蔣國(guó)華,郭俊利

0 引言

公共安全是指多數(shù)人的生命、健康和公私財(cái)產(chǎn)的安全。保障公共安全的主要工作任務(wù)就是預(yù)防、制止、打擊故意或過失危害多數(shù)人生命、健康和重大公私財(cái)產(chǎn)等破壞公共安全的違法犯罪行為。在負(fù)責(zé)公共安全的主體行政機(jī)構(gòu)是國(guó)家各級(jí)公安機(jī)關(guān),具體來說是指110、122和119等3種警務(wù)部門,合稱為“三警”。

下面結(jié)合TETRA數(shù)字集群的技術(shù)和業(yè)務(wù)特點(diǎn),以公共安全領(lǐng)域典型的指揮調(diào)度通信為例,探討其在該領(lǐng)域的應(yīng)用,描述該領(lǐng)域中公共安全指揮通信系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成,并指出其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)思路和方法。

1 TETRA系統(tǒng)特點(diǎn)

TETRA是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(ETSI)制定的、基于時(shí)分多址技術(shù)的專用移動(dòng)無線通信標(biāo)準(zhǔn),主要服務(wù)于公共安全、應(yīng)急通信、政務(wù)辦公、能源交通等各專業(yè)用戶。

TETRA系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):

①可在同一技術(shù)平臺(tái)上提供語音指揮調(diào)度、數(shù)據(jù)傳輸和電話服務(wù);②支持功能強(qiáng)大的移動(dòng)臺(tái)脫網(wǎng)直通(DMO)方式;③可實(shí)現(xiàn)鑒權(quán)、空中接口加密和端對(duì)端加密,保障系統(tǒng)安全;④具有虛擬專網(wǎng)功能,同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)可以為互不相關(guān)的多個(gè)組織機(jī)構(gòu)服務(wù),各機(jī)構(gòu)的應(yīng)用之間互不干擾;⑤能夠?qū)ν馓峁┴S富的數(shù)據(jù)承載服務(wù),允許根據(jù)用戶需要實(shí)現(xiàn)各種專業(yè)定制的應(yīng)用功能。

TETRA系統(tǒng)提供的典型業(yè)務(wù)包括:

①用戶終端業(yè)務(wù):單呼(點(diǎn)對(duì)點(diǎn))、組呼(點(diǎn)對(duì)多點(diǎn))、應(yīng)答組呼、廣播呼叫(單向點(diǎn)對(duì)多點(diǎn))以及上述各種情況的明話或密話;

②承載業(yè)務(wù):分組數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)(PDS)、電路數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)、短數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)(SDS);

③補(bǔ)充業(yè)務(wù):可以分為針對(duì)調(diào)度和電話兩類補(bǔ)充業(yè)務(wù)。調(diào)度型補(bǔ)充業(yè)務(wù)包括:接入優(yōu)先、預(yù)占優(yōu)先、優(yōu)先呼叫;包容呼叫、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移、遲后進(jìn)入;調(diào)度臺(tái)核查的呼叫、監(jiān)聽、偵聽;區(qū)域選擇;縮位尋址;講話識(shí)別;動(dòng)態(tài)重組等。電話型補(bǔ)充業(yè)務(wù)包括:列表搜索呼叫、呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫限制、呼叫報(bào)告、呼叫等待、呼叫保持、主叫/被叫識(shí)別顯示、主叫/被叫識(shí)別顯示限制、至繁忙用戶/至無應(yīng)答時(shí)的呼叫完成;計(jì)費(fèi)通知;呼叫保留等。

3 總體方案設(shè)計(jì)

結(jié)合TETRA系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)和業(yè)務(wù)組成設(shè)計(jì)出的典型公共安全指揮通信系統(tǒng)如圖1所示,包括TETRA基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、信息資源子系統(tǒng)、控制與命令中心子系統(tǒng)和用戶終端子系統(tǒng)共4大組成部分。

圖1 典型公共安全指揮通信系統(tǒng)構(gòu)成

3.1 TETRA基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)

TETRA基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)是系統(tǒng)通信的平臺(tái),主要包括TETRA交換中心、基站及覆蓋子系統(tǒng)。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(jī)動(dòng)到指定位置的車載基站。車載基站專門用來增強(qiáng)覆蓋盲區(qū)的覆蓋效果,以及提高熱點(diǎn)地區(qū)的通信容量。覆蓋子系統(tǒng)則主要包括天線、漏纜和直放站等設(shè)備,用來實(shí)現(xiàn)開闊空間、地下隧道及大樓內(nèi)部等各種情況下的無線信號(hào)覆蓋。

TETRA基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)具有多種標(biāo)準(zhǔn)的外部系統(tǒng)接口,能夠與電話系統(tǒng)、其他TETRA網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及早期建設(shè)的模擬數(shù)字集群系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián),實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的語音通信和信息共享。

TETRA基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)直接決定了系統(tǒng)的無線信號(hào)覆蓋范圍和通信容量。

3.2 信息資源子系統(tǒng)

信息資源子系統(tǒng)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信息庫(kù),定義了用戶能夠訪問到的信息種類和范圍。負(fù)責(zé)匯聚、存儲(chǔ)公安機(jī)關(guān)開展警務(wù)活動(dòng)所需的各種信息,并向命令與控制子系統(tǒng)和用戶終端子系統(tǒng)提供C/S(客戶端/服務(wù)器)、B/S(瀏覽器/服務(wù)器)和直接數(shù)據(jù)庫(kù)訪問接口等各種形式的信息服務(wù)。

信息資源子系統(tǒng)由多種專業(yè)服務(wù)器和核心數(shù)據(jù)庫(kù)組成,這些設(shè)備采用光纖、以太網(wǎng)等有線方式連接到骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)。

3.3 命令與控制子系統(tǒng)

命令與控制子系統(tǒng)也稱為指揮調(diào)度子系統(tǒng)。命令與控制子系統(tǒng)由固定部署在各級(jí)公安機(jī)關(guān)如公安局、分局、派出所的所有工作席位設(shè)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(tǒng)的各種工作席位既是TETRA系統(tǒng)的調(diào)度客戶端,也是電信子系統(tǒng)的終端用戶,還是信息資源子系統(tǒng)的應(yīng)用客戶端?？刂坪兔钪行淖酉到y(tǒng)是中心用戶進(jìn)行各項(xiàng)警務(wù)工作的操作平臺(tái),用戶可以利用該子系統(tǒng)了解到整個(gè)系統(tǒng)的所有資源和警力分布,并收發(fā)各種語音和數(shù)據(jù)指令。

命令與控制子系統(tǒng)采用光纖、以太網(wǎng)等有線方式連接到骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)。

3.4 用戶終端子系統(tǒng)

用戶終端子系統(tǒng)是系統(tǒng)終端設(shè)備的總稱,這些終端設(shè)備采用無線方式與基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)通信,主要包括手持臺(tái)、車載電臺(tái)以及經(jīng)過特殊定制研發(fā)的各種數(shù)據(jù)終端產(chǎn)品。這些終端設(shè)備主要配置給公安移動(dòng)人員和車輛。

終端用戶能夠使用到的各種功能和服務(wù)都是由TETRA基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)和信息資源子系統(tǒng)定義和提供的,其典型功能和服務(wù)包括各種語音呼叫、短信傳輸、網(wǎng)頁瀏覽器等等,其中,網(wǎng)頁瀏覽器的內(nèi)容完全由信息資源子系統(tǒng)的無線應(yīng)用協(xié)議(WAP)應(yīng)用服務(wù)器提供。

4 總體方案實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí),可以直接把TETRA交換中心和基站設(shè)備部署到指定的機(jī)房或者車輛構(gòu)成基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)。方案中重點(diǎn)要實(shí)現(xiàn)的是其他三大子系統(tǒng)。TETEA系統(tǒng)在交換中心和終端側(cè)都預(yù)留有豐富的應(yīng)用程序接口(API),允許在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)用戶應(yīng)用需要進(jìn)行定制研發(fā)。

4.1 信息資源子系統(tǒng)

信息資源子系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示,該子系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)匯聚服務(wù)器、WEB應(yīng)用服務(wù)器、WAP應(yīng)用服務(wù)器、核心數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)關(guān)等設(shè)備組成。

圖2 信息資源子系統(tǒng)構(gòu)成

數(shù)據(jù)匯聚服務(wù)器負(fù)責(zé)收集各類TETRA終端上報(bào)的全球定位系統(tǒng)(GPS)定位信息、圖像信息、系統(tǒng)產(chǎn)生的各種呼叫傳輸信息,并存儲(chǔ)到核心數(shù)據(jù)庫(kù)。TETRA系統(tǒng)針對(duì)GPS定位信息傳輸設(shè)計(jì)有專門的API接口——基于SDS服務(wù)構(gòu)建的位置信息協(xié)議(LIP)。利用LIP協(xié)議,可以很容易的實(shí)現(xiàn)GPS定位信息自動(dòng)收集、主動(dòng)查詢以及靈活配置各定位終端的信息上報(bào)策略。

WEB應(yīng)用服務(wù)器負(fù)責(zé)響應(yīng)WEB客戶端的網(wǎng)頁數(shù)據(jù)請(qǐng)求,在核心數(shù)據(jù)庫(kù)中搜集、整理出所需的數(shù)據(jù)信息并以網(wǎng)頁方式返回給客戶端。本系統(tǒng)中,命令控制子系統(tǒng)的工作席位都可以作為WEB客戶端。

WAP應(yīng)用服務(wù)器負(fù)責(zé)響應(yīng)各類WAP客戶端的請(qǐng)求,在核心數(shù)據(jù)庫(kù)中搜集、整理出所需的數(shù)據(jù)信息并以WAP網(wǎng)頁方式返回給客戶端。本系統(tǒng)中的TETRA終端是最主要的WAP客戶端。WAP應(yīng)用服務(wù)器支持的典型應(yīng)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(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)并以標(biāo)準(zhǔn)接口方式提供數(shù)據(jù)庫(kù)訪問服務(wù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)中的主要信息包括地理信息系統(tǒng)(GIS)地圖信息、GPS定位信息、系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的各類記錄信息以及公安信息網(wǎng)內(nèi)部信息等。

網(wǎng)關(guān)設(shè)備負(fù)責(zé)與公安信息網(wǎng)和Internet互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),向WEB應(yīng)用服務(wù)器和WAP應(yīng)用服務(wù)器提供無差別的數(shù)據(jù)服務(wù),在WEB客戶端和WAP客戶端側(cè)呈現(xiàn)給用戶的數(shù)據(jù)信息可能來自核心數(shù)據(jù)庫(kù),也可能來自外部網(wǎng)絡(luò)。

4.2 命令與控制子系統(tǒng)

TETRA系統(tǒng)有專門的調(diào)度開發(fā)包,其中封裝了一套完整的API,利用這個(gè)開發(fā)包能夠快速實(shí)現(xiàn)TETRA調(diào)度臺(tái)的全部應(yīng)用功能,其中也包括作為電話系統(tǒng)終端用戶的各種通話功能。

在此基礎(chǔ)上,利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)頁設(shè)計(jì)技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁瀏覽器形式的WEB客戶端,該客戶端應(yīng)用可以獨(dú)立工作,也可以作為一個(gè)模塊與其他應(yīng)用合并,例如TETRA調(diào)度應(yīng)用。

在命令與控制子系統(tǒng)能夠以信息資源子系統(tǒng)定義的多種接口方式訪問到系統(tǒng)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(duì)單個(gè)或者多個(gè)用戶發(fā)送語音和數(shù)據(jù)指令。

4.3 用戶終端子系統(tǒng)

TETRA手持臺(tái)和車載電臺(tái)內(nèi)置有多種數(shù)據(jù)應(yīng)用,其中最重要的兩個(gè)應(yīng)用是GPS定位應(yīng)用和WAP客戶端應(yīng)用,直接使用TETRA終端就能夠?qū)崿F(xiàn)GPS定位信息上報(bào)和WAP網(wǎng)頁瀏覽,進(jìn)而訪問到基于WAP的各種業(yè)務(wù)應(yīng)用。GPS定位信息采用SDS和LIP協(xié)議上報(bào)GPS定位信息和接收中心下達(dá)的各種查詢、配置指令。WAP客戶端應(yīng)用則采用了分組數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)(PDS)封裝了WAP網(wǎng)頁請(qǐng)求和下載與信息資源子系統(tǒng)WAP應(yīng)用服務(wù)器通信。

另一方面,對(duì)于其他一些用戶應(yīng)用,則必須進(jìn)行定制研發(fā),例如,能夠向中心發(fā)送現(xiàn)場(chǎng)圖片的圖像攝取終端。基于TETRA終端的應(yīng)用開發(fā)一般都需要使用到PEI接口或者終端本身的WAP應(yīng)用平臺(tái)。

5 結(jié)束語

公共安全指揮通信系統(tǒng)采用了專用無線移動(dòng)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)電信集成技術(shù)(CTI)、地理信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、異構(gòu)系統(tǒng)信息交互技術(shù)、INTERNET網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)。在此基礎(chǔ)上通過擴(kuò)容加入視頻監(jiān)控、語音錄音等子系統(tǒng),開發(fā)定制更多實(shí)用的業(yè)務(wù)應(yīng)用,在“三警合一”的大趨勢(shì)下依靠科學(xué)技術(shù)建設(shè)快速反應(yīng)、信息共享、高效實(shí)用、功能強(qiáng)大的高度一體化調(diào)度指揮中心,對(duì)于提高各級(jí)公安機(jī)關(guān)的集中指揮、快速反應(yīng)和協(xié)同作戰(zhàn)能力具有重要意義。

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

[2]徐 濤.數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)原理與應(yīng)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].