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构建立体无线高速宽带专网 为城市安全管控系统保驾护航

向科技要警力!向科技要效率!向科技要安全!
资讯频道文章B

  文/杨晓东 北京中科网航安全技术有限公司

  一、城市安全技术现状

  2016年是“十三五”规划开局之年,也是反恐维稳工作攻坚年,做好反恐维稳工作意义重大、责任艰巨,必须在认识上更加清醒,思想上更加重视,行动上更加有力。

  当今时代,公安系统新技术变革势头强劲、波及全球,以信息技术为主导的现代化建设成为各国安全部门追求的目标。国家和公安现代化步伐加快要求公安系统加速现代化建设。但是,目前公安信息化面临的一体化、可视化、扁平化等固定勤务/移动勤务的通信需求,普遍存在语音、IP网络接入、数据采集、视频监控、可视化指挥调度等传统数字通信手段无法满足的业务需求。

  主要表现在:

  1、 针对城市安全视频图像信息联网在线考核率低、大并发实时视频业务延迟时间长、卡顿丢帧严重、高清或超高清视频传输瓶颈问题、分期建设周期长导致的网络前瞻性不够无法支撑视频业务未来增长需求问题、未来的移动终端(单兵、无人机、巡逻机器人、无人船)应用接入无法实现等问题,如何提高视频图像信息快速接入,并解决现有各类视频专网无法解决的高清化、移动化、实战化、融合化等相关问题?

  2、 如何实现整个城市安全系统的视频、语音、数据等多媒体信息的广泛无死角的接入?临时监控、移动执法如何实现多媒体信息快速实时接入?如何防止非法分子伪造监控图像、盗取机密视频?如何防止非法分子通过入侵视频网、并进一步入侵业务内网?视频出现故障、如何准确定位和解决问题、保障业务畅通?

  3、 针对我国超高层、地下、城市综合体等建筑规模结构复杂、防火灭火难度大等问题,如何有效监测预警火灾、预防与控制火灾、防控火灾蔓延、人员疏散疏导与快速紧急救援?如何构建智慧消防系统,来提高火灾监测预警和快速防范处置能力?

  4、 针对我国交通拥堵日益严重、重特大交通事故频发、酒驾毒驾汽车炸弹威胁等问题,如何有效管控交通参与者行为、提高道路交通安全风险预警与安全管理服务能力、应急反恐管控能力?

  5、 针对数字化、网络化违法犯罪活动的发现、预警、处置、取证较难等问题,如何高效监测预警与防控网络事件、社会突发事件、实时在线追踪溯源犯罪活动行径?提升对数字化犯罪信息的精确感知、深度溯源和快速处置能力?

  二、城市安全现有解决方案的问题与不足

  面对城市地面、地下管道中挤满各类蜘蛛状光缆、电缆现状,工程师们渴望通过无线方式弥补有线光缆电缆灵活性低的弊端和种种不足,因此出现了各式各样的基站无线设备,如无线局域网标准(Wi-Fi)、网桥、微波等。

  但是Wi-Fi与网桥由于其协议与民用WI-FI频段冲突,导致受民用设备干扰严重,无法保证高质量稳定性传输,无法与光纤媲美;而微波设备通过载波技术将数据加载在高频信号(通常超过10Ghz以上),在无协议状态下传输,优势就是10Ghz以上频段纯净,不容易受到其他设备干扰,弊端是无法大规模组网,只能点对点传输,无法实现地域覆盖。

  当前中国警务现场执法通讯手段主要依靠3G网络,实现现场视频回传、信息查询等工作,但具因其技术本身在网络带宽、VIP用户保障、QoS方面存在局限性,给实际工作带来很大不便。4G无线专网则存在造价高昂,无法普及的问题。例如在带宽方面,事发现场目前只能开2路图像回传,一些重要的活动中使用2~3最多6张3G卡同时回传以提高图像回传质量,大大降低使用便利性,并提高了成本。另外,在某一区域,网络接入人员较多时,图像回传效果差,经常出现卡断现象,无法保证实时回传;语音和图像同步传输时也无法保障语音优先级,只能通过其他方式进行语音对讲;重点活动突发事件则根本无法保障。

  传统无线网格网络(Mesh)因带宽阻尼、组网算法、数据纠错能力、硬件集成度等问题,无法实现大规模组网。

  (1)基于Wi-Fi传输协议受到民用Wi-Fi干扰严重。

  (2)设备MTBF(平均故障时间)达不到电信级水平。

  (3)使用IP管理设备给后期运维造成巨大压力。

  (4)传输延时受到带宽阻尼现象影响,不稳定,5跳后的带宽会衰减50%以上。

  (5) 高速移动传输受多普勒频移效应,无法实现高速交通联网。

  (6)无线网格网络(Mesh)中的移动物体做漫游切换时,因为传输协议的弊端导致切换延时超过500ms以上,无法做到无缝漫游。

  (7)容易受到自然环境干扰(如大风,雷雨,雪雾等),传统方式通过增大发射功率弥补,而大功率发射不符合绿色,健康的无线发展方向。

  表:各类通信技术与无线高速宽带专网的技术比较

  三、城市安全创新型技术、解决方案

  基于以上安全需求,我们历经多年技术积累,联合国内多家通信技术研究所,通过产学研资源整合,推出的“自主可控低辐射低功耗长距离高宽带超高速无线网状光网系统”(简称“无线网状光网”)将有效解决这一问题。无须在城市电线杆上增加光缆、电缆,不再持续增加占用城市地下网道有限空间,具有低辐射、零衰减、低供电需求、可安全长距离转输、可多跳相互备份安全组网的特点。其自组网、动中通、自修复、多路径、高带宽低延时、全天候环境应用等特性,是视频传输、尤其是高清、超高清视频传输所必须的。

  该项技术的主要功能体现在:能进行全天候、远距离、高带宽、低延时、低辐射、零衰减、全程实时的音视频数据传输与监测,一旦发现异常情况,能做到及时险情预警预知、快速处置和应急指挥调度。可有效保障城市安全与重大活动安全,为公共安全提供最佳应急服务体验:

  基于无线高速通信&宽带传输的公安应急&反恐高速宽带无线网状专网

  取代光缆的城市安全无线高速宽带通信系统、平安城市无线网状光网城域网覆盖

  创新型无线网状光网系统的警用多业务应用

  警用无线网状光网地面&低空&地下固定/移动应用

  扁平化“云+端”警用指挥&定位&导航&调度系统;

  基于超高速大带宽的无线网状光网系统设备有三个规格:

  1.平安城市、电信运营商专用型号;

  2.车载机载船载型号(可集成于反恐无人机、应急通信无人机、反恐机器人、应急通信机器人、消防救援机器人);

  3.便携式移动组网型号(公安&武警应急反恐专网:侦查搜捕布控,政务应急专网)。

  系统安装示意图:

  四、无线高速宽带警务专网/反恐专网/应急专网的应用

  1、  新疆***公安局新区平安城市主干链路:用我们的高速宽带无线专网取代光缆传输高清视频,《人民公安报》“以最小投入建成无缝对接的视频天网”做了报道:

  城市规划不允许在空中新接电线、网线等,公安局决定在南城区引入无线高带宽自组网视频监控系统,以无线高带宽自组网网络传输数据,实现对南城区的视频全覆盖。并对北城区团结路、乌伊路、建设路等主干道监控进行拓展延伸布控,与南城区相连,城区监控与其他乡镇相连,构成“无缝对接”的视频监控网络,盘活整个辖区监控资源。无线高带宽自组网系统建设、安装比较简单,不用考虑光缆接入等问题。后续仅需支付电费即可,节省了大量网络传输费用。因为无线传输不需要借助任何电信运营商网络,属于自组网,高带宽(带宽达800兆/秒)无需承担任何网络运营费用。在保证市容美观的同时,大量使用无线高带宽自组网监控探头,对打击城区范围内的街面“两抢”犯罪起到了较好作用。这一颠覆式的系统技术应用,很好地解决了地方财政支出负担过大、视频建设布控落后的现实状况。另外,犯罪嫌疑人案前、案发、案后的行动轨迹是否连续,关键在于每个视频点位之间是否能够“无缝对接”,点与点之间能否形成面,面与面之间能否构成一张真正的视频天网。所以,每个视频点位之间是否能够进一步关联、“无盲区,全覆盖”,是探头布局的重中之重。

  2、  华东***省公安厅应急通信科:针对G20峰会,已经采购一期20套移动便携式电源型的自组网无线高速宽带通信设备(长期野战工作时,有配套的可折叠太阳能充电包),认为我们的技术在保障高清尤其是超高清视频上(800-1600-3000万像素摄像机)比其它无线宽带技术更有优势,性价比更好。

  3、  华中***省公安厅应急通信科认为:针对治安~反恐~交通~消防,该技术解决了“现有通信指挥系统响应速度慢、智能化调度不足”的痛点问题,是构建各地平安城市传输系统专网和应急通信专网的最佳选择。

  4、  中铁建***工程局:针对地铁、隧道等复杂环境施工安全生产监控及质量控制管理难度,该技术每台设备具有的两个POE接口可各接1台POE摄像机+1台无线POE路由器,或2台POE摄像机/2台无线POE路由器,还可以接入IP广播设备、IP紧急报警对讲设备、PDT/Tetra数字集群对讲机,实现了在地铁、隧道等复杂环境下的安全生产实时监控监测,可跟随施工进度进行移动式监控监测,并针对突发性施工事故及灾难进行安全预警保障,大大提升了工程质量控制管理水平。

  5、  中海油***项目部:之前很多项目采用传统无线技术,每个链路只能传输2-5路1080P摄像机,多个无线设备堆叠传输更多路数视频及多媒体信息时,就会出现卡顿延迟等问题;而在更远距离传输上,微波、网桥加入中继节点后的信号衰减问题导致的卡顿延迟更加严重,PTZ摄像机则根本无法精准远控。很多年了,一直没有找到合适的全天候的无线传输技术。通过无线网状光网的应用,其接近光纤的传输效果,0.9-2ms的高速通信技术,连续15跳390公里远距离仍能实时传输25路1080P视频信号的能力,在保障远距离能源管道安全方面,提供了最佳技术保障;在巡逻车、无人机移动巡逻方面,巡逻车、无人机的无线网状光网设备和地面的无线网状光网设备可以快速组网,进行车地通信,在保障巡逻设施安全的同时,还能在监控指挥中心对巡逻车、无人机的自身运行及安全状况进行全局掌控。

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