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5G时代下公安无线专网通信探析

时间：2022-12-31 18:46 所属分类：科技论文 点击次数：

　　摘要：5G作为当今移动通信发展的方向，在多行业、多领域得到了广泛的应用。文中从5G公网和公安无线专网通信概念及特点入手，对比现阶段5G公网和公安无线专网在网络覆盖、实际应用、通信安全和可控性等方面的差异，以及对未来公安5G专网的展望，总结出公安无线专网存在的必要性和重要性，同时对5G与公安无线专网通信的发展提出构想。

　　关键词：5G;专网通信;网络覆盖;通信安全;实际应用;可控性

　　0引言

　　近年来，5G通信技术发展迅猛。2019年6月6日，工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通和中国广电发放了5G商用牌照，中国正式拉开了5G建设的大幕。

　　1概念

　　5G是第五代移动通信技术(5thGenerationmobilenetwork或5thGenerationwirelesssystems、5th-Generation，5G)，是最新一代蜂窝移动通信技术，是4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系统的延伸。高带宽、低延迟、多接入是5G通信的显著优点。公安无线专网通信主要指：公安350兆集群通信系统、340兆图像传输系统、基于公网的移动警务系统和卫星通信系统。350兆集群通信系统：窄带集群系统无法传输图像和高速数据;340兆专网图传系统：多用于解决点对点应急图像传输使用问题;基于公网的移动警务系统：安全性差，紧急情况下无法保证正常使用;卫星通信系统：多用于抢险救灾保障，日常警务应用较少。从5G公网和公安无线专网通信特点对比来看，5G通信对公安无线专网通信有很强的补充作用，为二者的紧密联系夯实了基础。

　　2现阶段5G公网与公安无线专网通信相比存在的问题

　　我国目前在5G发展及建设的过程中面临着众多挑战。

　　2.1网络覆盖方面

　　5G公网是由运营商出资建设，以效益为先，即先建设大中型城市核心区域，然后从内向外，逐步推进至城市周边、县区、乡镇和人口聚集的行政村，5G信号覆盖相对滞后。公安无线专网建设以警务工作为引领，建设时考虑的更为全面，信号需覆盖市县主城区、党政机关、商业网点、人员密集区域，以及进出城卡口、国省干道和高速沿线，同时还要兼顾重点乡镇和重点部位。同时，由于5G使用波长更短、电磁频率更高的毫米波，致使穿透性差和覆盖面积相比4G较小;而公安部门无线专网采用的是大区制覆盖，所以覆盖同等面积时，5G基站的数量是无线专网基站的几何倍数。另外，由于5G的设备功耗高、AAU体积大、安装占用空间多，导致建设成本高，运营商面临建设资金量大、建设周期长等问题，短时间内无法实现连续覆盖。现阶段，公安部门舍弃无线专网建设，一味依靠5G公网，将会极大延误日常警务工作。

　　2.2实际应用方面

　　现阶段，5G公网还有很多不适应公安通信实际应用的方面，有待于进一步完善。(1)5G公网的网络切片技术尚不完善。网络切片是5G运营商的特色服务，即在相同的物理网络上切分出具有不同功能和特性的逻辑网络。网络切片是一种从无线到核心、从IP承载网到传输网的端到端业务，可确保网络切片能够满足不同业务和垂直行业的需求。但目前网络切片仍处于发展阶段，技术尚不成熟。无线接入网的切片标准化进展缓慢，暂时还未有支持多切片技术的终端，同时，承载网的切片还需要与无线网、核心网切片联动。因此，真正实现端到端的网络切片还需要一段较长时间，而公安部门在实际工作中应用这项技术则需要更长的时间。(2)5G公网尚未提供脱网直通功能。5G公共移动通信系统应具备直通模式(DMO)，即通信终端在不借助任何设备辅助(例如无线基站)的情形下，与其他一个或者多个终端通信。在公安专网通信中，DMO模式使用频率较好，极大地提高了频谱效率，缓解了基站压力，降低了通话时延，与之对应的5G公网标准可以提供D2D功能，但由于5GNR标准尚未完成，该功能尚未落实。(3)5G公网系统尚未满足特殊情况下公安无线通信的需求。目前，在人群聚集、公网管控等事件发生时，公网资源还无法做到不被其他无关用户占用，公安部门独享或优先使用。公网存在由于短时间内通信量激增导致系统拥塞，现场调度和实时视频传输等功能无法实现等隐患。此外，在重大自然灾害造成基础设施损坏和网络中断的情况下，即便网络能够及时修复，也只能为用户提供最基本的服务，很难保证公安部门能够优先使用。所以公安无线专网通信的存在和发展依然有着必然性和重要性。

　　2.3通信安全方面

　　公安无线专网通信中，语音和数据都需要保密，网络需要强大的安全保障，故通常采用双向认证、空中加密、端到端加密等安全策略。公共网络有其自身优势，尤其是在数据查询方面，可以连接到互联网，虽然可以对信息进行加密，但风险仍然存在，因此只有通过使用独立的网络设施与其他网络进行物理隔离，才能最大限度保障网络安全。目前，公安宽带通信依赖公网，不论是4G还是未来的5G，通信安全方面存在较大隐患。5G切片技术与4G时代的VPN技术相比，在信息安全方面已经有了长足的进步。目前来看，5G网络已通过有效的监管机制、用户权益机制、密钥管理体系、控制信息加解密等安全技术实现了安全保障，但在提供个性化、差异化的应用安全方面还需进一步研究与实践。所以从安全性方面考虑，公网无法代替专网，公安使用公网但不能完全依赖公网是公安通信的基本原则。

　　2.4可控性方面

　　公安无线专网通信具有很强的可控性，能做到“可管可控”，可灵活管理、预留资源。系统具有单呼、组呼、系统呼、动态重组、强拆、强插、环境侦听、监听等通话方式，具有遥晕、遥毙、复活、动态基站分配、信道智能分配、遇扰关闭、功率控制等系统功能。网内用户根据需求分级管理功能，划分不同的群组，按优先权的高低在群组内通话，而这些功能都是公网通信所不具备的。

　　3对5G公安专网的展望

　　5G网络的三大特点：高带宽、低延迟、多接入。公安通信不仅希望获得5G网络的使用权，更希望获得5G网络的控制权，从而获得可靠的保障、灵活的使用、更高的安全和独立的隐私等功能，但这些是运营商无法满足的需求。公安部门作为国家重要的治安行政和刑事司法力量，承担着保一方平安的光荣使命。我们可以向本级政府申请，将5G政务专网纳入智慧城市建设中，由政府牵头，指定运营商承建和运维。公安部门在专网中建设独立的核心交换系统和控制平台，既可以提供定制化网络的自由度，也可以根据各警种日常使用的场景，提供具有警种特色的资源配置，在隐私和安全方面具有明显优势。

　　4结语

　　随着5G公网建设的不断推进，技术的不断更新和完善，网络性能的不断提升和优化，必将带动相关产业的发展。公安新一代信息网与5G相融合，利用5G技术大带宽、低时延、高可靠的特性，借助警用机器人、无人机、大数据的应用，将大大降低警员的工作强度和风险。因为专网更贴近实战，在特殊情况下更有利于快速搭建和开展保障应用，因此公安专网通信不会因为5G公网的逐步完善而消亡，而不断加强专网和公网的融合与应用，是未来发展的方向。