TETRA数字集群在公共安全领域的应用

蒋国华,郭俊利

0 引言

公共安全是指多数人的生命、健康和公私财产的安全。保障公共安全的主要工作任务就是预防、制止、打击故意或过失危害多数人生命、健康和重大公私财产等破坏公共安全的违法犯罪行为。在负责公共安全的主体行政机构是国家各级公安机关,具体来说是指110、122和119等3种警务部门,合称为“三警”。

下面结合TETRA数字集群的技术和业务特点,以公共安全领域典型的指挥调度通信为例,探讨其在该领域的应用,描述该领域中公共安全指挥通信系统的系统构成,并指出其设计实现思路和方法。

1 TETRA系统特点

TETRA是欧洲电信标准化协会(ETSI)制定的、基于时分多址技术的专用移动无线通信标准,主要服务于公共安全、应急通信、政务办公、能源交通等各专业用户。

TETRA系统具有以下特点:

①可在同一技术平台上提供语音指挥调度、数据传输和电话服务;②支持功能强大的移动台脱网直通(DMO)方式;③可实现鉴权、空中接口加密和端对端加密,保障系统安全;④具有虚拟专网功能,同一个物理网络可以为互不相关的多个组织机构服务,各机构的应用之间互不干扰;⑤能够对外提供丰富的数据承载服务,允许根据用户需要实现各种专业定制的应用功能。

TETRA系统提供的典型业务包括:

①用户终端业务:单呼(点对点)、组呼(点对多点)、应答组呼、广播呼叫(单向点对多点)以及上述各种情况的明话或密话;

②承载业务:分组数据传输服务(PDS)、电路数据传输服务、短数据传输服务(SDS);

③补充业务:可以分为针对调度和电话两类补充业务。调度型补充业务包括:接入优先、预占优先、优先呼叫;包容呼叫、动态转移、迟后进入;调度台核查的呼叫、监听、侦听;区域选择;缩位寻址;讲话识别;动态重组等。电话型补充业务包括:列表搜索呼叫、呼叫转移、呼叫限制、呼叫报告、呼叫等待、呼叫保持、主叫/被叫识别显示、主叫/被叫识别显示限制、至繁忙用户/至无应答时的呼叫完成;计费通知;呼叫保留等。

3 总体方案设计

结合TETRA系统的技术特点和业务组成设计出的典型公共安全指挥通信系统如图1所示,包括TETRA基础网络子系统、信息资源子系统、控制与命令中心子系统和用户终端子系统共4大组成部分。

图1 典型公共安全指挥通信系统构成

3.1 TETRA基础网络子系统

TETRA基础网络子系统是系统通信的平台,主要包括TETRA交换中心、基站及覆盖子系统。其中,基站又可以分为固定安装在铁塔或者高楼顶部的固定基站和安装在车辆上能够机动到指定位置的车载基站。车载基站专门用来增强覆盖盲区的覆盖效果,以及提高热点地区的通信容量。覆盖子系统则主要包括天线、漏缆和直放站等设备,用来实现开阔空间、地下隧道及大楼内部等各种情况下的无线信号覆盖。

TETRA基础网络子系统具有多种标准的外部系统接口,能够与电话系统、其他TETRA网络系统以及早期建设的模拟数字集群系统进行互联,实现多系统的语音通信和信息共享。

TETRA基础网络子系统直接决定了系统的无线信号覆盖范围和通信容量。

3.2 信息资源子系统

信息资源子系统是整个网络的信息库,定义了用户能够访问到的信息种类和范围。负责汇聚、存储公安机关开展警务活动所需的各种信息,并向命令与控制子系统和用户终端子系统提供C/S(客户端/服务器)、B/S(浏览器/服务器)和直接数据库访问接口等各种形式的信息服务。

信息资源子系统由多种专业服务器和核心数据库组成,这些设备采用光纤、以太网等有线方式连接到骨干传输网络。

3.3 命令与控制子系统

命令与控制子系统也称为指挥调度子系统。命令与控制子系统由固定部署在各级公安机关如公安局、分局、派出所的所有工作席位设备组成,例如,接警工作席位、处警工作席位等,此外,为了工作需要,一般还配置有大屏幕显示墙。

命令与控制子系统的各种工作席位既是TETRA系统的调度客户端,也是电信子系统的终端用户,还是信息资源子系统的应用客户端。控制和命令中心子系统是中心用户进行各项警务工作的操作平台,用户可以利用该子系统了解到整个系统的所有资源和警力分布,并收发各种语音和数据指令。

命令与控制子系统采用光纤、以太网等有线方式连接到骨干传输网络。

3.4 用户终端子系统

用户终端子系统是系统终端设备的总称,这些终端设备采用无线方式与基础网络子系统通信,主要包括手持台、车载电台以及经过特殊定制研发的各种数据终端产品。这些终端设备主要配置给公安移动人员和车辆。

终端用户能够使用到的各种功能和服务都是由TETRA基础网络子系统和信息资源子系统定义和提供的,其典型功能和服务包括各种语音呼叫、短信传输、网页浏览器等等,其中,网页浏览器的内容完全由信息资源子系统的无线应用协议(WAP)应用服务器提供。

4 总体方案实现

系统实现时,可以直接把TETRA交换中心和基站设备部署到指定的机房或者车辆构成基础网络子系统。方案中重点要实现的是其他三大子系统。TETEA系统在交换中心和终端侧都预留有丰富的应用程序接口(API),允许在系统设计时根据用户应用需要进行定制研发。

4.1 信息资源子系统

信息资源子系统构成如图2所示,该子系统主要由数据汇聚服务器、WEB应用服务器、WAP应用服务器、核心数据库和网关等设备组成。

图2 信息资源子系统构成

数据汇聚服务器负责收集各类TETRA终端上报的全球定位系统(GPS)定位信息、图像信息、系统产生的各种呼叫传输信息,并存储到核心数据库。TETRA系统针对GPS定位信息传输设计有专门的API接口——基于SDS服务构建的位置信息协议(LIP)。利用LIP协议,可以很容易的实现GPS定位信息自动收集、主动查询以及灵活配置各定位终端的信息上报策略。

WEB应用服务器负责响应WEB客户端的网页数据请求,在核心数据库中搜集、整理出所需的数据信息并以网页方式返回给客户端。本系统中,命令控制子系统的工作席位都可以作为WEB客户端。

WAP应用服务器负责响应各类WAP客户端的请求,在核心数据库中搜集、整理出所需的数据信息并以WAP网页方式返回给客户端。本系统中的TETRA终端是最主要的WAP客户端。WAP应用服务器支持的典型应用包括人口信息查询、失踪车辆查询、嫌疑人身份匹配等。

核心数据库负责存储系统数据并以标准接口方式提供数据库访问服务。该数据库中的主要信息包括地理信息系统(GIS)地图信息、GPS定位信息、系统运行产生的各类记录信息以及公安信息网内部信息等。

网关设备负责与公安信息网和Internet互联网等网络互联,向WEB应用服务器和WAP应用服务器提供无差别的数据服务,在WEB客户端和WAP客户端侧呈现给用户的数据信息可能来自核心数据库,也可能来自外部网络。

4.2 命令与控制子系统

TETRA系统有专门的调度开发包,其中封装了一套完整的API,利用这个开发包能够快速实现TETRA调度台的全部应用功能,其中也包括作为电话系统终端用户的各种通话功能。

在此基础上,利用计算机网页设计技术,可以实现网页浏览器形式的WEB客户端,该客户端应用可以独立工作,也可以作为一个模块与其他应用合并,例如TETRA调度应用。

在命令与控制子系统能够以信息资源子系统定义的多种接口方式访问到系统信息,例如,GIS方式显示的警力部署等,用户可以直接在GIS地图上对单个或者多个用户发送语音和数据指令。

4.3 用户终端子系统

TETRA手持台和车载电台内置有多种数据应用,其中最重要的两个应用是GPS定位应用和WAP客户端应用,直接使用TETRA终端就能够实现GPS定位信息上报和WAP网页浏览,进而访问到基于WAP的各种业务应用。GPS定位信息采用SDS和LIP协议上报GPS定位信息和接收中心下达的各种查询、配置指令。WAP客户端应用则采用了分组数据传输服务(PDS)封装了WAP网页请求和下载与信息资源子系统WAP应用服务器通信。

另一方面,对于其他一些用户应用,则必须进行定制研发,例如,能够向中心发送现场图片的图像摄取终端。基于TETRA终端的应用开发一般都需要使用到PEI接口或者终端本身的WAP应用平台。

5 结束语

公共安全指挥通信系统采用了专用无线移动通信技术、计算机技术、计算机电信集成技术(CTI)、地理信息技术、计算机网络技术、异构系统信息交互技术、INTERNET网络技术等多种技术。在此基础上通过扩容加入视频监控、语音录音等子系统,开发定制更多实用的业务应用,在“三警合一”的大趋势下依靠科学技术建设快速反应、信息共享、高效实用、功能强大的高度一体化调度指挥中心,对于提高各级公安机关的集中指挥、快速反应和协同作战能力具有重要意义。

[1]郑祖辉,陆锦华,郑 岚.数字集群移动通信系统(第二版)[M].北京:电子工业出版社,2005:301-375.

[2]徐 涛.数字集群移动通信系统原理与应用[M].北京:人民邮电出版社,2008:295-380.

[3]ETS 300 392-1:Radio Equipment and Systems(RES);Trans-European Trunked Radio(TETRA);Voice plus Data(V+D);Part 1:General network design[S].