基于4G的消防跨区域多媒体指挥调度系统.doc

基于4G的公安消防跨区域多媒体指挥调度系统【摘要】随着公安消防部队信息化建设的快速发展，以往的通信手 段已经不能满足公安消防部队的作业要求面对日益复杂的消防作业环 境，迫切需要更新技术手段的通信系统来提升消防部队的作业水平该通 信系统必须拥有跨区域、高效率、大融合等特点，能够助力消防部队综合 运用多种通信设备，在同一时间不同地域及时建立起语音、视频、数据、 位置等信息的实时传输通道只有切实保障消防指挥通信的实时性和准确 性才能进一步提高消防作业的效率基于这个目的，来阐述消防行业多元 化一体作战的技术可能关键词】集群调度；语音集群；定位业务；视频传输1. 引言随着现代科学化技术的发展，加强消防部队信息化建设是消防工作适 应形势发展的需要，也是加快消防现代化建设的重要措施以往消防部队 主要利用无线常规网、无线集群网、无线数据网进行城市消防管区覆盖网、 火场指挥网、灭火战斗网三级消防无线语音协同作战目前其建设网络范围和手持终端的数量无法满足部队在执行多项紧 急任务时图像、语音、数据等信息的实时传输耍求充分利用当前最先进 4G公共移动网络，建设无线宽带多媒体通信系统，完成图像、语音、数据 等多媒体综合调度，有效解决以往350M、短波通信、卫星通信等带來的通 信信号覆盖范围有限、数据传输量小、不稳定筹缺点，实现跨区域协同调 度。

2. 消防部队通信装备现状2. 1 350M无线通信350M无线通信采用的是警用通信的专用频段，也是消防部队最常用的 一种通信方式它采用分米级的电磁波进行通信但由于它采用的是直射 波传播，传播距离不仅受视距的限制，还要受高山和高大建筑物的影响 冃前，消防部队不得不通过建设中转基站、消防站基地台，配备350M车 载电台和手持电台，才能建成覆盖城市管区的350M无线通信网络2. 2短波通信lOO-lOm (1.6-30MHZ)的无线电波被称为短波短波通信利用大气层 中电离层的反射实现几公里的远程通信短波通信的显著特点是抗毁能力 强，不受灾情影响，具备较强的抗毁能力而且，短波通信具有设备简单、 建站速度快、机动性强的优点在实际应用中通过车载台、单兵背负台几 小时就能搭建好一套系统，实现各应急救援现场之间和后方指挥部之间的 通信联络但是短波通信也存在自身的不足：一是可供使用的频段窄，通信容量 小；二是信道差；三是大气和工业无线电噪声干扰严重，无线电噪声干扰 在短波频段的平均强度很高，影响通信质量因此，这些特性决定了短波 通信只能作为一种辅助通信手段，比如在重特人灾害事故，特别是跨区域、 长距离、大范围特大灾害造成基础通信、电力等设施损毁、中断的情况下, 在现场快速建立临时指挥调度通信网络。

2.3卫星通信卫星通信系统是一种微波通信，它以卫星作为中继站转发微波信号， 实现在多个地面之间的通信卫星通信系统通信业务可分为固定卫星系统 和移动通信系统目前，消防部队常用的应急卫星通信手段有两种，一是 商用卫星系统提供的通信终端,铁星卫星、海事卫星等；二是消 防部队利用通信卫星资源组建的卫星通信网卫星通信覆盖广但成本高，且使用复杂以往的消防部队指挥作战手段普遍功能单一、设备复杂在完成基本 语音调度的任务上没有大碍，但是涉及到大数据、宽带传输等则捉襟见肘 随着移动通信技术进入到4G时代，高带宽、高清晰视频、高质量语音等 多媒体指挥调度系统的出现成为可能3. 基于4G网络的跨区域多媒体指挥调度系统3. 1系统简介4G宽带多媒体集群系统的出现这标志着专业通信技术已经演进到了 “宽带多媒体”时代4G宽带多媒体集群系统将提供基于宽带的“视频、 语音、数据”通信业务，通过该平台的多种接入技术融合多种通信网络， 将解决消防部队作业通信中设备种类众多、通信制式复杂的难题，并能满 足新形势下消防跨区域指挥调度的要求以“某詁牌4G宽带多媒体集群系统”为例，该系统由基于NGN的调 度服务器、存储服务器、视频服务器、GPS信息服务器、调度台等功能模 块构成；该系统基本业务功能为视频调度、语音调度、终端位置管理（GPS） 和信息推送。

3.2系统的组网方案3. 3. 2视频业务系统支持视频功能系统可将手持终端的实时监控视频通过经由4G 网络传输回指挥调度中心在调度台上，可对远程视频进行监控1） 视频编码：支持M卩EG4、H263、H263+、H264编码技术2） 视频轮循：支持多路视频同步轮循和本地轮循，并可设置轮循 视频路数以及间隔时间3） 分屏显示：支持视频和数据分屏显示，提供多种窗口布局，可 手动调整或窗口自适应，能够实现焦点突出、全屏放大、多路分屏等生动 的布局效果3. 3. 3非实时视频手持终端、车载台都可以进行本地存储视频，手持终端支持拍照录像 功能，视频也可以实时上传或本地存储3. 3. 4实时视频3. 3. 5视频会议此业务包含即时会议、邀请会议、预约会议等多种形式，与会者可以 通过临时组建会议组的方式进入会议平台，支持应用程序共享、文档共享、 影音播放、文件传输、协同浏览等，为行业内部、行业与伙伴之间沟通提 供多种通信手段利用3G网络开展视频会议业务，使得与会者不受地域 限制3. 3. 6终端位置管理业务当发起该业务时，终端接收卫星定位信号，实时上传至GPS服务器保存，调度台通过查询服务器上GPS数据，通过实时数据处理，实现终端的 实时定位、移动速度测定、电子围栏等业务功能。

3. 3. 7信息推送业务指挥中心可以通过调度台给被调度用户发送文字消息，使用该功能调 度员可以快速发布作业计划，且终端用户可以随时进行调阅在强噪音干 扰环境等不方便语音通信场合，文宁指令调度可以作为语音的很好替代调 度手段指挥中心可以通过调度台给被调度用户发送文字消息，使用该功能 调度员可以快速发布作业计划,且终端用户可以随时进行调阅在强噪音 干扰环境等不方便语音通信场合，文字指令调度可以作为语音的很好替代 调度手段4. 相关技术论证4.1无线网络视频传输QoS的概念移动通信是冃前发展最快的通信系统之一，因其具有独有的灵活性和 随意性而能满足人们的实际需要IP分组网和无线网的多媒体业务将是未 来的主流，传送有一定的QoS （服务质量）保证的实时视频流是多媒体应 用的主要内容移动通信系统的共同点是误码率较高，因此在无线通信系 统开展视频业务要求视频编解码和传输系统能够克服信道的较高误码比、 包丢失以提供QoS保证传统电信网络的建立是先有业务后有网络，因此有QoS保证4G网络 的建立具有不同的思路：先构造网络再开展多种业务但是每增加一种业 务，都要占用一定的网络带宽资源，因此网络必然出现拥塞。

一方面，排 队时延对实时业务造成质量下降；另一方面，因为排队超时的丢包导致质 量下降为了提高网络的服务质量，必须对带宽进行有效管理，QoS就是 针对这种管理实施的策略QoS本身并不增加带宽，只是对带宽进行有效 的管理4.2网络（平台）侧的QoS管理（1） 资源预留管理（集成业务）根据巾请QoS请求进行资源分配，根据带宽资源进行管理RSVP提供 了这一种管理机制2） 优先级管理（区分业务）对网络流量进行分类，根据带宽资源管理策略的准则进行资源分配 为了保证QoS,对丁要求高的业务给与更高的优先级QoS的协议和算法 不是相互排斥和竞争的，它们是相互补充的，它们的制定就是为了用于不 同的网络环境4.3针对终端的QoS解决策略基于网络的解决方法虽然在技术上简单有效，但是在实际工作时有相 当的困难：因为视频业务是端到端的服务，要求网络上的节点都支持QoS 通常是不可能的；所以基于终端的QoS策略是一个可行的方法IP分组网 中的实时多媒体业务在网络中传输时，由于在每一个网络节点中都要进行 路由选择，而且传输包要进行排队导致包传输的时延，延时超过一定时间 后会采取丢包处理这些都对处理的质量造成影响根据网络中降级的原理，基于终端的解决策略主耍有拥塞控制和差错 控制。

1）拥塞控制因为TC卩重传造成的时延対于实时业务质量的影响是不能承受的，通 常采用UDP包来传输实时业务但UDP包没有提供拥塞控制和质量保证的 机制，所以需要在UDP的上层加上拥塞控制的机制这个过程主要是通过 调整视频编码的速度使其适应网络的带宽因为网络的带宽是时变而非同 定的，而且是一个未知量，所以不能直接设定一个编码速率来适应网络状 态通常采用两个方法实时调节：一是窗口法：通过逐渐增大传送的码率, 当发现网络上出现包的碰撞(检测到了丢包)时，再减小发送的码率；另 一是基于速率的方法：先估计网络的带宽资源，再调整编码的冃标速率来 适应网络的状态基于窗口的解决方案会引入类似TCP的重传，这是不能 忍受的我们采用基丁•速率的三类解决方案：基于收端、基于发端和混合 控制2)差错控制对于实时的视频业务而言，视频质量可以降级，但是时延必须保证， 对于视频通信的这种特征引入了很多新机制这些机制可以分为四类： FEC,重传，纠错，掩错其中掩错只在收端完成其它都需耍收端和发 端共同完成5. 结语综上所述，笔者在本文中基于4G移动通信技术，以“某品牌4G宽带 多媒体集群系统”为例，在消防部队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消防部 队业务的全面覆盖，提升消防部队的信息化工作水平，提高消防部队的专 业预防能力和抢险能力。

我们相信，在全体消防官兵的共同努力下，创新 思维，科学发展，消防部队将插上亮丽的翅膀，为和谐社会、幸福家园建 设添砖加瓦参考文献[1]绑正义，范瑜，徐惠钢•现代无线通信技术[M]・北京：高等教育出 版社，2006.⑵郭庆，王振永，故学迈•卫星通信系统[M].北京：电子工业出版社, 2010.[3] 沈琪琪•短波通信[M].西安：西安电子科技大学出版社，2003.[4] 普天宜通消防跨区域多媒体指挥调度系统，2012.。