广电5G专网在县级应急广播补点建设中的应用

江苏有线网络发展有限责任公司睢宁分公司：周旋

近年来，应急广播在基层凸显出了尤为重要的作用，特别是在疫情防控、自然灾害和社会治理等方面，当前，国家也非常重视各地应急广播体系的建设工作，在“十四五”发展规划中对应急广播体系建设进行了总体部署。睢宁县应急广播系统建设于2017年，主要通过数字电视大网DTMB/DVB-C技术实现播发，随着应急广播的技术革新和国家发布应急广播技术总体规范[1]，现有应急广播系统需要在原有的基础上按照技术规范标准实现功能升级，并运用广电5G传输技术提升应急广播指挥调度能力，同时解决以往广播点位无法覆盖或覆盖成本高和后期补点施工时间长的问题，这是本文探讨的主题。

1. 睢宁县应急广播整体升级方案

升级包括系统功能提升、服务器处理能力的提升、5G传输技术的应用、网络安全的加固和新增应急广播5G智能融合终端。平台系统功能的升级，一方面来优化智慧功能的兼容性、扩展性和可延伸性，另一方面提升系统播出并发值；配备两台高性能服务器运用Linux虚拟化技术代替原来的三台服务器，且双机并行冗余，以此提高应急广播核心设备的稳定性和安全性[2]；广电5G传输技术的运用来解决部分覆盖点布网难、周期长等问题，5G传输技术是新一代蜂窝移动通信技术，是4G的延伸，应用在应急广播系统中最为直接的优势就是快、布网灵活、智慧功能拓展性强，非常符合应急广播在紧急状态下信息传输的需求，同时，达到实现拓展应急广播系统的智能化应用；网络安全在原有防火墙的基础上部署了入侵防御系统和日志审计系统，整体提升了应急广播系统的网络安全，并为应急广播系统做二级等保测评；5G智能融合终端利用广电5G专网高带宽传输和太阳能智能供电系统来完成智慧功能的展现。

1.1 整体系统构架

升级完成后的整体构架如图1所示，平台升级后增加了5G播发功能、视播一体功能、地图定向广播功能等，可同时处理512个并发请求和8000个终端同时播发，播发层级由上往下分别为中央、省级、市级、县级、镇级和村级，播发级别为上级优先原则。平台服务器由原来的三台普通服务器升级为两台超聚变2288H-V5，并在两台服务器上做了虚拟化技术，单台服务器承载了指令、视频、调度功能，实现了双机并行冗余。所有控制台通过IP控制技术请求至服务器，由指令虚拟服务器进行处理，再由调度虚拟服务器进行分发。DTMB/DVB-C技术是将IP数据通过复用、调制后由数字电视大网传送至终端。5G智能融合终端是通过IP控制技术经广电5G核心网、5G基站与平台互联，以声音、视频、文字、图像等形式通过音柱、大喇叭、智慧大屏播发应急广播信息，进行宣传、预警和紧急消息的发布。视频调度虚拟服务器为双向终端实现视播一体、地图定向广播、5G手机端APP播发等智慧功能。网络安全是在原有防火墙的基础上部署了IPS和日志审计系统，并细化了防火墙过滤策略，最大程度抵挡了上下级的访问威胁，网络安全整体得到了加固，并以高分通过了二级等保的测评。

图1 应急广播系统整体构架图

1.2 5G传输技术在应急广播系统中的应用

1.2.1 传输方案

目前应急广播补点项目设置2个5G智能融合终端点位，分布在魏集镇和邱集镇，5G智能融合终端通过5G物联网专用通道配置三层互联，使用广电运营商自建5G核心网的独立DNN技术和5G专网安全防护，经过广电5G核心网、省市数通网与睢宁县广电中心机房核心交换机下的应急广播平台服务器联通。

1.2.2 终端组成

每个5G智能融合终端包含5G模块、音柱、5G红外探头、视播一体大屏系统、两张广电物联网的1064号卡、终端安全模块、太阳能板、UPS供电组、固定支架、设备箱等。可展现1080P影音宣传视频、流转高清宣传图片和应急广播，通过5G探头实现视播合一；接收5G手机端APP控制台或4G/5G IP话筒控制台播发信息，并能配合摄像头红外电子围栏，自动触发广播等。5G智能融合终端通过太阳能板和2KVA的UPS进行供电，当太阳能板停止供电时，主控板会自动切断监控和智慧大屏的供电并发布供电报警信息至应急广播平台，同时仅对5G音柱供电，这样一来，蓄电池单独为5G音柱供电可长达120个小时。整体如图2所示。

图2 5G应急广播智能融合终端室外部署应用

1.2.3 组网规划

位于魏集镇和邱集镇的两个5G智能融合终端使用广电物联网号卡，均绑定了号卡对应规划好的固定IP地址，终端通过5G接入网定向流量指向江苏大区的5G核心网。广电5G传输网是基于中国广电和中国移动共享的接入网和承载网，中国广电自建的广电5G整体组网架构运用5G核心网的独立DNN技术，不需要在中国移动侧配置，就可以实现跨运营商网络的5G行业专网。在广电5G核心网侧，关闭号卡的基本互联网、语音通话、短信功能，根据DNN将请求分流汇聚到不同的SMF/UPF，5G终端数据包通过三层转发与省、市数通传输网互联，转发至省、市数通传输网二层专网的数通通道，再经市县波分传输网与睢宁广电中心机房服务器设备互联，每个传输节点均有冗余设备和两条以上路由，传输可靠性得到了保障[3]。进入睢宁广电机房后，经过本地防火墙实现应急广播5G终端定向访问睢宁县广电机房应急广播平台服务器，整体如图3所示。

图3 广电5G组网规划

1.2.4 DNN分流技术

DNN分流指的是在5G用户侧的数据进入5G核心网后可根据不同DNN传输到不同的内网中，从而实现了用户数据分流到不同的内网。同时，也实现了专网业务端到端的隔离，满足了隔离性和安全性的要求。核心网还可以根据客户所用DNN来控制选择UPF网元位置，针对要求低时延、数据不出园区、本地卸载的用户，可选择离客户园区相对较近的UPF进行数据转发；针对有跨省漫游的客户，可选择省中心的UPF承载数据转发功能。DNN在5G核心网中主要有三大功能。第一是用于为一个PDU的会话选择SMF、UPF等核心网网元。第二是为PDU会话选择N6口的网络通道。第三是确定应用于终端PDU会话的策略。

DNN的分流原理是当终端携带特定标签发起会话时，会话请求经过无线网、承载网到达核心网后，核心网会根据DNN选择不同的SMF和UPF来承载相应业务，终端用户也可以根据不同DNN签约不同的服务质量策略，从而实现了不同等级5G用户的差异化传输质量控制。核心网侧还可以通过不同DNN绑定UPF不同N6口的VPN通道来实现不同终端到不同客户内网的访问[4]。

广电的5G应急广播是在5GtoB基础上通过采用独立的DNN实现跨运营商的专网方案，应急广播终端签约专用DNN，使用了静态的IP地址，将应急广播业务锁定到广电自建5G核心网的机房UPF，5G核心网识别出应急广播的业务，公网CE将独立DNN业务分离出来，再通过数通网，把承载的应急广播终端业务数据转发到睢宁广电中心机房应急广播服务平台，来实现5G专网传输。

1.2.5 专网配置

在广电5G核心网中完成相应网元修改的配置，同时配置绑定物联网卡对应的IP地址，在省干数通网中配置专网往返路由数据，并在防火墙上配置对应的放通策略。在睢宁本地广电机房侧配置本地核心设备与省、市传输骨干网数通互联数据，在睢宁本地核心交换机规划配置数通专用虚拟局域网号，经本地应急广播防火墙和入侵防御系统的深层过滤，配置正反向放通数通对应专用虚拟局域网端口和应急广播服务器对应的端口，入侵防御系统端口与服务器的第二网口互联，服务器系统配置本地多网卡路由，实现应急广播服务器与5G智慧融合终端互通成功。

1.2.6 网络安全

首先，5G专网通道应急广播终端使用分配的静态IP地址，固定IP地址在5G核心网侧配置用户固定IP地址，且终端的IP地址是不可更改的。同时，终端的IP地址和唯一的终端资源编码也一一对应，实现了业务可管理和可溯源。其次，应急广播的数据通过省网广电5G专网实现了网络管理面、控制面、数据面的全面隔离，避免了外部操作人员影响专网。第三，做到了数据不经过互联网进行传输，专用VPN的配置即便回落到4G，仍然能够以专网传输。最后，在睢宁县广电机房内部署了防火墙、入侵防御系统以及日志审计系统，并细化了访问策略，通过了二级等保测评，保障了5G应急广播安全可靠[5]。

2. 应用成效

睢宁县应急广播系统得到了整体升级，增加了很多智慧功能，并成功将广电5G专网传输技术应用到应急广播系统中，获得很多成效。

首先，在功能上实现了视播一体化，提升了应急广播指挥调度能力。比如在人口聚集地（学校、公园、政府）达到可管可控的应急信息发布功能，可将1080P宣传视频、图片和广播定向发送到指定区域，并通过5G探头实时预览现场画面；使用5G手机端APP控制台或4G/5G IP话筒控制台，可向5G智能融合终端实时喊话、文字编辑播发、内容定时地播发，甚至可将信息精确播发到个人；在地图上点击摄像头或对特定区域进行框选，实现该区域定向广播，使播出操作更加智能便捷；5G智能融合终端配合摄像头红外电子围栏，可以实现自动触发广播，也可以实现与平台联网广播等等。

其次，依托广电5G专网传输，解决后期建设点位布网难、布网成本高的问题，体现出应急广播补点建设中的覆盖优势，同时也满足了政府对明年新增200个应急广播5G智能融合点位快速建设上线的需求，从而加快了应急广播的延伸覆盖。广电5G传输技术的应用，在以往有线广播终端传输的基础上起到了链路冗余的作用，当面临自然灾害，应急广播终端有线网传输受损的情况下，通过广电5G专网搭配终端智能供电系统，依然能够将紧急救灾消息迅速地传送到受灾地区，最大程度减少受灾地区的财产损失和人员伤亡。

最后，在睢宁魏集镇、邱集镇部署了5G智能应急广播终端，智能化的应用为当地政务的宣传和文化的传播助力，同时通过5G智能融合终端补点建设，了解了广电5G传输技术在广电行业的应用，为后期5G行业专网建设积累宝贵经验。

3. 结束语

通过本次应急广播系统的升级，并运用广电5G专网传输技术，实现了应急广播5G智能融合终端与平台的互联，整体提高了睢宁应急广播指挥调度能力，并向智慧多样化，多元化发展。可以看出，5G技术在应急广播中的应用有着巨大的潜力，利用5G技术的优势，可以更好地发挥应急广播的作用，同时为智慧广电赋能产业健康、可持续发展提供良好的机遇，满足广电智慧业务发展需求。现阶段，在进行智慧广电网络建设期间，深入开发5G时代应用领域，并突出智慧广电网络建设的安全性和可靠性，只有这样，才能确保所建设的智慧广电网络完全满足5G时代网络技术发展需求。总之，为满足5G时代发展需求，要重视对智慧广电网络的建设，为各行各业打造智能化、安全化网络环境，极大地提高广电5G网使用体验。