多卡聚合融合通信設備在應急行業領域應用解決方案

? ? ? ?1 背景介紹

我國是災害多發頻發的國家，為防范化解重特大安全風險，健全公共安全體系，整合優化應急力量和資源，推動形成統一指揮、專常兼備、反應靈敏、上下聯動、平戰結合的中國特色應急管理體制，提高防災減災救災能力，確保人民群眾生命財產安全和社會穩定，國家成立了應急管理部、省、市、縣四級應急管理部門。

1.1 行業現狀

由于衛星通信本身的短板無法避免，比如鏈路費比較貴、帶寬不足、在有遮擋和天氣不好的場景下無法建立通信等問題，并且在移動場景下幾乎無法使用。

近兩年通過公眾無線4G通信，很多場景下已經解決了視頻、語音等需求。但是單一運營商無法做到100%信號全覆蓋，在應急事件或者人流量大的情況下更是束手無策，在大部分場景下，單個鏈路的通信能力會急劇下降，依托單個鏈路實現大容量信息的快速傳送變得極為困難。

1.2 行業需求

1、急需解決因基站信號質量及擁堵問題，所產生的低畫質傳輸。

2、要求對傳輸內容的加密，提高安全性

3、需要對系統支持硬件及軟件的升級

4、對硬件、軟件費用的減少

2 解決方案

本方案將使用4G多卡聚合融合通信設備，通過聚合多個小容量通道形成一個大容量通道，把數據先拆包再組包，中間傳輸經由多個不同的鏈路實現，把大的數據高速、穩定、安全的傳送至云端（軟部署），可達到高安全、大帶寬、業務不中斷。

多卡聚合應急行業解決方案

用戶數據（IP報文）發送給聚合通信設備，設備收到用戶報文后，將整個報文作為 一整塊數據（payload）進行加密，重新加上新的 IP 頭（加密隧道的 IP 頭，目的地址統一為聚合服務器的 IP 地址），通過多個物理通道同時發送給聚合服務器。

聚合服務器收到報文后，除去隧道 IP 包裝，并對數據部分進行解密，得到用戶原始的 IP 報 文，對用戶 IP 報文重新排序，恢復用戶原始的 IP 流，之后根據用戶 IP 中的目的地址，按照正確的順序發送給用戶最終想要到達的服務器。

2.1 應用介紹

2.1.1 車載應急指揮應用

通信應急指揮車可作為前指作戰中心，亦可作為作戰單元，接受指揮中心統一調度，其應用包括視頻會議，現場監控視頻回傳、指揮調度等。這就要求通信應急指揮車在室外環境，特別是車載移動場景，有較高的上行帶寬，滿足高清視頻傳輸，同時對無線網絡穩定性，有較高的需求。通過使用智能聚合設備，滿足了通信應急指揮車的數據傳輸要求。

優勢：

ü 多個無線鏈路聚合，提供足夠的上行帶寬。

ü 車載移動環境下，無線傳輸高可靠性。

ü 多運營商網絡融合，避免單運營商基站切換/信號劣化導致的中斷風險。

拓撲如圖所示：

多卡聚合解決方案網絡拓撲

2.1.2 應急指揮箱配合應用

該應用場景，智能聚合設備與公安系統中廣泛采用的單兵應急指揮箱配合使用，由于室外作戰環境較復雜，各運營商各區域、地段網絡覆蓋情況不一，單一運營商網絡很難滿足應用需求。同時，在群體事件、人員密集區域，無線信道十分緊張，智能聚合設備可由幾個運營商網絡的多個鏈路獲取信道資源，最大程度保障業務暢通。

優勢：

ü 室外無線環境高適應性。

ü 多網融合，避免單網導致的中斷風險。

ü 極大提高業務帶寬，提升業務穩定性。

ü 搶信道能力強。

拓撲如圖所示：

2.1.3 前指視頻匯聚應用

前指現場，需要與下端多個單兵終端、后方指揮中心進行通信，需接入多路視頻，對無線網絡的帶寬要求較高。依靠單卡/單網設備，很難滿足應用要求，尤其在室外環境下，無線網絡復雜多變，更難以保障帶寬。該場景下使用智能聚合系統，提升無線網絡帶寬，保障業務應用。

優勢：

ü 多無線鏈路聚合，提升帶寬，保障業務穩定傳輸。

拓撲如圖所示：

2.2 方案優勢

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

2）同時兼容移動、聯通、電信三家運營商的網絡、支持多制式多SIM卡；

3）支持擴展以太網、無線局域網WLAN等技術； 4）鏈路故障切換能力：鏈路融合中，移動、聯通、電信等運營商無線鏈路互相動態備份。當某一鏈路中斷時，其它成員能夠迅速接替其工作。啟用備份過程，切換可快速完成，對大部分應用都不會造成影響；

5）通過融合多種無線鏈路，其容量等于各無線鏈路容量之和；

6）數據傳輸安全可靠：可靠的數據傳輸：數據包在多個通道中同時發送，任一通道異常數據將動態調整至其他通道，不影響整體數據傳輸；安全的傳輸方式：把原始數據包拆分后選擇不同的網絡接口同時發送，截獲任意一路數據無法還原本來信息；傳輸鏈路加密：所有數據包傳輸過程中加載私有協議傳送至服務器，經過服務器還原后再發送至各平臺；提供用戶真實地址隱藏，靜態源地址，數據加密能力；

7）使用MPTCP多路徑TCP傳輸，聚合效率不低于90%；

8）系統維護及管理,支持遠程管理；支持web訪問模式，支持SNMP協議；可以對系統的配置通過網絡進行遠程更改；系統故障時可遠程方式診斷和修復。 9）安全傳輸：認證、授權、加密

3 典型案例

3.1 案例介紹

湖北應急通信車4G智能融合通信方案

本項目建設應急系統使用的4臺通信車，每臺增加1套4G智能鏈路終端，另租用“楚天云”空間增加“智能融合服務平臺”，對接視頻監控、視頻會議、環境監測等系統，將高清視頻、視頻會議、數據監控等回傳至指揮中心，系統設計做到平戰結合、公專結合。絕大部分時間利用公網通信覆蓋范圍廣、三家運營商互補、資費低、使用方便等優勢，提供良好的通信鏈路。針對特別偏遠、特別重大的應急事件使用衛星通信，衛星通信作為4G通信補充鏈路，做到真正零中斷。

3.1.1 建設方案

1) 安能通信指揮車、大冶鐵礦衛星通信指揮車（奔馳）、大冶有色衛星通信指揮車（SUV）、國家危險化學品應急救援武漢石化隊通信指揮車，每臺車增加1套4G智能鏈路終端。

2) 租用“楚天云”作為智能融合通信平臺，與各視頻監控、視頻會議系統對接。

3.2 案例介紹

福州市XX社區融合系統應急指揮平臺項目

本項目采用融合通信技術、數字音頻技術等現代化的指揮中心信息化技術，在馬尾區應急管理局應急指揮中心建設融合通信指揮平臺和融合通信系統配套硬件，采購融合通信應急保障服務，實現馬尾區不同類型的通信系統接入，達到各個通信網絡、各種通信手 段互聯互通、統一調度。

3.2.1 建設方案

平臺總體架構

小草科技多卡聚合平臺整體架構

多卡聚合路由傳輸拓撲

多卡聚合路由傳輸拓撲

在地震救災、森林火災、應急救援等場景下，應急指揮車通過安裝車載多卡聚合路由，可提供應急現場無線網絡覆蓋，和現場指揮調度功能快速搭建前方指揮所，在提供區域通信保障的同時滿足應急現場音視頻采集、單兵指揮、救援任務分派等應急需求。同時也可依托衛星、4G、MESH自組網等傳輸鏈路實現與后方指揮中心的音視頻互通，實現前后方聯動指揮和業務協同，形成救援一線現場&現場指揮所&后方指揮中心的多級聯動。

硬件解決方案：

Banana Pi 1路5G+5路4G多卡聚合網關設計

Banana Pi 1路5G+5路4G多卡聚合網關設計

Banana Pi 4路4G多卡聚合網關設計

Banana Pi 4路4G多卡聚合網關設計

Banana Pi 1路5G+3路4G多卡聚合網關設計

Banana Pi 1路5G+6路4G多卡聚合網關設計

Banana Pi 1路5G+6路4G多卡聚合網關設計

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