宽窄融合应急通信相关技术于公共安全的应用探讨

（新疆乌鲁木齐市公安局公交地铁治安管理支队，乌鲁木齐 830000）

1 背景介绍

“明者因时而变，知者随事而制”。诚然，在社会经济活动不断发展的同时，公安民警也面临着日益复杂严峻的应急安全态势，在面对人民对美好生活的向往，一线公安人员厉兵秣马、枕戈待旦，凝聚力量，激荡斗志，将保障人民群众生命财产安全视作行动号令，牢牢守住人民生命财产安全的基本盘基本面，有力有序有效应对一系列突发事故，忠诚践行为党和人民守夜的神圣职责。但在具体场景中，如要人安保、活动保障、刑侦抓捕以及应急处置等场景下，公安部门仍面临着巨大的通信压力和挑战。公安部门的应急实战中，存在着通信装备建设不适应新形势新任务的需要、移动通信网络覆盖不均衡、现有信号覆盖技术手段不满足公安实战需要的问题，严重影响了通信保障实际效果，面对如此繁杂的通信难题，以海能达为首的优秀的国内专网通信厂家创新性的提出了宽窄融合、公专互通的通信新模式，提供以技术先进的宽窄带IP自组网技术为基础的宽窄融合应急方案，有效解决公安应急通信当前所面临的困难，显著提升公安在应急场景下的应急通信的实战功效能力。

2 总体概述

为解决上述公安民警在要人安保、大型活动安保、刑侦抓捕、突发群体事件等环境复杂、类型多样场景的应急无线通信问题，海能达基于原有的窄带集群技术、宽带集群技术，以及最新的宽、窄带自组网技术，在公共安全应急现场采用了无线为主、有线为辅的宽、窄带融合应急通信解决方案。海能达公共安全应急通信系统主要由信息采集模块、信息传输模块、指挥调度模块、辅助保障模块四大部分组成。系统架构如图1所示。

图1 系统架构

信息采集模块包含单兵图传、智能头盔、音视频布控球、数字对讲机、智能接入网关等。主要功能为统一收集应急现场语音、视频及数据信息，实现信息回传。

信息传输模块包含Mesh基站、4G专网基站、语音通信基站等设备，其基于宽窄带自组网通信技术及4G通信技术，为现场信息提供传输管道。

现场指挥模块包含现场调度台、指挥终端、融合通信平台等软硬件。其融合现场多种类信息并统一呈现，为统一的融合调度提供平台。

辅助保障模块包含智能电源箱、通信运输车等设备，保障通信系统正常运行。

该公安应急通信系统以多天线技术、D2D技术、动态帧结构技术、Mesh自组网技术等先进性的无线通信技术为核心技术，并辅以Wi-Fi、蓝牙、4G公网、PDT窄带集群语音技术，可充分满足现场执法人员、前方指挥中心、后方指挥中心三层级之间的音视频通信需求。采用便携指挥调度模块、自组网链路模块、多功能多媒体信息采集模块组成集合平台端、管道端、采集端“三位一体”的应急通信传输模块，可在没有任何基础设施的情况下直接搭建无线通信网络并展开工作。该系统满足公安任务中统一指挥、相互协作的需求，并具有组网灵活、快速部署、可靠性高、吞吐量大、融合性强等特点。该系统整体架构分为应急现场、前方指挥部、后方指挥中心三部分。具体架构示意图如图2所示。

图2 具体架构示意图

3 实战场景应用

3.1 重大刑侦抓捕行动

刑侦抓捕行动的对象一般具有较强的社会危害性，抓捕目标随时可能对抓捕行动人员，周围群众等群体发起攻击，对人民群众生命财产安全构成直接威胁。此场景下抓捕行动人员需要时刻保持通信，抓捕现场需要搭建统一的指挥中心，并且各级指战人员需协同作战保障行动的顺利进行。抓捕行动的展开地点随机性强，可能在任何特殊地点（如偏远山区、边境等）展开行动，而传统的语音通信设备受到建网的限制，信号无法覆盖到所有特殊地区，且无法实现现场信息获取、现场指挥、前方后方指挥协作的功能。

在公网无法起效时，海能达的宽窄融合应急通信系统设备便可以实现抓捕现场的直接覆盖，使现场的图像及语音信息可以快速的传递至现场指挥部及其他作战人员。此套系统，首先使用专网4G基站在前方指挥中心附近范围进行热点覆盖，极大增强了指挥中心的协同作战能力。同时使用宽窄带自组网连接现场一线人员与前方指挥中心的信息交流，并且利用现有IP网络提供前往指挥部与后方指挥中心之间的通信链路连接。依靠宽窄带链路，后方指挥中心可直接获取现场的视频、图像及语音信息。通信系统可有效地满足刑侦抓捕行动时间、地点、需求、人员的不确定性，提供稳定可靠的链路保障行动通信需要。

3.2 突发事件应急处置

目前，反恐处突已经成为公共安全中的最重要任务之一，各类突发事件的特点是具有突然性、急迫性，且发生地点不定，可能会对人民生命财产安全具有很强的危害性。特别是恐怖主义行为，会直接威胁到周围群众甚至现场执法人员的生命安全。由于其时间空间的不确定性和处置需求的急迫性，调配管控原有的通信网络困难很大。甚至现场的基础设施已经遭到了严重的破坏，无法实现通信。这就需要在紧急处置现场以最快的速度搭建起应急通信链路，满足执法人员之间的视频、图像、语音通信需求。

针对上述困难，海能达的宽窄融合应急通信系统，可充分利用宽窄带自组网设备吞吐率高、组网灵活、部署方便、覆盖范围广、接入方便的特点，根据现场通信需求快速组网，可在短时间内实现网络连通，满足紧急处置的需求。采用分级组网方案，保障人员与人员之间、小组与小组之间，小组与指挥部之间，前方指挥部与后方指挥中心之间的联通。在满足紧急处置统一指挥的同时有兼顾了高效协同需求，提供了快速、稳定、可靠的通信保障。

3.3 重要人员安全保障

重要人员安全保障关键在于沿途的交通安保，沿途行程具有通讯信息机密、通信即时性要求高等特点，并且在行进过程中，安保人员之间的通信受周遭通信环境及行车速度等因素所影响，在较高的行车速度下保证稳定安全的通信，是要人安保活动的关键问题。

为了有效的解决要人安保的通信问题，海能达提出了以宽窄带自组网设备为核心的宽窄融合应急通信系统。该系统可在要人安保车队中设立临时指挥中心MCC（移动指挥中心）为安保活动提供稳定安全、高质量的视频和图像业务，保障要人安保任务的顺利开展。

3.4 大型活动现场安保

近年来，经常在大型活动现场发现在逃人员或者活动现场搭建的临时建筑物往往也易出现人群过度聚集、舞台周边情况复杂无法通信等问题，此时大型活动安保现场的安全保障工作面临着：人员拥挤复杂，公网信号堵塞，内外部通信困难等问题，如何实现活动现场内外的沟通顺畅成大型活动保障的关键。

针对上述需求，海能达的宽窄融合应急通信系统具有为专门部门提供专网专用通信通道的特点，不会因大量外界人员使用的公网所影响，并此系统具有速率高、部署灵活、支持多跳级联进行覆盖扩展的特点，可有效的解决不同场景内部现场视频、保障人员信息无法回传到现场移动指挥中心的问题，保证重大活动的顺利开展。

4 技术先进性概述

4.1 多天线技术

多天线技术，即针对上行提供单用户MIMO（SU- MIMO），和多用户虚拟MIMO（MU-MIMO）技术，提升上行频谱效率，吞吐率翻倍增长，以适应视频上拉等大带宽高速率的业务需求。

4.2 D2D技术

D2D技术，即采用了3GPP R13中支撑对等业务（ProSe）的关键技术D2D（Device-2-Device）。D2D技术能够为客户提供更加灵活的组网能力，拓展基站的覆盖范围，为客户提供宽带D2D、自组网的功能，增强了组网的灵活性，降低了网络覆盖的成本。

4.3 动态帧结构技术

动态帧结构技术，即根据业务的实际需求，灵活配置上、下行帧配比，动态配置新的帧结构，提升系统容量以及提高带宽利用率，使网络更加智能化。

4.4 宽带自组网技术

宽带自组网技术即Mesh组网技术，基于先进4G、5G、WLAN技术开发，改变了宽带网络组建中对于光纤的依赖性，通过空口实现基站交互功能，可以快速展开部署，并在移动中保持高速通信。自组网网络最大支持32个Mesh节点，单信息流支持6跳以上，可作为延伸链路保障应急现场宽带通信。该技术改变了宽带网络覆盖范围小、部署困难的问题。且根据专网需求进行过定制化改进，链路最末端设备上传速率大于4Mb/s，系统整体吞吐量可达60Mb/s，可保障多路1080P视频即时上传。具有自适应信道分配机制，保障应急业务无障碍开展。

4.5 窄带自组网技术

窄带自组网制式基于标准PDT/DMR协议开发，并且可支持市面上满足PDT/DMR标准的数字对讲机接入，极大减轻应急通信系统终端替换压力。该技术能够通过空口协议减少设备间连线和转接，转变一般通信系统有线互联方式为无线方式。无需配置安装复杂核心网及额外的网关接入类设备。

4.6 融合指挥调度系统

该系统将现场的音视频数据等信息统一汇集并统一呈现，其不仅仅可以介入海能达自主研发的通信系统，也可以接入市面上常见的音视频通信系统。极大减轻了系统替换更新压力。系统集成网关、核心网、业务服务器、指调服务器与一身，却可直接在便携计算机上搭建，前指设备携带压力被压缩到最小。

4.7 专网4G技术

将4G技术应用于专网，利用4G技术高吞吐量、低时延的特点实现应急通信音视频数据传输业务。该系统针对应急通信需求进行了定制化改进，改变原分布式LTE基站为一体化LTE基站，集成RRU、BBU及核心网，提供定制化便携小推车。充分满足了应急通信中人工携带、临场搭建的需求。

4.8 终端融合技术

在采集端方面，海能达自主开发的融合智能单兵终端，可接入专网4G网络、Mesh网络、公网、PDT集群、语音自组网网络，真正实现了宽窄带、公专网多网融合。集成窄带集群、宽带集群、宽带公网业务于一身。单兵使用时，终端可根据现场信号情况灵活选择通信链路，充分利用应急现场的资源条件开展工作。