的互联互通。
3.2 公安宽带无线多媒体集群系统促进终端形
态统一
考虑到，公安宽带无线多媒体集群系统能够实现公安在窄带集群通信系统、公网无线通信系统以及点对点视频无线传输系统的所有传统业务；能够根据公安实际需要进而提供点对多点视频传输等一系列新颖的多媒体业务；能够高效整合传统三张无线通信网络的信息资源，在统一的调度应用平台进行资源共享和再分配。未来上述优势可能促进公安将其对讲机、执法记录仪以及警务通等终端功能融合在统一的设备上，能接收公安宽带无线多媒体集群系统的统一指令和相关图像和视频信息，再配合根据不同警种的执法实际需求所开发的应用软件，避免设备间重复操作的弊端，从而提升公安处置事件的办事效率。
3.3 公安宽带无线多媒体集群系统改变公安警
务流程
由于LTE技术具有强大的数传能力，在20M带宽的情况下，上行速率可达50Mbps，下行速率可达100Mbps，这为公安可视化指挥调度提供了更加有力的支撑。传统的2M点对点视频传输系统，使用时只能传输一路现场标清视频图像，而采用基于TD-LTE技术的公安宽带无线多媒体集群系统，不仅可以传输多路高清视频图像，而且可以将一路视频资源分发到多个终端，再配合LTE技术自身具有的上下行时隙调整能力，可以灵活选择视频的清晰度和所占用的带宽情况。使得未来公安在处理任何规模的突发事件时，均可实现指挥后移。即指挥员处理突发或重大事件时，只需要来到公安局指挥大厅打开屏幕，现场全方位的视频图像信息将会源源不断地展现在视频墙上，指挥员可根据事态的变化随时调整视频源的位置和清晰度，并将关键信息以最短的时间，通过语音、图像、视频或多媒体的形式下发到现场干警终端，实现高效的指挥和调度，顺利的完成任务。
4 总结
从目前的发展形势看，基于TD-LTE技术的公安宽带无线多媒体集群系统是最有可能整合公安正在使用的三张无线通信网络，并随之创造出一些新颖的功能和特性，但我们也应该清晰的认识到，公安行业自身的特殊性和复杂性。首先，公安警种丰富，常见的警种便有交警、巡警、特警、社区民警等，而各警种对于执勤时的业务需要不尽相同；其次，各警种之间的分工交叉严重，使得在联合指挥调度以及信息共享时准确性不高。如何能够将公安宽带无线多媒体集群系统更加紧密的贴近公安需求，更好的服务公安一线，是下一阶段需要着重考虑的问题。
参考文献：
[1] 徐贵森，刘鑫，谭学治. 浅谈无线电对讲机模拟转数字[J]. 移动通信， 2009（6）： 22-25.
[2] 郑祖辉. 数字集群通信在中国的回顾现状和发展[J]. 移动通信， 2008（2）： 15-19.
[3] 王瑜琦，徐贵森，钱志红，等. 中国宽带公共保护和救灾移动通信网络初探[J]. 移动通信， 2013（11）： 56-60.
[4] 徐贵森，符东昇. 我国宽带数字集群应用需求分析[J]. 移动通信， 2013（1）： 25-30.