發(fā)展全國數(shù)字集群共用網(wǎng)的基本條件

編者按：

全國首屆寬帶集群暨應(yīng)急通信產(chǎn)業(yè)鏈大會將于2018年9月4—5日在北京九華山莊召開。為了積極響應(yīng)和配合國家相關(guān)戰(zhàn)略的實施，為相關(guān)專題戰(zhàn)略研究和行業(yè)發(fā)展提供更多的智慧和力量，在各領(lǐng)導(dǎo)、專家、學(xué)者和企業(yè)負責(zé)人的支持下，我們特推出關(guān)于寬帶集群和應(yīng)急通信的專題系列，敬請大家關(guān)注并參與討論。

作者簡介

李進良教授，1952年畢業(yè)于清華大學(xué)電機系電信組，教授級高級工程師，中國移動通信領(lǐng)域的奠基人之一，享受政府特殊津貼專家，中國移動通信聯(lián)合會常務(wù)理事，中國通信學(xué)會會士。長期關(guān)注移動通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從事戰(zhàn)術(shù)通信與移動通信系統(tǒng)的科研生產(chǎn)工作長達50多年，力推TD在我國的發(fā)展。

四、發(fā)展全國數(shù)字集群共用網(wǎng)的基本條件

科學(xué)技術(shù)是一種積極的能動的第一生產(chǎn)力，移動通信技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了數(shù)字集群系統(tǒng)這種新的生產(chǎn)力，需要一種新的生產(chǎn)關(guān)系與之相適應(yīng)，專業(yè)移動通信網(wǎng)朝數(shù)字集群共用網(wǎng)的方向發(fā)展，是生產(chǎn)關(guān)系適應(yīng)生產(chǎn)力發(fā)展變化規(guī)律的具體體現(xiàn)。及時調(diào)整建設(shè)專業(yè)移動通信網(wǎng)的政策，適應(yīng)生產(chǎn)力發(fā)展的需求，進一步理順專業(yè)移動通信網(wǎng)與專業(yè)用戶的關(guān)系，減輕專業(yè)單位的經(jīng)濟負擔(dān)，就可為專業(yè)移動通信網(wǎng)運營業(yè)與制造業(yè)的同步發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。

要想確保我國應(yīng)急通信保障體系首要發(fā)展基于5G的全國數(shù)字集群共用網(wǎng)，必須具備三個基本條件，即標(biāo)準、頻率和資金，當(dāng)前是描繪宏偉藍圖的最好時機。

4.1 標(biāo)準

2014年5月27日，由中國信息通信研究院聯(lián)合行業(yè)用戶單位、制造企業(yè)、科研機構(gòu)、高等院校、社團組織等共同發(fā)起成立寬帶集群(B-TrunC)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。把握集群通信技術(shù)數(shù)字化、寬帶化、多媒體化的發(fā)展趨勢，依托我國4G LTE無線通信技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)，以標(biāo)準為龍頭、認證為保障，打通芯片、終端、系統(tǒng)等產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，構(gòu)建堅實的寬帶集群產(chǎn)業(yè)群體。通過聯(lián)盟成員對移植LTE無線通信技術(shù)到寬帶集群的共同努力，組織制定寬帶集群通信標(biāo)準，面向公共安全、城市管理和應(yīng)急、能源交通等行業(yè)的調(diào)度指揮和生產(chǎn)作業(yè)的寬帶化需求，在兼容LTE寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，增強了語音集群和多媒體調(diào)度等寬帶集群功能，支持從1.4MHz到20MHz的靈活帶寬?？罩薪涌诓捎昧藙?chuàng)新的下行共享信道技術(shù)，極大地提高了組通信業(yè)務(wù)的頻譜效率，集群功能性能指標(biāo)達到或超過專業(yè)數(shù)字集群的技術(shù)水平，是國際上首個支持點對多點語音通話、點對多點多媒體集群調(diào)度等公共安全與減災(zāi)應(yīng)用的寬帶集群通信標(biāo)準。

2015年7月B-TrunC標(biāo)準寫入ITU-R M.2009建議書和ITU-R M.[PPDR]報告，標(biāo)志著應(yīng)用于PPDR的無線通信系統(tǒng)走向?qū)拵Щ?，中國的寬帶集群?biāo)準化工作走在了全球前列。2016年11月B-TrunC標(biāo)準寫入到后來出版的M.2014-3標(biāo)準修訂稿中，成為ITU-R推薦的集群空中接口標(biāo)準，這也是該標(biāo)準中唯一的LTE寬帶集群標(biāo)準。此舉是中國B-TrunC在國際標(biāo)準化工作上的又一重大成果，進一步提升了我國專網(wǎng)通信技術(shù)的國際地位。

國內(nèi)基于B-TrunC標(biāo)準的LTE寬帶集群系統(tǒng)在北京、廣州等主要城市已經(jīng)用于無線政務(wù)、公共安全、地鐵線路、機場、港口、鐵路站場、電力、水利、石油石化、礦山和林業(yè)景區(qū)等眾多行業(yè)，實現(xiàn)了規(guī)模應(yīng)用，滿足各行業(yè)對集群調(diào)度和寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用的需求。為提升國內(nèi)行業(yè)的信息化、智慧化水平作出了重要貢獻。

國際電信聯(lián)盟提出了ITU-8A/64公共安全與減災(zāi)（PPDR）無線通信應(yīng)用及系統(tǒng)要求：

語音 一對一、一對多 、直通、即時呼叫建立 PTT；

數(shù)據(jù)-低速率 短消息、遙測 、位置狀態(tài)；

數(shù)據(jù)-中速率接數(shù)據(jù)庫、遙測 、靜態(tài)圖像 、位置確定；

數(shù)據(jù)-高速率 互聯(lián)網(wǎng)、視頻 、高清晰度圖像。

2017年國務(wù)院辦公廳印發(fā)《國家突發(fā)事件應(yīng)急體系建設(shè)“十三五”規(guī)劃》，明確要研發(fā)基于4G/5G的應(yīng)急通信手段。5G業(yè)務(wù)大致可以分為3種場景：eMBB（增強移動寬帶）、mMTC（海量機器類通信）和uRLLC（超可靠低時延通信），完全可以涵蓋公共安全與減災(zāi)（PPDR）的上述要求。

建議我國未來要在B-TrunC標(biāo)準的基礎(chǔ)上更進一步，相繼組織制定基于5G語音+數(shù)據(jù)的統(tǒng)一PPDR標(biāo)準。

4.2頻率

頻譜是有限的、不可再生的具有重要戰(zhàn)略意義的稀缺資源，應(yīng)急通信走向?qū)拵Щ?，首要解決的難題就是頻譜短缺，將如何利用寶貴的頻譜資源，實現(xiàn)從窄帶到寬帶的能力跨越？在專網(wǎng)領(lǐng)域，基于窄帶技術(shù)原有150M和400M頻段的對講機，350M和800M頻段的集群系統(tǒng)，以及230M和800M的數(shù)傳等，這些頻段可以傳語音和低速數(shù)據(jù)。隨著用戶對高清圖像、高清視頻、虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）的要求日增，上述窄帶已經(jīng)不敷使用，工信部在2015年規(guī)劃了用于政務(wù)網(wǎng)和公共安全、應(yīng)急通信等的1.4G（20M帶寬）和用于電力、石油、交通等的1.8G（15M帶寬）兩個頻段。國務(wù)院明確要加快城市基于1.4G頻段的寬帶數(shù)字集群專網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)，1.4G頻段現(xiàn)在只有20M帶寬資源，不能完全滿足公安、應(yīng)急等行業(yè)需求。最好的解決方法是“共網(wǎng)建設(shè)模式”，既節(jié)省頻譜資源，也滿足了海量數(shù)據(jù)、高寬帶視頻專網(wǎng)的應(yīng)急調(diào)度業(yè)務(wù)需要。

我國過去許多專業(yè)移動通信網(wǎng)所需頻率都是國家的企事業(yè)單位向國家無線電管理部門申請指配的。從部門利益出發(fā)，多是寬打窄用，因此，頻譜利用率是很不充分的。為貫徹落實2016年兩辦印發(fā)的《關(guān)于創(chuàng)新政府配置資源方式的指導(dǎo)意見》，工信部無線電管理局在新疆、安徽、山西、河南等地采用競爭性方式發(fā)放1.8G頻段使用許可試點工作，用于軌道交通、電力、機場、石油等行業(yè)，這是在無線電頻譜資源配置中引入競爭機制的有益探索。

4.3資金

我國過去許多專業(yè)移動通信網(wǎng)建設(shè)所需資金都是國家的企事業(yè)單位向國家財政管理部門申請專項撥款的。從部門利益出發(fā)，也多是寬打窄用，因此，經(jīng)濟效率也是很低的。我國是一個具有兩千多年封建傳統(tǒng)的大國，各個機關(guān)及企事業(yè)單位都習(xí)慣于建一個封閉式的圍墻，自成體系，各個專業(yè)移動通信網(wǎng)都是獨家使用，效率很低，初建時尚可應(yīng)用，時間長了，缺乏維護，不少網(wǎng)絡(luò)癱瘓成了廢品，浪費極大，也不可能與時俱進，隨著技術(shù)的進步而使網(wǎng)絡(luò)不斷升級。

我國改革開放，明確要發(fā)展社會主義市場經(jīng)濟；因此，必須及時調(diào)整計劃經(jīng)濟時代建設(shè)專業(yè)移動通信網(wǎng)的政策，建議一律取消專業(yè)移動通信網(wǎng)專項撥款，而將這筆撥款作為建設(shè)數(shù)字集群共用網(wǎng)的國家投資，同時發(fā)行股票，吸引社會集資，組建共用網(wǎng)的運營公司。當(dāng)前可在有條件的省市運營正常的B-TrunC基礎(chǔ)上擴建數(shù)字集群共用網(wǎng)，以取得建網(wǎng)運營經(jīng)驗，再逐步擴展。由于是統(tǒng)一的技術(shù)體制，條件成熟時，即可互連互通，形成大區(qū)網(wǎng)以至全國網(wǎng)。這樣便解決了國家在專業(yè)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的重復(fù)投資問題。而對國家機關(guān)及企事業(yè)單位取消專業(yè)移動通信網(wǎng)專項撥款后，相應(yīng)要改為經(jīng)常性的專業(yè)移動通信開支。只有這樣才能促使原擬單獨建網(wǎng)的各個部門加入數(shù)字集群共用網(wǎng)成為其專業(yè)用戶。只有及時調(diào)整改革建設(shè)專業(yè)移動通信網(wǎng)的頻率及資金政策，建立一種新的生產(chǎn)關(guān)系即數(shù)字集群共用網(wǎng)以適應(yīng)生產(chǎn)力發(fā)展的需求，進一步理順專業(yè)移動通信網(wǎng)與專業(yè)用戶的關(guān)系，才能推動國民經(jīng)濟在信息化的大道上闊步前進。

五 、國際上發(fā)展全國數(shù)字集群共用網(wǎng)的成功案例

從全球范圍來看，共網(wǎng)模式屬于主流，其目標(biāo)是解決公安、消防、醫(yī)療等行業(yè)在應(yīng)急通信方面各自為戰(zhàn)、劃界而治的難題，建成一張覆蓋范圍廣、互操作性強、可靠性高、擴展性好的共用網(wǎng)絡(luò)。比較典型的案例如下：

5.1 芬蘭全國性政府共用網(wǎng)VIRVE

芬蘭內(nèi)務(wù)部主管消防、警察、救援等公共安全部門，早已分別建有自已的專用網(wǎng)，存在功能業(yè)務(wù)有限、覆蓋范圍不廣、調(diào)度維護困難、運營成本較高等很多缺點。因此，芬蘭政府決定籌建全國數(shù)字集群共用網(wǎng)和全國指揮中心，以節(jié)約網(wǎng)絡(luò)投資，保證通信質(zhì)量，通過虛擬專網(wǎng)，實現(xiàn)統(tǒng)一指揮調(diào)度功能。

1997年芬蘭內(nèi)務(wù)部選擇芬蘭電信SONERA作為運營商合作組建專門的運營公司，規(guī)劃到2003年為止，在全國范圍內(nèi)(33.8萬平方公里)建立經(jīng)營VIRVE網(wǎng)。該公司由內(nèi)務(wù)部出資60%，SONERA公司出資40%。

VIRVE網(wǎng)選擇了TETRA設(shè)備，使用頻段為380MHz，占用帶寬為5MHz，共200對頻點。經(jīng)過四年的努力，VIRVE網(wǎng)已提前一年全部建成，網(wǎng)內(nèi)有15個TETRA交換機和1260個基站。能以如此速度達到如此規(guī)模，主要是很多建設(shè)條件已具備，比如：基站站址基本上都選擇在SONERA GSM基站站址上，只需安裝設(shè)備和架設(shè)天線；傳輸鏈路向其他運營商租用現(xiàn)有設(shè)備。

VIRVE網(wǎng)已實現(xiàn)了政府部門及公共安全用戶所提出的幾乎所有的需求，如自動車輛定位，與GSM短信及尋呼系統(tǒng)的集成（發(fā)給TETRA手機的信息，當(dāng)用戶關(guān)機或不在覆蓋區(qū)時，會自動轉(zhuǎn)發(fā)給用戶的GSM手機或?qū)ず魴C），在很多方面，已遠遠超過了用戶的期望。目前網(wǎng)中已有700個虛擬專網(wǎng)，主要包括：社會及醫(yī)療救助服務(wù)、消防及救援、軍隊、警察，邊防等。根據(jù)內(nèi)務(wù)部的規(guī)劃，該網(wǎng)絡(luò)將在2005年達到10萬個政府用戶。

由于該網(wǎng)是政府投資建立的共用網(wǎng)，在各方面享有一定的優(yōu)惠條件（僅向有關(guān)管理部門繳納較少的頻率占用費）。運營公司只負責(zé)物理網(wǎng)絡(luò)的運營，而用戶的管理及通信的管理均由用戶部門在各自的虛擬專網(wǎng)中進行。TETRA終端由各用戶部門自行向?qū)ｉT的終端代理銷售商購買。目前網(wǎng)絡(luò)的運營與維護費用，鏈路及鐵塔機房租用費用均由芬蘭政府撥款支付。而每個用戶的網(wǎng)絡(luò)使用費用也由內(nèi)務(wù)部收取。

歐洲歷史上和中國相同，采用了多個不同的報警號碼區(qū)分不同類型的緊急事件，目前各歐洲國家學(xué)習(xí)北美的統(tǒng)一報警救助系統(tǒng)“911”，選用了“112”作為統(tǒng)一報警號碼。芬蘭內(nèi)務(wù)部計劃根據(jù)行政劃分在全國建設(shè)13個“112”中心，每個中心平行設(shè)置，可互相協(xié)作?！?12”指揮中心歸內(nèi)務(wù)部直接領(lǐng)導(dǎo)，有權(quán)調(diào)度各類公共安全人員，如警察、消防、救援等等。“112”中心以VIRVE數(shù)字集群網(wǎng)為無線指揮調(diào)度平臺，兩個系統(tǒng)實現(xiàn)無縫集成。一旦有報警，報警電話的號碼及地址會自動顯示，處警員根據(jù)事件報告及地理信息系統(tǒng)上顯示的離事發(fā)地點最近的公共安全人員的情況，通過VIRVE網(wǎng)實現(xiàn)話音＋數(shù)據(jù)的方式，及時指揮調(diào)度現(xiàn)場人員進行救援。從指揮中心向現(xiàn)場警員以數(shù)據(jù)方式發(fā)送事件報告，包括事發(fā)地點、事故類型、最近行駛路線等信息?，F(xiàn)場人員向指揮中心以數(shù)據(jù)方式發(fā)送狀態(tài)信息，如“在路上” 、“任務(wù)執(zhí)行完畢”等。通過數(shù)據(jù)信息，指揮中心知道每個現(xiàn)場人員的位置、狀態(tài)、裝備等信息，便于突發(fā)事件時的人員調(diào)派?，F(xiàn)場人員可以通過TETRA手機直接進行數(shù)據(jù)庫查詢。

5.2 比利時全國性政府共用網(wǎng)ASTRID

歷史上，比利時各政府部門均建設(shè)有獨立的專用無線通信網(wǎng)。1992年，比利時政府計劃建設(shè)一個新的綜合性集成化的網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)更大的靈活性、安全性、先進性、統(tǒng)一協(xié)調(diào)性。

1997年比利時政府對其規(guī)劃的綜合性數(shù)字集群指揮調(diào)度系統(tǒng)（包括數(shù)字集群、指揮中心系統(tǒng)、尋呼等）經(jīng)過嚴格評選，于1998年選擇了KNT（Kreutler, Nokia and Telindus）聯(lián)合體。專門成立了ASTRID公司，作為全國性數(shù)字集群政府共用網(wǎng)的運營商。

該系統(tǒng)采用TETRA體制作為其無線指揮調(diào)度平臺，使用頻率為380MHz，共5MHz帶寬。在全國11個省建立了11個交換機，500多個基站。同時，還新建了傳輸鏈路、尋呼系統(tǒng)、11個指揮中心。每個指揮中心包括接警、處警系統(tǒng)，并完成TETRA系統(tǒng)與這些系統(tǒng)的集成，總投資1.44億歐元。

ASTRID網(wǎng)絡(luò)設(shè)計實現(xiàn)95％的可通率，并充分考慮了可靠性，因此能夠為用戶提供最大的可用性。全網(wǎng)將容納4萬個用戶，主要來自下列政府部門：地方警察、聯(lián)邦警察、城市保衛(wèi)、國家安全部門、司法機構(gòu)、監(jiān)獄系統(tǒng)、國防部、海關(guān)、海務(wù)部門、區(qū)域環(huán)境服務(wù)、消防部門、醫(yī)療救護、小兒保護、紅十字…

在ASTRID公司中，聯(lián)邦政府占有61%的股份，地方政府占有39%的股份。聯(lián)邦政府每年向該公司撥款作為運營維護費用。ASTRID公司是一個獨立自主經(jīng)營的公司，受到比利時政府的一貫支持。最終用戶部門成立了統(tǒng)一的用戶委員會（User Committee），用戶必須從該公司購買或租用TETRA移動臺。ASTRID公司幾乎每個月都與用戶委員會一起召開會議，了解用戶的最新需求予以滿足。并對廠商提供的TETRA移動臺嚴格進行認證，以保證質(zhì)量及安全性。對每個用戶以年費的方式收取費用：250歐元/年/用戶。

由于ASTRID是世界上第一個實現(xiàn)了數(shù)字集群與指揮中心無縫集成的網(wǎng)絡(luò)。因此，在2000年的TETRA世界大會上，ASTRID網(wǎng)絡(luò)獲得“最佳的TETRA業(yè)務(wù)”獎。

5.3美國國家應(yīng)急通信專網(wǎng)FirstNet

2006年，有人倡議建設(shè)一個全國公共安全寬帶網(wǎng)絡(luò)（NPSBN），2007年，美國聯(lián)邦通信委員會在電視臺騰空的700MHz頻段中劃出了10MHz（5X5），然后指定了稱為D模塊的另外10MHz投標(biāo)，要求和公共安全合作形成一個私營/公共伙伴關(guān)系來建設(shè)一個全國的寬帶網(wǎng)絡(luò)。

AT&T于2017年競標(biāo)成功FirstNet（First Responders Network），基于700MHz頻段開展4G LTE建設(shè)。截至2018年6月21日，美國52個州/地區(qū)全部加入FirstNet，共有超過1000家的公共安全機構(gòu)成為FirstNet的客戶。同時，AT&T還計劃在700M頻段建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)，將共網(wǎng)模式進行到底。

六、規(guī)劃建設(shè)全國數(shù)字集群共用網(wǎng)刻不容緩

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，部門的業(yè)務(wù)項目增加，社會的交往協(xié)調(diào)增加，各地的聯(lián)網(wǎng)要求增加，人們對專業(yè)移動通信網(wǎng)的需求和依賴性增加，從而用戶數(shù)量會大大增加，這就為發(fā)展我國數(shù)字集群共用網(wǎng)創(chuàng)造了市場條件。建議我國要以5G發(fā)展為契機，首先抓緊制定統(tǒng)一的PPDR標(biāo)準，盡早對數(shù)字集群全國網(wǎng)和聯(lián)動指揮中心進行規(guī)劃，學(xué)習(xí)國際上的成功范例，制定切合實際的政策法規(guī)，按市場規(guī)律，發(fā)揮中央、地方、民間各方的積極性，首先促進各大城市數(shù)字集群共用網(wǎng)的建設(shè)，再逐步向周邊輻射。由于我國幅員遼闊，東西部經(jīng)濟發(fā)展不平衡，全國網(wǎng)的投資巨大，不可能一蹴而就，只有在各地數(shù)字集群共用網(wǎng)健康發(fā)展的基礎(chǔ)上，適當(dāng)時機，水到渠成，再互連互通形成全國網(wǎng)，確保完善我國應(yīng)急通信保障體系，全面提高我國防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)能力。