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新一代警用寬帶集群多媒體終端
2015年11月，中國自主設(shè)計研發(fā)的警用寬帶集群多媒體終端EP680，憑借其緊湊簡潔的造型設(shè)計和實用創(chuàng)新的功能設(shè)計，從來自48個國家的4322件參賽作品中脫穎而出，一舉斬獲德國“iF Product design award”2014年度產(chǎn)品設(shè)計大獎！這是中國首個獲得iF設(shè)計大獎的專業(yè)寬帶集群多媒體終端，也是中國在專業(yè)寬帶集群產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域的一次重大歷史性突破，更是世界對中國企業(yè)在技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品創(chuàng)新方面所獲成就的一次充分認可。
1. 設(shè)計背景
近年來，隨著北京奧運會、上海世博會、廣州亞運會等大型活動的不斷增多，地震、冰雪災(zāi)、交通事故等各種自然災(zāi)害、安全事故、群體事件、突發(fā)事件的頻繁發(fā)生，社會維穩(wěn)和搶險救災(zāi)形勢嚴峻。這種形勢下，公安部門作為穩(wěn)定社會環(huán)境與保障經(jīng)濟快速發(fā)展的堅實后盾，國家和人民對其快速反應(yīng)、準(zhǔn)確判斷、協(xié)同作戰(zhàn)能力都提出了更高的要求。當(dāng)發(fā)生緊急事件時，指揮中心的每一個決策都至關(guān)重要。因此，能否及時得到準(zhǔn)確的第一手信息，是決策有效與否的關(guān)鍵因素之一。為了提高決策的準(zhǔn)確性、正確性和實時性，指揮中心需要及時獲得現(xiàn)場的圖像、視頻、語音等信息。
目前一線警員使用的通信工具以語音集群終端為主，對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持能力有限，而支持視頻監(jiān)控的終端往往體積大、功能單一、系統(tǒng)容量小、集成度低、不方便攜帶。一線警員往往需要攜帶多個終端設(shè)備，分別用于語音通信、上網(wǎng)查詢和上傳數(shù)據(jù)、視頻采集等，與公安部門對終端設(shè)備的便攜性要求相差甚遠。因此，如果能設(shè)計一款同時支持專業(yè)語音集群、高速數(shù)據(jù)傳輸和視頻采集回傳等功能于一體的專業(yè)寬帶集群多媒體終端，將大大提升公安干警的執(zhí)勤能力，提高一線干警的工作效率，加快對突發(fā)事件的反應(yīng)速度，有利于提升警用公安裝備的科技水平。
為了滿足公安部門對上述應(yīng)用的急迫需求，鼎橋通信技術(shù)有限公司憑借在TDD領(lǐng)域的多年技術(shù)積累，應(yīng)用先進的TD-LTE 4G無線通信技術(shù)，針對公安部門的實際應(yīng)用需求，自主研發(fā)了全球首款專業(yè)寬帶集群多媒體終端EP680。正是因為對公安用戶需求的深刻理解，EP680才獲得iF組委會的高度認可。
EP680整體介紹
作為新一代寬帶集群多媒體終端，EP680除了具有傳統(tǒng)集群的語音集群功能外，還支持高清視頻調(diào)度、寬帶接入、位置定位、短信/彩信等寬帶多媒體業(yè)務(wù)。在外觀設(shè)計方面，無論是整機還是細節(jié)設(shè)計，都充分考慮了公安干警的實際工作環(huán)境，做到輕便、耐用、易用，成為寬帶智能集群終端中一款“內(nèi)外兼修”的裝備利器。
圖1：EP680整體介紹
值得一提的是，這款終端的核心芯片，是由鼎橋自主研發(fā)、設(shè)計生產(chǎn)的，無論是制造工藝還是功能設(shè)計，都已經(jīng)達到芯片行業(yè)的世界領(lǐng)先水平。由于核心技術(shù)芯片掌握在中國人自己手中，公安部門可根據(jù)應(yīng)用需求選擇不同的加密硬件和加密算法，從底層對語音、視頻及數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)進行更高安全級別的加密，徹底解決了國外數(shù)字集群廠商不對中國開放加密算法的難題，使我國在公共安全應(yīng)用中的通信保密級別得到實質(zhì)性提高。
圖2：業(yè)界首款基于TD-LTE寬帶集群芯片
3.設(shè)計亮點
就終端而言，其設(shè)計的一個基本原則是要符合客戶的使用習(xí)慣。但是為了支持諸多的多媒體業(yè)務(wù)，寬帶集群終端必須在硬件設(shè)計上做出改變。在硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，設(shè)計人員做了深入調(diào)研和大膽創(chuàng)新，從設(shè)計之初就劍指國際一流水準(zhǔn)，力爭從開始就具備最先進的架構(gòu)和理念。最終，設(shè)計人員借鑒傳統(tǒng)集群終端輕便、耐用、大旋鈕等優(yōu)點，并結(jié)合使用者習(xí)慣，增加了寬帶集群需要的高清攝像頭、攝像鍵、大顯示屏等新功能，主要設(shè)計亮點如下：
對多媒體業(yè)務(wù)完美支撐
前置130萬像素攝像頭和后置500萬像素高清攝像頭，使得掛帶和手持情況下，都能方便的進行視頻采集。專用的視頻拍攝鍵，可以提供良好的視頻拍攝體驗，按鍵的手感設(shè)計不同于PTT按鍵，避免誤操作。 屏幕采用2.4寸半透半反 QVGA，提供良好透過率的同時，可保證陽光下可視。采用雙MIC降噪， 即使在強噪音背景下仍然可以提供高清晰的話音質(zhì)量。
圖3 EP680后置高清攝像頭
美觀耐用造型硬朗，使用低調(diào)的黑色，如武器般強悍并值得信任。外觀面采用材質(zhì)本色，耐磨耐用。軟硬膠一體型，不同的材質(zhì)感覺及亮霧面的處理，體現(xiàn)出產(chǎn)品的高端品質(zhì)感。另外，防護等級到達IP67水平，能在水下1米浸泡30分鐘，可靠性符合美軍標(biāo)MIL-STD 810F，可承受8個循環(huán)1.5米6面跌落，能夠很好的滿足公安干警在各種惡劣環(huán)境下的正常使用需求。
圖4 EP680水中視頻調(diào)度
操作便捷頂部的旋鈕作為組合旋鈕用于音量調(diào)節(jié)和選組，尺寸較一般集群終端更大，使得操作更加省力，同時給緊急呼叫鍵留有足夠的操作空間，戴手套也能靈活操作。電池蓋采用撥鈕的固定方式，不用額外的工具就能進行電池拆卸。底部有座充接口，并針對行業(yè)用戶的特殊性，預(yù)留了管理固資的標(biāo)簽位。
圖5 EP680組合旋鈕和電池蓋設(shè)計
· 攜帶輕便
雖然EP680的功能較傳統(tǒng)集群終端有了大大增強，但是它在整體設(shè)計上依然緊湊，高度和重量與同類終端相當(dāng)，公安干警能夠很好的握持和操作，方便隨身攜帶。局部的造型凸起和軟質(zhì)材料的應(yīng)用，提供了良好的防護性和握持感且不易滑落。另外，它還配置了背夾，方便的佩戴在腰帶或者肩上。并使用了可拆卸背夾設(shè)計，背夾膠塞則保證了不裝背夾時產(chǎn)品的完整性。
圖 6 EP680用戶使用
· 豐富的連接支持
EP680支持USB、藍牙、WIFI熱點等連接方式，方便與外接專用高清攝像頭、耳機、手咪、電腦、PDA等設(shè)備連接，提供豐富的外設(shè)連接支持。
4.功能介紹
EP680不僅有出色的工業(yè)設(shè)計，在業(yè)務(wù)功能上也非常契合公安部門的實際應(yīng)用需求。它不但可以同時支撐專業(yè)語音集群、視頻采集、視頻存儲、視頻回傳、視頻播放、定位、短信/彩信等多種多媒體業(yè)務(wù)，還支持高級別的硬件加密方案，以滿足公安部門對通信安全性的特殊要求。其主要功能簡要說明如下：
· 高清視頻回傳
近年來，公安部門對“可視化指揮”的需求越來越強烈�？梢暬笓]是指將緊急突發(fā)事件現(xiàn)場的視頻信息實時回傳到指揮中心，同時支持現(xiàn)場與指揮中心之間的實時雙向語音交流。這樣，決策人即使不在事發(fā)現(xiàn)場，也可以快速、準(zhǔn)確、可靠地實現(xiàn)對現(xiàn)場事件的準(zhǔn)確判斷，以實現(xiàn)信息圖像化、實時化、數(shù)字化，決策智能化、科學(xué)化，大大提高公安部門對突發(fā)事件處理的技術(shù)水平和管理效率。
EP680完美滿足了“可視化指揮”的需要，專業(yè)寬帶集群多媒體終端配置前后兩個攝像頭，能夠在事發(fā)地點實時進行視頻采集。公安干警可以選擇將采集的視頻保存在本地，在后續(xù)的辦案過程中使用；也可以選擇將視頻信息通過無線基站實時回傳到指揮中心。指揮中心調(diào)度員可以將回傳的視頻圖像實時投放到指揮大廳電視墻上，以便領(lǐng)導(dǎo)及時了解現(xiàn)場的情況。
相對于采用固定攝像頭回傳視頻的方式，其優(yōu)點是機動、靈活、部署方便，不受電源、光纖傳輸?shù)瓤陀^條件限制，做到監(jiān)控?zé)o死角，有效提高了公安部門對緊急突發(fā)事件的應(yīng)對能力。
· 視頻調(diào)度/對講
當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)或者其他警務(wù)人員不在指揮中心，也不在事發(fā)地點現(xiàn)場，但需要及時了解現(xiàn)場信息。在使用傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的情況下，這個問題很難解決。
寬帶集群專網(wǎng)解決方案基于4G LTE技術(shù)，可以提供超大的傳輸帶寬，通過調(diào)度中心控制，將事發(fā)現(xiàn)場所在終端上傳的視頻信息，實時轉(zhuǎn)發(fā)到指定的EP680手持終端上。EP680配置2.4寸彩色屏幕，可以將實時接收的視頻信息清晰展示在屏幕上。指揮人員將不會受限于工作場地，可以隨時獲取現(xiàn)場語音、視頻、數(shù)據(jù)等相關(guān)事件信息，實時把握現(xiàn)場警員部署情況、現(xiàn)場工作情況和事件進展，為下一步的行動決策提供重要依據(jù)。視頻調(diào)度/對講功能進一步提高了視頻監(jiān)控的靈活度，有利于公安干警之間的信息傳輸共享。
除了通過調(diào)度臺的視頻調(diào)度，EP680之間，可直接進行點對點視頻對講。干警之間不需要指揮中心協(xié)助，也能輕松快捷地實現(xiàn)視頻通信。
· 專業(yè)語音集群功能
集群通信系統(tǒng)是多個用戶(部門、群體)共用一組無線電信道，并動態(tài)使用這些信道的專用移動通信系統(tǒng)。集群通信系統(tǒng)呼叫接入快、群組內(nèi)用戶共享前向信道、采用半雙工通信方式，PTT方式、支持私密呼叫和群組呼叫。呼叫和講話時，需按住PTT鍵，被叫不需摘機。由于集群通信系統(tǒng)具備特有的調(diào)度功能和組呼功能以及快速呼叫的特性，因此在專業(yè)通信領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用。
警用無線集群通信系統(tǒng)是公安指揮調(diào)度體系的重要組成部分，已成為救災(zāi)搶險、處置突發(fā)性和群體性事件、交通管理、社會治安、刑技偵查、重大保衛(wèi)活動及日常警務(wù)等必不可少的通信手段。
EP680集群基于TD-LTE技術(shù)語音集群性能達到業(yè)界領(lǐng)先的專業(yè)級水平，組呼建立時延小于300ms，話權(quán)搶占時延小于150ms，滿足公安部門快速語音集群通信的需要。EP680采用雙MIC降噪技術(shù)，即使在強噪音背景下仍然可以提供高清晰的話音質(zhì)量；在機體的左側(cè)，配置較大PTT按鍵，使得可以方便的發(fā)起PTT呼叫；在右側(cè)配置了 3.5mm標(biāo)準(zhǔn)耳機插孔，可以方便的配合專業(yè)耳機使用；在頂部配置緊急呼叫按鈕（橙色），當(dāng)發(fā)生緊急情況時，可以通過它來發(fā)起緊急呼叫。
圖7 EP680側(cè)鍵設(shè)計
l 位置定位
PGIS（Police Geographic Information System）平臺是以公安信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，以警用電子地圖為核心，以地理信息技術(shù)為支撐，服務(wù)于公安業(yè)務(wù)管理、信息共享和決策支持的可視化為目標(biāo)的重要信息化基礎(chǔ)設(shè)施，是地理信息技術(shù)與公安信息系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，是公安信息化的高端應(yīng)用，可以有效地拉動公安信息整合、信息共享，實現(xiàn)部、省、市互聯(lián)互通，全面提升公安信息化應(yīng)用水平。
l為了配合PGIS系統(tǒng)的使用，EP680內(nèi)置定位模塊，可以準(zhǔn)確定位到人員和車輛的地理位置，為公安人員執(zhí)行任務(wù)提供重要的依據(jù)。EP680支持周期性上報地理位置信息,同時也支持基于特定事件（倒地、脫網(wǎng)、緊急呼叫、電池電量低等）觸發(fā)的GPS信息上報。此外，調(diào)度臺主動發(fā)起的位置查詢時，終端會自動開啟GPS定位功能。移動警務(wù)執(zhí)法。
有效地開展偵破案件、抓捕逃犯、核查人口、車輛、打擊和預(yù)防犯罪以及服務(wù)群眾等工作，交巡警、巡邏車輛、一線警員均需要實時訪問公安內(nèi)網(wǎng)，以完成對公安內(nèi)網(wǎng)信息的查詢或者重要數(shù)據(jù)的實時上傳。
由于使用了先進的4G TD-LTE技術(shù)，EP680的數(shù)據(jù)傳輸時延較3G技術(shù)有明顯改善，端到端傳輸時延僅有10ms，上下行帶寬為50M和100Mbps，使得無論是信息上傳，還是從數(shù)據(jù)庫查詢并下載到手持終端上的時間都大大縮短，從而極大提高了公安干警的工作效率，節(jié)約了大量時間和人力資源。
以彩信群發(fā)的方式，將重要的文字、圖片或者視頻信息發(fā)送到指定警員手持終端上或者某個特定的巡邏工作組，可以大大降低關(guān)鍵信息的溝通成本，提高工作效率。
EP680支持短信彩信編寫、單發(fā)、群發(fā)功能，可發(fā)送圖片和聲音等信息。如果被發(fā)送終端暫時不在服務(wù)區(qū)或者處于關(guān)機狀態(tài)，系統(tǒng)將會對此彩信進行保存，等被發(fā)送終端重新進入服務(wù)區(qū)或者重新開機后，再將此彩信推送到被發(fā)送終端。
除了上述應(yīng)用，E680還能夠根據(jù)客戶的需求進行多種業(yè)務(wù)擴展。提供豐富的二次開發(fā)SDK接口，可進行定制的業(yè)務(wù)軟件的開發(fā)。滿足公安部門豐富的多媒體應(yīng)用需求。
5.系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)介紹
EP680所在的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，完全采用了標(biāo)準(zhǔn)的4G TD-LTE架構(gòu)。TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更為簡單，架設(shè)更為靈活、便捷。下圖給出了網(wǎng)絡(luò)示意架構(gòu)。
圖8 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖
從圖中可以看出，EP680位于整個系統(tǒng)的終端層，是主力終端之一。除了手持臺，還包括無線路由器CPE（支持以太網(wǎng)、Wifi等接口），小型嵌入式無線modem（可通過miniPCIe接口進行二次開發(fā)），應(yīng)用于警車的車載終端等等。這些類型多樣的終端，用途各異，充分滿足公安干警在不用場景下的通信需求。
在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備層，主要包括無線基站、核心網(wǎng)、調(diào)度機、調(diào)度臺、網(wǎng)管設(shè)備、異系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)、視頻代理網(wǎng)關(guān)等設(shè)備。這些設(shè)備構(gòu)建起整個TD-LTE專用網(wǎng)絡(luò)。
6.結(jié)語
TD-LTE技術(shù)是具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的國際4G通信標(biāo)準(zhǔn)，使我國徹底擺脫了對國外廠商核心技術(shù)及產(chǎn)品的依賴。尤其是公安等國家要害部門，對安全性、可靠性方面有很高的要求，TD-LTE技術(shù)在警用領(lǐng)域的推廣應(yīng)用具有重大意義。TD-LTE在技術(shù)方面具有強大優(yōu)勢，提供更高的帶寬（語音視頻多路并發(fā)），更為靈活的頻譜配置和上下行配置（提升網(wǎng)絡(luò)效率和單站效率，多場景靈活使用），更簡化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（減少網(wǎng)絡(luò)投資，簡化網(wǎng)絡(luò)維護和降低延遲）等等。因此，TD-LTE技術(shù)可以完美滿足公安部門越來越高的無線通信應(yīng)用要求，是警用無線寬帶集群通信的首選技術(shù)。
EP680警用寬帶集群多媒體終端和支撐其使用的TD-LTE 4G網(wǎng)絡(luò)，可同時提供專業(yè)級的語音集群、寬帶數(shù)據(jù)傳輸、高清視頻監(jiān)控及視頻調(diào)度等豐富的多媒體通信手段，解決了公安部門目前無線傳輸帶寬小、終端功能單一等問題。目前，該寬帶集群解決方案已經(jīng)在多個城市投入使用，并有顯著的應(yīng)用效果提升。相信基于TD-LTE的無線寬帶集群解決方案必將在公共安全通信領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，有助于推動公安系統(tǒng)科技強警戰(zhàn)略的實施。