淺談公共保護和救災中TD—LTE專網的業務應用及要求

方偉杰

【摘要】 隨著信息技術的發展，公共安全領域的指揮調度已不滿足于簡單的語音通信，以大帶寬、高速率、全IP為突出特點的具有中國自有知識產權的TD-LTE寬帶集群技術為我們提供了豐富的語音、視頻和數據多種業務的應用平臺。如果能進一步完善系統性能，基于TD-LTE多媒體集群技術應用將成為公共保護和救災（PPDR）中無線通信發展的必然趨勢。

【關鍵詞】 TD-LTE 多媒體指揮調度

一、引言

2012年8月，全國公共保護和救災（PPDR）通信技術研究會在海南省海口市召開，作為公共保護和救災中的主要力量，公安部相關職能部門也參加了此次研究會。在會上工信部無管局、公安部科信局等單位主要領導、業內專家對建設PPDR無線寬帶集群專網達成了共識，也明確了PPDR在無線寬帶集群在技術上、應用上的發展是提高公共保護和救災能力的必然趨勢和要求。本文將簡單介紹一下筆者對公共保護和救災中TD-LTE專網的業務應用及要求方面的認識。

上海公安目前廣泛使用的是350兆TETRA數字集群系統，該系統具有語音調度、短信息、分組數據和定位等綜合功能，滿足了目前指揮系統中語音類和數據類的業務需求。為民警完成執勤、處突、反恐任務提供了高效、快捷、安全的通信保障。

然而在公共安全工作中，從提高指揮效率的需求來說，在語音描述的同時，指揮員更希望能第一時間看到現場圖像，了解現場狀況。所以，視頻語音聯動指揮成為了精確指揮調度的迫切需求。

隨著無線接入技術的發展，特別是無線寬帶技術的發展，使得移動寬帶應用成為可能。因此為城市公共安全服務，以自主知識產權的TD-LTE做標準的無線寬帶專網應運而生，也將成為在公共保護和救災工作中，提高防護救災能力的有效技術手段。

二、建設公安移動寬帶專網的必要性

2.1 建設寬帶專網的必要性

在公共安全工作中，一旦有突發事件，指揮員亟需第一時間看到現場圖像，以便及時了解現場狀況，做出最合理、最有效的指揮調度。

公共安全寬帶應用場景主要包括：日常型，日常警務的通信保障，如巡邏盤查、社區警務、智慧交通、抓捕行動等。任務型，可提前準備的通信保障，如大型活動安保、演練演習、預知的事件等。突發型，不可預知的應急通信保障，如自然災害、群體性事件等。

如果采用公網網絡，只能基本滿足公共安全日常型任務，而針對重大安保任務和突發應急保障，公共網絡是無法滿足通信需求的。事實證明，在嚴重自然災害或突發重大公共群體事件時，隨之而來的必然是公眾信息傳播的爆發時段，往往容易造成公眾通信網絡的阻塞，甚至癱瘓。

如果采用公網網絡還面臨著棘手的信息安全問題。

因此在公共通信網絡上建立公共安全業務通道是不可行的，必須建立一個專用的、可控的通信網絡，才能保證在關鍵時刻為公共安全指揮員提供暢通、可靠、安全的通信通道。

2.2 寬帶無線視頻的需求

目前，視頻監控和視頻智能分析等技術為公共安全部門在社會治安、犯罪取證等領域提供了一系列的專業的視頻服務功能，但是，在實際應用過程中指揮中心通過案發現場安裝的固定監控探頭獲得的視頻信號，常常會發生周邊攝像頭數量不夠、攝像頭角度不好、攝像頭圖像不清晰等情況，無法滿足精確指揮的需求。而目前配裝的車載視頻監控系統雖然增加了機動靈活性，但在使用過程中受制于信號的傳輸手段而無法保證實時、清晰、流暢的上下傳送現場視頻信息，存在著諸如：傳輸信號不穩定、抗干擾能力差、速率低、網絡安全性差等缺點。

隨著通信技術的不斷發展，中國自有知識產權的TD-LTE寬帶無線通信技術為無線寬帶視頻圖像的實時傳輸提供了更新的發展和機遇。基于TD-LTE寬帶無線通信技術的無線寬帶專網可以實現高清視頻圖像的實時上下傳送，做到了從“看得到”到“看得清”的效果，增加了突發事件的應急處置能力和現場證據獲取能力。

三、基于TD-LTE專網的公共安全業務需求

3.1 TD-LTE專網的技術先進性

TD-LTE代表著當今世界移動通信產業的最先進水平，采用OFDM、MIMO和扁平化網絡架構等技術，以采用20MHz頻譜資源為例，系統峰值速率下行100M、上行可達50M，TD-LTE上下行的配比，可以靈活調節承載多樣化的業務；系統具有很好的擴展性。

近年，國家發改委下發了有關基于TD-LTE自主技術的政務專網規劃，先期已有部分城市拿到了1.4G的頻段用于城域級TD-LTE專網部署，如北京市TD-LTE政務物聯數據專網、天津政務專網、南京TD-LTE寬帶多媒體數字集群政務專網和銀川市TD-LTE寬帶集群網等在1.4GHz頻段上開展了寬帶無線專網的技術實驗。其中，南京TD-LTE專網展現了語音視頻聯合調度、一體化整網和雙向高效聯動等應用，為亞青會提供了通信保障。

3.2 TD-LTE專網的應用場景

寬帶化的TD-LTE專網將作為公共安全有線視頻專網的有效補充，傳統的固定點位的布控，往往僅局限于局部的物理位置，而城市人、車、物是不斷運動的，公共安全的需求也更加復雜，僅有固定點位的布控往往無法做到全方位的覆蓋，因此就需要通過移動點位更加靈活的布控方式來滿足城市多樣化的公共安全的需求。

移動車載執法系統與單兵執法系統，是對固定點位有效的補充，另外通過這類便攜式移動設備，還能夠更加直觀的了解到城市的警力部署情況，為接出警策略、突發事件處理策略等上層應用提供更好的數據支撐。

在公共安全行業的主要場景可以有：（1）巡邏車視頻采集；（2）移動警務；（3）重點目標視頻采集。

無線寬帶專網的建設將使得公共安全部門的指揮中心可隨時調閱移動巡邏車的周邊圖像；處置現場同樣可以隨時調閱指揮中心的視頻資源和相關處警信息；巡邏車可作為移動警務站處理相關業務；還可臨時架設重點目標監控點，使其應急處置能力邁上一個新臺階。

綜上所述，TD-LTE專網系統需與現有的窄帶無線通信系統有效配合，能夠提供傳輸處理數據、語音、文字和動態圖像的綜合能力，開展現場實時圖像傳輸、監控圖像信息傳輸、交互式指揮調度會議，實現現代化、多功能、數字高清晰的可視調度系統，從而達到在公共安全專網內實現網站、信息、郵件的互通，推進內部辦公協同化、公文交換電子化、管理決策網絡化、公共服務信息化，并達到技術上先進、功能上多樣、標準上兼容、設備上擴容、使用上可靠、價格上經濟的總體要求。通過TD-LTE專網系統的建設與應用，為公共安全實戰提供可靠無線通信服務。

四、打造切合公共安全與救災需要的TD-LTE專網

如何實現上述公共安全與救災業務的實戰應用，許多難題和前沿技術問題將會在實現過程中逐步凸顯，并非只要網絡通、覆蓋全，通過應用開發集成、系統“互通”或數據共享，就能解決的所有問題。隨著應用范圍逐步擴大，系統和數據的安全性將逐步降低，“棱鏡門”事件警示我們必須高度重視公共安全專網的安全性！

為打造切合公共安全與救災實戰需要的TD-LTE專網，根據筆者在公安無線通信工作經驗，建議在TD-LTE示范應用中，應重點關注如下幾個方面。

1、系統安全性問題。對于諸如公安等用戶來說，通話和網絡的安全性非常重要，寬帶集群必須滿足安全性的需要。寬帶集群系統可以提供雙向鑒權，空中接口加密，端到端加密不同層次的安全業務保障。其中基礎設施安全系統部分采用專門的服務器，并且提供開發接口給有加密資質的單位，由加密單位提供加密算法和密鑰。終端中預留有SIM卡接口、串口，或者預留專用的接口、端到端加密芯片等，提供開發接口給有加密資質的單位，由加密單位提供加密算法和密鑰。

2、TD-LTE手持式終端低功耗設計。集群終端進入寬帶化后，其視頻、數據傳輸等功能要比窄帶集群消耗更大的電量，因此研制低功耗的終端非常重要。寬帶集群終端需要采用優化的芯片方案、功率控制技術以及休眠等技術，來優化終端的使用功耗，以滿足一線救災人員免換電池（免充電）即可支撐在當班期間的正常使用。

3、與原有窄帶無線通信系統互連互通。由于在上海公安無線通信系統上已部署著數字集群TETRA和模擬系統等，因此建設寬帶無線專網的過程中，需要考慮與原有系統的互連互通。系統之間互連互通主要通過兩種方式來解決，系統側互聯與或終端側互聯，如圖1所示。

（1） 系統側互聯是寬帶集群系統和窄帶集群系統互相開放接口給對方，當發起呼叫時，寬帶集群側的呼叫信令通過系統間的接口發送到窄帶集群系統，使在同組里但是屬于不同體制的終端可以進入同組通話。反之亦然。（2）終端側互聯是采用一個控制單元，同時連接寬帶集群終端和窄帶集群終端（一般可采用車載終端實現），當寬帶集群側的呼叫發起時，通過這個互聯網關進行呼叫轉接。反之亦然。

但在現有情況下，筆者認為在語音通信方面還是以現有窄帶無線通信系統為主，寬帶無線通信系統主要應用于諸如視頻、大數據等寬帶數據業務。

4、多模基站。隨著人們環保意識的增強和租賃成本的提升，基站的選址成為建網中一個瓶頸，新建站點變得越來越困難。建議TD-LTE基站設備應設計成集成度高、易于安裝、對環境要求低，可以很方便地與現有站點共存。同時，還需考慮能支持將不同制式的模塊混插（TETRA、PDT和LTE等多種制式射頻模塊混插），構成多種形態的基站，支持平滑演進加快新頻段和新技術的引入，有效地解決移動網絡多制式融合的發展需求，提供高集成度室內站點解決方案，有利于節省安裝空間和平滑演進。多模基站可解決獲取站址的困難，方便網絡規劃和優化，加快網絡建設速度，降低對人力、電力、空間等資源的占用，減少傳輸資源、機房、及機房監控等配套設施建設，降低成本，從而快速經濟地建設一個高質量的窄帶TETRA/寬帶LTE網絡。

五、結論

隨著信息技術的發展，指揮調度已不滿足于最簡單的語音通信，對于圖像、數據等寬帶應用的需求日益強烈，多媒體寬帶應用必不可少。因受網絡帶寬的制約，這些需求在很大程度上是傳統無線窄帶專網系統無法滿足的，而以大帶寬、高速率、全IP為突出特點的具有中國自有知識產權的TD-LTE寬帶無線技術則非常符合公共安全和救災行業的需求，正引領專業通信進入嶄新的時代。

TD-LTE寬帶集群滿足語音、視頻和數據多種業務，為應用層面的多媒體平臺提供一個良好的無線通道，能確保視頻、音頻、數據同步實時傳輸，可廣泛應用于日常指揮調度、應急通信、移動辦公、移動執法、移動視頻監控等方面，日趨完善的TD-LTE多媒體集群技術是公共安全和救災領域指揮調度系統發展的必然趨勢。

參 考 文 獻

[1] 《TD-LTE網絡規劃原理與應用》作者：真才基 主編，何劍等編著. 人民郵電出版社

[2] 《TD-LTE技術原理與系統設計》 作者：王映民 孫韶輝 等編著. 人民郵電出版社