警用數字集群(PDT)的自主創新之路

2019-06-27 00:01:54 移動通信2019年3期

【摘? 要】從PDT標準的制定背景、發展歷程、關鍵技術、未來演進等幾個方面對PDT自主創新之路進行了全面回顧和總結,希望PDT的成功經驗能夠在其他領域得到有效復制,助力“中國制造”到“中國創造”的完美轉變。

【關鍵詞】公共安全;數字集群;PDT;LTE;寬窄融合

中圖分類號:TN929.5

文獻標志碼:A? ? ? ? 文章編號:1006-1010(2019)03-0002-04

[Abstract]?From several aspects of formulation standard, developmental history, key techniques and future evolution of professional digital trucking (PDT) system, the independent innovation road of PDT is reviewed and summarized comprehensively. It is expected that the successful experience of PDT can be referred by other fields to promote the perfect transformation from “Made in China” to “Created in China”.

[Key words]public security; digital trunking; PDT; LTE; broadband and narrowband convergenc

1? ?引言

集群通信是專業無線通信的重要組成部分,其安全、高效、一呼百應的調度通信方式是公網通信無法取代的。過去,中國沒有自己的專網數字集群標準,一直沿用國外的數字集群標準,這使中國的專網通信一直處于被動地位,且給公共安全帶來巨大的安全隱患。從2008年開始,公安部科信局(原信通局)帶領國內無線通信領域的企事業單位開啟了中國專業數字集群標準的研究之路,決定研制適合我國國情的、具有完全自主知識產權的新一代警用數字集群PDT(Police Digital Trunking)標準。自此,業內專家和參研技術人員在公安部科信局的領導下,踏上了艱苦卓越的標準創新之路。2017年2月8日,PDT十項公安行業標準全部發布,實現了設備研發、安全管理、檢測認證以及工程實施的產業鏈全面覆蓋。該系列標準符合中國國情,充分借鑒Tetra、P25、DMR和MPT等國際及區域標準優點,吸收國內外數字集群和核心網技術,是具有中國自主知識產權的全新數字集群標準體制。基于該技術規范的數字集群通信設備具有大區制、廣覆蓋、可從模擬向數字平滑過渡、采用國產密碼算法加密、擁有自主知識產權、不同廠家系統互聯互通等特點和優勢。

現在,PDT系統已在全國30個省進行了規模化建設并投入實戰應用,成為公安機關維護社會穩定、打擊犯罪、治安管控等活動的重要技術保障。除了國內市場,PDT系統還在德國、澳大利亞、美國、俄羅斯、泰國、尼泊爾、馬來西亞等40個國家地區獲得應用,建設完成9 000載頻、2 000個基站,為全球的專業數字集群市場發展帶來了新的動能和選擇,結束了西方集群技術標準獨霸全球的時代。

2? ?PDT— —一條中國的專網創新之路

追溯到2008年,當時正值我國公安無線通信開始探尋數字化之路伊始。一些公安機關先后引進歐洲Tetra標準及產品以替代原有的模擬集群系統,公安部也曾一度將Tetra列為公安數字集群標準。但Tetra畢竟是歐洲標準,采用中小區制組網,建設成本高,不適合我國幅員遼闊的國情,而且還存在加密接口不對中國開放、不同廠家的系統不能互聯等諸多問題。在PDT出現之前,我國公安無線專網絕大部分市場被外國企業所占。基于安全和擺脫國外壟斷的考慮,同時也為了扶植國內企業,打造國產品牌,開展PDT標準制定工作勢在必行。

為了減少外部因素對PDT標準制定的影響,PDT標準制定采用半保密的方式進行,使用804作為項目代號,低調地進行標準的研究制定和產業規劃,直到2010年PDT標準和產品基本成型才對外公布。前期參與804項目的主要廠家在2010年又自發成立了PDT產業聯盟,負責組織PDT標準文稿的起草工作,2014年3月在北京市民政局注冊實體“北京華通專業數字集群標準創新聯盟”,全面開啟PDT產業發展之路。

PDT的快速成長,得益于多次重要節點的正確決策,公安部科信局在關鍵時刻指引了正確的發展方向,這主要體現在:

(1)是重新設計與國際標準完全不同的技術體制,還是繼續沿用國際技術體制,一度成為爭論的重點。前者需要花費大量時間和資金,雖然可以保護國內產業但也會帶來封閉落后、不能與國際接軌的后果;而后者既要協調兼容底層國際標準,還要自主創新,有一定的難度,但一旦成功便可融入全球市場。經多次討論,最后決定著眼國內、放眼全球,先期由國內廠家利用標準先發優勢提前開發產品,后期引進國外廠商競爭,快速提升質量、降低成本,同時讓PDT標準和產品走向全球。

(2)聲碼器選型是最重要的決策之一。之前國內沒有自己的專用語音編碼技術,美國AMBE聲碼器一直壟斷整個公安市場,價格高昂。我國也曾由PDT聯盟出面跟美國AMBE公司進行談判,但最后考慮到公安通信的安全性,PDT聯盟下定決心研發了一套具有自主知識產權的語音編解碼技術NVOC。經過多方實戰考驗,NVOC綜合評分已超過國外競品,成為PDT指定配備的聲碼器,打破了外國企業的技術壟斷,進一步保障了公安信息通信的安全。

經過十年艱辛努力,PDT已形成十項行業標準和七項國家標準(已發布兩項),作為我國第一套完全自主知識產權的專業窄帶數字集群標準,是在恰當的時間、恰當的地點和恰當的網絡安全環境下誕生的,有效支持了我國無線專網產業的持續與高速發展。如果當年采用小區制的Tetra標準,那么建設全國網絡的投資可能是現在的4倍甚至更高,PDT的及時出現為我國節省了大量資金,同時也造福了很多國情類似于中國的國家。PDT標準還帶來了產業的蓬勃發展,通過PDT形成的產業鏈帶動了大批中國企業的崛起,形成了數百億的市場規模,為我國本土企業崛起做出了巨大貢獻。

3? ?自主知識產權讓公共安全通信更有保障

2018年中興416事件發生,使得自主知識產權的重要性引起全國范圍的高度關注,給我們敲響了警鐘。以前我國的公共安全無線通信系統都采用國外技術標準,幾乎沒有自己的行業標準。如果公安機關現在使用的仍是Tetra標準,我們自己的加密系統不能使用,易被敵對國家監聽,自主可控和信息安全成為大問題。所幸我國在十年之前就已經預見到公安最核心的技術不能依賴他國,未雨綢繆提前開展了具有自主知識產權的PDT研制工作,這一重大技術突破已在警用窄帶集群通信數字化之路上勾勒了濃墨重彩的一筆,未來必將載入我國公安通信的史冊。

PDT的安全體系采用了國產加密技術和國產密碼算法。PDT的國產安全加密算法及專用芯片技術是根據信道特點,在不降低業務承載能力和弱場通信能力的前提下,提供各項安全功能,徹底擺脫了國外政府在加密技術上對中國的封鎖。聲碼器也是數字集群通信系統中非常核心的環節,只有聲碼器實現國產化,PDT才算是真正意義上的中國標準。為此,PDT聯盟的幾個主要廠商組建技術團隊,專門成立了天津聯聲軟件開發有限公司,為自主開發NVOC聲碼器提供長期有力的保障,并最終實現了聲碼器的國產化。

PDT標準先行,系統建設也在同步跟進。隨著系統建設的完成,PDT在國家大型活動、重大體育賽事中發揮了重要安保作用。在G20杭州峰會、廈門金磚五國峰會、“一帶一路”國際合作高峰論壇和全國十九大安全保衛工作中,PDT系統解決了公安部與各省、直轄市、自治區公安部門不同設備廠商的數字集群系統的語音互通問題,實現了重大活動安保工作的全國性統一指揮調度。近年來,PDT系統在反恐處突、維護社會治安等各種重大活動中使用情況良好,作用巨大,充分體現了其卓越的性能,實踐證明PDT完全能夠滿足公共安全用戶的使用需求。

4? ?PDT助力打造全球最大的數字集群網絡

公安部要求在“十三五”期間,全國所有地市全面建設PDT無線數字集群系統,要求網絡覆蓋率在城鎮主城區達到100%,國道、省道沿線平均達到95%以上,郊區、農村平均達到70%以上,地市一線民警的PDT電臺配備率平均達到90%,實現公安無線專網的全國聯網、自動漫游,全面建成公安數字無線應急指揮“一張網”,滿足公安機關跨區協同、異地調警的指揮需求。

按照公安部對全國聯網的規劃,2019年底前實現全國范圍內跨區呼叫和自動漫游。經部領導組織、各省廳及地市公安局大力支持、PDT聯盟積極配合,目前已完成了近20個省的聯網工作,實現了部、省、市、縣四級公安機關點名測試,聲音清晰,效果良好。

PDT全國聯網一旦實現,將滿足區域指揮、條線指揮和跨地區指揮工作需要,可為動態化、信息化社會條件下的國家安全、社會穩定、打擊犯罪、治安管控、為民服務、入伍管理提供強大的通信技術支撐和保障。PDT全國聯網建成后,將成為全世界最大的一張數字集群網絡。

5? ?PDT的寬帶演進

2018年9月18日,《公安寬窄帶融合集群通信系統總體技術要求》通過了公安部通信標準化技術委員會的評審,即將正式發布,公安無線通信即將進入一個新的發展階段。

PDT是窄帶無線通信技術,無法滿足公安用戶對寬帶通信的需求,特別是無線圖像傳輸和高速數據查詢方面的需求,PDT向寬帶演進是必然趨勢。PDT和寬帶專網的關系,不是簡單的替代,而是業務互補關系。PDT系統在未來很長的一段時間里將作為應急通信的最后保障而存在。

就目前技術和實際情況而言,警用PDT+LTE寬窄融合通信系統是公安專網的發展方向。采用“寬窄相融、公專互補、租建結合”的模式建設公安移動寬帶專網是可行的。在寬窄帶融合技術上,系統采用統一核心網,同時支持窄帶接入網和寬帶接入網,終端做到多模,而且要公專網并用,在寬帶網絡的覆蓋上可以利用公網作為日常應用的補充。將公安寬帶LTE網絡部署到熱點和重點地區,這樣既可利用公網覆蓋優勢,又可發揮專網作用。加上已有的窄帶語音網,可做到三網互為備份,使我國的無線通信手段豐富而有韌性。

PDT作為公安行業的窄帶數字集群唯一標準,在十三五期間將建成全國聯網自動漫游的公安PDT窄帶集群網絡。為滿足公安業務發展對無線寬帶的需求,在保持350兆PDT技術體制不變的情況下,使用PDT+LTE寬窄帶融合的模式建設公安下一代移動通信專網,如何實現PDT向寬帶的平滑演進還有很多問題需要探討,首先要解決以下幾方面的問題:

(1)頻率方面:公安沒有足夠的寬帶專用頻率是限制公安寬帶專網發展的最大問題,目前可以使用建設寬帶專網的只有1 447 MHz—1 467 MHz政府共網頻段。各地公安機關可以向當地無委會申請1 447 MHz—1 467 MHz頻段的使用權,爭取做到由公安牽頭組建政府寬帶政務網,以保證網絡的可管、可控。如頻率已被其它政府部門或公司申請,建議采用自建核心網的方式使用政務公網。

(2)技術標準方面:如前文所述,公安行業標準《公安寬窄帶融合集群通信系統總體技術要求》已經通過公安部通標委的審查并即將發布,其它標準正在制定中,總體思路是系統采用寬窄帶融合核心網,窄帶空口采用PDT技術體制,寬帶空口采用具有自主知識產權的BtrunC標準,做到統一調度指揮平臺、統一終端號碼、統一安全機制、統一語音編碼、統一對外接口和統一網管。

(3)網絡覆蓋方面:建議采用寬窄融合、專公互補的模式,在全面建設PDT通信系統“全國一張網”的同時,在熱點地區和重點部位建設公安寬窄帶融合集群通信系統,系統可同時支持窄帶PDT基站和寬帶LTE基站,實現在傳統窄帶語音調度的基礎上提供寬帶多媒體業務。此外,在超出公安寬窄帶融合集群專網信號覆蓋的區域,可以通過公網提供寬帶多媒體業務的補充,其建網模式如圖1所示。如突發事件發生在沒有公安寬窄帶融合集群覆蓋的區域,可以采用通信指揮車、系留無人機及可搬移寬帶基站等應急組網的方式來解決寬帶通信保障問題。

圖1? ? 公安寬窄帶融合集群系統建網模式

(4)運營模式方面:目前各地1.4 GHz寬帶政務網的建設運營模式不盡相同,主要有三種模式:

1)由政府的信息辦、經信委或應急辦牽頭,采用“政府牽頭、專網運營、服務外包”模式,如北京市政務物聯數據專網,由企業出資,進行網絡建設和維護,政府出資購買服務,由各政府單位向網絡主管部門提交業務申請,通過審批后方可免費使用網絡。

2)由“公司出資、公司建設、公司運營”,如天津、上海、南京等地的政務網,分別由北訊公司和南京寬慧公司建設運營,各政府部門采用購買服務的方式使用。

3)公安自建自用,如西安市、齊齊哈爾市、鄭州市公安局等。除公安自建網絡外,我們建議都采用與政務寬帶網絡共享接入網的方式,自己單獨建立一個寬帶核心網,用單獨的網管來獨立管理公安自己的用戶信息,與公安信息網絡的互聯也由自建的核心網完成,以保證公安信息網絡的安全。我們推薦使用“政府出資、公安建設、政務使用、社會維護”模式建設未來的公安寬窄帶融合集群網路。

6? ?PDT未來發展

(1)PDT向寬窄帶融合網絡演進

在制定公安寬窄帶融合系統標準的基礎上,不斷探索寬窄帶融合網絡的建設模式,破解寬窄帶融合集群專網發展的技術瓶頸,在配合公安部向國家申請公安寬帶專網頻率的同時,做好現有頻率重耕的技術研究。另外將積極參與國家IMT2020(5G)應用組的工作,為未來公安寬帶無線網路建設打下堅實的技術基礎。

(2)加強在應急領域的運用

當前我國正在加強應急通信建設。PDT具備頻率獨占、專網專用、加密安全、全國聯網、組網靈活、呼叫多樣、寬窄融合、公專結合等獨特優勢,可在應急通信中發揮更大的作用。

(3)發展IoT業務

隨著近幾年物聯網(IoT)技術的飛速發展,依托于公網的NB-IoT技術和基于免費頻段的LoRa技術得到大范圍推廣,成為物聯網最主流的兩種技術。技術分析顯示,利用PDT窄帶技術進行IoT小數據量數據傳輸時,在通信距離、組網成本、單位比特能耗等方面具有優勢。附加IoT業務可以進一步提升現有PDT網絡的使用價值,是一個很好的補充,可以更好地服務于公安專網用戶。

(4)開拓市場

PDT開始為“Police Digital Trunking”,后改為“Professional Digital Trunking”,意即從警用數字集群發展為專業數字集群。PDT標準雖然是專門為我國公安量身定做的,但也適用于政府部門、工礦企業和交通運輸等其他單位的無線指揮調度。PDT將在公共安全市場之外,開拓海外市場和民用市場,以期發揮更大的作用。

7? ?結束語

PDT是一套完全具有我國自主知識產權的數字集群標準,它的成功應用打破了國外企業對于專網數字集群技術的長期壟斷,使我國的用戶和制造企業不再受國外專利的限制。中國企業憑借自己的勇氣和智慧,走出了一條自主創新之路,在不花國家一分錢的情況下,在專網領域首次建立了自己的數字集群標準PDT,為我國公共安全通信提供了保障,意義非凡。隨著新形勢、新需求的出現,PDT將與時共進,加速融合和演進。面向未來,PDT將在我國專網通信的發展進程中續寫新的輝煌篇章。

參考文獻:

[1] 孟江生. 公安PDT+LTE寬窄帶融合通信系統應用思考[J]. 警察技術, 2016(3): 30-32.

[2] 樊海珍,蔣慶生,錢志紅,等. 公共安全寬帶專用移動通信網絡[M]. 北京: 清華大學出版社, 2017.

[3] 黃華橋,蔣慶生. 警用數字集群(PDT)通信系統寬帶演進路線探討[Z]. 2017.

[4] 辛偉,朱俊玲. PDT-行業標準創新典范[Z]. 2017.

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