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Public Safety-LTE宽带集群建设大潮已经到来

时间:2016-05-31 来源:中国集群通信网 作者:秩名 点击:

  “公专融合、宽窄融合”的Public Safety-LTE (简称PS-LTE)是平安城市迫切需要的宽带集群网络,根据不同国家的实际情况规划不同的建设模式及路径是各国全球公共安全客户面对的重要课题。

  平安城市需要建设PS-LTE

  “纽约警察局长凯利2012年在国会作证时所言,一位16岁少年所持有的智能手机远超过警员或协警所配备的无线通信能力。”

  随着公安安全形势日益严峻及自然灾害频发,各国平安城市的建设正迈进快车道。“一呼百应”的集群系统在应急指挥及日常警务中发挥重要作用,也是平安城市ICT信息化系统的最后一道防线。然而,传统的VHF/UHF、模拟集群、TETRA/P25/PDT数字集群网络受基站用户容量(单基站用户数不能超过4000)、信道带宽(最大25KHz)、传输速率(最大28.8Kbts)等技术限制,往往在关键时刻发生GPS被迫关闭、信道拥塞,甚至网络瘫痪等“掉链子”现象,更加无法满足平安城市需要的多媒体视频、大数据传输等业务。PS-LTE具有大带宽(5/10/20M)、高速率(最高100Mbts)等优点,在满足语音集群外,还能提供多媒体集群功能,实现以下业务功能:

业务功能

应用场景示例

实时和非实时的视频

获取犯罪现场的视频图像;从现场空中无人机,车载摄像设备,警员穿戴式摄像设备,获取现场视频进行实时传输。

远程数据库访问

能接入到包含各种信息的基础数据库(例如,个人身份信息,驾驶证,犯罪纪录等);或者远程调取病人医疗档案,在救护车奔赴事故现场或在医疗救护过程和能传输图像,协助评估;

图像传输

在处警过程中,将失踪人员照片发送给现场的警员;将发生火灾的建筑图纸发送给在途的消防人员。

生物特征信息识别

利用专业设备,通过人像识别、虹膜扫描以及指纹识别等方法,让警方迅速查明犯罪嫌疑人和事故幸存者的相关信息。

  PS-LTE建设的必要条件已经具备

  “根据已完成的内容/项目,最有效的途径是关键任务呼叫(MCPPT)。为了实现它,在3GPP的SA会议期间首次通过在线会议完成对遗留问题的讨论,确定MCPTT的语音编解码方式。感谢此次的首创,MCPTT功能在R13中已全部定义。”——Alain Sultan, the 3GPP Work Plan manager

  与公网从2G到3G到4G的逐步演进不同,PS-LTE是从2G专网(有的国家还是在1G阶段)跳跃发展到4G专网。经过了5年发展,大规模建设的必要条件已经成熟:

  1、针对公共安全行业的LTE标准逐步确定。在全球,3GPP已经在2016年3月发布了R13 ,明确基于PS-LTE的关键特性(MCPTT/IOPS/GCSE_LTE/PROSE),并将在2017年Q1发布R14,将明确基于PS-LTE的紧急视频、紧急数据等关键特性;在中国,2014年中国通信标准化协会(CCSA)完成基于TD-LTE的宽带集群通信(B-TrunC)系列标准的制定,同时B-TrunC标准已经被吸纳为ITU国际标准。

  2、各国用于PS-LTE专用频谱陆续发放,美国2012年发布700M B14 2*10MHz,英国、西班牙等欧洲国家也陆续发布了700M,中东GCC国家发布700/800M 频谱,亚太(韩国700M B28)等国家也在规划中,中国已经发布了1.4G 20M。

  3、PS-LTE 解决方案产业链正不断成熟:业务应用层,融合平台层,管道层、终端层等都在加速完善。

   华为/Ericsson/NSN/Samsung/中兴等传统公网厂商全面进入PS-LTE市场,管道层解决方案迅速成熟;

   众多应用和业务厂商如海克斯康等也纷纷加入,与PS-LTE网络完成接口适配,提供真正满足公共安全用户需求的业务应用;

   随着标准发布,高通、海思等供应商也将提供芯片及模块方案,终端的技术门槛及成本也在下降。

  4、运营商的加入让建网难度大幅降低。运营商在服务政府的紧急通信需求同时,也可扩展优质客户数及商业覆盖面。如美国的Verizon,英国的EE,韩国的KT,澳洲的Telstra等。借助于运营商在公网领域的基础建设资源、站址获取、运维经验及团队,PS-LTE建设难度大幅降低,可解决如下难题:

   LTE采用小区制建网,受限于业务容量与覆盖的平衡,网元数量、复杂程度都远高于传统窄带集群系统;

   由于LTE数据业务的覆盖比窄带语音覆盖小,且频谱又高于原有窄带集群(400M居多),因此PS-LTE在基站数量(约4倍)远多于传统窄带集群系统;

   相应的网络规划、建设、运维等工作对管理组织及人员能力都提出更高的要求。

  PS-LTE建设大潮已经到来,各国该如何规划?

  全球的PS-LTE建设大潮已经到来,截至2015年底全球已经建成1000+个PS-LTE基站,10+万用户在网使用,详细如下:

  1、美国2012年规划建设全国性的公共安全宽带网络FirstNet,总投资100+亿美元。2014年3月, 洛杉矶启动建设231个站,投资1.75亿美元;

  2、英国计划10年(2015-2025年)建设全国公共安全宽带LTE网络。2015年启动一期建设,投资12亿英镑。

  3、韩国2014年启动国家宽带应急防灾网建设,总投资预计20+亿美元,2015年启动一期,计划在平昌区域建设205个基站+5000部终端,投资40M美金。

  4、肯尼亚2014年启动建设国家PS-LTE网络,一期覆盖内罗毕和蒙巴萨已经建设完成,100+个基站+7000部终端。

  5、中国2013年启动建设PS-LTE网络,包括北京、上海、南京、深圳、广州等10多个城市,其中南京已经分三期累计建设了256个基站,10000+部终端投入使用。

  通过对全球各国PS-LTE的规划思路及建设步骤梳理,公共安全客户大都规划建设“公专融合,宽窄融合” PS-LTE网络,但也面临多个网络间的互操作难题,复杂度甚至超过运营商网络;根据不同的窄带集群现网状况,各国建网模式各有不同。

  PS-LTE建网模式及分析

  与窄带集群采用简单的投资和运维主体角度(GO-GO/GO-CO/CO-CO模式)相比,PS-LTE的建设模式更加复杂,不仅要满足紧急通信的需求,又要兼顾降低新增投资、保护已有投资,各国的建网模式也有不同。常见如下四种:

  1. 公网专用:完全基于现有运营商网络来承载公共安全业务。目前仅为理论可能,暂时没有国家采用这种方案。

  2. 专用虚拟网:政府投资建设PS-LTE核心网,独立进行公共安全用户管理,管道层与现有运营商共享接入网资源。如英国、比利时等

  3. 专网专建:由政府或相关部门投资,基于专有频谱建设一张PS-LTE专网。如GCC国家,中国;

  4. 混合模式:2)和3)的混合模式,政府在部分区域建设LTE专网,其他区域采用运营商LTE公网。如美国、韩国等。

  四种模式优势与挑战的分析如下:

  模式

  优点

  挑战

  公网专用

   建设与维护成本低

   业务部署快

   无线网络未进行加固,可靠性较低

   业务QoS难以得到保证

   用户信息安全性较低

   人口稀少的区域覆盖难以保证

  专用虚拟网

   建设成本低,仅需购买终端和核心网

   复用运营商网络,部署快

   业务QoS能得到一定保障

   用户信息安全能得到保障

   无线网络需要加固,否则可靠性较低

   人口稀少的区域覆盖难以保证

   需要与运营商签订针对业务等级的复杂协议

  专网专建

   业务QoS能得到完全保障

   用户信息安全能得到保障

   无线基站可进行加固,网络可靠性较高

   建网成本较高

   建设周期长,网络覆盖受预算限制逐步完善

  混合模式

   依托于公网的覆盖,逐步完善专网覆盖

   QoS,安全性,可靠性在专网区域能得到保证,在公网得到部分保证

   需要与运营商签订针对业务等级的复杂协议

   网络架构复杂,需要确保在不同网络下业务的连续性和一致性

  四种模式的综合对比如下。

 

覆盖

可靠性

安全性

QoS

CAPX

OPEX

复杂度

公网专用

★★★

☆☆☆

☆☆☆

☆☆☆

☆☆☆

★★★

☆☆☆

专用虚拟网

★★★

☆☆★

☆☆★

☆☆★

☆☆★

☆★★

☆☆★

专网专建

☆★★

★★★

★★★

★★★

★★★

☆☆☆

☆★★

混合模式

★★★

☆★★

☆★★

☆★★

☆★★

☆☆★

★★★

  注:☆☆☆低☆☆★中☆★★中高★★★高


(中国集群通信网 | 责任编辑:陈晓亮)

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