LTE无线宽带集群传输专网技术 在人防的应用

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论LTE无线宽带集群传输专网技术

在人防的应用

信息化建设是人防军事斗争准备的重要内容和基础工程，也是未来实施人民防空指挥行动成败的关键。在实施人民防空指挥行动过程中，人防信息传输网络不仅承担着及时、准确、可靠的传递第一手信息的“急先锋”角色，更是指挥员正确实施防空袭指挥的中枢神经，发挥着越来越重要的作用。如何构建一张覆盖范围广，带宽高，建设成本低，保密性能好，互联互通能力强的人防信息传输专用网络，有效的提升履行使命任务能力，需要大家不断研究探索，亟待解决的课题。

一、人防信息传输网络建设现状

人防信息传输网络是实现人防指挥自动化的基础，其目的是保障防空袭斗争指挥信息的畅通。近年来，各地人防信息传输系统建设有了较大发展，多数人防部门以人防指挥所为中心，以军队和地方通信系统为平台，以平战结合应用为牵引，建立了一套由有线、短波、超短波、微波、卫星通信和网络通信等多种手段组成的多通信路由的人防指挥通信系统，对上对下基本实现了语音、数据、视频通信。但以上通信手段多是各有特点，具备单一应用用途，缺少全局宽带传输指挥调度一体化功能，大量的高清可视化和多媒体指挥调度能力和手段欠缺，尤其在环境相对复杂的应急现场，缺乏有效的宽带通信覆盖保障手段，制约了人防组织效能的发挥。

就烟台人防传输网络为例，目前烟台市人防办现有网络传输手段：一是涉密网络，即通过军队线路建设的人防指挥专网和在省市间建设的人防政务网。因上述网络涉密，无法大规模建设，也无法满足网络广泛覆盖及机动采集的接入要求。二是租用电信3G公网。但该网络由于较关注商用传输，分配带宽过窄或为点对点方式，且不具备集群功能，无法完全满足宽带多媒体信息多点高带宽并发传输的需要，同时，因不能传输涉密数据，无法完全满足人防信息安全和宽带信号回传的需要。三是专用有线光纤线路。由于建设成本高，也只仅仅在基本指挥所与预备指挥所以及政府应急办间开通，无法进行广泛铺设建设及有效解决机动采集问题。因此，为加快推进人防大数据宽带传输通道建设及完善指挥通信一体化手段，迫切需要在构建一张集远覆盖、高带宽、强机动的人防传输指挥调度一体化专网，以有效提升人防组织指挥效能。

    二、人防信息传输网整体功能需求分析

    基于人防大数据宽带传输需要，并实现至人防指挥场所、人防工程、人防疏散地、重要目标、人防警报、演习演练数据的机动无缝多点采集及对人防专业队、疏散体系的垂直立体一体化指挥调度通信功能需求，应当建设人防专用的信息传输网络。

    （一）人防信息传输网络整体功能需求。一是要求该网络应当有较强的覆盖能力，能够实现本市乃至全省的全面覆盖；二是要有足够的传输带宽，带宽性能应为单站80M以上；三是可以有效接入人防指挥专网，方便实现与人防大数据平台的资源对接；四是具有良好的信息接入功能，可以有效接入军队、政府和社会的信息，实现实时互换；五是要有较强的保密性能，配备一定的安全机制后，可以传输人防涉密数据；六是具有良好的抗毁性能，在公用通信设施遭到破坏后，仍能够顺畅运行；七是可以有效承载指挥通信功能，方便实现对覆盖区域内的调度指挥(机动指挥)；网络具有高实时性、集群通信、多媒体指挥调度、高机动性。

   (二）人防核心职能信息传输具体需求

结合人防组织指挥的核心职能与功能，获取、处理、决策、组织、控制及利用各种手段和渠道不断获取各类信息情报，对人民防空来说是源头和重中之重。细化至人防指挥场所、人防工程、人防疏散地、重要目标、人防警报、演习演练数据的机动无缝多点采集及对人防专业队、疏散体系的垂直立体一体化指挥调度通信功能需求看，需要构建一张覆盖范围广，带宽高，建设成本低，保密性能好，互联互通能力强的人防专用网络，同时可平行交互部队、政府、企事业单位专网，能够有效提升履行战时防空、平时服务、应急支援职能使命任务的能力并能最大程度为平战联合指挥体系输送现场重要数据源。

一是各级人防指挥场所信息传输网络需求。人防指挥场所汇聚至大数据平台数据中心的数据主要有以下类型。一是指挥机构、专业队、人防工程、疏散基地、疏散掩蔽地域、设备设施、保障物资等人防各类日常基础性数据的采集、汇聚、录入和维护。二是与上下级指挥机构指挥命令的上传下达。三是相关作业资源的查询。四是作业手段的辅助决策信息。

目前，市级以上人防部门已构建了本级“三位一体”指挥所（基本指挥所、预备指挥所、机动指挥所）为核心的人防指挥体系。该体系通过人防党政专网、军网、政务内网、政务专网、互联网与上级人防和同级人防指挥所实现互联互通，已具备了较完备的通信网络手段。该体系通过互联网、公网VPN网络与县级人防实现了互联互通，可以实现市县两级人防非涉密数据的传输，但市县两级若要解决涉密数据传输及垂直立体机动指挥通信，则缺少一条可以承载涉密数据的高效传输指挥专用网络。网络应符合以下需求：一是该传输网络应能与人防指挥专网互通，二是要有较强的网络覆盖，能涵盖各个数据采集点。三是数据量大，要求较大的带宽。四是能有效访问分布广泛的各类人防资源数据。五是该网络能够实现与县级人防涉密数据相互传输。六是能够实现较强机动采集传输能力。七是具备指挥调度一体化功能。

二是人防指挥所与人防专业队行动、人口疏散行动和重要经济目标防护行动间的信息传输网络需求。人防指挥所所需的人防专业队行动、人口疏散行动和重要经济目标防护行动信息数据主要有专业队行动、疏散行动和重要经济目标防护行动的基本状况信息，各现场作业状态采集信息。各类行动从指挥中心获取的信息数据主要有指挥机构下达的指挥命令和相关作业资源的查询、作业手段的辅助决策信息等。目前，人防指挥所与各类人防专业队、各疏散机构、重要经济目标指挥部间一般通过移动互联网实现了信息沟通。但是，通过地方移动互联网建立的网络属非涉密网络，战时不能使用，且带宽较窄，不能满足十数个专业分队、疏散机构和重要经济目标指挥所同时进行信息传输。因此，必须建立具备一定涉密级别、具备良好的覆盖功能、良好的指挥调度承载功能、较强的机动性要求的信息传输网络，实现专业队、疏散机构、重要经济目标与指挥所以及相互之间的信息传输功能。该网络应具备40M以上的汇聚带宽（每个多媒体手持终端视频业务的流量为512K），能够至少支撑80路以上音视频信息的实时传输，可通过配备成熟的手持终端设备或背负终端设备，能够任意地点实时回传并向下推送，特别是在公网遭到破坏后，各类行动能够利用专用通信设备接收通信信息，完成指定任务，以实现统一调度指挥，方便现场和后方指挥人员对现场行动进行调度指挥，高效、准确的应对各类突发事件。

三是人防警报控制网络需求。人防通信警报，是人防系统的神经和耳目，是组织指挥人民群众进行防空袭斗争的基本保障。防空警报是城市防空体系的重要组成部分，是重要的战备设施，平时用于抗灾救灾和突发事故情况下的灾情预报和紧急报知，战时用于人民防空，是各级人民政府实施人民防空指挥，组织人员疏散的基本手段。基于专网的人民防空应急警报通信系统控制中心设计，要求应急警报通信系统控制中心能够安全、可靠地实现各种命令的正确实行。

目前，人防通过超短波方式，实现了对全市警报系统的集中控制。但是，在实践中也发现，由于超短波通信的局限性，使得有些防空警报器经常出现未鸣现象。因此，为确保防空警报能够可靠鸣响，但是应构建具备良好的覆盖功能、较高的实时性要求和具有较强抗毁性的信息传输网络。

   （三）人防信息传输网络须着重解决的问题。

    基于以上需求，要构建人防信息传输网络，应当注重解决以下问题。

     一是基础通信设施能够实现低依赖。突发公共事件时间和地点具有不可预知性，因此对事件区域的基础通信设施状态具有不确定性，从而要求应急通信系统应降低对基础通信设施的依赖，以满足在缺乏基础通信设施支撑的场景下能够快速建立事件区域的通信覆盖。尤其在重大公共安全事件和抢险救灾中，具备无固定设施依托的应急指挥通信能力是提升突发事件能力的重要保障。

    二是指挥调度能够实现多样化。随着信息通信技术的发展，应急现场的数据由单一向多元化发展，及时交互突发事件现场的综合化数据是快速完成事件处置的关键要素。应急现场指挥中心通过语音、数据、视频等多种方式准确把握突发事件现场的态势，在取得全局信息的情况下及时准确行使指挥调度命令显得尤为重要。

    三是端到端能够实现互联互通。在突发公共事件处置过程中，事件处置团队一方面是处置命令的一线实行人员，同时也对上提供各项行动命令的决策参考，这要求事件处置团队中的个体成为信息节点，具备多媒体信息采集和交互的能力，并且能够端到端开展信息交互，提升决策效率和实行力。

    四是处置力量能够灵活动态编组。应急现场的处置任务、团队分组和指挥关系多样，针对瞬息万变的现场态势，事件处置团队的编组必须反应灵活、快捷有效，以确保及时高效协调各方资源与力量，实现动态编组。

   三、无线宽带集群传输专网通信技术较好地满足人防信息传输各功能需求

近几年来，我国信息技术的发展取得了显著进步，出现了大量的高科技技术与产品。这些高科技术与产品，应当也必须为人防所用，提升我国人防的整体水平。

无线宽带集群通信网络是为了满足行业专网用户指挥调度需求而开发、面向特定行业应用的专用无线宽带集群通信系统。随着信息化建设的发展，集群通信也从模拟集群向数字集群和宽带集群演进，基于LTE技术已被广泛认为是宽带集群的演进方向。LTE宽带集群专网系统正是以TD-LTE为核心技术，将LTE技术与保障应急救灾和突发公共事件的专网集群通信和调度相结合，不仅可以继承TD-LTE技术的高速率、高带宽与数字集群技术中的资源共享、快速呼叫建立、指挥调度等特点，同时能够为应急通信提供较高的频谱利用率和较强的抗干扰性能，有助于在人防应急通信场景下实现无线可视化和多媒体信息化指挥调度，支撑更为丰富的多媒体业务类型。

（一）无线宽带多媒体集群网络容量大且具有较强的跨网接入能力。

无线宽带多媒体集群网络为点对多点通信方式，即能支撑多终端接入，目前最大能支撑1500部终端同时在线。且接入业务类型丰富，包括高清视频、集群音视频、数据传输、短信、图片等。同时，宽带多媒体集群具有较强的跨网接入能力。利用各种交换设备，如红网交换机，公网网关（由国家人防办统一配备），又可利用纯IP的方式扁平化的与各种专用/公用网络平滑对接，最大程度上的满足各系统之间互联互通，为人防大数据采集传输提供了可靠且丰富的采集传输一体化高容量网络。

（二）无线宽带多媒体集群网络具有较好的安全性。

在人防应急处突过程中，通过无线宽带数据网传输的数据，涉及到平战结合，应急处突任务，相关处突队伍编成、器械装备和战术行动等代码信息，均属于涉密数据，因此建成的无线宽带数据网应对无线辐射数据进行加密传输，以确保数据安全。

宽带多媒体集群技术具有和保密模块互联互通的能力，该保密模块符合总参机要局加密体制要求，前期已与承研单位30所、数据所互联互通。目前在石油、公安、政府、电力、轨道交通行业中均定制开发了符合该行业的保密技术体制，通过了保密认证。在人防系统内，也可针对人防业务特性定制开发相应的保密机制，配备相应的保密设备，达到保密要求。

（三）无线宽带多媒体集群网络具有较好的抗毁性。

有线网络通常采用树状结构，包含各核心节点和骨干线路，若一点被切断，可能造成大量用户断链，并且不易修复。而其他的一些无线网络均需要固定的发射端和/或接收端设备，若这些设备毁坏，无法立即对网络进行快速的恢复。针对以上难题，LTE系统引入系统备份、故障弱化、快速部署等功能来增强网络的抗毁性能。如某个基站与指挥所网络中断时，单个基站可以进入故障弱化模式，即无需传输网络便可使本基站覆盖下的终端之间进行基本通信。快速部署是指若无线网络中的某些基站被毁，LTE系统支撑快速的部署便携式基站进行此区域覆盖的补充。在某些极端情形，当预备指挥所的相关核心网设备被毁后，系统可自动接入后方指挥所或机动指挥所的核心网设备；另外，若某个基站的主控板毁坏，则可无缝切换至备板。

（四）无线宽带多媒体集群网络具有较强指挥调度性。

1、集群通信功能

LTE宽带多媒体集群无线通信系统利用自建光纤拉远基站覆盖一定区域建立信息传输系统，多媒体手持终端可以实现点对点、点对多点、点对群组之间的音频、视频和数据通信；基站之间可以利用有线或无线手段互联，光纤拉远基站覆盖的终端可以实现与其他光纤拉远基站覆盖的多媒体手持终端之间的点对点、点对多点、点对群组的通信；通过联网交换和网络管理App，多媒体手持终端可以实现光纤拉远基站之间全网通信和漫游。解决了现有图传和短波通信无法实现集群的功能。

2、多媒体指挥调度功能

LTE宽带多媒体集群无线通信系统可为现场和后方指挥人员提供完善的调度指挥功能，对现场抢险人员进行语音调度、视频调度和指令调度，高效、准确的应对突发事件。指挥中心可以和现场的每一部多媒体手持终端通话、指定特定多媒体手持终端回传音视频信号，选择回传视频向网内任意指定多媒体手持终端分发。实现联合工作团队在实行任务时的实时音视频交流，让调度指挥员及相关人员及时了解现场情况，减少了沟通成本，提高了团队工作效率。解决了现有卫星和短波通信无法实现的综合调度和可视对讲功能。

3、高机动性能

宽带通信多媒体集群无线通信系统平台与室外型CPE和多媒体集群手持终端之间具有双向远程视频监控和双向语音交互的功能，且在系统覆盖圆形区域内任一点或任一多点，均可实现机动音视频、数据的实时回传和逆向推送，指挥所可以灵活的调用各路视频图像，并通过高点监控GIS功能实时定位。同时进行实时的语音指挥调度指令下达，实施应急可视化指挥调度和日常值勤管理指示的下达和下级情况的汇报。

现有机动固定指挥所多采用窄带卫星连接，带宽小、资源紧张，无法实时回传多路数据及多路高清视频，供指挥决策者做出正确判断。故本系统利用自身先进的调制方式CS-OMDMA、多径MIMO天线、App无线电等技术体制，实现高带宽、远覆盖的系统优势，提供窄带卫星传输外的第二种传输手段，实现固定机动指挥所间多路高清视频及数据的实时回传，为指挥决策者正确判断保驾护航。

目前人防系统指挥多依赖于模拟集群及无可视功能的数字集群，极大程度上影响了自上而下，自左至右的平战时指挥效能。故本系统利用可视化数字集群功能，依托点多点、点对多点、多点对多点、分组、强插强拆等技术手段，构建人防组织指挥的可视化指挥体系。

无线宽带通信系统平台支撑根据人防的业务需求进行灵活的分级分权管理，实现分局和指挥所等不同级别的单位的指挥权、监视权和控制权的管理配置，满足各级部门建立有效的指挥调度关系。

4、高实时性能

LTE宽带无线多媒体集群系统是以第四代移动通信技术TD-LTE为核心，具有专业集群通信性能、高可靠性和高实时性数据传输以及多媒体调度的能力，其专业的语音、视频集群组呼时延<300ms，群组创建和抢占时延<150ms。系统能有效保障业务的实时性。

目前，无线宽带集群通信系统已经在部队广泛应用，多个地区人防部门也正在进行建设试点。大家相信，随着更多的无线宽带集群通信系统在人防的应用，必将有效提升人防组织指挥效能，解决人防长期以来在通信传输方面的短板，助力人防更好履行战时防空、平时服务、应急支援职能使命的能力。（烟台市人民防空办公室  王远东）