5G專網在警務行業信息化中的應用探討

董紫淼，蔡 超（中國聯通智網創新中心，北京 100048）

0 引言

5G 將對我國公安信息化產生深遠影響，而“智慧新警務”是自頂而下的國家戰略。5G 警務專網依托5G 技術的發展，結合5G 專網、切片技術和邊緣計算在法院業務場景的應用推廣，以5G專網與警務應用場景深度融合和創新應用為驅動，建設支撐多元終端泛在接入的網絡基礎設施，擴展警務專網移動接入等多元終端的泛在接入能力和支撐，以期5G在專網領域發揮更大的價值，促進“5G+行業”跨界合作形成良性循環。

5G 警務專網以5G 網絡和物聯網等新技術應用和部署為契機，加快推進警務專用場所建設的標準化工作，同時以“新基建”為機遇，試點并推廣無源光網絡布線系統等新一代基礎設施建設。

1 5G專網體系產品

5G 是面向2020 年以后移動通信需求而發展的新一代移動通信系統，5G 支持網絡性能靈活配置，從而滿足行業網絡的不同需求。5G 專網產品是指利用5G組網、切片和MEC 邊緣計算等技術，為客戶提供專屬覆蓋、網絡定制、數據隔離、質量保證的基礎連接網絡。5G 專網產品支持按需分配網絡資源、快速創建2B 專屬網絡，可實現大帶寬、低時延、安全可靠的數據傳輸，滿足客戶生產、辦公、管理等應用的通信服務需求。

5G 專網利用運營商網絡頻譜資源及移動網絡運營優勢，針對軍隊∕監獄機構、網聯式城市安防、移動警務等業務場景，為客戶打造“專建專維，專用專享”的專有網絡，提供以5G 為核心技術的綜合型專網，融合切片、MEC、Wi-Fi6 等技術，為客戶提供定制化QoS 保障、業務隔離的安全獨立網絡。

中國聯通的5G 專網分為5G 獨立專網、5G 混合專網、5G 虛擬專網3 種體系產品，為客戶提供特定區域覆蓋、數據可靠傳輸、業務安全隔離、設備可管可控的基礎連接網絡，滿足客戶在組織、指揮、管理、生產、調度等環節的通信服務需求（見圖1）。

圖1 中國聯通5G專網產品體系

2 5G專網在警務行業應用中的關鍵技術

警務行業的廣覆蓋特點明顯，運營商通常以市、區、縣為節點，面向節點所轄區完成整體覆蓋。警務行業終端類型繁多，不同警種所需終端類型區別較大，對網絡需求有較大差異。警務公安行業涉密性強，可以使用公網的業務集中在視頻類以及應急類業務，該類業務也具備較強的保密性。綜上，5G 警務專網的建設更適合虛擬專網模式，部分業務需要結合MEC能力。

2.1 無線上行帶寬增強保障警務信息化回傳

無線上行增強技術支持實時靈活的幀結構調整，能夠智能化、靈活匹配業務需求。其中智能巡檢、安防與現場作業、應急通信這3 類警務場景對無線上行帶寬需求較高。不同警務應用對網絡能力的需求如表1所示。

表1 不同警務應用對網絡能力的需求

安防與現場作業應用主要依托于高清視頻監控+AI、紅外等技術，對相關安保區域和安保區域內通行人員的穿戴、行為進行實時監控。智能巡檢業務依托即時通信、視頻、定位等技術，結合人工智能技術，實現24 h 靈活無死角的全自動的智能化安防巡檢。應急通信即在出現突發事件或重保任務時，通過智能的業務預測、干擾檢測、干擾規避等技術手段，快速完成通信能力恢復，保障惡劣條件下的不間斷通信能力。

2.2 UPF下沉滿足警務應用邊緣保障

MEC 邊緣云不僅滿足警務場景應用對云資源、云云通信的需求，還支持云計算能力下沉至邊緣、云邊協同、邊邊通信等。除此之外，MEC 邊緣計算可以在能力開放平臺上提供各類平臺應用能力，如鏡像市場、一點復制、邊緣側AI計算能力等。包括智能巡檢、安防保障在內的多類警務應用都存在大量人工智能需求。

警務應用多數具有很強的安全性要求，行業業務邊緣部署需求強烈。

邊緣警務云：時延要求高，部署在靠近接入側的警務專屬MEP 平臺上，業務靠近用戶，有效減少時延和抖動，節省傳輸帶寬。

云邊協同：可實現邊緣云與中心云（警務云、公安視頻云等）的云邊協同。

安全保障：通過警務專屬APN 選擇UPF 進行業務本地卸載，非公安MEC用戶不能訪問MEC。

安防行業客戶可基于業務需求部署MEC，核心網用戶面下沉至指揮站，保障警務專網業務數據安全性，實現業務面用戶面隔離。核心網控制面與公網共享，將本地業務的數據直接分流到本地部署的服務器，避免流量在核心網的迂回。

多層級MEP 平臺聯動實現邊緣站點之間、邊緣站點同主流云服務商、邊緣站點同自有數據中心等場景的全連接服務。結合智能城域網，完成業務分流，提供7×24 h 全方位實時監控、集成事件發現及通知能力。5G 核心網能力全面開放，促進“云網邊端業”五位協同，滿足終端無線接入。

2.3 網絡切片滿足警務場景多類業務需求

切片是5G 網絡的關鍵技術，切片技術將是5G 專網業務發展的一個重要突破口，切片管理的靈活性和時效性是5G警務專網業務應用中的主要優勢，為警務用戶提供更精準的差異化網絡服務。網絡切片通過切分虛擬網絡（APN 鏈路），提供QoS 保障及安全。運營商通過網絡切片技術將5G網絡分為智慧巡檢、警務通對講、無人機等多個不同的業務能力切片，將其開放給不同的使用者。運營商通過網絡切片技術在一個獨立的物理網絡上切分出多個邏輯網絡，向用戶提供不同的管理、不同的服務、不同的計費，從而避免了為每個服務建設專用的物理網絡，這樣可以大大節省部署成本。網絡切片隔離主要包括以下兩大維度：警務專網用戶與其他行業及個人用戶通信業務之間的隔離，智慧警務自身不同分區業務之間的隔離。針對上述兩大維度，運營商可從接入網（含空口、基帶、協議棧等）、傳輸網和核心網3個層面分別定制不同的隔離策略。

在警務場景中主要的切片應用分為以下3類。

eMBB 切片：警務場景中常見的智能巡檢、應急視頻通信、安防監控等業務中都對視頻回傳帶寬有要求。

mMTC 切片：警務巡邏應用場景中需要有大量的傳感器，對終端數量要求很高，因此可以作為mMTC切片分類。

帶寬保障切片：應急通信QoS保障、智慧警務等業務安全性以及穩定性要求極高，需同公網帶寬隔離，因此定義為帶寬保障類切片。

目前5G網絡主要基于5G SA組網，無線5G 終端+基站接入多種前端5G 安防設備，核心網根據不同的DNN∕APN 進行隔離，公安專網、視頻專網及普通用戶業務流量相互隔離。傳送網側通過不同FlexE 管道進行硬隔離，確保安防業務和普通業務在承載網層面的隔離。

2.4 接入網隔離方案

警務專網接入網按照功能不同分為空口∕射頻、基帶處理和高層協議棧3個部分。

高層協議棧具備靈活的隔離架構，既可以完全共享，也可以對不同區域或類型的業務按需進行隔離。

在空口頻譜資源的使用策略上，基于警務專網的共享專網特性，筆者建議和運營商網絡的其他業務共享頻譜資源，采用相同的上下行配比，所有業務在時域和頻域2 個維度都可進行動態的按需調度。其中uRLLC 和eMBB 可以共享頻段，通過不同的物理層參數、調制編碼方案、調度方案等實現差異化的時延、可靠性目標。

基于頻譜資源共享的前提，接入網的底層設備資源如射頻、前傳、基帶等部分功能與資源也都是共享的。

針對業務網絡切片中可能存在的高保障類需求，可以通過優先接納、負載控制等技術，優先保障高優先級業務，避免其他切片中的業務影響高優先級業務。

3 5G警務專網升級建設方案

5G 警務專網建設時間較早，但是多為專線+普通覆蓋的方式。在5G專網模式下，運營商需要應用針對性的室內外專網布局、小型化5G 終端、MEC、5G 切片、虛擬專網等新技術，建設以虛擬化和切片為主、邊緣計算和專線為輔的警務專網，具體方案如圖2所示。

圖2 5G警務專網升級建設方案

警務行業的通信業務訴求主要體現在覆蓋全面化、數據安全性以及生產連續性等方面。

因此5G警務專網建設方案主要利用5G專網的以下4個特點完成升級。

a）上行帶寬增強：面向2B 行業應用，提供超級上行能力，通過增強上行覆蓋、優化基站上下行資源配比、TDD+FDD 的方式合力提升上行吞吐率，并縮短時延，典型配置下，單用戶上行速率可由280 Mbit∕s 提升至560 Mbit∕s。

b）下行帶寬增強：通過載波聚合技術提升下行吞吐量，典型配置下單用戶下行峰值速率可由1.5 Gbit∕s左右提升至3 Gbit∕s。

c）超低時延：通過核心網本地部署+空口預調度技術，有效降低端到端時延，網絡端到端時延＜15 ms，部分場景下時延＜10 ms。

d）靈活自服務：基于中國聯通專網+MEC 服務管理平臺，為客戶提供業務策略、用戶權限靈活配置的自服務能力。

5G警務專網升級建設方案內容如下。

a）覆蓋優化：通過專業團隊，針對客戶園區提供勘察、無線規劃優化服務，靈活規劃部署宏站、數字化室分，實現園區高質量覆蓋。

b）數據安全：5G 專網的部署應考慮到業務場景對安全隔離度的需求。通過核心網用戶面網元下沉，保障專網客戶業務數據不出園區，實現業務隔離，有效保障網絡安全。

c）生產不中斷：企業專網與中國聯通公網數據面完全隔離，不受公眾網絡故障影響，保障企業專網業務不中斷。

4 結束語

5G 警務專網是一種依托5G 技術的發展，結合無線上行帶寬增強、UPF下沉、切片和邊緣計算等技術的面向公檢法等安防業務場景的新型行業網絡。在5G專網模式下，運營商需要應用針對性新技術，建設以虛擬化和切片為主、邊緣計算和專線為輔的警務專網，以滿足警務行業對于覆蓋優化、數據安全、生產不中斷等網絡能力的剛性需求，實現警務行業應用“云網邊端業”一體化的全面升級。