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4G时代的海关缉私通讯浅谈

时间:2014-05-09 来源:中国集群通信网 作者:普天宜通 点击:
【摘要】信息化是“国门”的强关、强警之路,现代化的通讯手段是科技缉私的基本平台,是缉私队伍战斗力的重要组成部分。本文基于第四代移动通讯技术TD-LTE,以某新一代宽带多媒体集群通信系统为例,讨论了缉私通讯指挥系统的深度开发和高端应用,提出了新一代海关缉私通讯系统建设的一些设想。
 
1  引言
近年来,随着海关缉私部门信息化建设的深入推进,“科技缉私”体系发展迅速,在创新缉私机制、破解执法难题、打击走私犯罪等方面取得了较好的成效。现代化的通讯手段是科技缉私的基本平台,是缉私队伍战斗力的重要组成部分。当今海关缉私针对通讯指挥的一体化、可视化、扁平化等要求,普遍地存在着语音、IP网络接入、数据采集、视频监控、可视化指挥调度等综合协同业务,这是传统的通讯技术无法满足的。
如何采用新一代通信技术来实现海关缉私通讯指挥的要求,这种“新一代缉私通讯”模式尚未成型,信息化应用的广度和深度参差不齐,还有很多领域有待探索、丰富和发展。在此,笔者对新一代缉私通讯有关技术和应用提出了一些设想,以期对“海关‘科技缉私’新模式的构建”能够有所帮助。
 
2  海关缉私通讯的业务需求
海关缉私局,隶属海关总署的“署内部门”,主要负责中华人民共和国海关境内走私犯罪案件的查缉,依法处理走私、违规等行政违法案件。
对于海关内部日常的工作交流,可以使用语音或视频对讲,但也不可忽视的就是随着社会的飞速发展,海关除了履行通关监管、税收征管、海关统计、海关稽查等职责之外,越来越多地面临到各类走私犯罪活动所带来的挑战。
对于海关缉私局,从所辖地形和范围来看可以分为以下两种:
——无海域任务范围的陆地型海关
——有海域任务范围的沿海型海关
2. 1  陆地型/沿海型海关共性需求
缉私局作为直属海关下面的一个独立工作部门,其在使用无线通信网络时主要有如下特点:
(1)业务区域广
缉私局所负责的关区一般为多个地级市,在缉私工作中,要求辖区内所有分局能够实现信号全覆盖。(以深圳海关缉私局为例,其关区覆盖深圳市、惠州市所有的陆地以及周边海域包括大鹏湾、大亚湾、惠东县、惠阳市部分地区沿海海域,以及深圳湾沿海到东宝河口沿岸水域,海岸线450余公里。)
(2)通讯加密安全
执行任务时,提前的部署非常重要,相较公安部门来说,缉私局任务的保密工作更为重要和严格。目前在语音加密这块仍然面临很大的挑战,迫切需要有自主知识产权的语音加密技术以保证通话的保密性。
(3)自动漫游
缉私局下辖几个部门(如情报处)经常跨地区作业,要求无线通信网络具有漫游功能。(4)统一联动
在缉私活动中,有时候需要多个缉私分局共同行动,要求各个缉私分局之间的网络能够互通。
(5)后方指挥员实时指挥现场
在缉私活动中,要求无线通信网络能够把现场的语音和视频传回到总部,让领导知道现场事态进展,方便对现场进行实时指挥、调度。
2. 2 应急性事件业务需求
应急事件处理:由于应急突发性事件时间和地点的不确定性,缉私警察通常需要到信号尚未覆盖或者信号覆盖不良的区域开展缉私活动,要求能够在该区域迅速搭建起一个应急通信网络,以弥补现场信号盲区,有利于缉私人员顺利开展工作。
2. 3 日常勤务调度
对于规模稍大的缉私局而言,下辖有很多的部门或者分局,它们分布一般呈带状(沿海)或面状(陆地),缉私人员在收到指令执行任务时不仅仅局限于活动在自己的辖区内,更多的是跨区域作战,那就要求网络应该具有联网功能,手持终端应具有漫游功能。对于领导而言,统筹调度指挥整个区域各部门各分局缉私人员的工作就显得尤为重要了。
近年来,随着信息技术的进步和发展,全国海关缉私部门陆续采用了各种相关业务的通信手段,有视频通、集群通、卫星通、保密通、GPS定位等等,由于设备制式的不统一、各类通信系统的不关联,不能发挥其整体性能,成为建成通信网络纵横一体化、统一化平台的桎梏,亟待新型的通信技术和通信系统将现有的通信网络进行融合和关联互通,亟待采用一种平台来实现系统级的统一指挥和管理。TD-LTE  4G通信技术和新一代宽带多媒体集群通信系统的出现,使我们看到了希望的曙光。
目前,第四代移动通信技术“TD-LTE”即将商用,基于4G的新一代宽带多媒体集群系统的逐步成熟,这标志着国内移动通信的公众网、专用网演进到了“高宽带”时代,新的系统将提供多种基于宽带的综合业务。通过多手段通信能力,业务与控制智能分流,实现“随需而通、随地而通、随行而通”的无线宽带多媒体通信。
 
3  TD-LTE 4G通讯技术简介
TD-LTE即TD-SCDMA Long Term Evolution,是指TD-SCDMA 3G技术的长期演进。TD-LTE是TDD版本的LTE的技术。TDD和FDD的差别就是TD采用的是不对称频率是用时间进行双工的,而FDD是采用一对频率来进行双工。
  TD-LTE(Long Term Evolution)是我国拥有核心自主知识产权的国际3G标准TD-SCDMA的后续演进技术,是一种专门为移动高宽带应用而设计的无线通信标准。
据TD产业联盟《TD-LTE 产业发展白皮书》介绍,在政府的领导下,将全力推动TD-LTE的创新,产业化和国际化发展。
  TD-LTE作为通信产业变革期的重要机遇,主要包含三大特点:
 (1)包含大量的中国专利,由中国主导,同时得到了广泛国际支持,成为了国际标准;
 (2)上网速度快,能够达到TD-SCDMA技术的几十倍,使无处不在的高速上网成为可能;
 (3)产业发展速度快,与其他国际移动宽带技术基本实现了同步发展,代表着当今世界移动通信产业的最先进水平。
以“普天4G宽带多媒体集群通信系统”为例,该系统是以4G(TD-LTE)为核心技术,将4G的高速率、大带宽与数字集群技术中的资源共享、快速呼叫建立、指挥调度等特点进行融合的新一代宽带数字集群系统。同时遵循国内无线宽带多媒体集群(BWT)标准,采用统一的交换控制和调度应用平台,可与McWill系统、PDT系统等其他集群系统实现互联互通,进行统一调度指挥。
系统基于3GPP国际标准化组织制定的TD-LTE 移动通信标准,采用了TD-LTE标准所提出的所有关键技术,其公网业务可与2G、3G网络实现漫游,切换等功能。
 
4  4G宽带多媒体集群系统的架构
在此,仍以“普天4G宽带多媒体集群通信系统”为例,其基本定义是“基于4G宽带无线通信技术,提供多媒体业务,以指挥调度功能为主的专用无线通信系统”。
系统采用统一的系统架构,支持多种已经标准化的无线接入模式,具有高频谱利用率、大区域覆盖、组网灵活、安全可靠等特性,满足用户以指挥调度为主的多种业务应用需求。
4.1  宽带多媒体集群系统的架构
系统架构如图1所示。
 系统架构图
图1  系统架构图
该系统由四部分组成:接入子系统、交换控制平台、调度应用平台和终端。
(1)接入子系统  包括MTS-RAN(中速接入子系统)、HTS-RAN(高速接入子系统)、STS-RAN(超高速接入子系统)和Other-RAN (其他接入子系统)。
“普天4G宽带多媒体集群通信系统”系采用基于TD-LTE超高速系统,具有实现语音、短数据、图像、视频以及分组数据业务能力;而Other-RAN则表明该架构的开放性,可以支持传统及未来的通信系统。
主要特点:
统一接入:统一功能规划、统一接口协议、统一业务流程、统一物理连接。
故障弱化:采用了基站自组网技术、自中继技术、机动重组技术和终端直通技术。
(2)交换控制平台  包括CS(中心控制服务器)、MGW(媒体网关)、RDS(存储数据服务器)、T-GW(集群互联网关)、M-GW(移动互联网关)、F-GW(PSTN互联网关)和S-GW(卫星互联网关)。
主要功能包括:
呼叫控制:负责呼叫建立、维持和断开过程中控制面的控制;
移动性管理:负责用户位置信息、用户状态信息等管理以及交换控制平台与各个接入子系统之间用户数据同步;
资源分配:负责对MGW和其他系统网关资源的分配,对多模式终端的资源共享分配,不同系统,不同接入模式下的资源协同分配;
数据库访问:负责提供CS对RDS高效的数据访问。
主要特点:
一个系统多种接入:中速、高速、超高速接入,实现宽带多媒体集群业务;
IP软交换:控制与业务分离,提高系统响应速度;
灵活组网方式:实现多系统、大区域的通信覆盖能力;
多种网关接口:实现与其他通信系统互连;
多级QoS机制:根据用户以及业务需求保证服务质量。
(3)调度应用平台  包括DC(多媒体调度台)、ReS(录音/录像服务器)、SeS(安全服务器)和ApS(应用服务器)。主要功能包括多媒体调度指挥、录音/录像以及回放、统一安全加密机制和系统扩展应用。
主要特点:
统一D接口
全网录音/录像
调度手段多样性
多级安全加密机制
(4)终端  包括手持机、车载台、数据卡、CPE(用户驻地设备)、MEM(微电子器械)模块等。
4.2  系统的主要接口
系统的主要接口如图2所示。
系统主要接口示意图
 图2  系统主要接口示意图
 
从图2可以看出该系统架构的特点是:
1、一个系统多种接入模式(中低速、高速、超高速等);
2、统一的接口标准(空口、Ta接口、D接口、R接口);
3、多媒体集群业务(语音、数据、视频等)的系统级融合;
4、具有开放性、可扩展性。
4.3  系统组网的拓扑结构
系统组网拓扑结构如图3所示。
系统组网拓扑图
图3 系统组网拓扑图
 
从图3可以看出该系统组网的特点是:
1、以高速无线宽带接入为主,兼容其它中低速业务;
2、以宽带业务为主,兼容其它业务;
3、可以融合公众网、数据网、空天通信网;
4、可以融合其它专用网。
 
5. 该系统在业务方面具备的功能和性能特征
“4G宽带多媒体集群系统”围绕着“语音”、“视频”、“数据”三项基本功能来拓展宽带业务;类型包括:组呼/可视组呼、单呼/可视单呼、紧急呼叫等语音类业务;移动信息服务、高速数据查询、网络浏览、移动办公、定位服务等数据类业务;视频会议、移动视频监控等视频类业务。
具有群呼、直呼等快速指挥调度能力;为高优先级用户或业务优先分配信道;通过动态重组实现灵活的多级别分组调度指挥功能;集语音、数据、图像和视频的多业务传输能力;具有网络互联和故障弱化能力;支持远程升级及版本回退。
组内用户共享下行信道,信道资源利用率高;呼叫建立时间短,接续快;支持大热点地区、热点时段的大话务量能力;网络可靠性高,具有强故障弱化和抗毁能力;支持端到端加密;覆盖范围广,具有较高的经济性。
 
5.3  4G宽带多媒体集群系统在缉私通信方面的应用设想
(1)利用该系统的话音、数据、视频等多媒体接入,定位跟踪、语音集群、视频集群等多媒体集群指挥调度等功能组成广域的多媒体缉私指挥平台。
针对海关缉私业务区域广的特点,在业务辖区的关键位置上规划建设4G通信基站,达到辖区内信号的全部覆盖。平台具体可由动态警务管控子系统、多媒体调度台、便携式智能终端、车载智能终端等设备构成。
这个系统可以实现广域的多媒体缉私指挥调度通信,能做到涵盖全员、覆盖全区、管理全程、保障全时。
(2)利用该系统的多级安全加密机制,实现缉私通信业务中根据信息密级需要的多种加密级别。可以有多种级别的加密选择:
a. 系统鉴权
b. 空口加密
c. 链路加密
d. 端到端加密
其中:
系统鉴权是通过设置权限级别来阻止非法的注册、登录或访问;
空口加密和链路加密是在信息传输过程中的加密;
端到端的加密方式是终端级的,在车载或便携式智能终端上置入专用加密芯片,实现点对点的信息加密。
(3)反走私应急指挥车
反走私应急指挥车由小型化1.4GHz全向8通道圆阵天线、户外射频单元CP、小型宽带集群一体化设备(由核心网EPC和4G基站组成,承担无线接入和移动管理)、指挥调度台DC等构成。
单车覆盖半径:市内1km、市郊3km、乡村5km;
单车容量:组呼容量不超过200组,在线用户数不超过1200个;
系统支持多车组网。
配备车载式终端、手持式终端、头盔式终端等终端装备,构成机动化的缉私指挥系统,成为一个集成了无线通信设备和具有现代化办公环境的机动缉私指挥所。
装备反走私应急指挥车,可以增强缉私警察的快速反应及对突发事件的应急指挥调度及应急联动能力,实现动态条件下感知现场、科学决策、高效控制、妥善处置。
反走私应急指挥车
图4 反走私应急指挥车
 
多车组网示意图
图5 多车组网示意图
 
(4)利用该系统支持多种接入统一指挥调度的功能,将地方缉私局和所属缉私处现有的内部电话通信系统、视频会议系统、无线集群系统、视频监控系统、卫星定位系统等统一接入,实现互联互通,打造成局级信息化平台,实现已有资源的融合,统一调配管理,提高效率。
还可以关联全国海关虚拟专网、通关管理系统、物流监控系统、海关风险管理数据库、口岸电子执法系统等专业关务系统,实现按需链接,分享数据。
(5)在条件成熟时,利用“4G宽带多媒体集群系统”的组网能力建设总署级的多媒体缉私指挥中心。
具体设想是利用该系统的互联融合能力,将各地缉私局组建成功的前述信息化平台全部上联接入到总署平台,如此或将实现全国范围内的广域统一指挥,成为总署级的缉私指挥平台,达到资源整合、快速反应、统一指挥的目的。
可见,通过建设总署级缉私指挥中心,建立起由“总署—直属关—隶属关”三级组成的树型多媒体缉私通讯网络,实现全国缉私系统的“动态通联、动态可视、动态定位、动态管控”,推进缉私队伍信息化建设创新发展。
 
6  结束语
笔者在本文中基于第四代移动通信技术,以新一代宽带多媒体集群系统为例,将其在缉私通信方面的应用做了一些研究探讨,在讨论中坚持以需求为先导、以应用为核心,以期实现信息系统对海关缉私业务的全面覆盖,提升海关缉私的信息化工作水平,构建“打、防、控”一体化、信息化的缉私工作新模式,确保“把好国门”,切实维护国家经济安全和社会稳定。
通过构建这个平台,把各地区、各部门、各个信息系统,从以往的各自为战、分散管理、忙闲不一,向高度集中的规范制度、资源共享、统一管理转变,预计将大大提升打私办案的信息化程度,减少政府行政运营成本,大大提升在职人员的综合业务能力,减少人力资源浪费。我们相信,在全体缉私警员的共同努力下,创新思维,科学发展,“科技缉私”将插上亮丽的翅膀,为和谐社会、幸福家园建设添砖加瓦。

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(中国集群通信网 | 责任编辑:陈晓亮)

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