小草科技4G/5G多卡聚合融合通信设备在消防行业领域解决方案

1 背景介绍

近年来,灭火救援工作呈现出突发性强、技术要求高、处置难度大、作战时间长等特点,尤其是跨区域协同作战越来越频繁，作为综合应急救援队伍的主力军，公安消防部队往往需要公安消防部队调集多个队伍联合作战，作战方式也从平面、线式作战向纵深、立体作战转变, 给指挥调度和应急通信保障工作提出了新的更高要求。

如何获取灾害现场的第一手资料为救援行动提供决策依据，如何在处置灾害事故的过程中保证多个消防队伍协同配合、指令畅通，关键在于解决消防部队灭火救援现场的通信保障问题。

1.1 行业现状

1、多部门协同作战缺乏有效通信手段。在有社会相关力量参与的灭火救援行动中，由于没有跨部门、跨行业的应急通信组织方案，日常沟通、现场通信和应急通信演练机制没有建立，通信设备频率不一致，导致在救援现场不能通过电台进行协同通信，部门间直接、有效的综合作战体系不能及时形成，多数情况下只能是消防部门唱“独角戏”，极大地影响灭火救援统一指挥的效率。

2、部分应急通信装备无法在实战中发挥实效。近年来，消防部队大力开展应急通信保障体系建设，总队、支队配备了短波电台、卫星便携站、卫星通信指挥车等应急通信装备。卫星便携站操作复杂，环境要求高，需多人协同操作，链路建立需向部局申请分配带宽，导致难以在环境复杂的灭火救援现场展开应用；短波电台使用未建立有效的运行机制，为保证通信质量，通信频道必须根据环境、地域来选择，一旦发生重大自然灾害，未预先规定使用频道，难以有效进行跨区域远距离通信。

1.2 行业需求

1、急需解决因基站信号质量及拥堵问题，所产生的低画质传输。

2、要求对传输内容的加密，提高安全性

3、需要对系统支持硬件及软件的升级

4、对硬件、软件费用的减少

2 解决方案

本方案将设备控制端通过无线网络的方式与4G多卡聚合智能融合通信设备连接将高质量实时视频经由Internet传输至云端进行处理，再推送到视频播放端，真正实现高清无卡顿的随时随地直播、预判。1、设备可以满足各类高带宽、高可靠的网络应用要求。通过软硬件对接后，完成高清视频4G无线传输。2、多网融合，避免单网导致的中断风险。

 

通过现场的采集终端，将监控视频以及单兵回传视频通过多卡聚合视频传输设备实时传送给指挥中心；同时进行双向的语音通话；采用多卡聚合视频传输设备在运营商网络环境差的情况下，保障最少单链路传输，确保视频传输网络的通畅；

多卡聚合设备特点：

1. 多路聚合，网速保证

可聚合多路有线、5路/6路4G无线链路、1路5G链路，形成一条高速、稳定、安全的大容量上下行通道。支持移动/联通/电信所有运营商无线网络混用，支持专线/DAL有线链路、卫星链路。

2. 高稳定、便利性

前端传送的数据可以对链路进行更好的优选和负载配置，从而有效规避数据盲发导致的链路拥塞，最大限度利用所有可用信道，形成稳定的通信链路。

3. 高安全性

融合设备将原始数据进行拆包、加密处理后，通过不同通道发送至服务端，根据每个通道通信能力动态调整各个链路负载，终端与服务端还内置VPN，做到数据多达4重保护，传输过程中任一通道的数据都将是无效的。

4. 工业级AP接入

设备内置工业级AP模块，适用于各种环境下的WIFI设备接入/桥接等场景。

2.1 应用介绍

2.1.1 前指视频汇聚应用

前指现场，需要与下端多个单兵终端、后方指挥中心进行通信，需接入多路视频，对无线网络的带宽要求较高。依靠单卡/单网设备，很难满足应用要求，尤其在室外环境下，无线网络复杂多变，更难以保障带宽。该场景下使用多卡聚合智能聚合系统，提升无线网络带宽，保障业务应用。

优势：

ü 多无线链路聚合，提升带宽，保障业务稳定传输。

拓扑如图所示：

2.1.2 方案优势

1) 全兼容3G(WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000)、4G(TD-LTE、FDD-LTE)制式，支持平滑升级至5G网络；

2）同时兼容移动、联通、电信三家运营商的网络、支持多制式多SIM卡；

3）支持扩展以太网、无线局域网WLAN等技术；
4）链路故障切换能力：链路融合中，移动、联通、电信等运营商无线链路互相动态备份。当某一链路中断时，其它成员能够迅速接替其工作。启用备份过程，切换可快速完成，对大部分应用都不会造成影响；

5）通过融合多种无线链路，其容量等于各无线链路容量之和；

6）数据传输安全可靠：可靠的数据传输：数据包在多个通道中同时发送，任一通道异常数据将动态调整至其他通道，不影响整体数据传输；安全的传输方式：把原始数据包拆分后选择不同的网络接口同时发送，截获任意一路数据无法还原本来信息；传输链路加密：所有数据包传输过程中加载私有协议传送至服务器，经过服务器还原后再发送至各平台；提供用户真实地址隐藏，静态源地址，数据加密能力；

7）使用MPTCP多路径TCP传输，聚合效率不低于90%；

8）系统维护及管理,支持远程管理；支持web访问模式，支持SNMP协议；可以对系统的配置通过网络进行远程更改；系统故障时可远程方式诊断和修复。
9）安全传输：认证、授权、加密

3 典型案例

3.1 案例介绍

XXX消防总队实时指挥平台建设方案

本次建设的XXX消防总队、支队实战指挥平台均部署于指挥调度网，横向与互联网通过安全边界实现数据共享与交换。

指挥调度网内，XXX消防总队数据中心通过部署的云计算中心和大数据平台承载XXX消防总队实战指挥平台相关业务应用，实现部局、总队、支队平台三级平台纵向联网应用，指令上下贯通，数据汇聚共享；城市重大事故及地质性灾害事故救援现场的图像、语音和数据通过3G/4G/卫星等无线通信网络，汇聚到XXX消防总队、支队指挥调度网，并逐级向上汇聚到消防局实战指挥平台。

消防信息网内，XXX消防总队现有的一体化业务信息系统按照统一数据汇聚接口，实现基础数据向XXX消防总队实战指挥平台的汇聚。

互联网内， XXX消防总队通过部署实战指挥平台涉消舆情、预警信息对接访问、视讯通等互联网服务，向总、支队移动作战终端和专职队、微型消防站终端提供对接服务，互联网采集的数据资源以及物联网终端采集的数据通过安全边界进入实战指挥平台云计算中心和大数据平台。

实战指挥平台网络架构图

 

 

消防前指方案拓扑图

3.1.1 方案意义

Ø 如果现场单兵信号不好，无法流畅传输视频，实战平台通过多卡聚合视频传输系统实时展示现场通过手机采集的短视频、语音和图像等信息。

Ø 通过现场的采集终端，将监控视频以及单兵回传视频通过多卡聚合视频传输设备实时传送给前方指挥中心，实战指挥平台通过与城市重大事故及地质性灾害事故两大应急通信系统对接，可以给领导提供灾害现场直观的音视频信息。

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