溫州S1 線軌道交通LTE 與PDT 公安無線系統(tǒng)寬窄帶融合解決方案及應用

潘圣凱

（溫州市鐵路與軌道交通投資集團有限公司運營分公司，溫州 325000）

1 警用通信寬帶化

我國的警用通信系統(tǒng)的發(fā)展是從上世紀九十年代的模擬系統(tǒng)起步的，到了2008年的左右，國內(nèi)開始大規(guī)模建設數(shù)字窄帶集群系統(tǒng)，直到今天這些系統(tǒng)還在公安專網(wǎng)通信中發(fā)揮著主要作用。但隨著反恐維穩(wěn)任務的日趨嚴峻，公安工作面臨新的挑戰(zhàn)，在建立“統(tǒng)一指揮、快速反應、協(xié)同作戰(zhàn)”的現(xiàn)代警務機制需求基礎上，需要公安無線集群通信系統(tǒng)支持語音、數(shù)據(jù)、圖像和視頻等多種業(yè)務，向寬帶化進行演進。

2 現(xiàn)有公安專網(wǎng)無線通信的建設方案

目前，公安業(yè)務的移動應用主要依靠四大通信系統(tǒng)：

（1）350兆無線集群通信系統(tǒng)，包括：MPT1327模擬集群系統(tǒng)、PDT 數(shù)字集群和Tetra 數(shù)字集群系統(tǒng)，主要用于語音通信。集群系統(tǒng)是公安使用時間最長，應用最廣的無線通信系統(tǒng)，也是應急指揮調(diào)度的最重要的保障手段。

（2）340兆無線圖像傳輸系統(tǒng)，工信部在336～344頻段上劃出8兆給公安優(yōu)先使用，主要用于應急情況下的點對點圖像傳輸。由于頻率資源的限制，在340兆頻段上實現(xiàn)無線圖像傳輸系統(tǒng)的大規(guī)模組網(wǎng)是很困難的。

（3）移動警務系統(tǒng)采用在移動公網(wǎng)上構建專用VPN 的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫查詢、數(shù)據(jù)采集和圖像傳輸?shù)纫苿討谩?/p>

（4）VSAT 衛(wèi)星通信系統(tǒng)，主要解決應急境況下的圖像傳輸，目前主要裝備的有車載動中通、車載靜中通和可搬移基站?；镜膸捒梢赃_到雙向2Mb/s，基本可以實現(xiàn)應急現(xiàn)場的圖像和高速數(shù)據(jù)的傳輸。

以上四種移動通信系統(tǒng)分別支持著公安語音通信、圖像傳輸、數(shù)據(jù)通信和應急寬帶通信等業(yè)務。

3 現(xiàn)有公安專網(wǎng)無線通信系統(tǒng)的局限性

現(xiàn)有公安專網(wǎng)四種移動通信系統(tǒng)都有自己的局限性：

（1）VSAT 衛(wèi)星系統(tǒng)受到技術體制的限制，只限于車載和可搬移使用，無法供單警應用。

（2）集群系統(tǒng)不管是模擬還是數(shù)字系統(tǒng)，受技術體制的限制，數(shù)據(jù)傳輸能力很低，無法用來傳輸圖像和高速數(shù)據(jù)。

（3）340兆無線圖傳系統(tǒng)只能解決無線圖像傳輸?shù)膹臒o到有，一個基站最多只能傳輸兩路標清圖像，無法大規(guī)模使用。該頻點也不是公安專用，沒有統(tǒng)一的標準和規(guī)范，且與350M 頻率靠的太近，互相存在比較嚴重的干擾問題，使用效果較差。

（4）基于公網(wǎng)的移動警務系統(tǒng)，由于在緊急情況下，要對公網(wǎng)進行管控，無法保證可靠使用。且在突發(fā)情況如大型賽事、峰會、展覽等情況下公網(wǎng)容易出現(xiàn)擁塞而無法保證入網(wǎng)和通信質量。

以上幾種方案均不能滿足公安無線多媒體通信的需求。采用寬窄帶融合方案可以解決這種分裂的網(wǎng)絡體系存在信息及終端的融合問題。

4 溫州S1 線軌道交通LTE 與PDT 公安無線系統(tǒng)寬窄帶融合解決方案

純寬帶集群系統(tǒng)的特點是在寬帶系統(tǒng)中也可以實現(xiàn)語音的單呼和組呼等語音調(diào)度功能，很多人認為寬帶集群馬上就會替代窄帶集群。但從公安移動通信的高可靠性和強抗毀能力的要求看，目前的寬帶集群還無法滿足公安專用寬帶網(wǎng)絡的需求。

4.1 無法完全用寬帶集群替代窄帶集群的原因

（1）TD-LTE 寬帶集群采用蜂窩體制，覆蓋區(qū)域非常小，和PDT 相比覆蓋同樣的區(qū)域需要9到11個基站，龐大的基礎設施降低了整個系統(tǒng)的抗毀性，在嚴重自然災害和遇到恐怖襲擊時，無法保證系統(tǒng)的可靠運行。

（2）由于基礎實施龐大，建設的造價和維護費用極高，包括基站機房和鏈路租用的費用，LTE 網(wǎng)絡的建設費用是PDT 的10倍以上，建設和維護成本太高。

（3）既有PDT 網(wǎng)絡已基本成規(guī)模，基于保護投資的角度考慮，窄帶PDT 仍然是大部分地區(qū)的公安通信保障，PDT 網(wǎng)絡將長期存在。

因此，PDT 與寬帶系統(tǒng)的關系不應該是簡單地替代，而是互補。PDT 系統(tǒng)將在未來很長的一段時間里作為應急通信的最后保障而存在。

考慮到以上幾點原因，溫州S1線軌道交通公安通信無線通信系統(tǒng)采用了核心網(wǎng)通過寬窄帶融合網(wǎng)關互聯(lián)互通的方式，獨立的架設了LTE 與PDT 基站及網(wǎng)絡覆蓋，實現(xiàn)了多種終端的接入。如圖1所示。

圖1 溫州S1線組網(wǎng)架構

溫州S1線軌道交通有高架段、地面段、地下段三種區(qū)間類型，不同的區(qū)域采用了不同的覆蓋方式。

4.2 溫州S1 線公安無線通信覆蓋情況

高架段，PDT 在每個車站樓頂架設全向天線，LTE 區(qū)間用的是四通道的15dB 的高增益天線，沿線300m 左右基本上都有信號；地下段共用漏纜覆蓋；地下站LTE 和PDT 都做了室分；地面站LTE 系統(tǒng)用微基站的方式做了補盲。

4.3 溫州S1 線軌道交通終端使用情況

GH880 支持1.4 專網(wǎng)和公網(wǎng)（3G 和4G），GH900 支持PDT、LTE 專網(wǎng)和3G 和4G 的公網(wǎng)；手持終端是基于安卓5.1的系統(tǒng)，使用專網(wǎng)SIM 卡，并通過二次開發(fā)可實現(xiàn)執(zhí)法記錄儀功能；手持終端里面已經(jīng)預留了加密卡的卡槽，通過二次開發(fā)后，可接入公安部門的警務通。

4.4 溫州S1 線軌道交通無線指標測試結果

（1）對全網(wǎng)四輪測試的總體評估，平均為-80.03dBm，RSRP＞=-95dBm 的 占 比 為95.33%；SINR 平 均 值 為25.03，SINR＞=0dB 的占比為99.54%，總體指標良好。

（2）最大時延181ms，最小時延15ms，平均時延39ms；總體丟包率0.034%。

（3）下行灌包平均速率約36.02Mb/s，最低速率平均在3.49Mb/s 左右（主要位于切換帶）。

（4）上行灌包平均速率約16.37Mb/s，最低速率平均在5.51Mb/s 左右（主要位于切換帶）。

5 結束語

隨著信息技術的發(fā)展，隨著新科技手段應用的不斷出現(xiàn)，公安的指揮系統(tǒng)建設將緊緊圍繞智慧警務、科技護城墻創(chuàng)新應用，依托大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、IPv6、5G 通信技術、網(wǎng)絡即時通信、數(shù)字視頻、多媒體融合、三維地理信息等現(xiàn)代信息手段來構建第三代智能化的指揮中心。這些都需要寬帶集群的支持，寬窄融合是目前形勢下的發(fā)展趨勢，但在不遠的未來寬帶集群是最終的發(fā)展目標。