中国数字集群与应急通信发展策略

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中国数字集群与应急通信发展策略
陈如明  

摘要：文章在论述目前广为关注的社会应急联动通信系统的基础上，探讨了中国数字集群及应急通信的相关发展策略，如有关国家/省/城市级应急联动通信的重要性，如何基于NGN及3G演进概念规划与建设新一代应急联动通信系统，如何正确处理与有机协调公众网络与专网应急联动通信之间的关系，如何加速技术创新，如何开放相关标准与接口、促进有效互联互通、维持多厂商环境下运营商及用户利益最大化等。

关键词：数字集群；社会应急联动通信系统；多业务；增值


    2001年以来的移动通信，无论是公众通信还是专用通信，均属极耀眼的亮点。2001年中国公众移动通信用户约达1.45亿，跃居全球第一；专用移动通信(PMR)范畴的数字集群移动通信亦开始崭露头角、初显芒锋，为上海APEC会议等的指挥调度、通信保障服务做出了卓越贡献。


    与公众移动通信发展相对应，专用移动通信有其重要的市场定位与需求。事实上，近几年来，在专用通信领域，数字集群移动通信、电子政务专用系统、应对“911”及SARS等突发事件的E911系统之类社会/城市应急联动专用系统等亦已成为热点。


    以市场驱动为导向，2001年以来数字集群及相关专用无线通信已初露锋芒，相应数字集群等专用移动通信系统的标准化、频率资源规划与市场管理要求等多方面政府政策支持与发展策略考虑，技术开发方面的自主知识产权努力及实际重大进展，可参见文献[1—6]的相关论述与讨论。


    应急通信，特别是社会应急联动通信系统，是借助有线/无线综合通信平台及数字集群调度通信技术建立起来的一种专用通信系统。在经历了“911”及SARS等突发事件后，应急通信显得更为迫切与重要。同时，由于全球公网、共网、专网建设环境及体制结构均在发生急剧变化，这对现代应急通信系统的建设与发展亦将产生重要而深刻的影响。


    目前，围绕NGN问题的辩论与讨论推进了以IP为基础的新一代网络的QoS性能、安全性、智能网管的改进，揭示了IP网的可赢利商业模式及由TDM/SDH/ATM为主导的网络向新一代IP网络平滑演进的途径。而处于2.5G/2.7G、Wi-Fi、WiMax、WBMA以及3G+/4G夹缝中的3G步履艰难，引起了不少质疑。由于数字集群的一些重要业务增值意义越来越为人们认同，以按下通话(PTT)或无线一键通业务(PoC)为中心的PTT/PTS/PTM/PTC/PoC正掀起一股热浪，如何积极、稳妥、科学、求实地处理好集群功能的公网、专网、共网应用，推动其发展已成为日益紧迫的研究课题[7]。


    本文就与数字集群发展密切相关，属电子政务范畴，广为通信界关注的国家/省/城市级应急联动通信系统进行讨论，探讨其重要性。对如何基于NGN及3G演进概念规划与建设新一代应急联动通信系统；正确处理与有机协调公众网络与专网应急联动通信之间的关系；加速技术创新；开放相关标准与接口，促进互联互通，维持多厂商环境下运营商及用户利益的最大化等问题发表个人看法。


1 国家/省/城市级应急联动通信的重要性
    国家/省/城市级的社会应急联动系统(SIERS)，实际上是一个快速反应的通信系统与信息系统有机集成的平台，统一协调公安、消防、交警、急救、公益、民防等各种政府部门，为市民提供快速、及时的各种救助和相应应急服务。“统一报警、统一指挥、快速反应、资源共享、综合功能、联合行动”是其最显著的特征。社会应急联动系统主要是为人口密集的城市服务的，因而城市应急联动系统(CIERS)成为城市应急管理现代化及数字城市和电子政务的重要工程实施目标。不少国家的大、中城市近些年来纷纷聚焦社会服务资源的有效整合与利用，以满足对市民应急要求的快速服务反应，为城市安全及人民生命财产提供强有力的保障。特别是在经历了“911”及SARS等突发事件后，各国政府与人民均充分体会到了应急通信的紧迫性与重要性。


    在中国，1998年国务院即提出要在全国部署社会服务联动工作，希望通过各部门联合行动，最终建立一套社会化的公共救助体系，改进中国匪警110、火警119、急救120、交警122等报警救助系统各成体系的不合理、低效率状况。中国广西南宁市政府率先响应，建设了南宁市城市应急联动系统。该系统充分利用数字化、网络化、图像化技术，将全球定位系统(GPS)、GIS等有机集成为一体，将110、119、120、122等报警服务及12345市长公开电话全部纳入统一指挥调度系统，实现跨部门、警种、警区的统一协调指挥及统一应急联动。


    在南宁市辖区的东、南、西、北、中部各建了一个800 MHz无线集群基站，并配套一个800 MHz无线集群可移动基站，无线指挥信号可覆盖市辖区全部联动目标。


    为正确在电子地图上定位，南宁市城市应急联动系统开发了一套高分辨率的地理信息系统，可覆盖市区10 029 km2，南宁市电话相关信息和应急资源均可显示在该系统的电子地图上，以快速实现所有求助、投诉、报警电话在电子地图上的准确定位和显示。


    在计算机辅助下，系统可24小时受理市民的报警与求助，交通监控24小时监控全市重要路口交通状况，卫星现场图像实时传输系统可将事故现场图像实时传送到应急联动中心，紧急移动通信车可用于快速在事件现场设立临时指挥中心或为部分无线集群通信覆盖盲区提供应急服务，无线调度通信可在全市覆盖辖区内同时与现场人员进行语音、数据通信，应急调度时联动中心可实时掌握现场救助资源的分布，真正实施全局统一、快速、有效的联动调度指挥。


    南宁市应急联动系统自2002年投入运行数月后，调查结果显示系统成效明显。在此之前，每天接报量总数不足1 000，而中心运行后每天接报量超过4 500次，而且将无效部分在接警阶段就予以滤除，充分显示了优越性。南宁市应急联动系统统一有效利用了资源，减少了无效出警，各应急部门可真正集中精力快速有效地处理好各自的紧急事务。由于建立了新型运营模式及运行规则，打破了条块分割、各自为政的传统不合理机制，实现了各类资源和通信手段的有机整合与共享，实现了真正的社会应急联动服务。南宁市应急联动系统的运行亦充分证实了无线集群对指挥调度有效实施的重要性。而且，应该指出，2002年时的集群系统还仅为模拟集群制式，采用现今已逐步成熟有效的数字集群技术，必然会在提高效率，丰富功能，实现语音、数据、图像综合与VPN运作等诸多方面跃上更新的台阶。


    由南宁市应急联动系统的实施效果可充分理解建立国家/省/城市级的社会应急联动系统的必要性与重要性。


2 新一代应急联动通信系统的规划与建设
    社会应急联动系统及作为其无线平台主体的数字集群，像目前公众移动通信沿2G→2G+(2.5G→2.75G)→3G→3G+→4G轨迹发展一样，亦应类似地由目前的2G TDMA技术向前演进。对此，TETRA MOU于2000年即成立了“TETRA的未来”及“TETRA标准增强”两工作组，致力于TETRA 2.0版本的定义与更新。TETRA 2.0将分组传输速率提高十倍以上，以适应未来高速多媒体传输应用，进一步提高空中接口效率、网络容量，扩大覆盖域，降低终端尺寸及耗电等，但其实施步伐缓慢。


    随着人们对2.5G/3G可赢利增值业务模式探索的紧迫需求，以PTT/PoC/PTM/PTS为轴心的具集群功能的公众蜂窝移动通信应用正掀起包括中国在内的全球性研究热浪。相应CDMA2000 1x、GSM基本空中接口技术及其未来演进技术被引入专用集群通信系统，并通过技术创新产生了较大的影响，中兴通讯(ZTE)提出的基于CDMA2000 1x的GoTa系统及华为公司提出的基于GSM的GT-800系统即为典型示例。上述系统已被纳入正进行中的数字集群共网商用试验，从市场层面、技术创新层面或不同体制竞争发展层面体现出良性互动与生动活泼的发展新局面，应予鼓励与支持。


    目前数字集群TETRA、iDEN系统存在的主要问题首先是价位太高，高速多媒体业务运作及前向发展潜力差；其次，在TETRA多厂商运行环境下，系统包括终端在内的互联互通能力差；另外，在安全保密问题上，包括加密处理在内的特种用户的满意度及可信任度也有一定问题。


    GoTa、GT-800等新系统在价位方面具有极大的优势与吸引力，高速多媒体业务运行及前向发展潜力较好，但对这些系统的重要特种功能与指标还需要进一步试验及由相应用户检验。对包括快速响应时间及直通功能需求等处理在内的指标，由于涉及资源利用、电磁兼容、组网方式、容量能力及市场定位等方面，还需进一步研究探索，适应专用强力需求的终端配套等亦应充分重视。


    至于与NGN、3G演进的关系问题，要想在第三代移动通信基础上综合集成数字集群专用移动通信全部功能，以公众网替代专网，实现所谓一网打尽，看来既无必要、亦不太可能。但这并不排斥在第三代移动通信基础上综合集成数字集群，甚至应积极鼓励思考与创新，探讨如何按NGN及3G演进业务，从增值角度在2.5G/3G+/4G演进中开发与普及一些诸如PTT/PoC/PTM/PTS/PTC及群呼之类容易综合并深受用户集体活动欢迎的业务，有效实施快速通话、快速发送多媒体(包括推进MMS等业务发展)等增值业务应用。另一方面，随着3G+/4G及新一代数字集群技术的演进发展，未来新一代公众移动通信与新一代数字集群专用移动通信可能以新IP协议及全IP平台为基础，融合在一起，构筑新一代综合型4G/5G移动通信系统。对此，在考虑数字集群新系统技术装备及体制标准改进与更新时，应充分顾及这一NGN/NGBW的演进方向与发展态势，应按NGN及3G演进概念建设一种使用灵活有效、多业务增值扩展能力强、价廉物美、可快速应急调度响应的与公众现代化通信网络发展相协调的新一代社会应急联动系统。


3 公网与专网应急联动通信间关系的处理与协调
    公网、专网在NGN概念融合于全IP平台为基础的NGN/NGBW之前，各有其自身市场定位，不可不切实际地强调公网PTT增值业务可替代专用移动通信的所有功能、作用甚至实际应急联动等需求。实际上，就以应付突发事件而言，依靠公网可能导致公众与专用要求全局瘫痪，甚至即便像PTT之类增值业务应用，当公众网业务流量压力巨大时，其快速群呼之类响应也可能远不如专网；另一方面，即使有强有力的E911之类社会应急联动专网，一旦发生突发事件时，及时解决人身生命危险的高精度险情定位报告，仍需借助公众移动通信用户的优良定位报告连接能力。这说明，公网、专网各有其明确市场定位并需合作发展。当然，这决不是反对在2.5G/3G的业务中导入与推广PTT/PTM/PTS/PoC等业务，相反应积极鼓励此类有利3G、类3G业务增值发展的新努力。其实，PTT亦不是什么新概念，十年前，美国Nextel公司以iDEN为基础推出此类业务并不十分成功，而且在中国发展iDEN之初期，明确的政策引导是不要学习美国的iDEN方式与中国的GSM公众移动通信网形成竞争。过去，模拟集群专用系统曾试图与公众移动通信网竞争，结果碰得头破血流，成为不按市场规律及技术创新办事的典型失败案例。现在将PTT与3G演进的IP多媒体子系统(IMS)、会话启动协议(SIP)，甚至于将IETF及OMA的工作结合进发展3G演进增值业务中，看来是一种顺理成章的未来发展趋势，可同时通用于CDMA2000 1x、CDMA2000 1x/EV及GPRS/EDGE/WCDMA和HSxPA等业务增值，并期望能取得另一辉煌。可以预期，未来PoC的真正价值将不仅仅体现在目前的以谈话为对象的所谓快速“一键通”，而是更广义的促使人机交互界面快速连接的有效手段，如PTC/PoC及PTS和PTM，可为用户提供一种简单、方便与友好的PTU用户界面，可使人们在保持语音通话的同时能收发多媒体内容而无须中间切换，还可使PTC/PoC/PTS/PTM与现场呈现、功能喜好及定位业务等多种业务功能相结合，充当MMS、即时消息、状态呈现、图片视像收发等诸多新业务快速处理的有效集成工具，并形成运营商、设备制造商、终端厂商、SP、AP、CP等共赢的产业链与产业生态环境，创造一个PTC/PoC/PTS/PTM新时代。而公众网的此类集群增值业务的成功发展，亦可给专用集群共网与专网的发展与创新提供更多压力与动力，使整体集群通信功能与业务能建立一种生动活泼的快速、稳妥、健康、有序的发展新局面。相应地，政府规则、政策管理部门针对GoTa、GT-800等集群技术创新，对集群功能PTT/PTC/PTM/PTS/PoC在公网上的运用等新形势，应当从标准、规则、政策层面更进一步地引导与支持，以期使集群通信产业在中国按NGN及3G演进方向发展，公网、专网、共网沿有机互补、合作发展的轨道积极、稳妥、科学、求实地向前推进。社会应急联动通信系统最终将与社会公众有线网、公众无线/移动通信网、Internet网、智能交通(ITS)网等一道，构筑一个更广义的信息通信平台，实现对突发事件的更快速、有效的应急处理。


    当然，为使SIERS能有效运作，亦必须解决好市场机制条件下相应SIERS体系的经济补偿机制。至于精确有效的应急定位信息的获得亦需相应公网运营商的大力支持与相应资金投入，以完善其高精度定位系统，必要时亦必须像美国那样，借助政府监管政策支持。


4 数字集群与应急通信可持续发展策略
    创新是发展之本，创新是可持续发展的灵魂。
创新包括技术创新、业务创新、应用创新、服务创新、内容创新、集成创新、销售创新、市场模式创新、合作策略创新等各种各样围绕市场与产业可持续发展的创新，而其中技术创新通常是基础，是关键。技术创新中能有“杀手锏”技术当然更好，但能有效组合细分市场的现有各类技术(要可靠、有效的技术，而不是“概念性”技术)，也能实现技术创新。


    要创新，特别是持续不断地创新，一定要有一种坚定的理念与奋斗动力，要有一种坚韧不拔、永往直前、科学务实的奋斗精神，才能达到成功满意的目标。


    为促进数字集群向前发展，更有效地利用有限、宝贵的频谱资源进行技术创新，积极跟踪关注一些对频谱有效利用和无线通信业务更新换代产生重要影响，并具有普遍意义的新技术十分有益，这些新技术主要有：


(1)频率域、时间域、空间域、信号域以至网络域、显示域的多维信号处理与多维频率共用技术，包括多输入多输出(MIMO)技术在内。


(2)从信源编码至信道编码中的一系列现代编码/调制技术，特别是H.264/AVC(MPEG-4 Part10)音视频数字压缩编码技术，并联、级联编码范畴的Turbo编码调制技术，多分辨率编码调制技术，不对称传输环境下的UEP码技术，LDPC(低密度校验码)技术等，包括MIMO/SBTC(分组空时码)、Turbo/LDPC码、(x)-OFDM(y)级联运行技术在内。


(3)有效的自适应信号处理与统计检测技术，包括自适应干扰抵消及多用户联合检测在内。


(4)高效率扇区天线，智能天线，智能化分布式天线及相应空时编码技术与软件无线电技术，包括其高效率、高可靠算法，可以有效提高频谱再利用能力及系统效率。


(5)多扇区多小区综合业务平台技术和多操作者运行的联合共用平台技术，包括有效利用共网资源的调度算法。


(6)涉及NGN及NGBW的软交换技术、IP及全IP的自适应IP-QoS技术、中间件技术及网络/终端信息安全技术等一整套软件工程技术。


(7)与区域联网及全国联网相关的联网技术，包括有利于产业发展，可动态适应市场演变以适应不同频段，FDD/TDD可灵活安排的可变双工技术。


(8)与NGN、NGBW、WBAN/WPAN/WLAN/WMAN/WWAN相连接的应用协议与先进的接入技术。
(9)与NGN、NGBW相关的IP/全IP环境下具有强力自适应智能网管能力的NG-OSS/BOSS/MBOSS技术。


    同时，进入宽带时代后应充分重视市场细分条件下的“杀手锏”技术、“杀手锏”业务、“杀手锏”应用及他们间的相互关系问题。


    对既有TETRA、iDEN数字集群系统需加大竞争压力，切实解决好多厂商供货的互操作性。要强调标准化与竞争中合作问题，努力创新，加强性价比竞争力，改进安全、保密性以充份适应用户需求。


    对目前已呈现的GoTa、GT-800等具有自主知识产权的系统应予以积极鼓励与热心支持，并促进其参与商用试验，在试验与应用中应借助市场的驱动力快速改进完善。GoTa、GT-800等新系统一方面应充分利用其在高速多媒体增值业务能力、前向演进潜力和安全保密处理能力等方面的优势，另一方面亦应充分认识到自身在专用通信领域作为后来者的弱点与不足，紧紧抓住市场机遇，快速持续创新提高，求真务实，积极稳健推进。


    在多厂商多空中接口制式环境情况下，特别应强调开放性，服从标准化及公共接口要求，包括有效协调、集成、处理各管理域系统的动态、分布、异构的信息库和应用系统，团结协作，共同努力，以确保全国/省级等大区域整体运作的社会应急联动系统能有效互联互通，共享资源，协同工作，发挥出全社会应急联动的真正实实在在的作用，出色地支持好2008年北京奥运会及2010年上海世博会等重要国际、国内活动，以及有效地对抗后“911”、SARS和自然灾难等各类突发事件，并能维持多厂商环境下运营商及用户利益的最大化。