公安宽窄带融合应急通信方案研究

Industry Observation
产业观察
DCW
25
数字通信世界
2019.03
1 引言
当今时代不安定因素渐多，紧急事件频发，安保场景逐年增加，紧急时刻的关键通信业务成为高效处理紧急事件的重要因素。

在应急情况下，公安部门往往面临着基础设施破坏、公用通信网络堵塞、执法场景复杂、人员移动性强的关键问题。

因此，为了应对应急场景下复杂通信难题，需要在紧急时刻迅速搭建公安应急通信网络，形成稳定、可靠的通信链路，满足公安部门任何时间、任意场景下的音视频通信需求，快速高效应对紧急事件。

2 公安宽窄带融合应急通信系统组成
公安宽窄带融合应急通信系统是利用自组网通信技术搭建宽窄带融合通信网络。

网络各节点开机自行组建网络，且节点可自由移动，网络结构自行调整。

此种通信网络具有组网灵活、部署便捷、覆盖广、传输带宽高等特点，可在没有任何基础设施的情况下自动组网并展开工作。

能够将执法现场音视频和关键数据等信息实时、稳定地传输到各级指挥中心，为参与应急行动的各级指战人员提供灵活、稳健的多媒体通信网络，实现统一的可视化调度指挥，显著提升作战效率。

方案按模块划分为信息采集、信息传输、指挥调度和辅助保障四大模块。

系统具体组成如图1所示。

其中，信息采集模块可单兵佩戴或现场部署，负责采集执法现场的音视频等关键数据信息；信息传输模块由自组网设备组成，可现场实时搭建，并可以与原有基础网络如公安集群专网、公网等网络融合，负责传输现场信息及调度指挥信息；指挥调度模块包含现场指挥中心及后方指挥中心，负责任务指挥、网络管理等；辅助保障模块负责保证整体系统正常工作运行。

3 公安宽窄带融合应急通信系统总体架构
根据不同的公安应急场景，公安宽窄带应急通信系统总体分为现场、前方指挥后方指挥中心三层级。

不同模块在不同的指挥中发挥作用，现场部署信息采集模块，由单兵携带或固定部署在现场内。

系统依靠信息传输模块实现现场与前方指挥部、后方指挥中心之间的通信连接。

指挥调度模块由前方指挥部及后方指挥
中心组成。

辅助保障模块部署于各层级中保障系统运行。

总体架构图如图2所示
：
图1
公安宽窄带融合应急通信系统组成
图2 公安宽窄带应急通信系统总体架构
公安宽窄带融合应急通信方案，以先进的4G/5G 技术的宽带自组网和B-Trunc4G 专网基站为核心，以D2D （Device-2-Device ）技术、多天线技术、自组网技术以及动态帧技术为支撑，结合语
音自组网、窄带集群语音、4G 公网、Wi-Fi 、
蓝牙等多种通信技术，实现了宽窄融合、公专融合互联互通的公安应急通信网络。

在没有基础设施支持的情况下可以快速部署使用。

设备轻便，单人单小队可携带设备组网，充分满足了应急现场快速、（下转第42页）
公安宽窄带融合应急通信方案研究
张力航1，翟 恒1，罗 锋2
（1.成都市公安局，成都 610031；2.海能达通信股份有限公司，深圳 518057）
摘要：为解决各种应急场景下公共安全执法任务时面临的通信问题，公安应急通信部门提出了一种公安宽窄带融合应急通信方案。

该方案以先进的4G/5G 技术的宽带自组网和B-Trunc4G 专网基站为核心，实现了宽窄融合、公专融合互联互通的公安应急通信网络。

该方案具有组网灵活、部署便捷、覆盖广、传输带宽高等特点，协助公安部门高效处置应急场景，进行统一的可视化调度指挥，显著提升作战效率，保障人民生命财产安全。

关键词：应急；通信；宽窄带融合doi ：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2019.03.014
中图分类号：
TN915.85，TN929.5 文献标示码：A 文章编码：1672-7274（2019）03-0025-02Research on Emergency Communication Scheme of Broadband and
Narrow Band Fusion for Public Security Zhang Lihang 1，Zhai Heng 1，Luo Feng 2
（1.Chengdu Municipal Bureau of Public Security ，Chengdu ，610031；
2.Hytera Communication Ltd.，Shenzhen ，518057）
Abstract ：In order to solve the communication problems faced by public security law enforcement officers in various emergency scenarios ，the public security emergency communication department proposed a emergency communication scheme of broadband and narrow band fusion for public security.The scheme takes broadband AD hoc network based on advanced 4G/5G technology and private network base station based on B-Trunc4G as the core ，and realizes the public security emergency communication network of broadband and narrow band fusion and public and private fusion connectivity.The scheme has the advantages of flexible networking ，convenient deployment ，wide coverage and high transmission bandwidth.It helps the public security departments to handle emergency situations efficiently ，achieve unified visual dispatching command ，improve operational efficiency significantly ，and ensure the safety of people ’s lives and property.
Keywords ：emergency ；communication ；broadband and narrow band fusion
技术
Special Technology
D
I G I T C W 专题
42DIGITCW
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（上接第25页）可靠、吞吐量高、便携性强的通信链路设备需求。

4 公安宽窄带融合应急通信系统应用场景
在先进的技术支持下，公安宽窄带融合应急通信方案可根据应用场景灵活调整，解决各个应急场景下公共安全执法任务面临的通信问题：
重要人员安全保障，要人安保工作具有通讯信息机密，移动性强，信号即时性高等特点。

公安宽窄带融合应急通信方案中，可临时设立移动指挥中心，保障高速移动下的音视频通信需求。

依靠独立通信设备工作，对基础设施无要求，充分满足要人安保中高保密性的需求。

大型活动现场安保，活动保障工作面临着：人员拥挤复杂，公网信号堵塞，内外部通信困难等问题，如何保障活动现场内外的通信顺畅成为大型活动保障的关键问题。

公安宽窄带融合应急通信方案可在现场架设固定基站，配合便携移动基站组建临时通信网络，支持多跳级联进行覆盖扩展，可有效的解决活动现场保障人员之间及安保指挥中心通信的问题，保证重大活动的顺利开
展。

边远地区围捕行动，刑侦抓捕行动面临的主要问题是场景复杂，行动地点随机性强，可能缺乏基础设施保障。

在无法依靠公网及公安窄带集群专网开展行动时，稳定的通信保障成为行动成功的关键。

公安宽窄带融合应急通信方案中设备的移动性、对基础设施的低要求，极好地契合了围捕行动的随机性。

可在现场搭建临时通信网络，设立现场指挥部，各个围捕小组背负自组网设备，保障小组间、小组与指挥部的移动音视频通信。

在复杂地形区域，在现场指挥中心可架设系留无人机架设高空中继节点，保障抓捕现场的信号畅通。

突发事件紧急处置，应急处突具有紧急性，可能会造成一定社会危害，面临基础设施破坏、公网堵塞等问题。

如何保障处突工作人员的通信十分关键。

公安宽窄带融合应急通信方案，充分利用宽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。

基于ROADM 的光层一跳直达是实现超低时延的最佳首选，但是只适用于波长级的大颗粒度传输与交换。

而对于波长级别以下的中小颗粒度，如1G/2.5G/10G/25G 等，主要还是通过优化OTN 映射、封装效率来降低时延。

通过光层ROADM 设备，免去了中间非必要的光电转换，实现网络节点之间的光层直通，达到更优方式降低时延。

在低时延技术实现上，根据WSS （Wavelength Selective Switching ，波长选择开关），已经成为行业广泛共识，这是一个典
型CDC-ROADM （Colorless ，
Directionless &Contentionless ROADM ， 波长无关、方向无关、无阻塞RODAM ）的技术实现方式，基于1xN WSS 以及MCS （Multi-cast Switching ，多路广播开关）器件，通过各类WSS 、耦合器、Splitter 等组件支持最大20个维度方向上的任意信道上下波。

伴随着ROADM 技术的不断演进，新一代ROADM 技术将向着更高维度、简化运维的方向发展，基于MCS 技术的WSS 由于分光比太大，需要采用光放大器阵列进行补偿，其未来演进受到限制，尤其是难以向更高维度发展。

MxN WSS 技术是一个重要的发展方向。

目前商用OTN 设备单点时延一般在10μs~20μs 之间，主要原因是为了覆盖多样化的业务场景（比如承载多种业务、多种颗粒度），添加了很多非必要的映射、封装步骤，造成了时延大幅上升。

随着时延要求越来越高，未来在某些时延极其苛刻场景下，针对特定场景需求进行优化，超低时延的OTN 设备单节点时延可以达到1us 量级。

具体可以通过以下3个思路对现有产品进行优化：针对特定场景，优化封装时隙；简化映射封装路线；简化ODU 映射复用路径。

2.3 5G 传输网超高灵活调度技术
5G 时代，能够灵活调配网络资源应对突发流量是5G 网络关键特征要求。

对于网络的灵活带宽特性，依据承载硬件系统的逻辑管道容量与传输业务大小的匹配度，分为两种情况：
（1）逻辑管道大于传输业务颗粒度，则单个逻辑管道承载多颗粒度业务，通过ODUflex 技术实现传输带宽灵活配置和调整，以提高传输效率。

（2）逻辑管道小于传输业务颗粒度，则需要考虑多端口绑定及带宽分配，如FlexO 技术。

对于网络端到端的管理和控制，进行高效的网络部署和灵活的资源动态分配，完成业务快速发放，则需要利用软件定义网络（SDN ）等新型集中式智能管控技术来实现。

传统ODUk 按照一定标准容量大小进行封装，受到容量标准的限制，容易出现某些较小颗粒的业务不得不用更大的标准管道容量进行封装，造成网络资源浪费。

ODUflex ，即灵活速率的ODU ，能够灵活调整通道带宽，调整范围为1.25G-100G ，其特点有：
（1）高效承载。

提供灵活可变的速率适应机制，用户可根据业务大小，灵活配置容器容量，保证带宽的高效利用，降低每比特传输成本。

（2）兼容性强。

适配视频、存储、数据等各种业务类型，并兼容未来IP 业务的传送需求。

针对5G 承载，ODUflex 是应对5G 网络切片的有效承载手段，通过不同的ODUflex 实现不同5G 切片网络在传输网上的隔离。

光层FlexGrid 技术的进步，客户业务灵活性适配的发展，催生了OTN 层进一步灵活适应光层和业务适配层的发展，业界提出了FlexO 技术。

灵活的线路接口受限于实际的光模块速率，同时域间短距接口应用需要低成本方案，FlexO 应运而生。

FlexO 接口可以重用支持OTU4的以太网灰光模块，实现N*100G 短距互联接口，使得不同设备商能够通过该接口互联互通。

FlexO 提供一种灵活OTN 的短距互联接口，称作FlexO Group ，用于承载OTUCn ，通过绑定N*100G FlexO 接口实现，其中每路100G FlexO 接口速率等同于OTU4的标准速率。

其中最主要和最有价值的用例是BoD （Bandwith on Demand 即带宽随需发放）：TSDN 控制器掌控全网设备信息，客户通过终端预订带宽服务，而且在后台对网络资源进行自动调配，业务的速度转发得以实现。

这种服务可以提升网络资源利用率和客户带宽体验，很好地满足企业云专线和云数据中心互联提出的动态按需大带宽的需求。

TSDN 还可以配合OTN 时延测量技术，实现进行最短时延路径的管理、保护、寻找、规划等操作，并全网时延信息可视化。

3 结束语
5G 将形成一个全球统一融合的通信标准，5G 网络对传输网综合性能提出更具严格的需求，传送网络性能不仅要具备高效的动态按需切分应用的能力，还需要与无线网络及上层的IP 协同起来，实现协同和跨域跨层的带宽，实现端到端的数据服务参数要求，以满足不同业务的带宽不同传输承载要求。

对5G 传输应用进行技术和指标优化、引入硅光新技术等方式实现成本大幅度降低，而5G 传输对于新型传输设备的大量需求也将为这些技术的实现提供可能。

参考文献
[1] 王艳涛.5G 传输网络建设策略与发展.通信设计与应用，2017，7.[2] 罗焕宁.5G 时代传送网发展思路分析.通信设计与应用，2017，3.[3] 汤晓华.5G 传输网需求及组网技术研究.电信网技术，2017，9.。