5G時代下公安無線專網(wǎng)通信探析
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摘要：5g作為當(dāng)今移動通信發(fā)展的方向，在多行業(yè)、多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。文中從5G公網(wǎng)和公安無線專網(wǎng)通信概念及特點入手，對比現(xiàn)階段5G公網(wǎng)和公安無線專網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)覆蓋、實際應(yīng)用、通信安全和可控性等方面的差異，以及對未來公安5G專網(wǎng)的展望，總結(jié)出公安無線專網(wǎng)存在的必要性和重要性，同時對5G與公安無線專網(wǎng)通信的發(fā)展提出構(gòu)想。
關(guān)鍵詞：5G；專網(wǎng)通信；網(wǎng)絡(luò)覆蓋；通信安全；實際應(yīng)用；可控性
0引言
近年來，5G通信技術(shù)發(fā)展迅猛。2019年6月6日，工信部正式向中國電信、中國移動、中國聯(lián)通和中國廣電發(fā)放了5G商用牌照，中國正式拉開了5G建設(shè)的大幕。
1概念
5G是第五代移動通信技術(shù)（5thGenerationmobilenetwork或5thGenerationwirelesssystems、5th-Generation，5G），是最新一代蜂窩移動通信技術(shù)，是4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系統(tǒng)的延伸。高帶寬、低延遲、多接入是5G通信的顯著優(yōu)點。公安無線專網(wǎng)通信主要指：公安350兆集群通信系統(tǒng)、340兆圖像傳輸系統(tǒng)、基于公網(wǎng)的移動警務(wù)系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)。350兆集群通信系統(tǒng)：窄帶集群系統(tǒng)無法傳輸圖像和高速數(shù)據(jù)；340兆專網(wǎng)圖傳系統(tǒng)：多用于解決點對點應(yīng)急圖像傳輸使用問題；基于公網(wǎng)的移動警務(wù)系統(tǒng)：安全性差，緊急情況下無法保證正常使用；衛(wèi)星通信系統(tǒng)：多用于搶險救災(zāi)保障，日常警務(wù)應(yīng)用較少。從5G公網(wǎng)和公安無線專網(wǎng)通信特點對比來看，5G通信對公安無線專網(wǎng)通信有很強的補充作用，為二者的緊密聯(lián)系夯實了基礎(chǔ)[1-3]。
2現(xiàn)階段5G公網(wǎng)與公安無線專網(wǎng)通信相比存在的問題
我國目前在5G發(fā)展及建設(shè)的過程中面臨著眾多挑戰(zhàn)。
2.1網(wǎng)絡(luò)覆蓋方面
5G公網(wǎng)是由運營商出資建設(shè)，以效益為先，即先建設(shè)大中型城市核心區(qū)域，然后從內(nèi)向外，逐步推進至城市周邊、縣區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和人口聚集的行政村，5G信號覆蓋相對滯后。公安無線專網(wǎng)建設(shè)以警務(wù)工作為引領(lǐng)，建設(shè)時考慮的更為全面，信號需覆蓋市縣主城區(qū)、黨政機關(guān)、商業(yè)網(wǎng)點、人員密集區(qū)域，以及進出城卡口、國省干道和高速沿線，同時還要兼顧重點鄉(xiāng)鎮(zhèn)和重點部位。同時，由于5G使用波長更短、電磁頻率更高的毫米波，致使穿透性差和覆蓋面積相比4G較小；而公安部門無線專網(wǎng)采用的是大區(qū)制覆蓋，所以覆蓋同等面積時，5G基站的數(shù)量是無線專網(wǎng)基站的幾何倍數(shù)。另外，由于5G的設(shè)備功耗高、AAU體積大、安裝占用空間多，導(dǎo)致建設(shè)成本高，運營商面臨建設(shè)資金量大、建設(shè)周期長等問題，短時間內(nèi)無法實現(xiàn)連續(xù)覆蓋。現(xiàn)階段，公安部門舍棄無線專網(wǎng)建設(shè)，一味依靠5G公網(wǎng)，將會極大延誤日常警務(wù)工作[4-5]。
2.2實際應(yīng)用方面
現(xiàn)階段，5G公網(wǎng)還有很多不適應(yīng)公安通信實際應(yīng)用的方面，有待于進一步完善。（1）5G公網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)尚不完善。網(wǎng)絡(luò)切片是5G運營商的特色服務(wù)，即在相同的物理網(wǎng)絡(luò)上切分出具有不同功能和特性的邏輯網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)切片是一種從無線到核心、從IP承載網(wǎng)到傳輸網(wǎng)的端到端業(yè)務(wù)，可確保網(wǎng)絡(luò)切片能夠滿足不同業(yè)務(wù)和垂直行業(yè)的需求。但目前網(wǎng)絡(luò)切片仍處于發(fā)展階段，技術(shù)尚不成熟。無線接入網(wǎng)的切片標(biāo)準(zhǔn)化進展緩慢，暫時還未有支持多切片技術(shù)的終端，同時，承載網(wǎng)的切片還需要與無線網(wǎng)、核心網(wǎng)切片聯(lián)動。因此，真正實現(xiàn)端到端的網(wǎng)絡(luò)切片還需要一段較長時間，而公安部門在實際工作中應(yīng)用這項技術(shù)則需要更長的時間[6-7]。（2）5G公網(wǎng)尚未提供脫網(wǎng)直通功能。5G公共移動通信系統(tǒng)應(yīng)具備直通模式（DMO），即通信終端在不借助任何設(shè)備輔助（例如無線基站）的情形下，與其他一個或者多個終端通信。在公安專網(wǎng)通信中，DMO模式使用頻率較好，極大地提高了頻譜效率，緩解了基站壓力，降低了通話時延，與之對應(yīng)的5G公網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)可以提供D2D功能，但由于5GNR標(biāo)準(zhǔn)尚未完成，該功能尚未落實。（3）5G公網(wǎng)系統(tǒng)尚未滿足特殊情況下公安無線通信的需求。目前，在人群聚集、公網(wǎng)管控等事件發(fā)生時，公網(wǎng)資源還無法做到不被其他無關(guān)用戶占用，公安部門獨享或優(yōu)先使用。公網(wǎng)存在由于短時間內(nèi)通信量激增導(dǎo)致系統(tǒng)擁塞，現(xiàn)場調(diào)度和實時視頻傳輸?shù)裙δ軣o法實現(xiàn)等隱患。此外，在重大自然災(zāi)害造成基礎(chǔ)設(shè)施損壞和網(wǎng)絡(luò)中斷的情況下，即便網(wǎng)絡(luò)能夠及時修復(fù)，也只能為用戶提供最基本的服務(wù)，很難保證公安部門能夠優(yōu)先使用。所以公安無線專網(wǎng)通信的存在和發(fā)展依然有著必然性和重要性[8-9]。
2.3通信安全方面
公安無線專網(wǎng)通信中，語音和數(shù)據(jù)都需要保密，網(wǎng)絡(luò)需要強大的安全保障，故通常采用雙向認(rèn)證、空中加密、端到端加密等安全策略。公共網(wǎng)絡(luò)有其自身優(yōu)勢，尤其是在數(shù)據(jù)查詢方面，可以連接到互聯(lián)網(wǎng)，雖然可以對信息進行加密，但風(fēng)險仍然存在，因此只有通過使用獨立的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施與其他網(wǎng)絡(luò)進行物理隔離，才能最大限度保障網(wǎng)絡(luò)安全。目前，公安寬帶通信依賴公網(wǎng)，不論是4G還是未來的5G，通信安全方面存在較大隱患。5G切片技術(shù)與4G時代的VPN技術(shù)相比，在信息安全方面已經(jīng)有了長足的進步。目前來看，5G網(wǎng)絡(luò)已通過有效的監(jiān)管機制、用戶權(quán)益機制、密鑰管理體系、控制信息加解密等安全技術(shù)實現(xiàn)了安全保障，但在提供個性化、差異化的應(yīng)用安全方面還需進一步研究與實踐。所以從安全性方面考慮，公網(wǎng)無法代替專網(wǎng)，公安使用公網(wǎng)但不能完全依賴公網(wǎng)是公安通信的基本原則。
2.4可控性方面
公安無線專網(wǎng)通信具有很強的可控性，能做到“可管可控”，可靈活管理、預(yù)留資源。系統(tǒng)具有單呼、組呼、系統(tǒng)呼、動態(tài)重組、強拆、強插、環(huán)境偵聽、監(jiān)聽等通話方式，具有遙暈、遙斃、復(fù)活、動態(tài)基站分配、信道智能分配、遇擾關(guān)閉、功率控制等系統(tǒng)功能。網(wǎng)內(nèi)用戶根據(jù)需求分級管理功能，劃分不同的群組，按優(yōu)先權(quán)的高低在群組內(nèi)通話，而這些功能都是公網(wǎng)通信所不具備的。
3對5G公安專網(wǎng)的展望
5G網(wǎng)絡(luò)的三大特點：高帶寬、低延遲、多接入。公安通信不僅希望獲得5G網(wǎng)絡(luò)的使用權(quán)，更希望獲得5G網(wǎng)絡(luò)的控制權(quán)，從而獲得可靠的保障、靈活的使用、更高的安全和獨立的隱私等功能，但這些是運營商無法滿足的需求。公安部門作為國家重要的治安行政和刑事司法力量，承擔(dān)著保一方平安的光榮使命。我們可以向本級政府申請，將5G政務(wù)專網(wǎng)納入智慧城市建設(shè)中，由政府牽頭，指定運營商承建和運維。公安部門在專網(wǎng)中建設(shè)獨立的核心交換系統(tǒng)和控制平臺，既可以提供定制化網(wǎng)絡(luò)的自由度，也可以根據(jù)各警種日常使用的場景，提供具有警種特色的資源配置，在隱私和安全方面具有明顯優(yōu)勢[10]。
4結(jié)語
隨著5G公網(wǎng)建設(shè)的不斷推進，技術(shù)的不斷更新和完善，網(wǎng)絡(luò)性能的不斷提升和優(yōu)化，必將帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。公安新一代信息網(wǎng)與5G相融合，利用5G技術(shù)大帶寬、低時延、高可靠的特性，借助警用機器人、無人機、大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，將大大降低警員的工作強度和風(fēng)險。因為專網(wǎng)更貼近實戰(zhàn)，在特殊情況下更有利于快速搭建和開展保障應(yīng)用，因此公安專網(wǎng)通信不會因為5G公網(wǎng)的逐步完善而消亡，而不斷加強專網(wǎng)和公網(wǎng)的融合與應(yīng)用，是未來發(fā)展的方向。
作者:柏維權(quán) 左濤 單位:吉林省長春市公安局科信處