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【参选产品推荐】公安武警反恐-FIFTH NET无线自组网系统应用方案

IT高管会 · 公众号 · 科技自媒体 · 2017-05-26 06:35

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IT高管会-2017年度中国最佳IT互联网产品奖参选产品推荐

一、任务需求描述

反恐作战通信组网目标： 远程通、动中通、协同通、持续通。 实现分队内部、分队之间、分队与作战车、作战车队之间、战斗群队与空中平台之间、作战单元与作战指挥车（前方指挥所）、作战单元与后方固定指挥所之间的数据、语音、视频等多媒体综合业务的传输。

公安武警反恐作战通信组网具体需求：

（ 1 ）集结通信。为各队人员、车辆集结，物资搜寻提供通信保障，支撑分布位置、集结地点、态势情况、指挥命令等信息传递。要求可覆盖 3 * 5 km 范围，通过分簇可以支撑 200 用户规模。

（ 2 ）地域通信。为群队内、群队之间共享交互语音、数据、视频等多媒体综合业务，要求群队内部覆盖距离 10km 以内，群队间 30~50km 。

（ 3 ）远程通信。要能够实现反恐作战群队与后方指挥所之间进行指挥情报通信提供保障，要求支撑语音、数据、视频等多媒体综合业务的交互。

（ 4 ）协同通信。要实现反恐作战群队与空中平台之间的指令、态势、语音的交互，对空呼唤侦察打击。还要能够实现反恐作战群队与兄弟群队之间的指挥协同、情报共享。

二、无线自组网解决方案

根据上述任务需求，采用无线自组织网络解决方案来实现无线网络通信任务需求。该系统能够将战斗分队、巡逻车队、指控中心有机的结合起来，动态、快速构建一个无线 IP 网络，具有自组织、自恢复、高抗毁的能力，可以支撑数据、话音、视频等多媒体业务的多跳传输。如下图所示：

图 1 反恐作战组网示意图

前方作战车辆与作战分队协同作战，分队内部采用基于 IP 的自组织网络，车辆之间也采用基于 IP 的自组织网络，各分队的簇头和车辆之间可以形成基于 IP 的自组织网络，分队之间可以通过簇头形成分层分簇的自组织网络，分队也可以就近接入车载自组网实现与其他分队互联互通。

各作战车辆可以通过自组织网络的多跳路由中继实现与临时指挥车进行通信。前方临时指挥车可以通过高空无人机中继平台或动中通卫星通信设备实现与后方固定指挥所进行通信。综合采用自组网、卫星网络等，实现前方和后方的互联互通。

2.1 系统构成：

2.1.1 分队内部自组网

图 2 分队内部自组网

分队内部利用单兵手持电台可以在内部形成一个基于 IP 的无线自组织网络。利用 Ad hoc 网络技术，可以动态快速组网，利用动态多跳路由技术可以实现更大区域的互联互通，结合数字 GIS 地图可快速形成作战分队的分布态势图，有利于实现作战分队的快速集结。在此基础上，利用分布式局域通信指挥软件，进行作战指挥命令的下达，情报的汇聚，从而达成高效的协同作战能力。分队内部自组网由士兵电台和班长电台组成。手持电台组成一个分布式对等网络，背负电台具有双通道通信组网的能力，既可以和手持电台组网，又可以和其他分队的背负电台、车载电台进行组网通信。

背负电台和手持电台均由自组网电台、交互终端组成，可以做成一体化，也可以分离设计。分离设计一般将交互终端与主体电台利用有线或近距离无线进行联接，如以色列的 PNR-500 就采用了分离式设计，人员不在主体电台上操作，而是直接操作 PDA 终端，通过 PDA 的人性化的互操作、显示界面来间接操作电台。

2.1.2 分队间与车辆间通信组网

图 3 分队与车辆之间通信组网

分队内部有一个背负自组网电台，该电台包括与车载自组网电台互通的电台以及与手持自组网电台互通的电台两部分，分队中任何一个手持终端都可以通过背负电台与车载终端进行数据、语音、视频等多业务的传递。背负电台为该分队的簇头，为该分队与外部节点进行通信的网关节点。为了网络的健壮性，分队内背负电台可以一主一备。

2.1.3 车辆自组网

图 4 车辆自组网

各作战车辆利用车载自组网电台可以形成一个基于 IP 的无线自组织网络。车载电台可以采用大功率功率放大器，高增益的天线，因此通信距离远、信息传输速率高，在支撑车载之间协同作战的同时，还可以为分队之间通信提供骨干链路。

2.1.4 分队间自组网

图 5 分队之间通过背负电台进行互联互通

图 6 分队之间通过背负电台和车载电台进行互联互通

如图 5 、图 6 所示，各分队的簇头均使用背负电台，背负电台之间、背负电台与车载电台之间可以形成自组织网，分队内部成员可以通过背负电台与车载电台与其他分队的成员进行数据、话音、视频的通信，从而形成更大更高层面的多级分层分簇组网通信，为实现战场上分队之间的协同作战提供通信网络基础。

2.1.5 分队与机动指挥车之间

图 7 分队与机动指挥车之间的通信

分队与机动指挥车之间可以通过以下 2 种方式进行：

（ 1 ）分队成员通过分队内部手持自组网将情况汇报给簇头，簇头再通过背负电台、车载电台实现与机动指挥车之间进行通信。

（ 2 ）分队成员直接通过簇头背负电台、车载电台实现互联互通，背负电台作为分队与车载网络通信的网关。

采用何种方式，取决于指挥联络的约定。

2.1.6 前方与后方指挥所之间

图 8 前方与后方指挥所之间

由于与后方指控所的距离超过本无线自组织网络通信距离，前方不能与后方指控所直接通信，可以运用卫星、或多个高空通信中继平台等多种手段来进行保障，从而实现反恐作战分队与后方指挥所之间进行指挥情报通信提供保障，支撑语音、数据、视频等多媒体综合业务的交互。

2.1.7 对空呼唤打击

(1) 如果空中平台配备自组网电台

如果空中平台加装了自组网电台，并可以和背负电台、车载电台互联互通，那么，在必要的时候，可以由地面实施对空呼唤打击，请求附件空域的作战平台进行空中支援。

(2) 如果空中平台没有配备自组网电台

根据作战需求，通过与后方指挥所联系请求空中支援，后方指挥所通过航空数据链系统来指挥空中作战力量实施。

三、装备技术性能

经过近年来的努力，初步研制成功了一系列自组网电台样机，具体功能性能特点如下：

一、车 ( 机 ) 载自组网电台

3.1.1 型号

ZY-CW140-0404003306（340~470MHz，2W）

ZY-CW150-0412003306（1200~1500MHz，2W）

3.1.2 电台简介

本电台采用 COFDM 技术和移动 Ad hoc 网络技术，不依赖任何基础通信设施，可临时、动态、快速构建一个无线 IP 网络，具有自组织、自恢复、高抗毁的能力，支撑数据、话音、视频等多媒体业务多跳传输，可应用于野外作业、临时会议、楼宇通信、环境监测、车辆组网、公安消防、反恐特勤、无线图传、矿井作业、抢险救灾、单兵组网、无人机等场合。

该车载自组网电台结合本公司的便携无线自组网电台进行混合分簇分级组网，车载自组网电台之间形成骨干实现远距离通信组网，便携无线自组网电台内部局域组网的同时，可以通过车载自组网电台所形成的骨干网与远端的便携无线自组网电台进行互联互通，支撑视频、话音、文件数据等多媒体业务的多跳通信。手机、平板或笔记本可通过节点扩展的 WIFI AP 接口接入网络，实现各类应用终端之间的通信组网，配合使用我司开发的一套分布式内部聊天 APP ，非常方便快捷。

3.1.3 性能参数

频段：340~470MHz / 1.0~1.5GHz
功率：最大33dBm，0~33dBm可调，0.25dB步进；
电源：12V~14V；
功耗：15W~20W；
尺寸：160*160*60mm；
重量：1.3kg；
温度：-30~70oC；
调制方式：COFDM；
载波调制：BPSK/QPSK/16QAM/64QAM（自适应）；
接收灵敏度：[email protected]@6Mbps；
通信距离：视距空旷：20~50 [email protected]，

非视距环境：1~3km，

楼层：15~20层楼；

带宽模式：2.5 MHz /3 MHz /3.5 MHz /5 MHz/6.0MHz；
通信速率：用户速率为15~35Mbps（与带宽模式相关）；
网络规模：单网16个节点/多网分簇可达64个节点；
入网时间：热启动小于1秒，冷启动约5秒；
重组时间：约1秒；
路由切换时间：小于0.5秒；
多跳能力：短消息: 10~15跳、语音: 7~8跳、视频: 4~6跳；

3.1.4 功能特点

架构：基于IP体系的无中心、分布式无线自组织网络；
通用性：上位机支持windows、linux、VXworks、FreeRTOS、UCOS-II等多种操作系统；
动态灵活：每个节点兼具无线通信终端和IP路由中继功能，可扩展性强，节点可动态加入和退出；
抗毁自愈：无中心、分布式的网络，个别终端损毁不会影响网络正常运行，具有很强的抗毁能力；
IP多播：具有IP点播、IP广播等功能，方便组织运用；
链路保持：在网络拓扑渐变过程中路由平滑切换，从而保持数据、语音、视频业务的不中断传输；
QoS能力：提供7个优先级业务的服务质量保障能力，可由用户来控制业务的优先级；
安全保密：提供AES128/AES256数据加密功能，以满足对通信安全要求很高的场合；
IP透传：具有IP透明传输功能，上位机只需关注上层应用，采用传统Socket编程即可；
对外接口：以航插的形式提供1个网口，WIFIAP（按需集成）；2个RS232串口，支持外接GPS，1个麦克风接口G726编码（广播）；
终端扩展：可以按需集成WIFI AP，供具有WIFI的手机、平板、笔记本等终端无线接入使用，也可以外接便携无线自组网电台，实现分簇多级组网；
GPS定位：支持外接GPS仪和在线GIS地图；
指示灯：电源及电台入网指示灯；
管理软件：可对电台进行频率、带宽、加密方式、节点号等进行设置，可动态显示网络拓扑及链路质量。

3.1.5 相关软件

1、配置管理软件

2、操作终端应用APP

3.2 便携无线自组网电台

3.2.1 型号

ZY-CW190-0203403005A（335~345MHz，1W）

ZY-CW110-0204003005A（395~405MHz，1W）

ZY-CW170-0204333005A（420~450MHz，1W）

ZY-CW160-0209002802A-1（902~930MHz，0.63W）

ZY-CW180-0209002802A-2（902~930MHz，0.63W）

3.2.2 电台简介

本电台采用 OFDM 技术和移动 Ad hoc 网络技术，不依赖任何基础通信设施，可临时、动态、快速构建一个无线 IP 网络，具有自组织、自恢复、高抗毁的能力，支撑数据、话音、视频等多媒体业务多跳传输，可应用于野外作业、临时会议、楼宇通信、环境监测、车辆组网、公安消防、反恐特勤、无线图传、矿井作业、抢险救灾、单兵组网、无人机等场合。

该便携无线自组网电台结合本公司的车载自组网电台进行混合分簇分级组网，车载自组网电台之间形成骨干远距离通信组网，便携无线自组网电台内部局域组网的同时，可以通过车载自组网电台所形成的骨干网与远端的便携无线自组网电台互联互通，支撑视频、话音、数据等多媒体业务的多跳通信。手机、平板或笔记本可通过节点扩展的 WIFI AP 接口接入网络，实现各类应用终端之间的通信组网，配合使用我司开发的一套分布式内部聊天 APP ，非常方便快捷。

3.2.3 性能参数

频段：335~345MHz / 395~405MHz / 420~450MHz/902~930MHz
功率：30dbm；
电源：12V~24V；
功耗：6~12W；
尺寸： 73*104*30mm（IPMESH0204333005A）

110*188*23mm（IPMESH0203403005A，IPMESH0204003005A）