TETRA數字集群在公共安全領域的應用

蔣國華,郭俊利

0 引言

公共安全是指多數人的生命、健康和公私財產的安全。保障公共安全的主要工作任務就是預防、制止、打擊故意或過失危害多數人生命、健康和重大公私財產等破壞公共安全的違法犯罪行為。在負責公共安全的主體行政機構是國家各級公安機關,具體來說是指110、122和119等3種警務部門,合稱為“三警”。

下面結合TETRA數字集群的技術和業務特點,以公共安全領域典型的指揮調度通信為例,探討其在該領域的應用,描述該領域中公共安全指揮通信系統的系統構成,并指出其設計實現思路和方法。

1 TETRA系統特點

TETRA是歐洲電信標準化協會(ETSI)制定的、基于時分多址技術的專用移動無線通信標準,主要服務于公共安全、應急通信、政務辦公、能源交通等各專業用戶。

TETRA系統具有以下特點:

①可在同一技術平臺上提供語音指揮調度、數據傳輸和電話服務;②支持功能強大的移動臺脫網直通(DMO)方式;③可實現鑒權、空中接口加密和端對端加密,保障系統安全;④具有虛擬專網功能,同一個物理網絡可以為互不相關的多個組織機構服務,各機構的應用之間互不干擾;⑤能夠對外提供豐富的數據承載服務,允許根據用戶需要實現各種專業定制的應用功能。

TETRA系統提供的典型業務包括:

①用戶終端業務:單呼(點對點)、組呼(點對多點)、應答組呼、廣播呼叫(單向點對多點)以及上述各種情況的明話或密話;

②承載業務:分組數據傳輸服務(PDS)、電路數據傳輸服務、短數據傳輸服務(SDS);

③補充業務:可以分為針對調度和電話兩類補充業務。調度型補充業務包括:接入優先、預占優先、優先呼叫;包容呼叫、動態轉移、遲后進入;調度臺核查的呼叫、監聽、偵聽;區域選擇;縮位尋址;講話識別;動態重組等。電話型補充業務包括:列表搜索呼叫、呼叫轉移、呼叫限制、呼叫報告、呼叫等待、呼叫保持、主叫/被叫識別顯示、主叫/被叫識別顯示限制、至繁忙用戶/至無應答時的呼叫完成;計費通知;呼叫保留等。

3 總體方案設計

結合TETRA系統的技術特點和業務組成設計出的典型公共安全指揮通信系統如圖1所示,包括TETRA基礎網絡子系統、信息資源子系統、控制與命令中心子系統和用戶終端子系統共4大組成部分。

圖1 典型公共安全指揮通信系統構成

3.1 TETRA基礎網絡子系統

TETRA基礎網絡子系統是系統通信的平臺,主要包括TETRA交換中心、基站及覆蓋子系統。其中,基站又可以分為固定安裝在鐵塔或者高樓頂部的固定基站和安裝在車輛上能夠機動到指定位置的車載基站。車載基站專門用來增強覆蓋盲區的覆蓋效果,以及提高熱點地區的通信容量。覆蓋子系統則主要包括天線、漏纜和直放站等設備,用來實現開闊空間、地下隧道及大樓內部等各種情況下的無線信號覆蓋。

TETRA基礎網絡子系統具有多種標準的外部系統接口,能夠與電話系統、其他TETRA網絡系統以及早期建設的模擬數字集群系統進行互聯,實現多系統的語音通信和信息共享。

TETRA基礎網絡子系統直接決定了系統的無線信號覆蓋范圍和通信容量。

3.2 信息資源子系統

信息資源子系統是整個網絡的信息庫,定義了用戶能夠訪問到的信息種類和范圍。負責匯聚、存儲公安機關開展警務活動所需的各種信息,并向命令與控制子系統和用戶終端子系統提供C/S(客戶端/服務器)、B/S(瀏覽器/服務器)和直接數據庫訪問接口等各種形式的信息服務。

信息資源子系統由多種專業服務器和核心數據庫組成,這些設備采用光纖、以太網等有線方式連接到骨干傳輸網絡。

3.3 命令與控制子系統

命令與控制子系統也稱為指揮調度子系統。命令與控制子系統由固定部署在各級公安機關如公安局、分局、派出所的所有工作席位設備組成,例如,接警工作席位、處警工作席位等,此外,為了工作需要,一般還配置有大屏幕顯示墻。

命令與控制子系統的各種工作席位既是TETRA系統的調度客戶端,也是電信子系統的終端用戶,還是信息資源子系統的應用客戶端?？刂坪兔钪行淖酉到y是中心用戶進行各項警務工作的操作平臺,用戶可以利用該子系統了解到整個系統的所有資源和警力分布,并收發各種語音和數據指令。

命令與控制子系統采用光纖、以太網等有線方式連接到骨干傳輸網絡。

3.4 用戶終端子系統

用戶終端子系統是系統終端設備的總稱,這些終端設備采用無線方式與基礎網絡子系統通信,主要包括手持臺、車載電臺以及經過特殊定制研發的各種數據終端產品。這些終端設備主要配置給公安移動人員和車輛。

終端用戶能夠使用到的各種功能和服務都是由TETRA基礎網絡子系統和信息資源子系統定義和提供的,其典型功能和服務包括各種語音呼叫、短信傳輸、網頁瀏覽器等等,其中,網頁瀏覽器的內容完全由信息資源子系統的無線應用協議(WAP)應用服務器提供。

4 總體方案實現

系統實現時,可以直接把TETRA交換中心和基站設備部署到指定的機房或者車輛構成基礎網絡子系統。方案中重點要實現的是其他三大子系統。TETEA系統在交換中心和終端側都預留有豐富的應用程序接口(API),允許在系統設計時根據用戶應用需要進行定制研發。

4.1 信息資源子系統

信息資源子系統構成如圖2所示,該子系統主要由數據匯聚服務器、WEB應用服務器、WAP應用服務器、核心數據庫和網關等設備組成。

圖2 信息資源子系統構成

數據匯聚服務器負責收集各類TETRA終端上報的全球定位系統(GPS)定位信息、圖像信息、系統產生的各種呼叫傳輸信息,并存儲到核心數據庫。TETRA系統針對GPS定位信息傳輸設計有專門的API接口——基于SDS服務構建的位置信息協議(LIP)。利用LIP協議,可以很容易的實現GPS定位信息自動收集、主動查詢以及靈活配置各定位終端的信息上報策略。

WEB應用服務器負責響應WEB客戶端的網頁數據請求,在核心數據庫中搜集、整理出所需的數據信息并以網頁方式返回給客戶端。本系統中,命令控制子系統的工作席位都可以作為WEB客戶端。

WAP應用服務器負責響應各類WAP客戶端的請求,在核心數據庫中搜集、整理出所需的數據信息并以WAP網頁方式返回給客戶端。本系統中的TETRA終端是最主要的WAP客戶端。WAP應用服務器支持的典型應用包括人口信息查詢、失蹤車輛查詢、嫌疑人身份匹配等。

核心數據庫負責存儲系統數據并以標準接口方式提供數據庫訪問服務。該數據庫中的主要信息包括地理信息系統(GIS)地圖信息、GPS定位信息、系統運行產生的各類記錄信息以及公安信息網內部信息等。

網關設備負責與公安信息網和Internet互聯網等網絡互聯,向WEB應用服務器和WAP應用服務器提供無差別的數據服務,在WEB客戶端和WAP客戶端側呈現給用戶的數據信息可能來自核心數據庫,也可能來自外部網絡。

4.2 命令與控制子系統

TETRA系統有專門的調度開發包,其中封裝了一套完整的API,利用這個開發包能夠快速實現TETRA調度臺的全部應用功能,其中也包括作為電話系統終端用戶的各種通話功能。

在此基礎上,利用計算機網頁設計技術,可以實現網頁瀏覽器形式的WEB客戶端,該客戶端應用可以獨立工作,也可以作為一個模塊與其他應用合并,例如TETRA調度應用。

在命令與控制子系統能夠以信息資源子系統定義的多種接口方式訪問到系統信息,例如,GIS方式顯示的警力部署等,用戶可以直接在GIS地圖上對單個或者多個用戶發送語音和數據指令。

4.3 用戶終端子系統

TETRA手持臺和車載電臺內置有多種數據應用,其中最重要的兩個應用是GPS定位應用和WAP客戶端應用,直接使用TETRA終端就能夠實現GPS定位信息上報和WAP網頁瀏覽,進而訪問到基于WAP的各種業務應用。GPS定位信息采用SDS和LIP協議上報GPS定位信息和接收中心下達的各種查詢、配置指令。WAP客戶端應用則采用了分組數據傳輸服務(PDS)封裝了WAP網頁請求和下載與信息資源子系統WAP應用服務器通信。

另一方面,對于其他一些用戶應用,則必須進行定制研發,例如,能夠向中心發送現場圖片的圖像攝取終端?；赥ETRA終端的應用開發一般都需要使用到PEI接口或者終端本身的WAP應用平臺。

5 結束語

公共安全指揮通信系統采用了專用無線移動通信技術、計算機技術、計算機電信集成技術(CTI)、地理信息技術、計算機網絡技術、異構系統信息交互技術、INTERNET網絡技術等多種技術。在此基礎上通過擴容加入視頻監控、語音錄音等子系統,開發定制更多實用的業務應用,在“三警合一”的大趨勢下依靠科學技術建設快速反應、信息共享、高效實用、功能強大的高度一體化調度指揮中心,對于提高各級公安機關的集中指揮、快速反應和協同作戰能力具有重要意義。

[1]鄭祖輝,陸錦華,鄭 嵐.數字集群移動通信系統(第二版)[M].北京:電子工業出版社,2005:301-375.

[2]徐 濤.數字集群移動通信系統原理與應用[M].北京:人民郵電出版社,2008:295-380.

[3]ETS 300 392-1:Radio Equipment and Systems(RES);Trans-European Trunked Radio(TETRA);Voice plus Data(V+D);Part 1:General network design[S].