［顏培超］

1 應(yīng)急指揮中心通信系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

融合通信系統(tǒng)在技術(shù)上主要是指通信技術(shù)、信息技術(shù)和數(shù)據(jù)的融合，隨著技術(shù)的發(fā)展還會(huì)融入大數(shù)據(jù)技術(shù)、AI智能化等先進(jìn)技術(shù)，從而形成多制式、多技術(shù)的融合貫通?；谌诤贤ㄐ畔到y(tǒng)的一體化服務(wù)特點(diǎn)，非常適合快速反應(yīng)的應(yīng)急指揮和資源調(diào)度業(yè)務(wù)，可廣泛應(yīng)用于政府應(yīng)急指揮、突發(fā)狀況處置等各類復(fù)雜的場(chǎng)景，為各級(jí)指揮部門(mén)進(jìn)行跨地域、跨部門(mén)、跨層級(jí)的全業(yè)務(wù)融合通信提供支撐。目前，我國(guó)的基于指揮中心的融合通信系統(tǒng)發(fā)展尚處于起步階段，行業(yè)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈的參與主體較多，產(chǎn)業(yè)生態(tài)較好，融合通信系統(tǒng)設(shè)備市場(chǎng)保持較高的增長(zhǎng)率。

2 應(yīng)急指揮中心通信系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)

我國(guó)現(xiàn)階段應(yīng)急指揮中心通信系統(tǒng)面臨的主要挑戰(zhàn)如下：

（1）應(yīng)急處置現(xiàn)場(chǎng)信息回傳指揮中心手段單一、各自孤立、效率低。應(yīng)急處置現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件一般都比較差，通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可能遭到破壞或者條件不具備，但是，目前通信手段比較單一、各自孤立，比如僅有移動(dòng)通信系統(tǒng)、或衛(wèi)星通信系統(tǒng)等，各個(gè)系統(tǒng)孤立運(yùn)行，缺少網(wǎng)絡(luò)之間的融合，一旦遭到破壞，則可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓。即使臨時(shí)緊急搭建，也要因應(yīng)急處置需要而同時(shí)搭建多個(gè)系統(tǒng)，不僅需要耗用大量的時(shí)間，而且需要耗費(fèi)大量的人力和物力，極大地影響了應(yīng)急指揮中心的指揮調(diào)度效率。

（2）多制式網(wǎng)絡(luò)融合程度低，輔助決策效果差。目前多種制式的網(wǎng)絡(luò)之間融合程度低，僅實(shí)現(xiàn)了電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)三網(wǎng)的融合，尤其窄帶和寬帶網(wǎng)絡(luò)之間還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)融合，不利于業(yè)務(wù)應(yīng)用融合的支撐。無(wú)法為指揮調(diào)度提供強(qiáng)有力的輔助決策。

（3）業(yè)務(wù)應(yīng)用融合能力不足。在應(yīng)急指揮中心、現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)指揮中心和現(xiàn)場(chǎng)各應(yīng)急人員之間缺乏統(tǒng)一、高效的業(yè)務(wù)融合能力不足、效率較低。

（4）通信網(wǎng)絡(luò)的容災(zāi)性能不足。應(yīng)急指揮中心所依賴的通信網(wǎng)絡(luò)制式單一，災(zāi)難條件下的通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)效果差。

3 應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)需求

3.1 融合通信體系化需求

應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)目前還沒(méi)有相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，從各類感知前端設(shè)備對(duì)音頻、視頻、消息等數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集，到多制式網(wǎng)絡(luò)跨時(shí)空融合、銜接和高效傳送，再到各類感知數(shù)據(jù)的分析和計(jì)算，形成各類業(yè)務(wù)應(yīng)用功能的重構(gòu)和融合，就需要搭建應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)的統(tǒng)一架構(gòu)，保障指揮中心的預(yù)警、應(yīng)急反應(yīng)和指揮調(diào)度一體化，提升城市整體的風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)感知能力和風(fēng)險(xiǎn)主動(dòng)治理能力，減輕和降低各類災(zāi)害事故的影響和損失。

3.2 業(yè)務(wù)應(yīng)用一體化需求

通過(guò)融合通信系統(tǒng)、借助GIS 地理信息、AI 和可視化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)集中、完整的應(yīng)急資源可視化展示，通過(guò)空地一體、有線和無(wú)線通信技術(shù)融合，將感知前端設(shè)備實(shí)時(shí)采集的情報(bào)和視頻監(jiān)控及時(shí)反饋至指揮中心，使指揮中心參與應(yīng)急值守人員可以準(zhǔn)確、及時(shí)、全面了解事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)情況并第一時(shí)間做出準(zhǔn)確的判斷。基于融合通信系統(tǒng)的視頻、語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、組合、分發(fā)，借助大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和建模等先進(jìn)技術(shù)在業(yè)務(wù)層面實(shí)現(xiàn)應(yīng)用業(yè)務(wù)重構(gòu)、融合，基于工作流引擎、資源模板化和預(yù)案模塊化設(shè)計(jì)，自動(dòng)關(guān)聯(lián)調(diào)度系統(tǒng)，可根據(jù)事發(fā)地點(diǎn)、事件等級(jí)和類型自動(dòng)進(jìn)行空間定位、自動(dòng)發(fā)送事件單到相關(guān)指揮機(jī)構(gòu)或坐席、啟動(dòng)相關(guān)視頻會(huì)議節(jié)點(diǎn)、自動(dòng)群呼相關(guān)人員、自動(dòng)顯示相關(guān)預(yù)案、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控視頻、現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)繪圖和動(dòng)態(tài)空間態(tài)勢(shì)地圖，實(shí)現(xiàn)全渠道的任務(wù)調(diào)度自動(dòng)化執(zhí)行。實(shí)現(xiàn)各部門(mén)、各單位、現(xiàn)場(chǎng)與指揮中心統(tǒng)一指揮調(diào)度、一體化聯(lián)動(dòng)，達(dá)到快速反應(yīng)、精準(zhǔn)指揮、綜合調(diào)度的目的。

3.3 數(shù)據(jù)融合智慧化需求

融合通信系統(tǒng)物理層面的體系化建設(shè)，有利于各類視頻、音頻、消息等數(shù)據(jù)的融合、計(jì)算和分析，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的智能化態(tài)勢(shì)分析，提高多級(jí)多方協(xié)同會(huì)商、態(tài)勢(shì)推演和多主體決策的能力，實(shí)現(xiàn)了預(yù)警信息、事件態(tài)勢(shì)、資源調(diào)度、力量部署、災(zāi)民疏散與安置信息的融合展示和分析，為協(xié)同處置過(guò)程中的統(tǒng)一指揮、多方聯(lián)動(dòng)、協(xié)同應(yīng)急提供了數(shù)據(jù)支撐。

3.4 多制式網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與互補(bǔ)需求

需要融合通信系統(tǒng)綜合IP 互聯(lián)網(wǎng)的高速、4G/5G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的靈活、LTE 寬帶集群專網(wǎng)的高效、衛(wèi)星通信的遠(yuǎn)距離和WiFi 熱點(diǎn)的末端能力等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，形成了從有線到無(wú)線、從地面到高空、從室外到室內(nèi)的多維、立體、跨時(shí)空的協(xié)調(diào)一體的融合網(wǎng)絡(luò)。

針對(duì)不同的業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)的傳輸帶寬需求，需要融合通信系統(tǒng)能夠提供融合的多媒體數(shù)據(jù)傳輸與分發(fā)支撐功能，有效進(jìn)行資源配置，合理利用傳輸資源。

4 應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)技術(shù)要求

融合通信主要指通信技術(shù)和信息技術(shù)的融合，尤其是隨著信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)的快速發(fā)展和相互融合，使得通信技術(shù)在高速率、大帶寬、移動(dòng)性和靈活性等方面的技術(shù)特點(diǎn)更加突出，這些技術(shù)特點(diǎn)更加適合應(yīng)急指揮的快速反應(yīng)、快速調(diào)度、高效視頻、音頻和數(shù)據(jù)的傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)應(yīng)用需求。

基于應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)主要技術(shù)要求如下：

4.1 實(shí)時(shí)性要求高

緊急情況下，信息的傳遞質(zhì)量和速度要求都比較高，及時(shí)有效的視、音頻和數(shù)據(jù)的通信傳輸手段，對(duì)于指揮員的判斷和指揮決策至關(guān)重要?，F(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)千變?nèi)f化，處置機(jī)會(huì)稍縱即逝，如果能夠在最短的時(shí)間內(nèi)獲取現(xiàn)場(chǎng)信息，有利于正確地下達(dá)指揮決策、及時(shí)有效的采取調(diào)度措施，提高指揮調(diào)度效果。

4.2 對(duì)場(chǎng)景環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)

大多數(shù)應(yīng)急處置的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件非常復(fù)雜和惡劣，常規(guī)的通信設(shè)施和條件很可能被破壞或者不具備，這時(shí)空地一體、視頻和數(shù)據(jù)融合的通信系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)出來(lái)，地面條件不足，在網(wǎng)絡(luò)層面通過(guò)衛(wèi)星通信中繼、4G/5G 移動(dòng)通信、無(wú)人機(jī)、WiFi 等多種技術(shù)手段應(yīng)用，能夠適用于多種惡劣環(huán)境，能夠解決有線通信對(duì)地面?zhèn)鬏斠筝^高的問(wèn)題，完成現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)信息向指揮中心的傳送，以及指揮決策和資源調(diào)度命令的下達(dá)。

4.3 信息傳輸速率要求高

基于應(yīng)急指揮的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，指揮中心為了能夠準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)狀況，精確制定應(yīng)急指揮調(diào)度策略，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息量的需求較大，尤其是每路高清視頻數(shù)據(jù)至少需要2M以上傳輸率速，因此，融合了NGN 傳輸網(wǎng)絡(luò)、5G 技術(shù)、寬帶集群系統(tǒng)的融合通信系統(tǒng)，具備多路高清視頻并發(fā)處理和傳輸?shù)哪芰Α?/p>

4.4 應(yīng)具備移動(dòng)性、靈活性

融合通信系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)層是由有線通信技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)和LTE 寬帶集群通信技術(shù)的融合，具有移動(dòng)性應(yīng)用和靈活部署的特點(diǎn)，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要，靈活組合部署。在業(yè)務(wù)層面上，融合通信系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)急指揮中心的視頻、語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的自由組合應(yīng)用。

5 應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)方案研究

基于應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)整體架構(gòu)包括終端層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層，系統(tǒng)架構(gòu)在整體上協(xié)調(diào)統(tǒng)一，有利于各層功能的實(shí)現(xiàn)。融合通信系統(tǒng)需要適應(yīng)針對(duì)不同的應(yīng)用應(yīng)急場(chǎng)景，采用個(gè)性化的融合解決方案。

5.1 應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)總體架構(gòu)

應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)是以業(yè)務(wù)的融合應(yīng)用為引領(lǐng)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)商的3G/4G/5G 移動(dòng)通信網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、寬帶集群網(wǎng)絡(luò)、PSTN和各類自組網(wǎng)的統(tǒng)一融合，支撐感知終端設(shè)備采集的視頻、音頻和信息數(shù)據(jù)向高層傳送，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)應(yīng)急指揮中心各類業(yè)務(wù)應(yīng)用的視頻、音頻和數(shù)據(jù)融合。

應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)邏輯架構(gòu)自下而上分為四層：終端層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層和業(yè)務(wù)層。

基于應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)邏輯架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 基于應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)邏輯架構(gòu)圖

終端層：本層為各類感知數(shù)據(jù)的采集、顯示設(shè)備層。感知數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)、傳感器等實(shí)現(xiàn)對(duì)音、視頻、圖片和數(shù)據(jù)信息的采集。終端設(shè)備包括移動(dòng)單兵設(shè)備、對(duì)講、無(wú)人機(jī)和衛(wèi)星電話等，實(shí)現(xiàn)視頻、音頻和數(shù)據(jù)的收發(fā)。顯示設(shè)備主要包括指揮中心大屏、控制電腦、移動(dòng)PAD 等，實(shí)現(xiàn)對(duì)感知終端采集、傳送到指揮中心的視頻、音頻和數(shù)據(jù)的可視化展示。

網(wǎng)絡(luò)層：本層主要包括互聯(lián)網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)商的3G/4G/5G移動(dòng)通信網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、寬帶集群網(wǎng)絡(luò)、PSTN 和各類自組網(wǎng)，各類有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、高空和地面網(wǎng)絡(luò)，多維度、多制式對(duì)接、融合，保證數(shù)據(jù)信息在整個(gè)空間內(nèi)立體化傳送，為上層提供支撐服務(wù)。

數(shù)據(jù)層：本層主要包括視頻、音頻和各類信息的統(tǒng)一管理、組合和分發(fā)等，為業(yè)務(wù)的融合應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

業(yè)務(wù)層：本層主要是指應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)融合應(yīng)用需求，業(yè)務(wù)融合的需求引領(lǐng)各類通信系統(tǒng)的發(fā)展，各類通信系統(tǒng)之間的融合對(duì)接支撐了業(yè)務(wù)的融合應(yīng)用。本層主要是實(shí)現(xiàn)基于應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)重構(gòu)和融合。主要融合業(yè)務(wù)包括：多媒體會(huì)議、IP 電話、VoLTE 電話、數(shù)據(jù)信息收發(fā)、指揮調(diào)度可視化、集群互通、監(jiān)控互通、精準(zhǔn)指揮、綜合調(diào)度等。

5.2 應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，感知終端設(shè)備選型和網(wǎng)絡(luò)制式的選擇也不相同，主要涉及的網(wǎng)絡(luò)包括4G/5G 移動(dòng)通信網(wǎng)、NGN 固定網(wǎng)絡(luò)（有線網(wǎng)絡(luò)）、衛(wèi)星通信網(wǎng)、LTE 寬帶集群專網(wǎng)、WiFi 接入網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)感知接入等。

應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署總體架構(gòu)圖如圖2 所示。

圖2 應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署總體架構(gòu)圖

5.3 應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)場(chǎng)景化解決方案

5.3.1 大帶寬需求應(yīng)用場(chǎng)景

應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)的大帶寬需求應(yīng)用場(chǎng)景是指應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)需要大量的視頻、圖片和數(shù)據(jù)接入并實(shí)時(shí)傳送指揮中心。這類場(chǎng)景一般是大量的視頻流和圖片流回傳需求，每路高清視頻流的帶寬需求一般都在2 Mbps 以上，每張圖片大小一般在50 KB 至800 KB 之間，因此需要占用較大的網(wǎng)絡(luò)資源。

（1）如果現(xiàn)場(chǎng)有線傳輸網(wǎng)絡(luò)條件具備，則可以采用“視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)+有線固網(wǎng)傳輸”的方式，充分利用有線固網(wǎng)傳輸?shù)拇髱捄透叻€(wěn)定的特點(diǎn)，向指揮中心實(shí)時(shí)回傳應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)的視頻、圖片等數(shù)據(jù)信息。

（2）如果現(xiàn)場(chǎng)有線傳輸網(wǎng)絡(luò)癱瘓，則采用“移動(dòng)終端+4G/5G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)”或者“移動(dòng)終端+LTE 寬帶集群專網(wǎng)”回傳。

5.3.2 大量語(yǔ)音通話應(yīng)用場(chǎng)景

此類場(chǎng)景人群比較集中，人流密度大，語(yǔ)音通話需求急劇增加。

（1）如果現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)移動(dòng)通信基站正常，容量能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)需求，則采用“移動(dòng)電話+移動(dòng)通信基站”的方案。

（2）如果現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)移動(dòng)通信基站正常，容量無(wú)法滿足此類突發(fā)狀況需求，則采用“移動(dòng)電話+應(yīng)急通信車(chē)+周?chē)?wù)移動(dòng)通信基站擴(kuò)容”的方案。

（3）如果現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)移動(dòng)通信基站癱瘓，則有線固定網(wǎng)絡(luò)癱瘓，則采用“移動(dòng)終端+LTE 寬帶集群專網(wǎng)”或者“衛(wèi)星電話+衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)”的方式解決。

5.3.3 移動(dòng)單兵設(shè)備應(yīng)用場(chǎng)景

此類場(chǎng)景主要應(yīng)用模式為：移動(dòng)單兵設(shè)備+移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)單兵設(shè)備+衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)單兵設(shè)備+LTE 寬帶集群專網(wǎng)。移動(dòng)單兵設(shè)備一般采用多模方式，可以滿足任一種模式下的應(yīng)急處置任務(wù)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)和LTE 寬帶集群專網(wǎng)均癱瘓或者無(wú)法使用時(shí)，則可以使用移動(dòng)單兵設(shè)備+車(chē)載移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)或者車(chē)載LTE 寬帶集群專網(wǎng)的組合方式，以保證現(xiàn)場(chǎng)視頻、圖片和語(yǔ)音等信息的向應(yīng)急指揮車(chē)或者應(yīng)急指揮中心的高速傳輸。

5.3.4 無(wú)人機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景

對(duì)于人力不可達(dá)的應(yīng)急處置現(xiàn)場(chǎng)，比如：危險(xiǎn)、輻射、有毒等場(chǎng)景，需要借助無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)急處置現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行航拍，采集現(xiàn)場(chǎng)的視頻和圖片，回傳指揮中心。

通過(guò)采用“無(wú)人機(jī)+移動(dòng)通信網(wǎng)”，或者“無(wú)人機(jī)+2.4 GHz 或者5.8 GHz 頻段通信+應(yīng)急指揮車(chē)”的方式，將采集的視頻、圖片、音頻等數(shù)據(jù)回傳指揮中心，并與指揮中心相互通信。

5.4 應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)安全策略

應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)涉及到的網(wǎng)絡(luò)制式較多，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)用場(chǎng)景環(huán)境一般比較差。因此，在多制式網(wǎng)絡(luò)的融合應(yīng)用過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)安全至關(guān)重要，主要安全策略是增加安全邊界設(shè)備、防火墻或者網(wǎng)閘等進(jìn)行防護(hù)。

在數(shù)據(jù)安全方面最主要策略容災(zāi)備份。包括網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)、數(shù)據(jù)資源同城災(zāi)備和安全設(shè)備防毒、防攻擊。

6 結(jié)束語(yǔ)

目前，基于應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)目前處于初步發(fā)展階段，雖然移動(dòng)通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、PSTN 網(wǎng)絡(luò)之間能夠?qū)?，但是融合通信系統(tǒng)距離多制式網(wǎng)絡(luò)完全融合、設(shè)備之間的融合和業(yè)務(wù)應(yīng)用的完全融合還任重道遠(yuǎn)，隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，基于應(yīng)急指揮中心的融合通信系統(tǒng)正在朝著更廣闊的融合趨勢(shì)發(fā)展，相信將會(huì)有更多的業(yè)務(wù)系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)、AI 人工智能和元宇宙等概念的融入。