移动互联网、物联网和PDT数字集群通信技术

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,移动互联网、物联网和,PDT,数字集群通信技术,公安消防部队第八期信息通信岗位干部师资及第二期无人机操手培训班,目录,课程导论,常用无线通信技术介绍,消防无线通信应用探讨,交流,课程导论,课程目标,既来之，则安之,：空杯心态,知者不惑,：无线通信技术,学而不思则罔,：技术与应用探讨,学而时习之,：技术与应用结合,三人行，必有我师,：教学相长,课程导论,应用场景,值守,途中,救援,战评,灾后,课程导论,能力需求,语音,视频,信息,环境,数据,课程导论,技术基础,PDT,LTE,物联网,移动互联网,自组网,课程导论,能力建设,公网,后指,即设,语音,专网,前指,机动,视频,目录,课程导论,常用无线通信技术介绍,消防无线通信应用探讨,交流,常用无线通信技术,G,Generation,PDT,Professional Digital Trunking,LTE,Long Term Evolution,PDT,常用无线通信技术,数据,语音,关键型,必须具备超强的生存能力,服务必须极端可靠,语音,语音是人类语言的声学表现，是人类交流信息最自然、最方便、最有效手段,在紧急情况下，对公共安全组织而言，语音通信能力仍然是唯一最有力的工具，以确保第一时间紧急反应应变和保护人民生命财产安全,图像和视频是对现实世界最好的客观描述手段，真实反映第一现场的实际情形，极大提高决策效率与质量,基于网络技术的警务应用将各类信息系统紧密链接在一起，紧急情况下能极大的提高各公共安全参与单位协同作战和资源动员力量,数据,专网语音通信核心特色,瞬间通信,一按即通,群组通信,一呼百应,手机对讲,直通,转信台（常规对讲）,发,A,收,B,收,A,发,B,发,A,收,B,发,A,收,B,中转,基于,IP,互联的转信台,IP NETWORK,IP NETWORK,IP NETWORK,1,2,3,Application,server,1010101,1010101,F3,F2,F1,F1,、,F2,、,F3,可以是在不同频段,可接一个或多个调度中心,可以将两时隙全部设为全局通道或者一个用作本地通讯一个用作全局通道,目前中低端市场最为主要的组网模式,无法实现无缝过网切换,重叠覆盖区选站不稳定，容易造成通话终端,基于,IP,互联的同频同播转信台,IP NETWORK,IP NETWORK,IP NETWORK,1,2,3,Application,server,1010101,1010101,F1,F1,F1,同频同播控制器,多个信道机用同一频率覆盖同一个区域,一般需要一个同频同播控制器,一般的产品需要定期做频率校准,可以实现无缝过网切换,可以实现下行信号场强叠加,较适合频率资源有限条件下的狭长区域覆盖,一般是消防、公安等政府部门做应急指挥用,什么是无线集群,无线集群是从常规调度系统发展过来的、具有信道自动指配功能的无线调度系统,模拟集群通信系统是指在无线接口采用模拟调制方式进行通信的集群通信系统。世界各主要国家都设定了模拟集群的退出时间表。,数字集群通信系统是指在无线接口采用数字调制方式进行通信的集群通信系统。数字集群具有频谱利用率高、通话质量高、安全可靠、增值业务多等特点，是集群系统发展主流。,17,无线集群与常规对讲的区别,18,PDT(Professional Digital Trunking),专业数字集群,20,PDT,发展历程,2010,年,9,月，经工信部部长办公会批准，,PDT,标准作为工信部、公安部联合制定项目，由工信部上报国家标准委。,2010,年,12,月，国家标准委正式批复,2,项数字集群通信系统技术规范制定计划。,2011,年,1,月，公安部金盾办 “金盾工程”二期标准规范项目，批准了,6,项,PDT,数字集群部标制定任务。,2012,年,1,月，国家标准委正式批复,3,项数字集群通信系统技术规范制定计划。,2013,年,1,月，公安部通信标准委员会批复,3,项数字集群通信系统技术规范制定计划。,2014,年,6,月，公安部正式废止了原有的,Tetra,标准。,PDT,技术优势,全数字集群技术,22,数字集群通话质量高,数字集群终端使用时间长,数字集群用户容量大,数字集群安全性能好,数字集群业务类型多,PDT,在消防中的应用,解决频率资源不足问题,喊得通就能找的到,通话更清晰,收发短报文,调度更灵活,超级组呼叫,超级组呼叫时，无论被叫组用户是否在通话都能即可加入该组通话,控制,A,基站,1,B,2,警员,警员,分局长,A,警员,警员,分局长,B,A,组,B,组,超级组,3,局长,超级组,910,局长、分局长,A,、分局长,B,为超级组（组号,910,）成员,广播呼叫,警员,1,警员,2,所长,A,局领导,局领导发起广播呼叫，被叫只能听不能讲话,警员,3,警员,4,所长,B,抢信道呼叫,当信道繁忙时，高等级组强拆低等级组通话信道 通话,局领导,指挥中心,派出所所长,警员,警员,警员,基站,指挥中心,派出所所长,局领导,警员,警员,高级组,普通组,控制,抢话权呼叫,局领导,指挥中心,派出所所长,警员,警员,警员,派出所所长,局领导,高等级用户强制关闭低等级用户,PTT,话权并讲话,抢用户呼叫,高等级组通话时，可将组成员呼出，原通话组不中断,警员,警员,所长,A,警员,警员,所长,B,指挥组,A,组,B,组,控制,1,基站,A,组,2,B,组,3,指挥组,局领导,主从组呼叫,主组呼叫时，无论从组是否通话都加入主组通话,警员,警员,派出所所长,警员,警员,派出所所长,全局组,（主组）,A,组,（从组）,B,组,（从组）,控制,A,基站,1,B,主从,指挥中心,警员,警员,派出所所长,C,组（从组）,3,全局组为主组，,A,组、,B,组、,C,组为从组,2,相关部门临时联合工作,基站信道数不够用,警员,警员,派出所所长,警员,警员,派出所所长,901,组,902,组,控制,基站,1,2,警员,警员,派出所所长,903,组,3,指挥中心,调度台,基站,组合并通话,901,组呼叫,902,组呼叫,903,组呼叫,指挥中心调度台指令,901,组、,902,组、,903,组合并在一起通话,调度台将分属不同通话组的用户临时组成一个组通话,警员,1,警员,2,所长,A,警员,3,警员,4,所长,B,901,组,902,组,警员,5,警员,6,所长,C,903,组,基站,动态重组通话,950,组,指挥中心调度台指令,所长,A,、警员,1,、警员,2,、警员,3,、警员,6,临时分配,950,组号,呼叫,950,组,指挥中心,调度台,环境侦听通话,当警员有危险时，调度台强制打开被监听警员对讲机,PDT,，监听对讲机周边声音,基站,调度台,强制对讲机打开,PTT,发射,市场上主要,PDT,产品,万格通信,海能达,海格承联,广州维德,中兴高达,LTE,常用无线通信技术,数据,语音,关键型,警用数字集群必须具备远超,商业网络系统的生存能力,警用数字集群提供的各项服务,必须极端可靠,语音,语音是人类语言的声学表现，是人类交流信息最自然、最方便、最有效手段,在紧急情况下，对公共安全组织而言，语音通信能力仍然是唯一最有力的工具，以确保第一时间紧急反应应变和保护人民生命财产安全,图像和视频是对现实世界最好的客观描述手段，真实反映第一现场的实际情形，极大提高决策效率与质量,基于网络技术的警务应用将各类信息系统紧密链接在一起，紧急情况下能极大的提高各公共安全参与单位协同作战和资源动员力量,数据,专网通信发展方向,越来越快,语音对讲,宽带数据（,2Mbps,）,实时交互,3G,2G,语音对讲,窄带数据（,50Kbps,）,短消息,语音对讲,模拟,MPT1327,可视对讲,高宽带,（,100Mbps,）,高清视频,4G,B-TrunC,数字化,1.,宽带化,2.,2+4,融合,3,.,无线通信发展之路,榨取带宽,LTE,关键技术,不是所有宽带都叫,LTE,频谱灵活,支持更多的频段,灵活的带宽,(1.4MHz20MHz),灵活的双工方式,先进的天线解决方案,分集技术,MIMO,技术,Beamforming,技术,新的无线接入技术,OFDMA,SC-FDMA,LTE,架构,能力强，但很低调,高带宽,20M,带宽下：,DL: 100Mbps; UL: 50Mbps,更高的频谱效率,:,HSDPA,的,3-4,倍, HSUPA,的,2-3,倍,更宽广的业务平台，更丰富的业务功能,低时延,广覆盖,更安全,LTE,协议定义了,100km,的覆盖能力,先进的多天线技术，如,Beamforming,等进一步增强空口性能,扁平化系统架构,CP: 100ms UP:5ms,2G/3G,覆盖,LTE,覆盖,更佳用户体验,完美实现宽带化,硬件端到端加密,采用,LTE,协议,安全机制,AS,NAS,接入鉴权,遥毙复活,TD-LTE,技术优势,国内外宽带网络的发展情况,国内外宽带网络的发展情况,LTE,应急应用发展方向,移动化,PDT,与,LTE,的比较,大区制,速率,3.2K,终端单一,擅长语言,中小区制,速率,50M,终端多样化,擅长数据,？,全球首个宽窄带融合数字集群解决方案,“,2+4,”业务,核心网,eUTRAN,“2+4”,终端,ZiLTE,业务,ZiLTE,终端,BTS,PDT,业务,核心网,PDT,终端,语音对讲,手持终端,车载台,eUTRAN,核心网,ZiLTE,基站,ZiLTE,基站,地图定位,文本短信,多媒体调度,地图定位,视频对讲,互联网,语音对讲,文本短信,eTC,eTC,PDT,基站,eTC,PDT,+ZiLTE,基站,上网卡,CPE,无线监控,LTE,模块,车载台,手持终端,融合手持,终端,PDT,与,LTE,融合解决方案,移动互联网,常用无线通信技术,什么是移动互联,移动互联网,=,移动通信,+,互联网,从终端的定义：用户使用手机、上网本、笔记本电脑、平板电脑、智能本等移动终端，通过移动网络获取移动通信网络服务和互联网服务,从技术层面的定义：以宽带,IP,为技术核心，可以同时提供语音、数据、多媒体等业务的开放式基础电信网络,移动互联,连接,互动,传播,移动互联与桌面互联网与移动网,移动互联与传统互联网的比较,移动互联网应用,-,消防警务通,移动互联网应用,-,广域对讲,运营,商,移动网络,eChat,广域集群业务服务器,eChat,广域集群调度,管理台,Internet,eChat,终端设备,物联网,常用无线通信技术,物联网的概念,物联网的英文名称叫“,The Internet of things,”，顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”,物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，它利用感知技术与智能装臵对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策目的。工业和信息化部电信研究院,。,物联网发展历史进程,2009,“,感知中国,”,2008,IBM,“智慧地球”,2005,国际电信联盟,ITU,互联网报告,2005,：物联网,，指出无所不在的“物联网”通信时代即将来临,1995,Bill Gates ,未来之路,物物互联,感知中国发展进程,2009,年,8,月，,温家宝视察无锡中科院物联网技术研发中心时指出，要尽快突破核心技术，把传感技术和,TD,的发展结合起来,；,12,月，,传感网列入,国家中长期科学与技术发展规划,(2006,2020,年,),。,2010,年,两会报告上首次提及物联网。,2011,年,首批,5,亿元物联网专项资金启动。,2012,年,工信部发布,物联网“十二五”发展规划,。,2013,年,1,月，住建部公布首批,90,个智慧城市试点名单；,2,月，国务院公布,关于推进物联网有序健康发展的指导意见,；,9,月，发改委、工信部、教育部等联合发布,物联网发展专项行动计划,。,物联网的定义,物联网的本质,物联网的本质就是,将,IT,基础设施融入到物理基础设施中,，也就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成所谓“物联网”，实现实时的、智慧的、动态的管理和控制。,62,物联网核心技术,通过信息传感设备，按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯,实现智能识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络,接入网,物联网,射频识别,RFID,条码,二维码,传感网,WSN,短距离,无线网络,实时定,位系统,下一代互联网,Internet,物联网核心技术,-RFID,射频识别（,RadioFrequency Identification,，,RFID,），又称电子标签，是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。,射频识别技术,RFID,利用射频方式进行非接触双向通信，实现人们对 各类物体或设备,(,人员、物品,),在不同状态,(,移动或静止,),下的识别和数据交换。与早期的接触式识别技术不同，,RFID,系统的射频识别卡和读卡器之间不用接触就可完成识别,。,全面感知,可靠传输,智能处理,感知,传输,智能,利用,RFID,、传感器、,二维码等能够随时随地,采集物体的动态信息。,通过网络将感知的各种,信息进行实时传送。,对海量数据进行分析、,处理和控制，真正达到,人物沟通、物物沟通。,物联网的特征,物联网体系架构,对象的智能标签。,通过二维码，,RFID,等技术标识特定的对象，用于区分对象个体，例如在生活中我们使用的各种智能卡，条码标签的基本用途就是用来获得对象的识别信息；此外通过智能标签还可以用于获得对象物品所包含的扩展信息，例如智能卡上的金额余额，二维码中所包含的网址和名称等。,环境监控和对象跟踪。,利用多种类型的传感器和分布广泛的传感器网络，可以实现对某个对象的实时状态的获取和特定对象行为的监控，如使用分布在市区的各个噪音探头监测噪声污染，通过二氧化碳传感器监控大气中二氧化碳的浓度，通过,GPS,标签跟踪车辆位置，通过交通路口的摄像头捕捉实时交通流程等。,对象的智能控制。,物联网基于云计算平台和智能网络，可以依据传感器网络用获取的数据进行决策，改变对象的行为进行控制和反馈。例如根据光线的强弱调整路灯的亮度，根据车辆的流量自动调整红绿灯间隔等。,物联网的应用模式,物联网的典型应用,68,台站数据管理系统,野外观测系统,模型模拟系统,数据传输与数据分析,中国陆地生态系统碳循环集成研究,案例,1,生态环境监测系统,大连机场的人员识别通道示范系统，已成功实施。,2009,年,-2010,年将首先在中国民航的,10,个机场进行推广使用，目前深圳机场、上海虹桥机场、浦东机场也已实施。,案例,2,机场人员识别通道系统,案例,3,太湖水资源监测系统,采用水质传感器检测探头、在线监测仪、监测站管理中心，在线实时监测水质的,pH,、溶解氧、温度、浊度、电导率、,TDS,、盐度、氯离子、硝酸根离子、钙离子、钾离子、氟离子和氮气等指标。,案例,4,智能家居,案例,5,上海无线政务专网,项目概况,网络频率：初期,10MHz,带宽,1457,1467MHz,，后期再提升为,20MHz,带宽,1447,1467MHz,。,网络规模：整体规划规模,2800,多个基站，一期,600,多个基站,建设进展：第一期的建设正在进行之中。,业务规划,实现宽带多媒体集群业务。,消防,FAS(Fire Alarm System),火灾报警系统宽带升级，建立了城市火灾自动报警信息中心、联网单位与,119,消防指挥中心一体化消防监控系统，实行全天候监测。,直升机低空覆盖，空中高清视频回传，实现城市应急联动地空一体。,应急通讯车通过,eICIC,技术，和附近大网基站实现动态资源协调，实现固定机动一体，有效应对突发、大规模事件。,物联网在消防中的应用前景,城市消防物联网,消防物资管理,战场环境感知,智能士兵,电子嗅探,无线自组网,常用无线通信技术,MESH,Mesh,网络即”无线网格网络”,它是“多跳（,multi-hop,）”网络，是由,ad hoc,网络发展而来，是解决“最后几公里”问题的关键技术之一。他是一个动态的可以不断扩展的网络架构，任意的两个设备均可以保持无线互联,与,mesh,网络类似的，是,ZigBee,技术，但是该技术属于窄带技术，传输带宽低于,0.1Mbps,，而,mesh,网络的最高带宽可以达到,20-100Mbps,MESH,网特点,自组织,：,Mesh,网络设备是点对点传输，无需基站，多台设备上电后即会自动组建一张网络，互相之间可直接通信,自适应,：,当点对点通信距离过远或有过多的遮挡时，可以通过其他,mesh,设备进行中继跳接，把单跳不可视变成可视，距离过远变成距离适中,自愈合,：,Mesh,设备靠近已有,mesh,网络会自动加入其中，成为其中一员，作为中继或者收发终端，,mesh,设备远离或者断电，业务会自动切换，通过其他正常工作的设备进行中继传输,速率折损,：,带宽会折损一半，但是即便如此，在需要远距离和高穿透的场景下，中继多跳的效果仍然要比一跳的效果好很多,关键技术,-无线,MESH,技术,没有基础网络,多跳特性,抗毁性强,自组网、自适应、自愈合,关键技术,-无线,MESH,技术,说明,：,网状结构,自动寻找最佳路径,单点故障，自动愈合,自动负荷均衡,动态,MESH,示意,PDT,LTE,移动互联网,物联网,无线自组网,小结,目录,课程导论,常用无线通信技术介绍,消防无线通信应用探讨,交流,几个问题的探讨,能力建设,公网,后指,即设,语音,专网,前指,机动,视频,公网与专网,公网：微蜂窝网络,专网：大区制覆盖,结合场景考虑,应用场景,值守,途中,救援,战评,灾后,基本结论,值守、途中、灾后（环境稳定）公网为主，专网为辅,救援（环境易变）专网为主，公网为辅,语音为主，视频为辅。救援阶段需要更多的视频信息,即设为主，机动为辅。救援阶段需要机动组网,救援阶段需要前指为主。,值守、途中、灾后,以,PDT,技术实现消防一级、二级网数字化改造,以基于移动互联网的广域集群对讲、消防警务通提升勤务保障能力,移动互联网应用,-,消防警务通,移动互联网应用,-,广域集群对讲,运营,商,移动网络,eChat,广域集群业务服务器,eChat,广域集群调度,管理台,Internet,eChat,终端设备,广域集群对讲系统,救援,构建现场应急网,即设系统与速设系统结合,专网系统与公网系统结合,宽带系统与窄带系统结合,语音业务与数据业务结合,箱子总动员,箱子大行军,箱子大阅兵,箱子大作战,头重脚轻,顾此失彼,火场,前指,后指,多种类单兵，每种都自带端到端无线通信模块,天线林立，通信简陋，通信距离近,采用相同的通信技术,和频率，多个单兵之间存在严重的无线干扰,每个单兵装备上都存在通讯模块，装备负载重，单兵设备成本高,烟囱式业务，多种业务协作困难,现场指挥员必须同时使用多个业务系统,多个业务系统不能统一呈现、统一管理,多种类单兵采集数据不能融合应用,无法给后方指挥中心全面信息,火场,前指,后指,3G,公网,公网图传不可靠,基于,3G,公网通信，全部远程回传后方指挥中心，由后,指,调度前,指,前方指挥部不能第一时间掌握现场情况，,做出快速反应,在同一作战方向、同一作战区域,容易,造成,公网,拥塞甚至基站瘫痪,终端愈多，网络愈慢，图像愈差。,独立式单兵，烟囱式应用，公网图传,融合式通信，融合式应用，公专网结合,现场通信,网络化,现场应用,平台化,现场装备,标准化,可,管,：网络设备可管理,可,控,：用户接入可控制,可,延,：网络覆盖可延伸,可,视,：现场网络直观化,可,调,：现场网络可调整,现场应急网特点,现场应急网设备特点,小,：体积小、重量轻、模块化、功耗低,快,：方便投放,专,：主流通信技术，与业务解耦,网,：网络型设备，非点对点传输,应用平台功能特色,统一呈现,：以指挥员视角集中呈现功能,接口开放,：各类业务可以接入,插件化,：业务模块插件化,多元,化,：终端接入多元化,统一网络,-,打造健壮数据链,信息港,指挥机,50KM,语音、报文,远程报文,短波电台,短波电台,智能盒,数据链,空呼,热成像,布控球,布控球,无人机,三维定位,对讲,生命体征,现场组网示意图,统一网络,-,现场数据链,LTE,无线便携设备,Mesh,主站,智能盒,Mesh,从站,Mesh,从站,Mesh,单兵,建筑物内部延伸,大功率,LTE,做,现场广覆盖骨干网,Mesh,做建筑物,内部覆盖延伸网,多个中队各自组建独立,Mesh,网，支队总队组建,LTE,专网并接入中队,Mesh,网,LTE,专网通过智能盒与,Mesh,基站对接,Mesh,主站,智能盒,Mesh,从站,Mesh,从站,Mesh,单兵,建筑物内部延伸,3G/4G,公网,智能盒,智能盒,5KM,覆盖,统一网络,-LTE,无线骨干覆盖设备,LTE,无线控制模块,LTE,无线射频模块,网络制式,重量,功率,用户容量,TD-LTE,10Kg,200,网络制式,频段,重量,功率,TD-LTE,400,M,10Kg,150W,车载,MESH,无线延伸基,站,主要特性：,车载可靠性设计,24019035mm,9-36V,直流供电,功耗,10W,对外提供,RJ45,接口,内置本地标准,WiFi,发射功率,500mW,（,27dBm,）,防护等级,IP31,主要特性：,IP66,防护等级,防雷设计,28522279mm,IEEE802.3at,，,POE,供电,功耗,25W,2,个,N,型天馈口，,1,个,RJ45,网口,发射功率,1W,（,30dBm,）,抱杆安装,便携无线室内延伸基站,统一接入,-,打造单兵智能盒,多种网络自动切换,公网：,2G/3G/4G,专网：,LTE,、,Mesh,多种外设扩展能力,无线：,WiFi,有线：,RJ45,、,USB,内置电池,工作时间不低于,46,小时,三防设计,IP65,可管理,状态指示：接入状态、信号状况、电池电量,设备管理：网络选择、外设启停、,SOS,统一应用集成,-,打造信息港,操作系统,数据库,物联网,平台,管理平台,调度平台,策略管理,SDK/API,空呼,/,定位,视频调度,可视对讲,指挥中心数据,其他应用,一机三屏,-,通信调度员,统一业务平台,PAD,指挥终端,-,现场指挥员,物联数据融合模块,物联数据高度集成,空呼,三维定位,生命体征,指挥中心数据集成,警情,资源,危化品,预案,分组展示,安全撤离,音视频调度,人员、车辆定位,框选呼叫,即时信息沟通,视频回传,音视频调度,覆盖测试,楼上建筑部分除南侧电梯附近外，覆盖基本无死角,，,覆盖盲区参见下图的红框部分；,地下采用,Mesh,覆盖，地下一层可正常视频，地下二层有信号，但视频有卡顿,安徽马鞍山万达广场，地上建筑,4,层，地下建筑,2,层,万达广场周围覆盖效果图如,上,所示,蓝色部分为集群对讲能够进行的区域，,红色部分为视频上传都能进行的区域,小结,公网,后指,即设,语音,专网,前指,机动,视频,值守,途中,救援,战评,灾后,目录,课程导论,常用无线通信技术介绍,消防无线通信应用探讨,交流,