李興濤，段緒艷

（徐州市公安局，徐州 221003）

1 引言

公安部門承載著應急處突、重大活動安保、大型群體性事件快速處置、日常治安維護等重要工作，建設一張安全可靠、實時穩(wěn)定的無線通信網(wǎng)絡是高效完成這些重要工作的基石。我局自2014年啟動350兆數(shù)字集群通信系統(tǒng)建設，目前已完成全市350兆公安數(shù)字無線通信信號的覆蓋，實現(xiàn)了市區(qū)車臺全覆蓋，手臺95%覆蓋的目標，成為徐州市公安機關實戰(zhàn)指揮調度、社會治安動態(tài)防控快速反應、巡防守卡及路面交通執(zhí)勤等日常勤務不可缺少的重要通信保障手段，在各種通信保障任務中起到了非常重要的作用，尤其是在大型安保及處置突發(fā)性事件工作中發(fā)揮了極其重要的作用。

隨著對可視化指揮要求的不斷提升，傳統(tǒng)的語音集群網(wǎng)絡已經(jīng)不能完全滿足公安部門對無線通信的需求。高級別指揮員第一時間獲取現(xiàn)場的多媒體視頻，做出準確判斷，并下達指令，已經(jīng)成為公安部門應急指揮的基本要求。

因此，基于寬帶通信技術的圖傳系統(tǒng)擁有大帶寬、低時延、廣覆蓋等技術優(yōu)勢，可以幫助公安部門實現(xiàn)“現(xiàn)場可見，指揮可達”。通過利用寬帶系統(tǒng)的帶寬充足、通信穩(wěn)定、拓展豐富等特點構建公安無線專網(wǎng)，可以滿足圖像實時傳輸、數(shù)據(jù)流暢交互、響應迅捷穩(wěn)定等要求，實現(xiàn)現(xiàn)場圖像、音頻資源的實時上傳與下達，從而為公安部門在重大安保、應急處突、巡邏防控、警衛(wèi)保障、重特大案件等工作中的指揮、決策、調度等扁平化指揮調度需求提供必要保障。

2 寬帶圖傳通信系統(tǒng)設計

2.1 性能需求

針對自身業(yè)務特點和未來對于無線通信專網(wǎng)的需求，徐州市公安局希望構建一張基于寬帶通信技術的圖傳通信網(wǎng)絡，并提出了如下幾點需求：

（1）廣覆蓋：寬帶圖傳通信系統(tǒng)信號在我市城市區(qū)域內全覆蓋，對于其他區(qū)域包括城郊，城鄉(xiāng)，農(nóng)村等，寬帶圖傳系統(tǒng)具備應急圖像傳輸保障機制及相關設備支持。

（2）保障數(shù)據(jù)傳輸能力：每個基站要具備支持峰值8路1080P圖像實時回傳的能力，確?，F(xiàn)場圖像無卡頓實時回傳。

（3）滿足扁平化指揮調度需求：一線警員之間可實現(xiàn)語音、視頻和數(shù)據(jù)的交互；指揮中心能夠直接與一線警員進行語音、視頻和數(shù)據(jù)的交互；指揮中心調度平臺可以管理每一個監(jiān)控點位及終端設備。

（4）邊遠環(huán)境應急組網(wǎng)：能夠在邊遠野外環(huán)境快速搭建基于寬帶圖傳系統(tǒng)的自組網(wǎng)絡，組建臨時指揮部，實現(xiàn)語音、視頻和數(shù)據(jù)回傳。

（5）具備制空偵查拍攝能力：無人機需要搭載無線攝像頭，實現(xiàn)高空偵查。

（6）實現(xiàn)與PDT數(shù)字集群對接：為保障公安通信系統(tǒng)之間通信的完整性，寬帶圖傳通信系統(tǒng)要實現(xiàn)PDT數(shù)字集群系統(tǒng)之間的對接

2.2 主要特點和系統(tǒng)結構

針對公安業(yè)務的特點，我市公安局對現(xiàn)有的340MHz頻段進行重新利用，在340MHz頻段上構建公安專用的低頻段寬帶圖傳通信系統(tǒng)，為公共應急和日常業(yè)務提供低成本、廣覆蓋的寬帶接入能力，從而滿足徐州市公安對網(wǎng)絡使用需求。

相比原340MHz圖傳系統(tǒng)，寬帶圖傳通信系統(tǒng)具有以下主要特點：一是技術體制要源于LTE公網(wǎng)技術體制，從而能夠充分利用公網(wǎng)產(chǎn)業(yè)資源；二是功能需求繼承了PDT系統(tǒng)現(xiàn)有的功能，同時也便于拓展以適應新的業(yè)務需求；三是組網(wǎng)模式繼承了PDT系統(tǒng)現(xiàn)有的組網(wǎng)模式，以適應應急和日常組網(wǎng)需求；

上述特點決定了寬帶圖傳通信系統(tǒng)實際上就是一張“寬帶+圖傳”的PDT專網(wǎng)，能夠為公共安全業(yè)務提供覆蓋廣、成本低、業(yè)務多的解決方案。

此外，寬帶圖傳通信系統(tǒng)在傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡的基礎上增加了網(wǎng)格網(wǎng)絡（Mesh）中的多跳技術，通過多跳的方式將分布在蜂窩小區(qū)之外的接入節(jié)點連接到中心基站，增加中心基站的覆蓋范圍，從而減少小區(qū)數(shù)量、簡化網(wǎng)絡架構、降低網(wǎng)絡建設和維護的成本。

圖1 徐州市公安局寬帶圖傳通信系統(tǒng)結構

2.3 關鍵技術

我市寬帶圖傳通信系統(tǒng)綜合采用以下關鍵技術，以提升系統(tǒng)的覆蓋性能和吞吐量。

（1）空口技術。LTE空口幀結構是固定的，對于吞吐率、時延以及覆蓋距離等需求各不相同業(yè)務很難同時兼顧，因此采用新一代類5G的波形代替OFDM波形，構建更為靈活的幀結構，從而在空口實現(xiàn)寬、窄帶業(yè)務波形的統(tǒng)一部署。寬帶圖傳通信系統(tǒng)采用相應的新技術，為各種業(yè)務定制靈活的幀結構，提供最優(yōu)的業(yè)務體驗，兼顧不同用戶對吞吐率和覆蓋距離的需求。

（2）多天線技術。針對上行傳輸采用單用戶MIMO和多用戶虛擬MIMO技術，提升上行頻譜效率。多用戶MIMO能夠實現(xiàn)吞吐率翻倍增長，滿足視頻上拉等公安專網(wǎng)常用業(yè)務需求。

（3）靈活的組網(wǎng)技術。脫網(wǎng)直通可以在無基站或者基站不能正常工作的情況下，為終端設備提供通信的能力，拓展了基站的覆蓋范圍。寬帶圖傳通信系統(tǒng)繼承了PDT脫網(wǎng)直通能力，為公安客戶提供寬帶直通、自組網(wǎng)的功能，增強了組網(wǎng)的靈活性，降低了網(wǎng)絡覆蓋的成本。

（4）大功率終端技術。突破3GPP對終端功率的限制，通過提升終端功率以及系統(tǒng)功率控制機制，提升上行覆蓋距離和吞吐率。

（5）動態(tài)幀結構技術。根據(jù)業(yè)務的實際需求，靈活配置上、下行幀配比，動態(tài)配置新的幀結構，提升系統(tǒng)容量，網(wǎng)絡更加智能化。

2.4 業(yè)務應用

寬帶圖傳通信系統(tǒng)適用于公共安全領域多種業(yè)務場景，例如日常執(zhí)法、應急圖傳、視頻監(jiān)控等。

2.4.1 應急圖像傳輸業(yè)務

應急圖像傳輸業(yè)務主要是從現(xiàn)場空中無人機，車載攝像設備，警員穿戴式攝像設備等設備獲取現(xiàn)場實時視頻進行實時傳輸。

典型的應急圖傳解決方案場景如圖2所示。當發(fā)生應急事件時，通過部署調度系統(tǒng)和應急圖傳系統(tǒng)通信車，單兵節(jié)點為音視頻采集設備提供接入，車載節(jié)點為現(xiàn)場單兵提供匯聚鏈路，同時利用調度平臺實現(xiàn)現(xiàn)場語音、視頻調度，也可以通過衛(wèi)星、寬帶圖傳通信系統(tǒng)、公網(wǎng)LTE鏈路將車載節(jié)點的音視頻回傳到后端指揮中心。

車載及單兵設備可為多媒體終端提供網(wǎng)口、Wi-Fi等多種接入方式，單兵設備支持背負或便攜式支架懸掛。另外，在隧道、地下室等密閉場景，也可以通過寬帶圖傳通信系統(tǒng)單兵背負或單兵便攜設備進行延伸覆蓋。

圖2 典型的應急圖傳解決方案場景

2.4.2 日常執(zhí)法圖像傳輸業(yè)務

日常執(zhí)法圖像傳輸業(yè)務是利用寬帶圖傳通信系統(tǒng)網(wǎng)絡來支持日常警務場景下數(shù)據(jù)、視頻的傳輸。我局公安日常執(zhí)法過程中采用的警務通、執(zhí)法記錄儀等終端，可以通過寬帶圖傳系統(tǒng)終端設備，例如車載終端，單兵手持終端接入寬帶圖傳網(wǎng)絡，實現(xiàn)執(zhí)法數(shù)據(jù)的實時回傳，提高執(zhí)法處理的效率。在寬帶圖傳通信系統(tǒng)基站信號較弱的時候，也可以通過車臺、背負設備，多跳接入寬帶圖傳通信系統(tǒng)網(wǎng)絡。

圖3 日常執(zhí)法圖像傳輸業(yè)務場景

2.4.3 無線視頻監(jiān)控業(yè)務

無線視頻監(jiān)控業(yè)務由于不受線纜和地域限制，是對我局現(xiàn)有固定監(jiān)控業(yè)務的重要補充。無線視頻監(jiān)控業(yè)務主要滿足于遠距離、移動性、惡劣環(huán)境等特殊場景的視頻監(jiān)控需求，通常適用于城中村、城鄉(xiāng)結合部、郊區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、地市行政區(qū)域邊界等無法進行光纖埋設施工、監(jiān)控點太過于分散的區(qū)域，在公安執(zhí)法通信過程中有極大應用需求。

寬帶圖傳通信系統(tǒng)具有支持無線視頻監(jiān)控業(yè)務的能力，同時還可 滿足部分日常移動警務辦公的需求，做到一網(wǎng)多用，使專項建設資金作用得到最大化。

寬帶圖傳通信系統(tǒng)支持為不同攝像頭配置單獨的承載，根據(jù)視頻流的實際需求動態(tài)調整傳輸帶寬，可以適應視頻流碼率的動態(tài)調整。

圖4 無線視頻監(jiān)控業(yè)務場景

2.4.4 移動視頻會議業(yè)務

寬帶圖傳通信網(wǎng)絡可以為視頻會議業(yè)務提供穩(wěn)定、安全的專用視頻傳輸管道。在無線網(wǎng)絡環(huán)境下進行的視頻會議，突破了過去只能在固定地點、通過固定專線才能召開視頻會議的局限，讓現(xiàn)場指揮與后方指調實現(xiàn)了真正意義上的“隨時隨地”溝通。同時，業(yè)務區(qū)分承載優(yōu)先級可以保證網(wǎng)絡擁塞場景下的傳輸質量。便攜式車臺和單兵終端設備可以方便地提供移動和定點視頻傳輸：支持IP數(shù)據(jù)口、HDMI口、Wi-Fi等接口等視頻采集設備接入方式；支持車載和抱桿架設，提供重點現(xiàn)場或室內的視頻接入；支持第三方數(shù)據(jù)加密，保證數(shù)據(jù)安全；支持內置或外接電源，使用方便。

針對移動視頻會議業(yè)務的網(wǎng)絡拓撲如圖5所示。其中，寬帶圖傳基站設備提供廣域無線覆蓋，并通過光纖連接部署在市局中心的核心網(wǎng)設備。遠端車臺通過有線連視頻會議系統(tǒng)，并通過無線鏈路接入到寬帶圖傳通信網(wǎng)絡。

圖5 基于移動視頻會議業(yè)務的網(wǎng)絡拓撲

2.4.5 PDT移動基站鏈路回傳業(yè)務

PDT車載基站也可以通過無線鏈路接入到寬帶圖傳通信網(wǎng)絡，并通過寬帶圖傳網(wǎng)絡的光纖回傳鏈路中進行回傳（目前是通過公網(wǎng)進行回傳的）。在PDT車載基站通過寬帶圖傳通信系統(tǒng)無線鏈路回傳的時候，寬帶圖傳通信系統(tǒng)除了正常的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務以外，還可以支持PDT回傳業(yè)務，寬帶圖傳通信系統(tǒng)基站將會對PDT回傳業(yè)務建立專門的高優(yōu)先級承載，保證PDT回傳業(yè)務質量。

2.4.6 其他綜合業(yè)務

寬帶圖傳通信系統(tǒng)終端系列產(chǎn)品的單兵便攜、單兵手持設備，支持豐富的物聯(lián)網(wǎng)智能穿戴設備接入，包括藍牙、Wi-Fi、網(wǎng)口、光口、HDMI口等，可以實時傳輸GIS、開關信號等物聯(lián)網(wǎng)傳感器信號到控制中心。因此，單兵終端設備能夠通過寬帶圖傳通信系統(tǒng)接入到包含各種信息的基礎數(shù)據(jù)庫。例如，個人身份信息、駕駛證、犯罪紀錄等，支持多種綜合業(yè)務。例如，在公安執(zhí)法過程中最快掌握執(zhí)法信息等，通過身份證查詢及人臉識別比對，進一步確認被執(zhí)法人身份及相關信息；利用民警佩戴的執(zhí)法記錄儀，或智能眼鏡等視頻采集設備，采集人臉信息，經(jīng)過人臉數(shù)據(jù)庫的比對，實時回傳在終端上顯示查詢結果。

圖6 PDT移動基站鏈路回傳業(yè)務場景

3 結束語

結合公安日常業(yè)務的多種需求，通過進一步改進現(xiàn)有技術、研制新型裝備等手段，寬帶通信技術、寬帶圖像傳輸技術在公安業(yè)務通信領域大有可為，必將發(fā)揮更大的作用。

同時加快相關業(yè)務裝備的實戰(zhàn)配置進程以滿足寬帶圖像傳輸系統(tǒng)在公安日常業(yè)務實戰(zhàn)需求，構建出一套適合多場景、多用戶、多業(yè)務使用的寬帶圖像傳輸通信系統(tǒng)，使公安在處置日常任務及突發(fā)事件上得到強有力的通信保障?！?/p>