基于LTE的宽带多媒体集群技术在公安警务中的应用与发展
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宽带多媒体数字集群专网不仅可提供大量并发的集群语 音通信，还支持宽带多媒体集群应用；通过多种形式的用户终 端，如手持移动终端、车载无线摄像头、固定摄像头、头盔式摄 像头等多种方式，通过 LTE 无线通信系统，将视频、定位信息 实时地回传给指挥中心，全方位、无死角地反映现场情况。调
（12）
由上式可以看出，MISO 系统的信道容量除了与发送功 率、噪声功率、信道衰落系数和光电转换效率有关外，而且随 着发送天线数目的增加，系统的信道容量增大。 2.4 MIMO 系统的信道容量
参考文献：
[1] A.J.Paulraj,R.U.Nabar,D.A.Gore.Introduction to space-time wireless communications,Cambridge University Press,2002.
[2] Burr，A.G．Adaptive space-time signal processing and coding [C].IEEE 21st Century Military Communications Conference Proceedings，2000(2)：710-714．
２０１６ 年第 ９ 期 （总第 １６５ 期）
信息通信
INFORMATION & COMMUNICATIONS
２０１６ （Ｓｕｍ． Ｎｏ １６５）
基于 LTE 的宽带多媒体集群技术在公安警务中的应用与发展
丁远晴 （四川警察学院侦查系，四川 泸州 646000）
摘要：相对于传统窄带集群通信技术，基于 LTE 的宽带多媒体集群系统可以提供更大的无线传输带宽，能够实现无线高
清视频监控、视频对讲、视频调度等宽带多媒体业务，可广泛应用于公安业务。文章介绍了基于 LTE 的宽带多媒体集群
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
系统的架构及其在公安业务领域的典型应用，并且结合公安行业的实际情况，将窄带集群通信与宽带多媒体通信进行有
效融合，可实现警用集群通信从窄带网络到宽带网络的平滑演进。
关键词：LTE；宽带集群；公安业务；多媒体
2 宽带多媒体集群在公安业务中的应用
基于 LTE 技术的宽带多媒体集群系统，实现了窄带数字 集群到宽带数字集群的飞跃，利用 LTE 技术的大传输带宽，集 语音集群、视频调度和 GIS 定位等功能于一体，可根据实际公 安业务需要，提供丰富的多媒体业务，提高公安部门应对突发 事件的工作效率。 2.1 音视频双向联合调度
1 基于 LTE 的宽带多媒体集群系统架构
LTE 宽带多媒体集群通信系统基于半双工模式通信，以 即按即说（Push To Talk,，PTT）键控制信道的获取和释放；通过 下行信道的共享和灵活的频谱配置，实现高信道利用率和高 资源利用率；另外，集群通信系统可以通过鉴权、空口加密及 端到端加密保证业务的私密性和安全性；通过建立专有承载 为高优先级用户和高优先级业务提供 Qos 保障。
MIMO 系统中，当发送端不知道信道状态信息，而接收端 已知信道状态信息时，对于一个 M×N(M>1,N>1)的光 MIMO 系统而言，其信道容量可以表示为：
（13）
式中：min 是 M 和 N 中的最小数，Q 是威沙特（Wishart） 矩阵，定义为：
（14）
综合以上几种情况，光 MIMO 系统的信道容量优于其它 三种系统。当信息传输速率保持不变时，扩展信道容量可以 用来增加信号冗余，从而增强系统安全性；还可以用来提高信 息的传输速率。也可以采取折中的方案来增强系统性能。
中图分类号：TN929.5
文献标识码：A
文章编号：1673-1131（2016）09-0181-02
0 引言
长期演进技术（Long Term Evolution，LTE），也称为 4G，其 空中接口传输能力达到 100Mbps 以上，采用扁平化网络结构 和全 IP 分布式系统架构使传输延时更短，更适合承载数据业 务 [1]，广泛应用于公网通信。而目前行业专网通信还处于窄带 时代，发展严重滞后。在无线集群通信系统中，公安行业在集 群语音业务的基础上，对集群多媒体业务、高速数据业务的需 求日益迫切，尤其以现场图像和视频实时的采集、回传、分发， 多媒体数据广播，视频联动指挥调度等需求最为突出，公安警 务不仅满足于听得清，还需要看得见、看得清。目前广泛应用 的窄带数字集群技术在传输大量实时数据方面效率不高，不能 满足公安警务的需求，宽带化已经成为公安行业的无线专网发 展的必然趋势[2]。高带宽、高速率、低时延、高频谱利用率的 LTE 技术与数字集群技术与相结合的宽带多媒体集群通信系统可 以提供丰富的多媒体业务，以及安全、保密、可靠、全时段连续 的通信，是将目前窄带警用数字集群通信宽带化的最佳选择。
宽带多媒体集群通信系统的架构以 LTE 系统架构为基 础，继承原有的终端子系统、宽带无线接入子系统、网络子系 统和操作维护子系统，同时增加了具有集群功能的信息调度 子系统和其他集群系统 。 [3]
终端子系统是系统业务操作的入口，由用户终端和调度台 组成。宽带无线子系统在 LTE 系统基站(eNodeB)上增加了无 线集群调度功能模块。网络子系统用于完成集群业务的呼叫 控制、承载的建立、终端鉴权、集群管理及调度和集群用户的数 据管理等功能。信息调度子系统主要实现信息资源交换共享、 应用集成、业务流程控制、网络管理安全认证等功能，为警务应 用提供维护管理功能和可视化操作功能[4]。操作维护子系统用 于网络系统设备的维护和管理及本系统内的用户数据管理。
作者简介：安娜（1988-），女，陕西咸阳人，陕西科技大学镐京学 院，助教，硕士，研究方向为自由空间光通信系统。
１８１
信息通信
丁远晴：基于 LTE 的宽带多媒体集群技术在公安警务中的应用与发展
度中心指挥人员不用到达现场，可依据高清实时的视频图像， 对现场情况综合分析，研判警情，做出更合理的决策；调度中 心的指挥人员也可将任意终端的图像分发至其他指定一线警 员的手持终端，配合即时语音通信、短/彩信发送等功能，从上 到下，在最短时间内传达调度指令，实现高效、精准指挥调度。 2.2 视频多媒体
（12）
由上式可以看出，MISO 系统的信道容量除了与发送功 率、噪声功率、信道衰落系数和光电转换效率有关外，而且随 着发送天线数目的增加，系统的信道容量增大。 2.4 MIMO 系统的信道容量
参考文献：
[1] A.J.Paulraj,R.U.Nabar,D.A.Gore.Introduction to space-time wireless communications,Cambridge University Press,2002.
[2] Burr，A.G．Adaptive space-time signal processing and coding [C].IEEE 21st Century Military Communications Conference Proceedings，2000(2)：710-714．
２０１６ 年第 ９ 期 （总第 １６５ 期）
信息通信
INFORMATION & COMMUNICATIONS
２０１６ （Ｓｕｍ． Ｎｏ １６５）
基于 LTE 的宽带多媒体集群技术在公安警务中的应用与发展
丁远晴 （四川警察学院侦查系，四川 泸州 646000）
摘要：相对于传统窄带集群通信技术，基于 LTE 的宽带多媒体集群系统可以提供更大的无线传输带宽，能够实现无线高
清视频监控、视频对讲、视频调度等宽带多媒体业务，可广泛应用于公安业务。文章介绍了基于 LTE 的宽带多媒体集群
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
系统的架构及其在公安业务领域的典型应用，并且结合公安行业的实际情况，将窄带集群通信与宽带多媒体通信进行有
效融合，可实现警用集群通信从窄带网络到宽带网络的平滑演进。
关键词：LTE；宽带集群；公安业务；多媒体
2 宽带多媒体集群在公安业务中的应用
基于 LTE 技术的宽带多媒体集群系统，实现了窄带数字 集群到宽带数字集群的飞跃，利用 LTE 技术的大传输带宽，集 语音集群、视频调度和 GIS 定位等功能于一体，可根据实际公 安业务需要，提供丰富的多媒体业务，提高公安部门应对突发 事件的工作效率。 2.1 音视频双向联合调度
1 基于 LTE 的宽带多媒体集群系统架构
LTE 宽带多媒体集群通信系统基于半双工模式通信，以 即按即说（Push To Talk,，PTT）键控制信道的获取和释放；通过 下行信道的共享和灵活的频谱配置，实现高信道利用率和高 资源利用率；另外，集群通信系统可以通过鉴权、空口加密及 端到端加密保证业务的私密性和安全性；通过建立专有承载 为高优先级用户和高优先级业务提供 Qos 保障。
MIMO 系统中，当发送端不知道信道状态信息，而接收端 已知信道状态信息时，对于一个 M×N(M>1,N>1)的光 MIMO 系统而言，其信道容量可以表示为：
（13）
式中：min 是 M 和 N 中的最小数，Q 是威沙特（Wishart） 矩阵，定义为：
（14）
综合以上几种情况，光 MIMO 系统的信道容量优于其它 三种系统。当信息传输速率保持不变时，扩展信道容量可以 用来增加信号冗余，从而增强系统安全性；还可以用来提高信 息的传输速率。也可以采取折中的方案来增强系统性能。
中图分类号：TN929.5
文献标识码：A
文章编号：1673-1131（2016）09-0181-02
0 引言
长期演进技术（Long Term Evolution，LTE），也称为 4G，其 空中接口传输能力达到 100Mbps 以上，采用扁平化网络结构 和全 IP 分布式系统架构使传输延时更短，更适合承载数据业 务 [1]，广泛应用于公网通信。而目前行业专网通信还处于窄带 时代，发展严重滞后。在无线集群通信系统中，公安行业在集 群语音业务的基础上，对集群多媒体业务、高速数据业务的需 求日益迫切，尤其以现场图像和视频实时的采集、回传、分发， 多媒体数据广播，视频联动指挥调度等需求最为突出，公安警 务不仅满足于听得清，还需要看得见、看得清。目前广泛应用 的窄带数字集群技术在传输大量实时数据方面效率不高，不能 满足公安警务的需求，宽带化已经成为公安行业的无线专网发 展的必然趋势[2]。高带宽、高速率、低时延、高频谱利用率的 LTE 技术与数字集群技术与相结合的宽带多媒体集群通信系统可 以提供丰富的多媒体业务，以及安全、保密、可靠、全时段连续 的通信，是将目前窄带警用数字集群通信宽带化的最佳选择。
宽带多媒体集群通信系统的架构以 LTE 系统架构为基 础，继承原有的终端子系统、宽带无线接入子系统、网络子系 统和操作维护子系统，同时增加了具有集群功能的信息调度 子系统和其他集群系统 。 [3]
终端子系统是系统业务操作的入口，由用户终端和调度台 组成。宽带无线子系统在 LTE 系统基站(eNodeB)上增加了无 线集群调度功能模块。网络子系统用于完成集群业务的呼叫 控制、承载的建立、终端鉴权、集群管理及调度和集群用户的数 据管理等功能。信息调度子系统主要实现信息资源交换共享、 应用集成、业务流程控制、网络管理安全认证等功能，为警务应 用提供维护管理功能和可视化操作功能[4]。操作维护子系统用 于网络系统设备的维护和管理及本系统内的用户数据管理。
作者简介：安娜（1988-），女，陕西咸阳人，陕西科技大学镐京学 院，助教，硕士，研究方向为自由空间光通信系统。
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信息通信
丁远晴：基于 LTE 的宽带多媒体集群技术在公安警务中的应用与发展
度中心指挥人员不用到达现场，可依据高清实时的视频图像， 对现场情况综合分析，研判警情，做出更合理的决策；调度中 心的指挥人员也可将任意终端的图像分发至其他指定一线警 员的手持终端，配合即时语音通信、短/彩信发送等功能，从上 到下，在最短时间内传达调度指令，实现高效、精准指挥调度。 2.2 视频多媒体