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本書可為領導機關決策提供支撐,還可為相關科研人員及時瞭解國內外公共安全通信領域的發展動嚮提供全麵參考。
內容簡介
本書對國內外公共安全寬帶專用移動通信網絡的現狀與發展趨勢進行全麵研究,闡述公共安全專用移動通信技術的發展曆程,分析公共安全寬帶專用移動通信的應用需求和頻譜需求,介紹國內外相關組織的研究進展狀況,討論網絡建設與運營方案,全麵闡述美國、英國、日本、韓國、澳大利亞、中國等國的發展現狀、未來規劃及實施措施,總結公共安全專用移動通信的發展趨勢。
本書可為領導機關決策提供支撐,還可為相關科研人員及時瞭解國內外公共安全通信領域的發展動嚮提供全麵參考。
目錄
第1章 公共安全專用移動通信概述 1
1.1 發展曆程 1
1.2 公共安全專用移動通信係統的特點 3
1.2.1 網絡和係統要求 3
1.2.2 現有的技術 5
1.2.3 典型窄帶數字集群通信標準 8
1.2.4 現有係統的主要限製 17
1.3 監管和標準化 17
1.3.1 國際電信聯盟 18
1.3.2 美洲地區 19
1.3.3 亞太地區 20
1.3.4 歐洲地區 20
參考文獻 21
第2章 公共安全寬帶專用移動通信需求 25
2.1 促進寬帶需求增長的兩大因素 25
2.2 國外以數據為中心的寬帶多媒體應用需求 27
2.3 公共安全寬帶多媒體應用的特點 32
2.4 數據通信容量需求 36
2.4.1 日常應用 36
2.4.2 大型公共事件和突發事件 37
2.4.3 救災 41
參考文獻 41
第3章 頻譜管理與頻譜需求 43
3.1 頻譜管理的監管框架和模式 43
3.1.1 全球性監管框架 44
3.1.2 區域性監管框架 45
3.1.3 國傢監管框架 45
3.1.4 頻譜管理模式 47
3.2 公共安全寬帶專用移動通信頻譜需求 49
3.2.1 頻譜需求計算方法 49
3.2.2 頻譜需求 61
3.2.3 寬帶專用移動通信頻譜分配情況 62
參考文獻 63
第4章 相關組織研究進展 67
4.1 國際電信聯盟 67
4.1.1 公共保護和救災相關決議 67
4.1.2 發布的研究報告 69
4.2 TETRA和關鍵通信協會 72
4.3 第三代閤作夥伴計劃 75
4.3.1 在專用寬帶通信方麵的研究目標 76
4.3.2 寬帶專用LTE方麵的研究進展 78
4.4 歐洲電子通信委員會 78
4.4.1 政策文件 79
4.4.2 設立頻譜管理工作組 81
4.4.3 擬定頻譜分配方案 82
4.4.4 規劃嚮寬帶過渡路綫圖 83
4.5 美國國傢公共安全通信委員會 85
4.5.1 2012年之前的研究成果 85
4.5.2 2013年的研究成果 87
4.5.3 2014年的研究成果 88
4.5.4 2015年的研究成果 88
4.6 美國公共安全通信官員協會 91
4.7 俄羅斯無綫電協會 92
4.7.1 主要任務 92
4.7.2 研究進展 93
4.8 寬帶集群産業聯盟 94
4.8.1 聯盟工作組 94
4.8.2 B-TrunC技術標準 95
4.8.3 寬帶集群(B-TrunC)産品認證 95
4.9 中國專業數字集群産業技術創新戰略聯盟 96
4.9.1 聯盟宗旨 96
4.9.2 PDT標準 97
4.10 中國警用移動技術創新聯盟 98
4.10.1 宗旨原則 98
4.10.2 創新研發 99
4.10.3 主要成果 99
4.10.4 産業發展 99
參考文獻 100
第5章 網絡建設與運營方案 103
5.1 商業網絡模式 104
5.1.1 概述 104
5.1.2 典型案例 105
5.2 虛擬運營商模式 108
5.2.1 概述 108
5.2.2 典型案例 109
5.3 專用網絡模式 110
5.4 混閤網絡模式 110
5.4.1 概述 110
5.4.2 典型案例 111
5.5 各種方案的比較 112
參考文獻 114
第6章 國外發展現狀與趨勢 117
6.1 美國 119
6.1.1 曆史經驗 119
6.1.2 頻譜分配 120
6.1.3 管理機構 121
6.1.4 網絡建設 124
6.1.5 測試工作 130
6.2 英國 133
6.2.1 現有係統 133
6.2.2 寬帶網絡 135
6.2.3 衛星通信 140
6.3 日本 140
6.3.1 頻譜分配 141
6.3.2 應用與要求 142
6.3.3 標準工作 143
6.4 韓國 144
6.4.1 基礎條件 144
6.4.2 國傢規劃 146
6.4.3 選定運營商 148
6.4.4 完成測試 149
6.5 澳大利亞 150
6.5.1 曆史經驗 151
6.5.2 國傢規劃 153
6.5.3 指導機構 154
6.5.4 頻譜分配 154
6.5.5 建網模式 155
6.5.6 頻譜之爭 156
6.6 芬蘭 157
6.6.1 混閤網絡 158
6.6.2 演進方案 159
6.6.3 先決條件 161
6.7 其他國傢 162
6.7.1 加拿大 162
6.7.2 法國 165
6.8 發展趨勢 167
參考文獻 168
第7章 我國發展現狀與趨勢 173
7.1 概述 174
7.2 公安無綫通信發展曆程 175
7.3 標準化工作 176
7.3.1 B-TrunC標準 176
7.3.2 B-TrunC標準的演進 180
7.4 頻譜分配 182
7.5 網絡建設情況 182
7.5.1 建網總體情況 182
7.5.2 典型案例 184
7.6 發展趨勢 191
7.6.1 未來發展公安寬帶網絡建設需要解決的幾個問題 192
7.6.2 未來公安寬窄帶融閤網絡架構 195
7.6.3 未來公安寬窄帶融閤網絡的建設模式 197
7.6.4 未來公安寬窄帶融閤終端發展趨勢 199
參考文獻 200
第8章 主要設備研發企業相關進展 203
8.1 摩托羅拉係統公司 203
8.1.1 全球市場的開拓 203
8.1.2 專用設備的研發 205
8.1.3 相關領域的投資 208
8.2 泰雷茲集團 209
8.2.1 與三星、諾基亞和惠普展開閤作 209
8.2.2 推齣多種寬帶專用網絡解決方案 210
8.3 空中客車集團 212
8.3.1 與阿爾卡特朗訊公司閤作開發多個解決方案 212
8.3.2 為多國用戶開展LTE專網試驗 213
8.4 華為公司 214
8.4.1 持續投入無綫市場 214
8.4.2 重點關注公共安全領域 215
8.4.3 提供完整的全係列産品 218
8.5 中興高達公司 219
8.6 信威公司 220
8.6.1 積極開拓專網市場 221
8.6.2 研發多種專用設備 221
8.7 普天技術公司 225
8.7.1 積極投入政府專網領域 225
8.7.2 TD-LTE寬帶集群WiTRA係列産品 226
參考文獻 229
前言/序言
20世紀90年代以來,傳統窄帶數字集群技術體製(如TETRA、P25等)為公共安全、交通運輸、石油化工等行業提供瞭安全、可靠和穩定的通信保障,顯著提高瞭通信能力。隨著社會的進步和科技的發展,各行各業的工作方式發生瞭改變,公共安全機構也是如此,正越來越多地依靠移動通信進行指揮和辦公。伴隨這一進程的推進,公共安全機構對具有現場視頻、高速數據傳輸等功能的寬帶移動通信的需求日益強烈。
但是,由於公共安全寬帶移動網絡的建設需要從頻率資源、建設資金、網絡可用性和安全性等方麵進行綜閤考慮。為此,美國、加拿大、日本、韓國、澳大利亞和歐洲多國進行瞭廣泛調研,總結齣一係列具體的寬帶移動通信應用方法,研究未來公共安全移動通信對頻譜的需求,分析各種寬帶應用所需頻譜大小,積極尋求解決頻譜分配問題的辦法,並根據本國的實際情況,選擇適閤本國國情的解決方案。這些國傢已經或者正在製定國傢層麵的公共安全寬帶移動網絡建設規劃,緻力於完成專用頻段的分配,提齣多種全國性措施促進公共安全寬帶移動通信網絡的建設,計劃在2020年前後建成公共安全寬帶移動通信網絡。
我國對新一代專業移動通信網的發展給予瞭大力支持。從2006年開始,寬帶無綫多媒體係統的研究被列為《國傢中長期科學和技術發展規劃綱要(2006~2020年)》中確定的16個重大科技專項之一的“新一代寬帶無綫移動通信網”課題的一個主要研究方嚮。這一課題從技術驗證到標準化研究,涵蓋瞭對新一代專業移動通信在係統架構、寬帶無綫接入、音視頻編解碼、安全、終端及芯片等方麵的深入研究,並針對多種特殊行業的應用需求,推動産業化發展,形成具有中速、高速和超高三種模式融閤且可控可管的寬帶無綫多媒體集群係統。該項研究課題對我國無綫多媒體集群係統的發展具有明確和深遠的指導意義,今後,國傢將對新一代專業移動通信網的應用示範和産業化給予進一步支持。
我所自20世紀60年代就開始就從事移動通信的設計、開發和生産,研發瞭常規通信係統、警用功能級通信係統和集群通信係統,包括150MHz和350MHz頻段的各種通信設備及配套器材。這些設備已為我國數百個城市組建瞭警用通信網,還援助瞭緬甸、柬埔寨、越南、尼泊爾、塔吉剋斯坦、吉爾吉斯斯坦等國。近年來,我所注重無綫移動通信技術的研究,承擔瞭“新一代寬帶無綫移動通信網”國傢科技重大專項中“寬帶多媒體集群係統技術驗證(中速模式)”課題,發起成立“公共保護與救災寬帶無綫通信技術論壇”,牽頭編製公安通信標準《寬帶無綫多媒體集群係統總體技術要求》,組織召開以“創新移動應用,助力公安改革”為主題的技術研討會,為我國無綫多媒體集群係統的發展做瞭很多紮實有效的工作。
本書是我所多年研究寬帶無綫移動通信的成果之一。書中重點介紹瞭國內外在發展這一技術方麵的最新進展,以期為我國發展專業移動通信提供藉鑒和參考。
是為序。
公安部第一研究所所長
《變革中的通信:公共安全網絡如何守護城市脈搏》 引言: 在現代社會,公共安全是國傢與城市穩定運行的基石。從災害救援到日常治安,從反恐行動到交通管控,高效、可靠、即時的通信能力是保障人民生命財産安全的關鍵。然而,傳統的通信手段在麵對日益復雜、動態的公共安全需求時,暴露齣其局限性。公共安全領域迫切需要一種能夠提供更強大、更靈活、更安全通信解決方案的新型網絡。正是在這樣的背景下,專為公共安全量身打造的通信網絡應運而生,並正以前所未有的速度重塑著我們認知中的安全響應模式。 第一章:時代呼喚,變革之始——傳統通信的睏境與需求升級 在數字信息爆炸的時代,公共安全部門所麵臨的挑戰也呈現齣前所未有的復雜性。一次大規模的自然災害,可能瞬間摧毀傳統的固定通信設施;一場突發的恐怖襲擊,則可能導緻區域性通信網絡癱瘓。而日常的警務執法、消防救援、醫療急救等工作,也越來越依賴於實時的數據傳輸、高清視頻共享以及多部門協同。 在過去,公共安全通信主要依賴於傳統的公共蜂窩網絡。雖然這些網絡在民用領域錶現齣色,但它們並非為公共安全場景下的極端需求而設計。在緊急情況下,公共網絡往往會因為用戶激增而齣現信道擁堵、信號減弱甚至完全中斷的情況,這使得第一響應人員無法及時獲取關鍵信息,貽誤寶貴的救援時機。此外,公共網絡的安全性也難以完全滿足公共安全部門對信息保密和防乾擾的嚴格要求。 因此,一種獨立、專用、高度可靠的通信網絡成為瞭剛性需求。這種網絡需要具備以下核心能力: 高可用性與魯棒性: 即使在災難或攻擊發生時,也能保證通信鏈路的暢通無阻。 高性能與低時延: 能夠支持高清視頻、大數據傳輸,並實現毫秒級的指令響應。 高安全性與保密性: 能夠有效防止信息泄露、竊聽和乾擾。 跨部門協同能力: 能夠打破信息孤島,實現不同應急響應單位之間的無縫通信與信息共享。 移動性與靈活性: 能夠伴隨現場情況的變化,靈活部署和調整通信覆蓋範圍。 正是這些日益增長的、對通信能力提齣的更高、更嚴苛的要求,為公共安全專用移動通信網絡的誕生和發展奠定瞭堅實的基礎。 第二章:專網新生,力量匯聚——公共安全寬帶專用移動通信網絡的核心要素 公共安全寬帶專用移動通信網絡(Public Safety Broadband Dedicated Mobile Communication Network,簡稱PSBN),並非簡單地復製民用通信技術,而是基於公共安全場景的特殊需求,進行瞭一係列創新和優化。其核心在於構建一個集通信、信息、指揮、調度於一體的智能化平颱。 專用頻段與獨立組網: PSBN通常會分配獨立的專用頻譜資源,與公共網絡相互隔離,避免瞭擁堵和乾擾。這意味著在緊急情況下,公共安全部門擁有專屬的通信通道,不受民用用戶數量的影響,確保瞭通信的優先性和可靠性。這種獨立組網模式,賦予瞭PSBN極高的自主性和控製力。 寬帶能力與多媒體應用: “寬帶”是PSBN最顯著的特徵之一。它能夠支持高清視頻的實時傳輸,使指揮中心能夠“看到”現場情況,輔助決策。救援人員可以通過手持終端實時上傳現場圖像、視頻,為指揮者提供更直觀、更豐富的信息。同時,各類傳感器、無人機等數據也能通過PSBN高效傳輸,構建起全麵的態勢感知能力。 IP化架構與融閤通信: PSBN采用IP化的網絡架構,這意味著它能夠更好地與現有IT係統集成,支持各種IP應用。更重要的是,它實現瞭“融閤通信”,能夠將語音、視頻、數據、定位信息等多種通信方式有機整閤,打破瞭傳統通信手段的壁壘。不同類型的終端、不同部門的用戶,都可以在統一的平颱上實現互聯互通,極大地提升瞭協同效率。 “以人為本”的設計理念: PSBN的設計充分考慮瞭公共安全一綫人員的使用習慣和工作環境。終端設備通常具備堅固耐用、防水防塵、操作簡便等特性,能夠適應各種惡劣的戶外環境。同時,網絡也支持“一鍵呼叫”、“群呼”、“緊急廣播”等功能,在復雜環境中能夠快速建立通信連接。 強大的安全保障體係: 除瞭獨立的頻段和網絡,PSBN還采用瞭多層次的安全防護措施,包括端到端的數據加密、嚴格的用戶認證、網絡訪問控製等,確保通信信息的機密性和完整性,有效防範竊聽、篡改和非法接入。 第三章:應用場景,價值凸顯——PSBN在守護城市中的多元實踐 PSBN的價值,體現在其廣泛而深入的應用中,為公共安全工作帶來瞭革命性的改變。 應急救援與災害響應: 在地震、洪水、火災等重大自然災害麵前,PSBN能夠快速建立臨時的通信網絡,為救援隊伍提供可靠的通信保障。消防員可以實時傳輸火場視頻,評估火勢;搜救隊可以利用GPS定位信息,協調搜救行動;醫療急救人員可以與醫院遠程溝通,進行術前指導。這種即時、高效的通信,極大地縮短瞭響應時間,挽救瞭更多生命。 警務執法與治安管理: 警察在巡邏、抓捕、處理突發事件時,可以通過PSBN實時與指揮中心溝通,上傳現場照片、視頻,接收指令。高清視頻監控的實時迴傳,讓指揮中心能夠對現場情況有更清晰的掌握,並及時調動警力。通過PSBN,還可以實現警員位置的實時跟蹤,提升警務調度效率和安全性。 反恐維穩與大型活動安保: 在反恐行動中,PSBN能夠提供高度安全、可靠的通信通道,確保情報的及時傳遞和行動的精準指揮。在大型集會、賽事等活動中,PSBN可以為安保人員提供統一的通信平颱,實現現場人員的協同聯動,有效預防和處置潛在的安全風險。 城市運行的“數字神經”: 除瞭應對緊急事件,PSBN還在日常的城市管理中發揮著重要作用。例如,交通管理部門可以利用PSBN傳輸路況信息、信號燈控製指令;市政部門可以利用其進行管網巡檢、設施監控;公共衛生部門可以用於傳染病疫情的追蹤與信息共享。PSBN正在成為城市運行的“數字神經”,將分散的係統連接起來,實現精細化管理。 跨部門協同指揮: PSBN最核心的優勢之一在於其強大的跨部門協同能力。當發生復雜事件時,公安、消防、醫療、交通、應急管理等多個部門的現場人員和指揮中心,都可以接入同一個PSBN網絡,實現信息互通、指令同步、協同作戰。這打破瞭過去信息孤島的局麵,大大提升瞭應急響應的整體效能。 第四章:麵嚮未來,持續進化——PSBN的發展趨勢與技術前沿 公共安全通信的發展並非一成不變,PSBN也在不斷演進,以適應新的挑戰和技術進步。 5G與6G賦能,性能再升級: 隨著5G技術的成熟和6G的探索,PSBN將迎來更快的速度、更低的延遲和更大的連接密度。這將支持更高清的視頻傳輸、更實時的AR/VR應用(如遠程專傢指導、虛擬現場勘查),以及海量物聯網設備的接入,構建更智能、更具感知力的城市安全網絡。 人工智能(AI)深度融閤: AI將在PSBN中扮演越來越重要的角色。例如,AI可以用於智能視頻分析,自動識彆異常情況;AI驅動的調度係統可以更優化地分配警力資源;AI還可以輔助進行威脅預測和風險評估。 雲計算與邊緣計算的應用: 雲計算可以為PSBN提供更強大的數據存儲和處理能力,而邊緣計算則可以將部分計算能力部署在離用戶更近的網絡邊緣,降低時延,提高響應速度,尤其適用於視頻分析、本地化數據處理等場景。 衛星通信的互補與增強: 在極端災害導緻地麵網絡完全失效的情況下,衛星通信可以作為PSBN的重要備份和補充,確保關鍵區域的通信暢通。融閤衛星通信的PSBN,將擁有更強的抗災能力。 網絡切片與服務質量保障: 5G及未來技術中的網絡切片技術,允許為不同的公共安全應用劃分獨立的、具有保證的服務質量的網絡資源,進一步提升瞭PSBN的靈活性和可靠性,確保關鍵任務通信的絕對優先級。 標準化與互聯互通: 隨著PSBN在全球範圍內的推廣,建立統一的技術標準和協議,實現不同國傢、不同區域PSBN之間的互聯互通,將是未來發展的重要方嚮,以便在全球性危機應對中發揮更大作用。 結語: 公共安全寬帶專用移動通信網絡,不僅僅是一項通信技術,更是現代城市安全體係的“智慧大腦”和“生命綫”。它以前所未有的速度和深度,改變著公共安全領域的運作模式,讓響應更快、決策更準、協同更緊密。在科技不斷進步的浪潮中,PSBN正以前瞻性的視野,不斷迭代升級,為建設更安全、更智慧、更有韌性的城市,貢獻著不可或缺的力量。它不僅僅是連接,更是守護,是新時代城市脈搏跳動的有力保障。