盧 彪，周 瑋

（宿州學(xué)院 信息工程學(xué)院,安徽 宿州234000）

基于TD-LTE的通信技術(shù)在武警行業(yè)的應(yīng)用研究

盧 彪，周 瑋

（宿州學(xué)院 信息工程學(xué)院,安徽 宿州234000）

信息化是我國(guó)新軍事變革的本質(zhì)和核心，通信是部隊(duì)現(xiàn)代高新技術(shù)的集中體現(xiàn)之一，是建立信息化部隊(duì)的基本平臺(tái)，是部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力的重要組成部分。本文基于第四代移動(dòng)通信技術(shù)TD-LTE，以4G寬帶多媒體集群通信系統(tǒng)為例，討論了武警部隊(duì)新一代集群通信系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)、組網(wǎng)方式和業(yè)務(wù)應(yīng)用，給出了武警部隊(duì)信息化建設(shè)的方向。

信息化建設(shè)；TD-LTE；集群通信；武警部隊(duì)?wèi)?yīng)用

前言

當(dāng)今時(shí)代，新軍事變革勢(shì)頭強(qiáng)勁、波及全球，以信息技術(shù)為主導(dǎo)的現(xiàn)代化建設(shè)成為各國(guó)軍隊(duì)追求的目標(biāo)。在這種形勢(shì)下，武警部隊(duì)作為國(guó)家武裝力量的組成部分，作為維護(hù)國(guó)內(nèi)安全穩(wěn)定的重要力量，必須乘勢(shì)而上、主動(dòng)作為，把全面推進(jìn)現(xiàn)代化建設(shè)作為一個(gè)全力以赴的目標(biāo)。唯有如此，才能跟上時(shí)代潮流、有效履行使命，在保衛(wèi)國(guó)家安全、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定中做出應(yīng)有貢獻(xiàn)[1]。

國(guó)家和軍隊(duì)現(xiàn)代化步伐加快要求武警部隊(duì)加速現(xiàn)代化建設(shè)。武警部隊(duì)的一體化、可視化、扁平化等通信需求，普遍存在語(yǔ)音、IP網(wǎng)絡(luò)接入、數(shù)據(jù)采集、視頻監(jiān)控、可視化指揮調(diào)度等傳統(tǒng)數(shù)字集群無(wú)法滿足的業(yè)務(wù)需求。寬帶多媒體集群系統(tǒng)的逐步成熟標(biāo)志著國(guó)內(nèi)專網(wǎng)演進(jìn)到了“寬帶”時(shí)代，新的系統(tǒng)將提供多種基于寬帶的綜合業(yè)務(wù)。通過(guò)多手段通信能力，業(yè)務(wù)智能分流，實(shí)現(xiàn)“隨需而通、隨地而通、隨行而通”的智能通信[2]。

1 武警部隊(duì)通信裝備現(xiàn)狀

1.1 有線電通信

武警部隊(duì)固定的有線電通信主要租用地方有線電線路，沒(méi)有自己的專線網(wǎng)，在特殊情況下往往受制于人。野戰(zhàn)有線電通信主要是利用野戰(zhàn)磁石交換機(jī)、磁石電話機(jī)、電子電話機(jī)、被復(fù)線（部分利用程控交換機(jī)、自動(dòng)電話）構(gòu)成有線電通信網(wǎng)，設(shè)備陳舊，通信時(shí)效差。更重要的是通信線路技術(shù)性能的限制，難以與公網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)進(jìn)行信息交換進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

1.2 無(wú)線電通信

無(wú)線電通信中的短波通信易于開設(shè)和組網(wǎng)，是武警部隊(duì)常用的通信手段。武警部隊(duì)已建立了總部對(duì)四個(gè)方向和機(jī)動(dòng)部隊(duì)的短波通信網(wǎng)，各總隊(duì)也分別開設(shè)了對(duì)邊遠(yuǎn)支隊(duì)和重要目標(biāo)的短波通信專向。但是，由于短波波段易受天候、地形的影響，發(fā)密報(bào)時(shí)間長(zhǎng)，也不容易保密。所以，隨著通信技術(shù)的進(jìn)步，先后使用了自適應(yīng)電臺(tái)、短波數(shù)傳電臺(tái)，技術(shù)上采用不同的分集接受技術(shù)、散射技術(shù)、漫反射技術(shù)[3]。

移動(dòng)通信對(duì)于武警部隊(duì)執(zhí)勤和處置突發(fā)事件是主要的通信手段。對(duì)于執(zhí)行某種特殊業(yè)務(wù)的集團(tuán)而言，首推的是集群通信系統(tǒng)，建立集群通信網(wǎng)，加上信令，可實(shí)現(xiàn)通播、群呼、組呼、選呼，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)的設(shè)定，容易與作戰(zhàn)區(qū)域的野戰(zhàn)通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)。武警部隊(duì)各總隊(duì)現(xiàn)已建立了350M超短波集群通信網(wǎng)，大部分總隊(duì)的超短波網(wǎng)沒(méi)有全部覆蓋其轄區(qū)，盲區(qū)比較大，而且沒(méi)有實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。

1.3 衛(wèi)星通信

前述兩種通信方式無(wú)論是組網(wǎng)通信還是建立專向通信，都要受到地形、地物的影響，盲區(qū)比較大。衛(wèi)星通信則因其覆蓋區(qū)域大、盲區(qū)小，再加之目前的衛(wèi)星地面站逐步微型化、可移動(dòng)化，尤其在山區(qū)、草原、沙漠區(qū)域和一些難以建立通信網(wǎng)的地方是一種很好的通信方式。而且還可以與其他通信網(wǎng)（在接口設(shè)備的支持下）組成綜合的通信網(wǎng)。目前，武警部隊(duì)在一些綜合通信車上配備了衛(wèi)星通信設(shè)備，由于沒(méi)有與武警部隊(duì)其他通信網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，沒(méi)有形成較大的戰(zhàn)斗力[4]。

隨著信息技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，武警部隊(duì)還陸續(xù)采用了各種單業(yè)務(wù)的通信手段，有數(shù)據(jù)通、視頻通、集群通、衛(wèi)星通、保密手機(jī)通等。由于設(shè)備型號(hào)的不統(tǒng)一、各通信系統(tǒng)的不關(guān)聯(lián)，不能發(fā)揮其整體性能，成為通信網(wǎng)絡(luò)縱橫一體化、建成信息化平臺(tái)的桎梏，亟待有新型的通信技術(shù)和通信系統(tǒng)將現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合和關(guān)聯(lián)互通，亟待采用一個(gè)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的統(tǒng)一指揮和管理。

1.4 TD-LTE技術(shù)

TD-LTE（Long Term Evolution）是我國(guó)擁有核心自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)際3G標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA的后續(xù)演進(jìn)技術(shù)，是一種專門為移動(dòng)高寬帶應(yīng)用而設(shè)計(jì)的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)[5]。

4G寬帶多媒體集群通信系統(tǒng)是以4G(TD-LTE)為核心技術(shù)，將4G的高速率、大帶寬與數(shù)字集群技術(shù)中的資源共享、快速呼叫建立、指揮調(diào)度等特點(diǎn)進(jìn)行融合的新一代寬帶數(shù)字集群系統(tǒng)。同時(shí)遵循國(guó)內(nèi)無(wú)線寬帶多媒體集群(BWT)標(biāo)準(zhǔn)，采用統(tǒng)一的交換控制和調(diào)度應(yīng)用平臺(tái)，可與McWill系統(tǒng)、PDT系統(tǒng)等其他集群系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度指揮。

該集群系統(tǒng)基于3GPP國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的TD-LTE移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn),采用了TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)所提出的所有關(guān)鍵技術(shù)，公網(wǎng)業(yè)務(wù)可與2G、3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)漫游，切換等功能。

2 4G寬帶多媒體集群系統(tǒng)

4G寬帶多媒體集群通信系統(tǒng)基本定義是“基于4G寬帶無(wú)線通信技術(shù)，提供多媒體業(yè)務(wù)，以指揮調(diào)度功能為主的專用無(wú)線通信系統(tǒng)”。

該系統(tǒng)采用統(tǒng)一的系統(tǒng)架構(gòu)，支持多種已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的無(wú)線接入模式，具有高頻譜利用率、大區(qū)域覆蓋、組網(wǎng)靈活、安全可靠等特性，滿足用戶以指揮調(diào)度為主的多種業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

4G寬帶多媒體集群通信系統(tǒng)由四部分組成：接入子系統(tǒng)、交換控制平臺(tái)、調(diào)度應(yīng)用平臺(tái)和終端。接入子系統(tǒng)包括MTS-RAN（中速接入子系統(tǒng)）、HTS-RAN（高速接入子系統(tǒng)）、STS-RAN（超高速接入子系統(tǒng)）和Other-RAN（其他接入子系統(tǒng)）。

4G寬帶多媒體集群通信系統(tǒng)采用基于TD-LTE超高速系統(tǒng)，具有實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、短數(shù)據(jù)、圖像、視頻以及分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力；而Other-RAN則表明該架構(gòu)的開放性，可以支持傳統(tǒng)及未來(lái)的通信系統(tǒng)。

4G寬帶多媒體集群通信系統(tǒng)主要特點(diǎn)：（1）統(tǒng)一接入：統(tǒng)一功能規(guī)劃、統(tǒng)一接口協(xié)議、統(tǒng)一業(yè)務(wù)流程、統(tǒng)一物理連接。故障弱化：采用基站自組網(wǎng)技術(shù)、自中繼技術(shù)、機(jī)動(dòng)重組技術(shù)和終端直通技術(shù)。（2）交換控制平臺(tái)包括CS（中心控制服務(wù)器）、MGW（媒體網(wǎng)關(guān)）、RDS（存儲(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)器）、T-GW（集群互聯(lián)網(wǎng)關(guān)）、M-GW（移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)）、F-GW（PSTN互聯(lián)網(wǎng)關(guān)）和S-GW（衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)關(guān)）。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

主要功能包括：

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

呼叫控制：負(fù)責(zé)呼叫建立、維持和斷開過(guò)程中控制面的控制；移動(dòng)性管理：負(fù)責(zé)用戶位置信息、用戶狀態(tài)信息等管理以及交換控制平臺(tái)與各個(gè)接入子系統(tǒng)之間用戶數(shù)據(jù)同步；資源分配：負(fù)責(zé)對(duì)MGW和其他系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)資源的分配，對(duì)多模式終端的資源共享分配，不同系統(tǒng)，不同接入模式下的資源協(xié)同分配；數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)：負(fù)責(zé)提供CS對(duì)RDS高效的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。

主要特點(diǎn)：

一個(gè)系統(tǒng)多種接入：中速、高速、超高速接入，實(shí)現(xiàn)寬帶多媒體集群業(yè)務(wù)；IP軟交換：控制與業(yè)務(wù)分離，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度；靈活組網(wǎng)方式：實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)、大區(qū)域的通信覆蓋能力；多種網(wǎng)關(guān)接口：實(shí)現(xiàn)與其他通信系統(tǒng)互連；多級(jí)QoS機(jī)制：根據(jù)用戶以及業(yè)務(wù)需求保證服務(wù)質(zhì)量。

（3）調(diào)度應(yīng)用平臺(tái)包括DC（多媒體調(diào)度臺(tái)）、ReS（錄音/錄像服務(wù)器）、SeS（安全服務(wù)器）和ApS（應(yīng)用服務(wù)器）。主要功能包括多媒體調(diào)度指揮、錄音/錄像以及回放、統(tǒng)一安全加密機(jī)制和系統(tǒng)擴(kuò)展應(yīng)用。

主要特點(diǎn)：統(tǒng)一D接口；全網(wǎng)錄音/錄像；調(diào)度手段多樣性；多級(jí)加密機(jī)制。

（4）終端包括手持機(jī)、車載臺(tái)、數(shù)據(jù)卡、CPE（用戶駐地設(shè)備）、MEM（微電子器械）模塊等。

2.2 系統(tǒng)主要接口

4G寬帶多媒體集群通信系統(tǒng)的主要接口如圖2所示。

圖2 4G寬帶多媒體集群通信系統(tǒng)主要接口

從圖2可以看出4G寬帶多媒體集群通信系統(tǒng)架構(gòu)的特點(diǎn)是：

（1）一個(gè)系統(tǒng)多種接入模式；（2）統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)；（3）多媒體集群業(yè)務(wù)的系統(tǒng)級(jí)融合；（4）具有開放性、可擴(kuò)展性。

2.3 系統(tǒng)組網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

4G寬帶多媒體集群通信系統(tǒng)組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 4G寬帶多媒體集群通信系統(tǒng)組網(wǎng)拓?fù)?/p>

該系統(tǒng)組網(wǎng)的特點(diǎn)是：

（1）以高速無(wú)線寬帶接入為主，兼容其它中低速業(yè)務(wù)；（2）以寬帶業(yè)務(wù)為主，兼容其它業(yè)務(wù)；（3）可以融合公眾網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、空天通信網(wǎng)；（4）可以融合其它專用網(wǎng)。

3 武警部隊(duì)“4G寬帶多媒體集群系統(tǒng)”應(yīng)用研究

3.1 系統(tǒng)功能和性能

4G寬帶多媒體集群系統(tǒng)圍繞著“語(yǔ)音”、“數(shù)據(jù)”、“視頻”三項(xiàng)基本業(yè)務(wù)來(lái)拓展寬帶業(yè)務(wù)；類型包括：組呼/可視組呼、單呼/可視單呼、緊急呼叫等語(yǔ)音類業(yè)務(wù)；移動(dòng)信息服務(wù)、高速數(shù)據(jù)查詢、網(wǎng)絡(luò)瀏覽、移動(dòng)辦公、定位服務(wù)等數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)；視頻會(huì)議、移動(dòng)視頻監(jiān)控等視頻類業(yè)務(wù)[6]。

具有群呼、直呼等快速指揮調(diào)度能力；為高優(yōu)先級(jí)用戶或業(yè)務(wù)優(yōu)先分配信道；通過(guò)動(dòng)態(tài)重組實(shí)現(xiàn)靈活的多級(jí)別分組調(diào)度指揮功能；集語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像和視頻的多業(yè)務(wù)傳輸能力；具有網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和故障弱化能力；支持遠(yuǎn)程升級(jí)及版本回退。

組內(nèi)用戶共享下行信道，信道資源利用率高；呼叫建立時(shí)間短，接續(xù)快；支持大熱點(diǎn)地區(qū)、熱點(diǎn)時(shí)段的大話務(wù)量能力；網(wǎng)絡(luò)可靠性高，具有強(qiáng)故障弱化和抗毀能力；支持端到端加密；覆蓋范圍廣，具有較高的經(jīng)濟(jì)型。

3.2 武警行業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用

利用該系統(tǒng)的話音、數(shù)據(jù)、視頻等多媒體接入，定位跟蹤、語(yǔ)音集群、視頻集群等多媒體集群指揮調(diào)度等功能組成執(zhí)勤管理系統(tǒng)。

具體由勤務(wù)管理控制子系統(tǒng)、車輛信息化終端、哨位信息化終端、電子哨兵、動(dòng)態(tài)勤務(wù)管控平臺(tái)等智能化的勤務(wù)管理體系構(gòu)成，可以無(wú)線接入為主，兼容有線。

該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)：涵蓋全員、管理全程、保障全時(shí)、確保安全。

應(yīng)急指揮通信車由小型化1.4GHz全向8通道圓陣天線、室外射頻單元CP、小型寬帶集群一體化設(shè)備（由核心網(wǎng)EPC和基站組成，承擔(dān)無(wú)線接入和移動(dòng)管理）、指揮調(diào)度臺(tái)DC等構(gòu)成。

單車覆蓋：市區(qū)1km、市郊3km、鄉(xiāng)村5km；單車容量：組呼容量不超過(guò)200組，在線用戶數(shù)不超過(guò)1200個(gè)；支持多車組網(wǎng)。圖4為武警應(yīng)急指揮通信車。

圖4 武警應(yīng)急指揮通信車

配備車載集群終端、手持集群終端、單兵頭盔終端等終端裝備，構(gòu)成應(yīng)急指揮系統(tǒng)，成為一個(gè)集成應(yīng)急指揮通信設(shè)備和現(xiàn)代化辦公環(huán)境的機(jī)動(dòng)指揮所中心[7]。裝備應(yīng)急指揮通信車，可以增強(qiáng)部隊(duì)的快速反應(yīng)及對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)急指揮調(diào)度及應(yīng)急聯(lián)動(dòng)能力，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)條件下感知現(xiàn)場(chǎng)、科學(xué)決策、高效控制、妥善處置。圖5為多車組網(wǎng)架構(gòu)。

圖5 多車組網(wǎng)架構(gòu)

利用該系統(tǒng)支持多種接入統(tǒng)一指揮調(diào)度的功能，將部隊(duì)現(xiàn)有的視頻會(huì)議系統(tǒng)、無(wú)線集群系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)接入統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行管理，可以實(shí)現(xiàn)新老資源融合，統(tǒng)一調(diào)配，提高效率。

在條件成熟時(shí)，利用“4G寬帶多媒體集群系統(tǒng)”的組網(wǎng)能力建設(shè)總隊(duì)（師、軍級(jí)）作戰(zhàn)指揮中心。

利用該系統(tǒng)的融合能力，將各支隊(duì)、分隊(duì)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電話通信系統(tǒng)、無(wú)線寬帶多媒體信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、無(wú)線數(shù)傳系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助指揮調(diào)度系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、多方會(huì)議系統(tǒng)、視頻圖像傳輸與數(shù)字化系統(tǒng)、基于GIS的數(shù)據(jù)庫(kù)等子系統(tǒng)集成為總隊(duì)統(tǒng)一指揮平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了多警種、多層次的統(tǒng)一指揮，達(dá)到資源整合、快速反應(yīng)、統(tǒng)一指揮的目的[8]。

還可以通過(guò)多種途徑實(shí)現(xiàn)總隊(duì)指揮中心與總部的互聯(lián)：

（1）通過(guò)衛(wèi)星線路，連接到總部指揮中心；

（2）借助4GModem，經(jīng)運(yùn)營(yíng)商4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接到總部；

（3）通過(guò)4G LTE專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與總部的互聯(lián)；

（4）借助光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)接入到總部；

（5）直接通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)連接到總部。

通過(guò)建設(shè)總隊(duì)（師、軍級(jí)）作戰(zhàn)指揮中心，或?qū)?shí)現(xiàn)全局的“動(dòng)態(tài)通聯(lián)、動(dòng)態(tài)可視、動(dòng)態(tài)定位、動(dòng)態(tài)管控”目標(biāo)，將全面推進(jìn)武警部隊(duì)信息化建設(shè)創(chuàng)新發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)武警部隊(duì)信息化建設(shè)的長(zhǎng)期目標(biāo)，通過(guò)建設(shè)信息化武警，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，建成基本體系，奠定發(fā)展基礎(chǔ)，抓好重點(diǎn)深化，形成“四化”能力。目前，隨著4G TD-LTE通信技術(shù)正式商用和“寬帶多媒體集群通信系統(tǒng)”的推出，將大大加快武警部隊(duì)信息化建設(shè)的步伐。

通過(guò)部隊(duì)分階段的項(xiàng)目建設(shè)，將達(dá)到武警部隊(duì)信息化建設(shè)的長(zhǎng)期目標(biāo)中所要求的“基礎(chǔ)設(shè)施貫穿各級(jí)、互聯(lián)互通、傳輸快捷、安全高效”總目標(biāo)，即：執(zhí)勤管理實(shí)現(xiàn)涵蓋全員、管理全程、保障全時(shí)、確保安全；處突反恐實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)條件下感知現(xiàn)場(chǎng)、科學(xué)決策、高效控制、妥善處置；日常工作實(shí)現(xiàn)教育訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)化、機(jī)關(guān)辦公自動(dòng)化，提高軍事、政治后勤工作系統(tǒng)的指導(dǎo)能力和保障能力。使武警部隊(duì)在現(xiàn)代化條件下執(zhí)行多樣化任務(wù)的能力取得顯著提升，為構(gòu)建和諧社會(huì)提供強(qiáng)有力的安全保障。

注釋及參考文獻(xiàn)：

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AResearch ofApplication of the TD-LTE Communication Technology in theArmed Police Industry

LU Biao,ZHOU Wei
(School of Information Engineering,Suzhou University，Suzhou，Anhui 234000)

Informatization is the essence and core of the country's new military revolution,and communication is one of the forces the concentrated reflection of modern high technology.It is the basic platform for establishing informatization troops and an important part of the battle effectiveness.This article is based on the fourth generation mobile communication technology,using 4G broadband multimedia cluster communication system as an example, discusses a new generation of cluster system architecture of communication system,network mode and business applications.It gives the direction of the informatization construction of armed police forces.

informatization construction;TD-LTE;cluster communication system;application for the armed police force

TN929．52

A

1673-1891（2015）01-0056-04

2014-07-05

盧彪（1985-），男，助教，碩士，研究方向：電信運(yùn)營(yíng)商計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的建設(shè)與發(fā)展研究。