通信教授向中国广电建言:另辟蹊径建全国性5G应急专网

2019-07-12 10:19:21 热度:
本文作者:李进良教授,1952年毕业于清华大学电机系电信组,教授级高级工程师,中国移动通信领域的奠基人之一,享受政府特殊津贴专家,中国移动通信联合会常务理事,中国通信学会会士。长期关注移动通信产业的发展,从事战术通信与移动通信系统的科研生产工作长达50多年,力推TD在我国的发展。
 
引子
 
6月6日工信部发放5G牌照,令人诧异的是不仅有通常的中国移动、中国电信、中国联通三大电信运营商,居然还有中国广电。这次工信部给中国广电发放5G牌照的确是很有智慧的高招,一方面调动了广电系统的积极性,把闲置十年的700兆黄金频段盘活了;另一方面打破了多年三足鼎力的移动通信运营格局,在与美国争夺5G制高点的关键时刻,增添了新生力量。作为突然冒出的新军,中国广电倍受关注,这位移动通信的小弟弟,能异军突起,与三位老大哥分庭抗礼吗?
 
为了寻求蹊径,让我们首先分析一下中国广电的优势与劣势。
 
1.中国广电的优势与劣势
 
(1)广电优势
 
1) 获得难能可贵的5G运营牌照:可以得到铁塔公司助力,共用基站站址和室分资源,加速网络部署。
 
2) 盘活700MHz黄金频谱:其损耗、穿透力的特性均优于三大运营商的2.6GHz、3.5GHz及4.9GHz频谱。损耗低,可减少基站数量,在相同覆盖条件下,700MHz主网部署站点规模约为3.5GHz频段的1/4,大大节约建设成本。
 
3) 发挥广电媒体和内容文创科创特长:加快形成以视听业务为主体的全媒体综合信息内容服务体系,将更多的服务内容提升到4K、8K超高清电视服务,利用5G除了复兴传统客厅的大屏幕视频,还可实现把电视拿在手里推动广电融合小屏幕视频内容。
 
(2)广电劣势
 
1) 广电整合因各地有线电视行业股权结构复杂导致进度缓慢,预计2020年才能基本完成网络整合,实现全国一张网。
 
2) 全国有线电视业务营业收入,2016年为907.68亿元,2017年下滑至895.49亿元,2018年底,全国占比49.89%,同比下滑5%;由7家互联网运营商运营的OTT TV占比36.69%,同比提升12%;由电信运营商运营的IPTV占比34.68%,同比提升7%。在宽带业务上,广电用户增速放缓显著,且部分省份已出现负增长态势。
 
3) 完全没有移动通信网络资源、科技人才与运营经验,一切从0开始。
 
中国广电的优势可利用来克服其劣势,如获得的5G运营牌照,可吸引各省网公司积极参与而加速整合,早日实现全国一张网。黄金频谱建设5G网络能够以低成本拉近广电与电信运营商基于历史原因造成的差距,形成一个高起点高技术的5G网络。
 
反之,中国广电的劣势也可转化为优势,如完全没有2G/3G/4G网络,像一张白纸好画最美的图案,可以一步到位直接建设SA独立组网,可实现网络切片、边缘计算等新技术应用,为诸多垂直行业奠定专业移动通信基础,推动中国相关产业的发展和成熟。
 
2.长宁地震预警“跑赢了地震波”的启示
 
6月17日由成都高新减灾研究所与应急管理部门联合建设的大陆地震预警网,成功预警了22时55分在四川省长宁县发生的6.0级地震。地震发生时,一些宜宾、成都市民的电视、手机、专用地震预警终端等收到了预警提示,村民可以收听到大喇叭广播危急警告。成都提前61秒预警,德阳提前49秒,宜宾提前10秒。不要小看地震预警区区那么几秒到几十秒,它能有效减少人员的死伤。实践表明,提前3秒的预警,可以就近躲在桌子底下或者卫生间;5秒,一楼的人可以疏散到楼外;10秒,二楼的也可疏散到楼外;民众就可以紧急逃生。
 
这则新闻就给我们以启示:中国广电除借助5G提升电视广播主业做好主流舆论传播网之外,在移动通信劣势下避免与三大运营商直接交锋,可以另辟蹊径,建设国家公共服务与安全应急专网,实现覆盖全国、可管可控、绿色安全的应急专网,保障国家安全、人民的生命财产安全。这一蹊径是否可行?下面予以分析。
 
3.防灾减灾救灾的全国应急通信保障体系
 
为防范化解重特大安全风险,健全公共安全体系,整合优化应急力量和资源,2018年我国组建应急管理部,这是一项非常重大的举措,必将全面提高我国防灾减灾救灾能力。
 
(1) 突发事件信息系统
 
对突发事件的预防与应急准备、监测与预警以及事后恢复与重建主要依靠全国统一的突发事件信息系统。
 
中国三大电信运营商有3张覆盖全国的有线网和3张覆盖全国的2G/3G/4G移动网,还有覆盖局部地区的无线局域网(WLAN);此外,还有中国广电覆盖全国的有线电视和无线电视网。这么巨大的网络资源,就形成了突发事件信息系统的资源基础。但是必须针对突发事件信息系统的要求,利用云计算、大数据、人工智能等先进技术,将不同归属不同体制技术的全国电信网加以整合。
 
(2) 应急通信保障体系
 
对突发事件应急处置与救援以及突发事件发生的一级、二级预警,国家还必须建立健全应急通信保障体系,需要建立有线与无线相结合、基础电信网络与机动通信系统相配套的应急通信系统,确保突发事件应对工作的通信畅通。
 
理想是建成一个全国性的无线集群指挥调度的应急通信专网,在全国应急管理部的领导下,各级人民政府都应建立一个统一的应急指挥调度中心,将该级政府、公安、武警、医院、消防、急救、交通等几十个成员单位,以及旅游、宾馆等部门统一在一套应急通信专网之中。这样才能推动形成统一指挥、反应灵敏、上下联动的应急通信保障体系。
 
4. 发展全国应急专网的必要性
 
公众移动通信领域我国已有巨大的网络资源,就形成了突发事件信息系统的资源基础。而专业移动通信领域,我国显得异常分散薄弱,如不未雨绸缪,将很难防范化解重大安全风险。因此,我们应从经济全球化发展趋势、业务部门跨地区协调要求、灾害广泛性、突发事件紧迫性等不同角度分析发展全国应急专网的必要性。
 
(1)经济全球化要求全国性的大型专网
 
欧洲经济一体化的要求,在公众移动通信领域推动了GSM/WCDMA/FDD-LTE数字蜂窝标准的发展;在专业移动通信领域推动了TETRA数字集群标准的发展。经济全球化要求有先进的统一的通信手段与之相适应,构成能兼容互通的跨地区的全国应急专网,来提供统一的优质服务。
 
(2)各业务部门的整合协调要求跨部门全国联网
 
应急管理机构自身就包含众多部门;而一个城市有公安110、火警119、急救120、交警122和12345市长公开电话等特服号码;水、电、气、热等公共事业还有诸多服务号码。许多社会活动需要各部门的协同工作,如果各个部门都建立独立的指挥调度通信,一方面会造成建设资金、频率资源及各种物力的匮乏与浪费;另一方面必将造成防灾应急体系的各自为政和信息孤岛,联合行动难以实施。因此,必须统筹兼顾,建设全国跨部门的防灾应急体系。
 
(3)灾害的多发性、广泛性要求全国一盘棋
 
灾害的多发性、广泛性诸如洪水泛滥涉及上下游多个省市地区,恐怖袭击多地同时爆发,雪灾遍布北方广大地区,没有全国性应急通信保障体系是无能为力的。
 
以2003年爆发非典突发公共卫生事件为例,我国由于没有统一领导,各地信息不通,资源不能整合,以致非典疫情很快蔓延全国。相反作为全球人流物流最频繁的美国,依靠全国性可监测瘟疫传播和生物袭击的电脑信息通信系统,遏制了这场席卷全球的“非典”灾难,仅报告了十几个“非典”病例。正反两方面的经验教训充分说明全国一盘棋对于防灾的必要性。
 
(4)灾害的突发性要求全国及时灵敏反应
 
灾害的突发性往往瞬刻就造成无可挽回的巨大损失,全国必须争分夺秒及时灵敏反应才能化解特大安全风险。以轰动全球的“9.11”事件来看,信息及时准确是决定性的关键。如果当时起飞拦截的空军飞机得知劫机的准确位置,就有可能制止世贸二号楼与五角大楼的灾难。“9.11”事件告诫我们:常规的有线通信和蜂窝移动通信在灾难发生时都不足以保证信息的畅通,建立一个反应灵敏的全国指挥调度通信应急专网对于事前的防范、事变的阻截是非常必要的!
 
5.发展全国应急专网的可行性
 
(1)技术上的可行性
 
5G将为用户提供光纤般的接入速率、“零”时延的使用体验、千亿设备的连接能力、超高流量密度、超高连接数密度和超高移动性等6大高性能指标,同时将为网络带来超10倍的频谱效率、超百倍的能效提升和比特成本降低等3大关键能力,最终实现“信息随心至,万物触手及”的总体愿景。5G技术场景归纳为3种:eMBB(增强移动宽带)、mMTC(海量机器类通信)、和uRLLC(超可靠低时延通信)。
 
专业移动通信与前四代公众移动通信不同,有虚拟专网、群组业务、快速呼叫、安全可靠、高抗毁性、高突发性等一系列特点和要求,而5G 的6大性能指标、3大关键能力与3大业务完全对口满足专业移动通信这些特点和要求,可以说5G为专业移动通信奠定了技术基础。中国广电应该抓住发牌的机遇,争取将专网的发展列入5G建设的SA目标网之内。
 
因此,从技术上分析,基于5G技术发展全国数字集群共用应急专网是可行的。
 
(2)经济上的可行性
 
1) 需用的部门数量增加
 
随着社会经济的发展,人们对专业移动通信网的需求和依赖性增加,用户数量会大大增加。公安、消防、防汛、急救、交通、建筑业、酒店业、旅游业以及其他一些行业都使用了或正在要求使用专网设备,而原来的使用单位所需的移动台数量也有大幅度提高。由此可见专业网的市场是增长的,搞专网运营长远来看是有前途的。
 
2) 部门的业务项目增加
 
过去仅是话音通信,现在发展到了话音、数据及图像、视频等,如刷卡抄表、遥控遥测、防盗报警、图像监控等都需要数据传输。有了基于5G的数字集群系统,提供各种新业务便易于实现。随着用户对移动互联网的依赖及对多媒体信息的需求,专业网的用户业务量还会增长。
 
3) 社会的协调要求增加
 
许多社会活动需要各部门的协同工作。我国社会经济活动频率加快,范围扩大,信息传输量剧增,相关用户对可用于广域调度指挥的移动通信业务的需求日益迫切,为我国发展全国数字集群共用应急专网奠定了市场基础。
 
4) 建网运营成本显著降低
 
我国现有的垂直行业多数是独立投资建设,仅供本单位内部使用的非经营性专用网,这势必造成投资和维护成本高、频谱浪费大、覆盖范围小、调度指挥功能不能充分发挥等缺陷。
 
随着数字集群通信技术的成熟和市场经济的发展,国外早就在大力推广专业移动通信共用网的建设。如由运营服务商投资建设覆盖全国的经营性数字集群共用网,各类垂直行业、机关团体、企业均可交纳一定费用,以共用网的基础设施为平台建立自己的虚拟专用网。建设数字集群共用网所需的频谱和投资只有所有专业网总和的1/3,运行时可调剂信道余缺,显著降低运维成本。
 
因此,从经济上分析,建设全国数字集群共用应急专网也是可行的。
 
6.发展全国应急专网的基本条件
 
要想确保我国应急通信保障体系,首要发展基于5G的全国数字集群共用应急专网,必须具备3个基本条件:即标准、频率和资金,当前是描绘宏伟蓝图的最好时机。
 
(1)标准
 
国际电信联盟提出了ITU-8A/64公共安全与减灾(PPDR)无线通信应用及系统要求。而我国自主形成的B-TrunC标准是国际上首个支持点对多点语音通信和多媒体集群调度等公共安全与减灾应用的宽带集群通信标准,并被写入M.2014-3标准修订稿中,成为ITU-R推荐的集群空中接口标准。国内基于B-TrunC标准的LTE宽带集群系统在北京、广州等主要城市已经用于无线政务、公共安全、交通、能源和林业景区等众多行业,实现了规模应用。
 
2017年国务院办公厅印发《国家突发事件应急体系建设“十三五”规划》,明确要研发基于4G/5G的应急通信手段。5G业务的3种场景完全可以涵盖PPDR的上述要求。
 
建议中国广电要在B-TrunC标准的基础上尽快组织B-TrunC产业联盟、PoC成员以及专业移动通信产业界一起共同制定基于5G语音+数据的统一PPDR标准。
 
(2)频率
 
频谱是具有重要战略意义的稀缺资源。在专网领域,基于窄带技术原有150MHz和400MHz频段的对讲机,350MHz和800MHz频段的集群系统,以及230MHz和800MHz的数传等,这些频段可以传语音和低速数据。2015年,工信部又规划了1.4GHz和1.8GHz两个宽带专网频段。1.4GHz频段现在只有20MHz带宽资源,不能完全满足公安、应急等行业需求。
 
中国广电介入应急专网之后,可以充分利用700MHz黄金频谱,及早确定释放的数字红利带宽,与ITU确定的国际IMT频段一致,那频谱资源不足的问题就比较好地解决了。
 
(3)资金
 
我国过去许多专网建设所需资金都是国家的企事业单位向国家财政管理部门申请专项拨款的,从部门利益出发,多是宽打窄用,导致效率低下,浪费极大。
 
在新的时代,建议一律取消专网专项拨款,而将这笔拨款作为中国广电建设5G数字集群共用网的国家投资,同时发行股票,吸引社会集资。而对国家机关及企事业单位取消专网专项拨款后,相应要改为经常性的专业移动通信开支。这样才能促使原拟单独建网的各个部门加入中国广电数字集群共用应急专网成为其专业用户。
 
只有及时调整改革建设专网的频率及资金政策,进一步理顺专网与专业用户的关系,形成新的生态链,才能推动发展。
 
7.国际上发展全国数字集群共用应急专网的成功案例
 
从全球范围来看,共网模式属于主流,其目标是解决公安、消防、医疗等行业在应急通信方面各自为战、划界而治的难题,建成一张覆盖范围广、互操作性强、可靠性高、扩展性好的共用网络。比较典型的案例如下:
 
(1) 芬兰全国性政府共用网VIRVE
 
1997年芬兰内务部出资60%,选择出资40%的芬兰电信SONERA合作组建专网,2003年在全国范围内建立经营VIRVE网。已有700个虚拟专网,达到10万个政府用户。由于该网是政府投资组建享有一定的优惠条件,仅需缴纳较少的频率占用费,目前网络的运维费、链路及铁塔机房租用费均由政府拨款支付。而每个用户的网络使用费也由内务部收取。运营公司只负责物理网络的运营,而用户管理及通信管理均由用户部门在各自的虚拟专网中进行。
 
后来各欧洲国家学习北美统一报警救助系统“911”,选用了“112”作为统一报警号码。芬兰内务部根据行政划分在全国建设13个“112”中心,每个中心平行设置,可互相协作。“112”指挥中心归内务部直接领导,有权调度各类公共安全人员,如警察、消防、救援等等。“112”中心以VIRVE数字集群网为无线指挥调度平台,两个系统实现了无缝集成。
 
(2)比利时全国性政府共用网ASTRID
 
1998年,比利时政府选择KNT(Kreutler, Nokia and Telindus)联合体,专门成立了ASTRID公司,作为全国性数字集群政府共用网的运营商,并建有11个指挥中心, 容纳各个政府部门4万个用户。联邦政府占有61%的股份,地方政府占有39%的股份。联邦政府每年向该公司拨款作为运维费用。ASTRID公司是一个独立自主经营的公司,受到比利时政府的一贯支持。
 
(3)美国国家应急通信专网FirstNet
 
2007年,美国联邦通信委员会在电视台腾空的700MHz频段中划出了10MHz(5X5),然后指定了称为D模块的另外10MHz投标要求和公共安全合作形成一个私营/公共伙伴关系来建设一个全国的宽带网络。
 
AT&T于2017年竞标成功FirstNet(First Responders Network),基于700MHz频段开展4G LTE建设。截至2018年6月,美国52个州/地区全部加入FirstNet,共有超过1000家的公共安全机构成为FirstNet的客户。同时,AT&T还计划在700MHz频段建设5G网络,将共网模式进行到底。
 
8.中国广电规划建设全国应急专网刻不容缓
 
随着国家经济的发展,部门业务项目增加,社会交往协调频繁,各地联网要求增加,人们对专业移动通信网的需求和依赖性增加,从而用户数量会大大增加,这就为发展我国数字集群共用网创造了市场条件。
 
建议中国广电以5G发展为契机,首先抓紧制定统一的PPDR标准,尽早与应急管理部一起对数字集群全国网和联动指挥中心进行规划,加速部署5G的SA目标网,学习国际上的成功范例,制定切合实际的政策法规,按市场规律,发挥中央、地方、民间各方的积极性,首先促进各大城市在SA目标网基础上加以网络切片推进数字集群共用应急专网的建设,再逐步向周边辐射。由于我国幅员辽阔,东西部经济发展不平衡,全国网的投资巨大,不可能一蹴而就,只有在各地5G网健康发展的基础上,适当时机,水到渠成,再互连互通形成全国网,确保完善我国应急通信保障体系,必将全面提高我国防灾减灾救灾能力。

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