國外公共安全機(jī)構(gòu)對寬帶移動(dòng)通信的需求

1、國外公共安全機(jī)構(gòu)對寬帶移動(dòng)通信的需求信息中心趙洋鐘摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，國外公共安全機(jī)構(gòu)的工作方式也發(fā)生了改 變，他們越來越多地依靠移動(dòng)通信進(jìn)行指揮和辦公，并通過數(shù)據(jù)傳輸加強(qiáng)語音通 信以及結(jié)合多媒體應(yīng)用的方式，增強(qiáng)對事態(tài)的感知和信息共享能力，對寬帶移動(dòng) 通信應(yīng)用，如圖像和視頻傳輸?shù)葌鬏斔俾矢?、信息量大的需求日益?qiáng)烈。而目前 使用的數(shù)字集群通信系統(tǒng)僅僅能夠提供語音通信和低速數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，在寬帶通 信方面明顯不足以滿足公共安全機(jī)構(gòu)之需，寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)已經(jīng)提到日 程上來。然而，商業(yè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)無法滿足公共安全機(jī)構(gòu)通信對技術(shù)和操作的要 求，如覆蓋范圍、安全性和低呼叫延時(shí)等，尤其是當(dāng)

2、發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，事發(fā)地通 信量驟升，通常會(huì)致使商業(yè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。因此，世界各國一致認(rèn)為只有建立專用寬 帶網(wǎng)絡(luò)才能滿足公共安全機(jī)構(gòu)的需求。針對這一問題，歐美各國進(jìn)行了廣泛的調(diào) 研和分析，總結(jié)出一系列具體的寬帶移動(dòng)通信應(yīng)用。與此同時(shí)，這些國家也在研 究未來公共安全移動(dòng)通信對頻譜的需求，分析各種寬帶應(yīng)用所需頻譜大小，積極 尋求解決頻譜分配問題的辦法。關(guān)鍵詞：公共安全機(jī)構(gòu)、專業(yè)移動(dòng)通信應(yīng)用需求、頻譜需求1國外公共安全機(jī)構(gòu)移動(dòng)通信應(yīng)用的發(fā)展趨勢社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步為公共安全機(jī)構(gòu)進(jìn)一步提高工作效率、改善工作成 效提供了必要條件，通過移動(dòng)辦公和指揮、以數(shù)據(jù)傳輸加強(qiáng)語音通信、情報(bào)信息 共享和多媒體通信的應(yīng)用，可

3、以幫助公共安全機(jī)構(gòu)提高事件響應(yīng)速度和態(tài)勢感知 能力，保障指揮決策的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。國外專業(yè)咨詢公司的研究表明，公共安 全移動(dòng)通信應(yīng)用的發(fā)展趨勢有以下幾個(gè)特點(diǎn)1:公共安全機(jī)構(gòu)工作方式發(fā)生了改變。從傳統(tǒng)的固定場所辦公到越來越多地 采用移動(dòng)辦公，包括文件傳輸、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫查詢和移動(dòng)指揮等，以提高事件響應(yīng) 速度、提高工作效率，這種工作方式的改變要求公共安全機(jī)構(gòu)同時(shí)具備多種移動(dòng) 通信能力；-以數(shù)據(jù)傳輸加強(qiáng)語音通信。公共安全機(jī)構(gòu)在日常工作中和處理應(yīng)急事件時(shí) 會(huì)越來越多地使用數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用，以此加強(qiáng)傳統(tǒng)集群通信中的語音通信；信息共享。公共安全機(jī)構(gòu)未來日常工作中，如外出巡邏或遠(yuǎn)離指揮中心時(shí)， 將在現(xiàn)場人員和指揮官

4、之間以及現(xiàn)場人員之間建立共同操作界面，共享包括語 音、數(shù)據(jù)和視頻在內(nèi)的多種信息。這種工作方式可以改善指揮官的態(tài)勢感知能力， 幫助指揮官做出及時(shí)、準(zhǔn)確的決策，有利于現(xiàn)場小組的機(jī)動(dòng)、靈活、及時(shí)的響應(yīng)， 從而改善工作成效。使用多種多媒體應(yīng)用。日常任務(wù)中會(huì)越來越多地使用多種通信應(yīng)用（語音、 數(shù)據(jù)、圖像和視頻），以滿足公共安全機(jī)構(gòu)工作方式的改變所提出的各種需求， 使現(xiàn)場的工作人員獲得如同總部辦公室一樣的工作資源。2發(fā)展專腳移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的必要性盡管利用商業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)也可以完成數(shù)據(jù)傳輸，但商業(yè)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)目標(biāo)與公共 安全通信網(wǎng)絡(luò)完全不同，其根本目標(biāo)是獲得最大的商業(yè)利潤，以保障人口密集區(qū) 的通信為主，而不是在盡可

5、能大的覆蓋范圍內(nèi)保障公共安全機(jī)構(gòu)的通信。因此， 商業(yè)網(wǎng)絡(luò)無法滿足公共安全機(jī)構(gòu)對專業(yè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的要求，尤其是當(dāng)發(fā)生突發(fā) 事件時(shí)，事件發(fā)生區(qū)域通信量劇增，商業(yè)網(wǎng)絡(luò)無法為公共安全通信提供可靠的保 障。為了滿足公共安全機(jī)構(gòu)對寬帶移動(dòng)通信的需求，歐美許多國家提出建立專用 的寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，其或是出臺(tái)了相關(guān)規(guī)劃建立寬帶網(wǎng)絡(luò)，或是正在考慮建立 公共安全專用寬帶網(wǎng)絡(luò)。2.1專業(yè)寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行要求公共安全移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（專網(wǎng)）與商業(yè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在諸多方面存在不同， 專網(wǎng)為了保障關(guān)鍵任務(wù)通信，對技術(shù)和操作有著諸多要求，如覆蓋范圍廣、可靠 性高、安全性、低時(shí)延等。從歐洲發(fā)布的技術(shù)報(bào)告中，可以總結(jié)出對公共安

6、全移 動(dòng)通信專用網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行要求，表1給出了具體要求和相應(yīng)的描述。表1公共安全移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行要求要求描述可用性必須確保網(wǎng)絡(luò)具有高可用性，網(wǎng)絡(luò)要保持在任何時(shí)間的可用性達(dá)到99%以上可控制性必須保持網(wǎng)絡(luò)高度可控（如允許優(yōu)先接入網(wǎng)絡(luò)等）覆蓋范圍公共安全通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍與商業(yè)網(wǎng)絡(luò)完全不同，不是以保證人口密集區(qū)的通信量為 主，而是要盡量擴(kuò)大地理覆蓋范圍，如英國的要求是覆蓋范圍至少達(dá)到全國面積的99%安全性安全性由國家安全和認(rèn)證需求主導(dǎo)，各國因政策而不同低時(shí)延對于呼叫時(shí)間的建立時(shí)間有明確的要求，一般不能超過200毫秒互操作性對于不同機(jī)構(gòu)，需要通信系統(tǒng)能夠互操作，如在警察、消防和急救機(jī)構(gòu)之間，對于歐洲 國

7、家來講，還需要能夠在國界區(qū)域滿足鄰國公共安全機(jī)構(gòu)通信的互操作性可靠性網(wǎng)絡(luò)必須高度可靠，包括各個(gè)層面的冗余，中心網(wǎng)絡(luò)交換必須完全具有冗余，對于不同 基站的備用電源要求各不相同，有些基站要求具有7天備用電量支持多種流量一個(gè)綜合網(wǎng)絡(luò)需要能夠提供多種流量，包括語音、數(shù)據(jù)和視頻在未來，公共安全專用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的基本要求不會(huì)改變，但會(huì)變得更加多 樣化。雖然未來的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)（如LTE）能夠提供各種數(shù)據(jù)通信服務(wù)，但要滿足公 共安全通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行要求，還是頗富挑戰(zhàn)的。商業(yè)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)目標(biāo)是能夠獲得 最大的經(jīng)濟(jì)收益，而不是在大覆蓋范圍內(nèi)提供高質(zhì)量的服務(wù)，而后者正是公共安 全機(jī)構(gòu)所需要的5。目前，商業(yè)網(wǎng)絡(luò)還無法滿足公共

8、安全通信網(wǎng)絡(luò)要求的原因主要有以下幾點(diǎn)：商業(yè)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積通常不能覆蓋全國所有區(qū)域，并且在建筑物內(nèi)信號較 差；3G和LTE的部署更類似于“孤島”，而不是在全國范圍內(nèi)部署；基站部署的地理位置也不適合公共安全通信網(wǎng)絡(luò)；不具有呼叫等待列隊(duì)，并且不能對列隊(duì)情況進(jìn)行控制；對于公共安全用戶的通信沒有保障能力；沒有直通模式（DMO）；在共享的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行公共安全通話，其安全性沒有保障；當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，其所在區(qū)域的通信量驟升，商業(yè)網(wǎng)絡(luò)無法保障公共安全通信。正是因?yàn)橐陨现T多原因，使得各國公共安全機(jī)構(gòu)提出必須建立自己的專用寬 帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。2.2多國提出發(fā)展公共安全專用寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)世界上主要的發(fā)達(dá)國家都認(rèn)

9、識到了發(fā)展公共安全專用寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的 必要性，多個(gè)國家都明確提出要建設(shè)專用寬帶網(wǎng)絡(luò)。美國聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）于2010年提出了國家寬帶計(jì)劃，建議利用 專用頻段建設(shè)具有全國互操作性的公共安全專業(yè)寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，建立了一個(gè) 基本技術(shù)框架，確保實(shí)現(xiàn)公共安全專業(yè)寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)之間的互操作性。另外， 奧巴馬總統(tǒng)發(fā)表了全國無線行動(dòng)計(jì)劃，意圖促進(jìn)全國公共安全專業(yè)寬帶移動(dòng) 通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與部署。加拿大在公共安全無線寬帶通信規(guī)劃與建設(shè)方面跟隨美國的步伐。加拿大國 防研究發(fā)展局認(rèn)為，本國公共安全機(jī)構(gòu)將借全力爭取寬帶專用頻段，建立全國性 公共安全專業(yè)寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。日本作為發(fā)達(dá)國家，已經(jīng)完成了公共安全

10、專用頻譜的劃分，并探討了一系列 技術(shù)條件，已經(jīng)開始探索建立本國的公共安全專用網(wǎng)絡(luò)。歐盟雖然還沒有出臺(tái)任何正式的公共安全寬帶通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，但各國的想法 卻十分一致，就是必須發(fā)展專用寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，這在2011年3月30日于布 魯塞爾召開名為“歐洲公共安全與救災(zāi)服務(wù)的未來”研討會(huì)上就有明顯的體現(xiàn)。 該研討會(huì)討論了歐洲未來公共安全與救災(zāi)寬帶移動(dòng)通信需求和發(fā)展方向，各國都 表達(dá)了發(fā)展專用寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的必要性，并呼吁歐洲統(tǒng)一頻譜劃分和制定歐 洲標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以保障各國系統(tǒng)的互操作性，并能有效地降低系統(tǒng)建設(shè)成本，以 及通過行業(yè)協(xié)會(huì)的發(fā)展來促進(jìn)技術(shù)的演進(jìn)和發(fā)展，從而使公共安全機(jī)構(gòu)從中受 益。在研討會(huì)上，

11、德國認(rèn)為全歐洲應(yīng)相互協(xié)調(diào)采用統(tǒng)一的頻段為公共安全與救災(zāi) 機(jī)構(gòu)建立高數(shù)據(jù)傳輸速率通信網(wǎng)絡(luò)；法國則表示其目標(biāo)是在2020年建成國內(nèi)專 用公共安全與救災(zāi)寬帶網(wǎng)絡(luò)，并期望歐洲在頻譜分配上能達(dá)成一致，這樣可以保 障各國在國界區(qū)域通信的互操作性；芬蘭認(rèn)為過去的經(jīng)驗(yàn)表明，在應(yīng)急事件發(fā)生 時(shí)商業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)根本無法提供可靠的通信保障，必須建立專用移動(dòng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng) 絡(luò)；奧地利等國也表達(dá)了同樣的觀點(diǎn)。澳大利亞尚未完成寬帶專用頻譜的劃分工作，各利益相關(guān)方就到底是將 700MHz還是800MHz分配用于公共安全移動(dòng)寬帶通信之需爭執(zhí)不下，但該國政 府已成立了指導(dǎo)委員會(huì)來規(guī)劃未來專用寬帶通信的發(fā)展。3國外公共安全寬帶移動(dòng)通信啪

12、用需求國外公共安全移動(dòng)通信目前主要使用的是基于語音和低速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼?帶數(shù)字集群通信系統(tǒng)，其在指揮調(diào)度方面發(fā)揮著重要作用。但現(xiàn)在，隨著公共安 全機(jī)構(gòu)對寬帶移動(dòng)通信需求的日益強(qiáng)烈，并且對于這種語音通信和數(shù)據(jù)通信并存 的需求越來越大。從公共安全業(yè)務(wù)角度出發(fā)，不僅需要上傳高質(zhì)量圖片、下載大 數(shù)據(jù)量文件，還要進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻傳輸。對此歐美各國對公共安全機(jī)構(gòu)寬帶移動(dòng)通 信的具體需求進(jìn)行了大量的調(diào)研和討論，美國紐約市警察局和歐洲專業(yè)咨詢公司W(wǎng)IK發(fā)布的報(bào)告總結(jié)了公共安全機(jī)構(gòu)對移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸和多媒體應(yīng)用的需求, 如表2所示。表2歐美公共安全機(jī)構(gòu)對移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸和多媒體應(yīng)用的需求應(yīng)用描述移動(dòng)辦公接收郵件、連接內(nèi)網(wǎng)，

13、從事故現(xiàn)場或其它地點(diǎn)遠(yuǎn)距離傳輸報(bào)告等圖像傳輸傳輸建筑物內(nèi)毀壞圖像、疑犯圖像、個(gè)人識別信息圖像、失蹤兒童圖像、 事故現(xiàn)場受傷情況和其他與事故有關(guān)的可作為證據(jù)的圖像等生物特征信息應(yīng)用于各種生物特征識別系統(tǒng)，警察現(xiàn)場采集疑犯的生物特征包括指紋、 人臉和虹膜等，并將這些信息實(shí)時(shí)傳回總部進(jìn)行比對，提高識別罪犯的效率自動(dòng)車牌識別將拍攝的車牌圖像實(shí)時(shí)傳回總部，與位于總部的車輛犯罪數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比 對，以確認(rèn)該車輛是否是被盜車輛，或者是否有其他違法行為數(shù)字地圖和定位服務(wù)追蹤人或車時(shí)，提供類似商用手持導(dǎo)航設(shè)備的簡單地理信息，以及感興趣 地點(diǎn)的地圖遠(yuǎn)程訪問數(shù)據(jù)庫遠(yuǎn)程登錄數(shù)據(jù)庫查詢各種類型數(shù)據(jù)，在事故或巡邏中警察越來越

14、多地需要 查詢總部各種數(shù)據(jù)庫中的信息個(gè)人監(jiān)控在應(yīng)急響應(yīng)中實(shí)時(shí)監(jiān)控公共安全警員的健康情況（例如建筑內(nèi)的消防員或 執(zhí)行搜救行動(dòng)人員），其他應(yīng)用包括儀器儀表的監(jiān)控（例如進(jìn)入事故現(xiàn)場隨身 攜帶的）、車輛或個(gè)人報(bào)警器，或者追蹤執(zhí)行行動(dòng)人員的位置以及在應(yīng)急響應(yīng) 中的人員管理傳感器設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)部署在事故現(xiàn)場的傳感器收集數(shù)據(jù)并傳回總部（如火災(zāi)現(xiàn)場建筑物內(nèi)的熱 成像圖像，通過該圖像可以獲知火災(zāi)的態(tài)勢和建筑物損毀程度），固定或移動(dòng) 的傳感器實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)和圖像，并與參加行動(dòng)的其他工作人員共享或傳回 總部，這可以使指揮官第一時(shí)間獲知現(xiàn)場情況，及時(shí)作出決策實(shí)時(shí)現(xiàn)場監(jiān)控現(xiàn)場監(jiān)督者使用自動(dòng)車輛定位和GIS功能，可以查看其

15、責(zé)任區(qū)域，并在“地 圖”上實(shí)時(shí)監(jiān)控移動(dòng)單位的位置和狀態(tài)。AVL允許監(jiān)督者選擇移動(dòng)單位的圖 標(biāo)，并迅速查看其狀態(tài)、任務(wù)、任務(wù)持續(xù)時(shí)間和其它相關(guān)信息移動(dòng)指揮在重大、特殊事件發(fā)生的時(shí)候，為便于指揮，會(huì)向現(xiàn)場派遣移動(dòng)指揮車。 這些機(jī)車一般都會(huì)裝備多種通信設(shè)備與事件管理應(yīng)用工具，并配備有無線電 臺(tái)、手機(jī)、傳真機(jī)和衛(wèi)星電話等。無線寬帶連接可以允許指揮中心完成雙向圖 片、視頻和音頻傳輸?shù)热蝿?wù)，從而提高現(xiàn)場與非現(xiàn)場指揮人員的指揮控制能力 和態(tài)勢感知意識。此外，還可以在事件現(xiàn)場通過寬帶調(diào)制解調(diào)器來支持需要高 帶寬的應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)視頻傳輸現(xiàn)場實(shí)時(shí)視頻可以為公共安全帶來極大裨益。如果能將現(xiàn)場視頻及時(shí)傳送 給響應(yīng)單位、

16、行動(dòng)和通信中心、行動(dòng)監(jiān)督者和應(yīng)急管理者，那么就可以顯著地 改變公共安全部門響應(yīng)重大事件的方式、方法。此外，若在公共安全機(jī)構(gòu)之間 實(shí)現(xiàn)廣播視頻共享，能大大增強(qiáng)他們管控大事件的能力。將地理信息系統(tǒng)（GIS）、傳感器數(shù)據(jù)和視頻等相集成，可以提供重要的“抵達(dá)前”信息，從而 使相關(guān)部門的響應(yīng)更加有效、迅捷。在現(xiàn)場獲取的視頻可以通過無線方式傳送 至指揮控制設(shè)施或移動(dòng)管理單位，這樣就可以提高態(tài)勢感知能力，并保障相關(guān) 人員的安全4國外公共安全寬帶移動(dòng)通對頻譜的需求實(shí)際上，要滿足公共安全機(jī)構(gòu)對寬帶移動(dòng)通信的需求，首先必須為其分配專 用頻譜，多個(gè)機(jī)構(gòu)對于寬帶移動(dòng)通信應(yīng)用所需頻譜進(jìn)行了研究，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié) 會(huì)發(fā)布的

17、技術(shù)報(bào)告表明，未來公共安全通信需滿足以下幾點(diǎn)：由于1GHz以下頻段具有更好的傳輸特性，能夠穿透建筑物和墻壁，覆蓋 更大的地理區(qū)域，所以最好是將公共安全通信部署在此頻段內(nèi)；-未來的公共安全通信必然是一種窄帶、中速寬帶和寬帶1通信的混合應(yīng)用；1根據(jù)國際電信聯(lián)盟報(bào)告ITU-R M,2033定義：窄帶（narrowband）是指數(shù)據(jù)傳輸速度在100kbit/s以下的通 信服務(wù)；中速寬帶（wideband）是指數(shù)據(jù)傳輸速度比窄帶高，通?？蛇_(dá)幾百kbit/s；寬帶（broadband）是指 數(shù)據(jù)傳輸速度在1Mbit/s以上，典型傳輸速度在1100Mbit/s之間。每個(gè)基站具有多個(gè)中速寬帶信道（每個(gè)信道帶寬

18、150 kHz）；每個(gè)基站可提供1個(gè)寬帶信道（10MHz）；基于對TETRA網(wǎng)絡(luò)的研究表明，25 kHz TETRA窄帶信道的頻率復(fù)用系 數(shù)為2030，而中速寬帶（如TED）的頻率復(fù)用系數(shù)遠(yuǎn)比25 kHz TETRA信道小 很多，最小僅為2,帶寬應(yīng)用的頻譜復(fù)用系數(shù)在23左右；額外的窄帶需求是由現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)使用中增加的多時(shí)隙數(shù)據(jù)包引起的，以及為 了避免由于使用動(dòng)態(tài)/智能位置數(shù)據(jù)造成的控制信道擁堵而增加的頻譜。因此，為了滿足未來公共安全通信的需求，至少還需32MHz頻譜（上行、 下行各16MHz）。具體地，用于寬帶通信的2塊單獨(dú)連續(xù)的10MHz，用于新窄 帶通信的2塊單獨(dú)非連續(xù)3 MHz，以及用于新中

19、速寬帶通信的2塊3 MHz，如 表3所示。表3未來公共安全通信頻譜需求信道類型信道數(shù)頻譜需求MHz窄帶120 （全網(wǎng)）10 （每個(gè)基站）2 x 5 （已分配）新窄帶120 （全網(wǎng)）6 （每個(gè)基站）2 x 3新寬帶（中速）20 （全網(wǎng)）2 （每個(gè)基站）2 x 3新寬帶1（全網(wǎng)和每個(gè)基站）2 x 10感知導(dǎo)頻信道(cognitive pilot channel，CPC)1個(gè)或更多n x 0.1 (100kHz )除CPC新增需求外，頻譜需求總計(jì)2 x 16在頻譜分配方面，美國基本完成了 700MHz公共安全寬帶專用頻譜的分配； 加拿大也積極爭取寬帶專用頻譜，并考慮全面效仿美國；日本已經(jīng)完成專用頻譜 的劃分，將170202.5MHz分配給公共安全和防災(zāi)無線通信；歐洲極力想在歐盟 成員國范圍內(nèi)采用統(tǒng)一的頻段部署新的寬帶通信，但卻面臨無頻譜資源可用的情 況，目前在1GHz以下可用的公共安全頻譜資源已全被窄帶通信占用，仍沒能分 配公共安全寬帶移動(dòng)通信頻譜。參考資料：public safety mobile broadband and spectrum needs，Analysys Mason咨詢 公司，201