廣電5G專網在縣級應急廣播補點建設中的應用

江蘇有線網絡發展有限責任公司睢寧分公司：周旋

近年來，應急廣播在基層凸顯出了尤為重要的作用，特別是在疫情防控、自然災害和社會治理等方面，當前，國家也非常重視各地應急廣播體系的建設工作，在“十四五”發展規劃中對應急廣播體系建設進行了總體部署。睢寧縣應急廣播系統建設于2017年，主要通過數字電視大網DTMB/DVB-C技術實現播發，隨著應急廣播的技術革新和國家發布應急廣播技術總體規范[1]，現有應急廣播系統需要在原有的基礎上按照技術規范標準實現功能升級，并運用廣電5G傳輸技術提升應急廣播指揮調度能力，同時解決以往廣播點位無法覆蓋或覆蓋成本高和后期補點施工時間長的問題，這是本文探討的主題。

1. 睢寧縣應急廣播整體升級方案

升級包括系統功能提升、服務器處理能力的提升、5G傳輸技術的應用、網絡安全的加固和新增應急廣播5G智能融合終端。平臺系統功能的升級，一方面來優化智慧功能的兼容性、擴展性和可延伸性，另一方面提升系統播出并發值；配備兩臺高性能服務器運用Linux虛擬化技術代替原來的三臺服務器，且雙機并行冗余，以此提高應急廣播核心設備的穩定性和安全性[2]；廣電5G傳輸技術的運用來解決部分覆蓋點布網難、周期長等問題，5G傳輸技術是新一代蜂窩移動通信技術，是4G的延伸，應用在應急廣播系統中最為直接的優勢就是快、布網靈活、智慧功能拓展性強，非常符合應急廣播在緊急狀態下信息傳輸的需求，同時，達到實現拓展應急廣播系統的智能化應用；網絡安全在原有防火墻的基礎上部署了入侵防御系統和日志審計系統，整體提升了應急廣播系統的網絡安全，并為應急廣播系統做二級等保測評；5G智能融合終端利用廣電5G專網高帶寬傳輸和太陽能智能供電系統來完成智慧功能的展現。

1.1 整體系統構架

升級完成后的整體構架如圖1所示，平臺升級后增加了5G播發功能、視播一體功能、地圖定向廣播功能等，可同時處理512個并發請求和8000個終端同時播發，播發層級由上往下分別為中央、省級、市級、縣級、鎮級和村級，播發級別為上級優先原則。平臺服務器由原來的三臺普通服務器升級為兩臺超聚變2288H-V5，并在兩臺服務器上做了虛擬化技術，單臺服務器承載了指令、視頻、調度功能，實現了雙機并行冗余。所有控制臺通過IP控制技術請求至服務器，由指令虛擬服務器進行處理，再由調度虛擬服務器進行分發。DTMB/DVB-C技術是將IP數據通過復用、調制后由數字電視大網傳送至終端。5G智能融合終端是通過IP控制技術經廣電5G核心網、5G基站與平臺互聯，以聲音、視頻、文字、圖像等形式通過音柱、大喇叭、智慧大屏播發應急廣播信息，進行宣傳、預警和緊急消息的發布。視頻調度虛擬服務器為雙向終端實現視播一體、地圖定向廣播、5G手機端APP播發等智慧功能。網絡安全是在原有防火墻的基礎上部署了IPS和日志審計系統，并細化了防火墻過濾策略，最大程度抵擋了上下級的訪問威脅，網絡安全整體得到了加固，并以高分通過了二級等保的測評。

圖1 應急廣播系統整體構架圖

1.2 5G傳輸技術在應急廣播系統中的應用

1.2.1 傳輸方案

目前應急廣播補點項目設置2個5G智能融合終端點位，分布在魏集鎮和邱集鎮，5G智能融合終端通過5G物聯網專用通道配置三層互聯，使用廣電運營商自建5G核心網的獨立DNN技術和5G專網安全防護，經過廣電5G核心網、省市數通網與睢寧縣廣電中心機房核心交換機下的應急廣播平臺服務器聯通。

1.2.2 終端組成

每個5G智能融合終端包含5G模塊、音柱、5G紅外探頭、視播一體大屏系統、兩張廣電物聯網的1064號卡、終端安全模塊、太陽能板、UPS供電組、固定支架、設備箱等?？烧宫F1080P影音宣傳視頻、流轉高清宣傳圖片和應急廣播，通過5G探頭實現視播合一；接收5G手機端APP控制臺或4G/5G IP話筒控制臺播發信息，并能配合攝像頭紅外電子圍欄，自動觸發廣播等。5G智能融合終端通過太陽能板和2KVA的UPS進行供電，當太陽能板停止供電時，主控板會自動切斷監控和智慧大屏的供電并發布供電報警信息至應急廣播平臺，同時僅對5G音柱供電，這樣一來，蓄電池單獨為5G音柱供電可長達120個小時。整體如圖2所示。

圖2 5G應急廣播智能融合終端室外部署應用

1.2.3 組網規劃

位于魏集鎮和邱集鎮的兩個5G智能融合終端使用廣電物聯網號卡，均綁定了號卡對應規劃好的固定IP地址，終端通過5G接入網定向流量指向江蘇大區的5G核心網。廣電5G傳輸網是基于中國廣電和中國移動共享的接入網和承載網，中國廣電自建的廣電5G整體組網架構運用5G核心網的獨立DNN技術，不需要在中國移動側配置，就可以實現跨運營商網絡的5G行業專網。在廣電5G核心網側，關閉號卡的基本互聯網、語音通話、短信功能，根據DNN將請求分流匯聚到不同的SMF/UPF，5G終端數據包通過三層轉發與省、市數通傳輸網互聯，轉發至省、市數通傳輸網二層專網的數通通道，再經市縣波分傳輸網與睢寧廣電中心機房服務器設備互聯，每個傳輸節點均有冗余設備和兩條以上路由，傳輸可靠性得到了保障[3]。進入睢寧廣電機房后，經過本地防火墻實現應急廣播5G終端定向訪問睢寧縣廣電機房應急廣播平臺服務器，整體如圖3所示。

圖3 廣電5G組網規劃

1.2.4 DNN分流技術

DNN分流指的是在5G用戶側的數據進入5G核心網后可根據不同DNN傳輸到不同的內網中，從而實現了用戶數據分流到不同的內網。同時，也實現了專網業務端到端的隔離，滿足了隔離性和安全性的要求。核心網還可以根據客戶所用DNN來控制選擇UPF網元位置，針對要求低時延、數據不出園區、本地卸載的用戶，可選擇離客戶園區相對較近的UPF進行數據轉發；針對有跨省漫游的客戶，可選擇省中心的UPF承載數據轉發功能。DNN在5G核心網中主要有三大功能。第一是用于為一個PDU的會話選擇SMF、UPF等核心網網元。第二是為PDU會話選擇N6口的網絡通道。第三是確定應用于終端PDU會話的策略。

DNN的分流原理是當終端攜帶特定標簽發起會話時，會話請求經過無線網、承載網到達核心網后，核心網會根據DNN選擇不同的SMF和UPF來承載相應業務，終端用戶也可以根據不同DNN簽約不同的服務質量策略，從而實現了不同等級5G用戶的差異化傳輸質量控制。核心網側還可以通過不同DNN綁定UPF不同N6口的VPN通道來實現不同終端到不同客戶內網的訪問[4]。

廣電的5G應急廣播是在5GtoB基礎上通過采用獨立的DNN實現跨運營商的專網方案，應急廣播終端簽約專用DNN，使用了靜態的IP地址，將應急廣播業務鎖定到廣電自建5G核心網的機房UPF，5G核心網識別出應急廣播的業務，公網CE將獨立DNN業務分離出來，再通過數通網，把承載的應急廣播終端業務數據轉發到睢寧廣電中心機房應急廣播服務平臺，來實現5G專網傳輸。

1.2.5 專網配置

在廣電5G核心網中完成相應網元修改的配置，同時配置綁定物聯網卡對應的IP地址，在省干數通網中配置專網往返路由數據，并在防火墻上配置對應的放通策略。在睢寧本地廣電機房側配置本地核心設備與省、市傳輸骨干網數通互聯數據，在睢寧本地核心交換機規劃配置數通專用虛擬局域網號，經本地應急廣播防火墻和入侵防御系統的深層過濾，配置正反向放通數通對應專用虛擬局域網端口和應急廣播服務器對應的端口，入侵防御系統端口與服務器的第二網口互聯，服務器系統配置本地多網卡路由，實現應急廣播服務器與5G智慧融合終端互通成功。

1.2.6 網絡安全

首先，5G專網通道應急廣播終端使用分配的靜態IP地址，固定IP地址在5G核心網側配置用戶固定IP地址，且終端的IP地址是不可更改的。同時，終端的IP地址和唯一的終端資源編碼也一一對應，實現了業務可管理和可溯源。其次，應急廣播的數據通過省網廣電5G專網實現了網絡管理面、控制面、數據面的全面隔離，避免了外部操作人員影響專網。第三，做到了數據不經過互聯網進行傳輸，專用VPN的配置即便回落到4G，仍然能夠以專網傳輸。最后，在睢寧縣廣電機房內部署了防火墻、入侵防御系統以及日志審計系統，并細化了訪問策略，通過了二級等保測評，保障了5G應急廣播安全可靠[5]。

2. 應用成效

睢寧縣應急廣播系統得到了整體升級，增加了很多智慧功能，并成功將廣電5G專網傳輸技術應用到應急廣播系統中，獲得很多成效。

首先，在功能上實現了視播一體化，提升了應急廣播指揮調度能力。比如在人口聚集地（學校、公園、政府）達到可管可控的應急信息發布功能，可將1080P宣傳視頻、圖片和廣播定向發送到指定區域，并通過5G探頭實時預覽現場畫面；使用5G手機端APP控制臺或4G/5G IP話筒控制臺，可向5G智能融合終端實時喊話、文字編輯播發、內容定時地播發，甚至可將信息精確播發到個人；在地圖上點擊攝像頭或對特定區域進行框選，實現該區域定向廣播，使播出操作更加智能便捷；5G智能融合終端配合攝像頭紅外電子圍欄，可以實現自動觸發廣播，也可以實現與平臺聯網廣播等等。

其次，依托廣電5G專網傳輸，解決后期建設點位布網難、布網成本高的問題，體現出應急廣播補點建設中的覆蓋優勢，同時也滿足了政府對明年新增200個應急廣播5G智能融合點位快速建設上線的需求，從而加快了應急廣播的延伸覆蓋。廣電5G傳輸技術的應用，在以往有線廣播終端傳輸的基礎上起到了鏈路冗余的作用，當面臨自然災害，應急廣播終端有線網傳輸受損的情況下，通過廣電5G專網搭配終端智能供電系統，依然能夠將緊急救災消息迅速地傳送到受災地區，最大程度減少受災地區的財產損失和人員傷亡。

最后，在睢寧魏集鎮、邱集鎮部署了5G智能應急廣播終端，智能化的應用為當地政務的宣傳和文化的傳播助力，同時通過5G智能融合終端補點建設，了解了廣電5G傳輸技術在廣電行業的應用，為后期5G行業專網建設積累寶貴經驗。

3. 結束語

通過本次應急廣播系統的升級，并運用廣電5G專網傳輸技術，實現了應急廣播5G智能融合終端與平臺的互聯，整體提高了睢寧應急廣播指揮調度能力，并向智慧多樣化，多元化發展?？梢钥闯?，5G技術在應急廣播中的應用有著巨大的潛力，利用5G技術的優勢，可以更好地發揮應急廣播的作用，同時為智慧廣電賦能產業健康、可持續發展提供良好的機遇，滿足廣電智慧業務發展需求?，F階段，在進行智慧廣電網絡建設期間，深入開發5G時代應用領域，并突出智慧廣電網絡建設的安全性和可靠性，只有這樣，才能確保所建設的智慧廣電網絡完全滿足5G時代網絡技術發展需求?？傊?，為滿足5G時代發展需求，要重視對智慧廣電網絡的建設，為各行各業打造智能化、安全化網絡環境，極大地提高廣電5G網使用體驗。