編者按：

全國首屆寬帶集群暨應(yīng)急通信產(chǎn)業(yè)鏈大會將于2018年9月4—5日在北京九華山莊召開。為了積極響應(yīng)和配合國家相關(guān)戰(zhàn)略的實施，為相關(guān)專題戰(zhàn)略研究和行業(yè)發(fā)展提供更多的智慧和力量，在各領(lǐng)導(dǎo)、專家、學(xué)者和企業(yè)負(fù)責(zé)人的支持下，我們特推出關(guān)于寬帶集群和應(yīng)急通信的專題系列，敬請大家關(guān)注并參與討論。

作者簡介

李進良教授，1952年畢業(yè)于清華大學(xué)電機系電信組，教授級高級工程師，中國移動通信領(lǐng)域的奠基人之一，享受政府特殊津貼專家，中國移動通信聯(lián)合會常務(wù)理事，中國通信學(xué)會會士。長期關(guān)注移動通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從事戰(zhàn)術(shù)通信與移動通信系統(tǒng)的科研生產(chǎn)工作長達50多年，力推TD在我國的發(fā)展。

前言：

21世紀(jì)初我曾在《通信世界》等媒體發(fā)表《發(fā)展全國數(shù)字集群共用網(wǎng)是專業(yè)移動通信的必然方向》論必要性、可行性、基本條件、國際上的成功案例等系列文章。然而歷史的局限性、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟基礎(chǔ)等條件都不夠成熟，這一超前的倡議沒有取得各界的共識，也就沒有向這個方向發(fā)展。

今年全國人大對國務(wù)院機構(gòu)作了重大改革，特別是國家組建應(yīng)急管理部，令人振奮！我國是災(zāi)害多發(fā)頻發(fā)的國家，為防范化解重大安全風(fēng)險，推動形成統(tǒng)一指揮、上下聯(lián)動的中國特色應(yīng)急管理體制，特將原有安全生產(chǎn)、消防管理等13個部門的重迭機構(gòu)加以合并統(tǒng)一，分散職責(zé)加以整合優(yōu)化，組建應(yīng)急管理部，這是一項非常重大的舉措，必將全面提高我國防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)能力。

重提發(fā)展全國數(shù)字集群共用網(wǎng)的倡議是時候了。特將我在這方面過去的思考結(jié)合當(dāng)下的情況加以陳述，拋磚引玉，以引起業(yè)界的重視，共同探討，集思廣益，取得共識。

移動通信是二十世紀(jì)運輸與通信二者高度發(fā)展相互結(jié)合的產(chǎn)物。它與固定通信相輔相成，同為整個通信領(lǐng)域的重要組成部分。世界的本質(zhì)是運動的，凡是運動的事物無不需要信息。隨著交通與經(jīng)濟的迅速發(fā)展，移動業(yè)務(wù)急劇增長，移動通信經(jīng)過一百多年的開拓，相繼在海、陸、空以至水下、地下和深空都發(fā)展起來了，使得它已成為門類繁多、用途廣泛的一大新興產(chǎn)業(yè)。隨著互聯(lián)網(wǎng)與移動網(wǎng)的高速發(fā)展，二者結(jié)合，移動互聯(lián)網(wǎng)日益普及。

一、專業(yè)移動通信發(fā)展到集群系統(tǒng)

移動通信可分為公眾移動通信與專業(yè)移動通信兩大領(lǐng)域。

公眾網(wǎng)是由公用電信企業(yè)投資建設(shè)，面向整個社會，以公眾用戶為服務(wù)對象的。網(wǎng)絡(luò)運營者建設(shè)并運行電信網(wǎng)絡(luò)的目的是為廣大用戶提供滿意的電信服務(wù)，亦即向用戶提供電信業(yè)務(wù)這類“商品”，應(yīng)重視效率、經(jīng)濟性，并不斷提高服務(wù)質(zhì)量，擴大服務(wù)范圍。

專業(yè)網(wǎng)是由專業(yè)單位自行投資建設(shè)，面向本部門，以專業(yè)用戶為服務(wù)對象的。網(wǎng)絡(luò)所有者建設(shè)并運行該電信網(wǎng)絡(luò)的目的完全是為內(nèi)部工作的需求向用戶提供必要的電信服務(wù)，強調(diào)保證本部門正常運轉(zhuǎn)的特殊要求。對國民經(jīng)濟的發(fā)展、社會的穩(wěn)定和人民生命財產(chǎn)的安全等有著極其重要的作用。由于各部門業(yè)務(wù)性質(zhì)、使用環(huán)境、交通工具的不同，的確各有其不同的使用要求，因而歷史上便形成了各種不同的專用移動通信系統(tǒng)。隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，人們盡力求同存異，使開發(fā)的專用移動通信系統(tǒng)盡可能滿足多個不同專業(yè)部門的需求，集群系統(tǒng)也就應(yīng)運而生。

集群系統(tǒng)是上個世紀(jì)八十年代國際上在各種專業(yè)移動通信系統(tǒng)基礎(chǔ)上加以綜合的高級發(fā)展階段。它將各部門所需的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)，加以集中管理，每個部門只要建立各自的調(diào)度臺和多個移動臺即可入網(wǎng)，是一種高效而又廉價的先進移動調(diào)度系統(tǒng)，其主要特點為：

(1) 共用頻率——將原指配給各部門專用的頻率加以集中，供各家共用，從而提高頻譜利用率；

(2) 共用設(shè)施——由于頻率共用，就有可能將各家分建的控制中心和基站等基礎(chǔ)設(shè)施集中合建，從而降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資；

(3) 共享覆蓋——可將各家鄰近覆蓋區(qū)的網(wǎng)絡(luò)互連起來，從而獲得更大的覆蓋范圍；

(4) 共享業(yè)務(wù)——可利用網(wǎng)絡(luò)富余能力有組織地發(fā)送道路車流狀況、氣象預(yù)報等公共信息，為各家服務(wù)；

(5) 分擔(dān)費用——合建可大大降低設(shè)備、機房、電源等建網(wǎng)投資，節(jié)約運營維護人員，并可分?jǐn)傎M用；

(6) 改善服務(wù)——由于多信道共用，可調(diào)劑余缺；集中建網(wǎng)，可加強管理、維修；因此易提高服務(wù)質(zhì)量，增強系統(tǒng)功能。

總之，集群系統(tǒng)能為不同集體用戶提供各項所需的優(yōu)良服務(wù)，使公眾網(wǎng)的公共性和專業(yè)網(wǎng)的獨立性比較好地得到協(xié)調(diào)解決，使每個原擬單獨建網(wǎng)的部門都從該集群系統(tǒng)的虛擬專用網(wǎng)(VPN)中感到一樣方便，一樣安全可靠。虛擬專用網(wǎng)在構(gòu)成上與實在的網(wǎng)絡(luò)不同，它是建立在實際集群網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的一種功能性網(wǎng)絡(luò)；但對用戶來說，在功能上則相當(dāng)于實在的專用網(wǎng)絡(luò)，能向用戶提供傳統(tǒng)專業(yè)網(wǎng)的功能。由于集群系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜，頻譜和投資較建單個傳統(tǒng)專業(yè)網(wǎng)要多，但比所有專業(yè)網(wǎng)之和要省得多。

在進行電信體制改革、建立現(xiàn)代企業(yè)制度的過程中，適應(yīng)市場需求，產(chǎn)生了采用統(tǒng)一技術(shù)體制的數(shù)字集群，組建一個公司來進行共用網(wǎng)的建設(shè)、管理和經(jīng)營的設(shè)想與實踐。

二、發(fā)展全國數(shù)字集群共用網(wǎng)的必要性

公眾移動通信領(lǐng)域我國已有巨大的有線無線網(wǎng)絡(luò)資源，就形成了突發(fā)事件信息系統(tǒng)的資源基礎(chǔ)。

而專業(yè)移動通信領(lǐng)域，我國顯得異常分散薄弱，如不未雨綢繆，將很難防范化解重大安全風(fēng)險，為了維護國家和民族的利益，我們應(yīng)從經(jīng)濟發(fā)展趨勢、業(yè)務(wù)部門協(xié)調(diào)、災(zāi)害多發(fā)性、突發(fā)事件緊迫性等不同角度分析發(fā)展全國數(shù)字集群共用網(wǎng)的必要性。

2.1經(jīng)濟全球化要求全國性的大型專網(wǎng)

歐洲經(jīng)濟一體化的要求，在公眾移動通信2G/3G/4G領(lǐng)域推動了GSM/WCDMA/FDD-LTE數(shù)字蜂窩標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展；在專業(yè)移動通信領(lǐng)域推動了TETRA數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。交通工具高速化，人們交往日益頻繁快捷，經(jīng)濟全球化，經(jīng)貿(mào)往來日益活躍，都要求有先進統(tǒng)一的通信手段與之相適應(yīng)，促進了移動通信的網(wǎng)絡(luò)容量、覆蓋地域、服務(wù)質(zhì)量的快速發(fā)展，更加需要有全國性的大型專網(wǎng)運營商，構(gòu)成能兼容、互通的跨地區(qū)的無縫移動通信網(wǎng)，來承擔(dān)統(tǒng)一的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

2.2各業(yè)務(wù)部門的整合協(xié)調(diào)要求跨部門全國聯(lián)網(wǎng)

就國務(wù)院來說原有安全生產(chǎn)、消防管理、地質(zhì)災(zāi)害、水旱災(zāi)害、森林防火、草原防火，防汛抗旱等13個部門，機構(gòu)重迭、政出多門。就不能形成統(tǒng)一指揮、反應(yīng)靈敏、上下聯(lián)動的應(yīng)急管理體制。就一個城市來說除了120急救電話之外，還有公安110、火警119、交警122和12345市長公開電話等特服號碼；此外，水、電、氣和熱等等公共事業(yè)還有諸多服務(wù)號碼，許多社會活動需要各部門的協(xié)同工作。如果各個部門都建立獨立的指揮調(diào)度通信，一方面分散投資，造成建設(shè)資金、頻率資源及各種物力的匱乏與浪費，從而影響了其建設(shè)進度、規(guī)模及水平。另一方面多頭建設(shè)，必然造成防災(zāi)應(yīng)急體系各自為政，信令不一，無法兼容，不同部門之間缺乏一個統(tǒng)一的指揮調(diào)度通信平臺，無法進行配合和協(xié)調(diào)，必要的聯(lián)合行動難以迅速有效地實施，彼此的數(shù)據(jù)庫信息資源及人力、物力不能共享，就有可能在應(yīng)對突發(fā)事件時延誤戰(zhàn)機。

社會是一個有機的整體，必須堅持應(yīng)急通信保障體系朝全國數(shù)字集群共用網(wǎng)的方向發(fā)展，才能滿足全社會的協(xié)調(diào)要求。

2.3災(zāi)害的多發(fā)性、廣泛性要求全國一盤棋

災(zāi)害有多發(fā)性、廣泛性，諸如洪水泛濫涉及上下游多個省市地區(qū)，恐怖襲擊多地同時爆發(fā)，雪災(zāi)遍布北方廣大地區(qū)，沒有全國性應(yīng)急通信保障體系是無能為力的。

以2003年爆發(fā)“非典”突發(fā)公共衛(wèi)生事件為例，初期各地區(qū)醫(yī)院分屬市、區(qū)、縣，各部、軍警和各行業(yè)，這些醫(yī)院彼此之間缺乏有效聯(lián)系。沒有統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，及時對全國的疫情制定統(tǒng)一的收集、匯總、報告制度，各地信息互不溝通，資源不能整合，以致“非典”疫情很快蔓延全國。

相反作為全球人流物流最頻繁的美國卻能夠遏制這場席卷全球的“非典”災(zāi)難，僅報告了十幾個“非典”病例。主要是建立了一個全國性可監(jiān)測瘟疫傳播和生物襲擊的電腦信息通信系統(tǒng)。正反兩方面的經(jīng)驗教訓(xùn)充分說明全國一盤棋的必要性。

2.4災(zāi)害的突發(fā)性要求全國及時靈敏反應(yīng)

災(zāi)害的突發(fā)性往往瞬刻就造成無可挽回的巨大損失，全國必須爭分奪秒及時靈敏反應(yīng)才能化解特大安全風(fēng)險。以2001年911美國恐怖襲擊事件為例：第1架美航飛機7點59分波士頓起飛，8點14分劫機，8點46分以490英里時速撞向世貿(mào)一號樓。第2架聯(lián)航飛機晚15分鐘起飛，也晚15分鐘撞向世貿(mào)二號樓。第3架美航飛機8點20分華盛頓起飛，8點53分劫機，9點37分以530英里時速墜毀在美國國防部五角大樓。

劫機事件爆發(fā)后兩架美國空軍F-15鷹式戰(zhàn)斗機8點46分從馬薩諸塞州空軍基地緊急升空前往攔截，但飛行員不知道劫機的正確位置，攔截沒有成功。

而第4架聯(lián)航飛機8點42分新澤西起飛，9點28分劫機，由于乘客得知撞毀世貿(mào)雙子樓事件，9點57分乘客奮起反擊，10點02分以580英里時速墜毀在賓夕法尼亞州一片空地上，英勇的乘客與劫機者同歸于盡。此時距離華盛頓特區(qū)只有約20分鐘飛行時間，避免了另一場重大災(zāi)難。

從“9.11”事件來看，美國的防災(zāi)體系仍然比較脆弱。當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時，災(zāi)情匯集研判、調(diào)度指揮呼救，信息及時是決定性的關(guān)鍵因素。如果當(dāng)時起飛攔截的空軍飛機得知劫機的準(zhǔn)確位置，就有可能制止世貿(mào)二號樓與五角大樓的災(zāi)難。遺憾的是往往災(zāi)變突發(fā)時間異常緊迫，稍有延誤就釀成大禍。“9.11”事件告誡我們：常規(guī)的有線通信和蜂窩移動通信在災(zāi)難發(fā)生時都不足以保證信息的暢通，建立一個反應(yīng)靈敏的具有抗毀性的全國指揮調(diào)度通信網(wǎng)對于事前防范和事后搶救是多么的必要！

三、發(fā)展全國數(shù)字集群共用網(wǎng)的可行性

3.1技術(shù)上的可行性

進入21世紀(jì)模擬集群移動通信系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)落后，這給廣域全程調(diào)度帶來嚴(yán)重障礙，適應(yīng)不了各專業(yè)部門未來發(fā)展的需求。

應(yīng)運而生的數(shù)字集群基本函蓋了大多數(shù)專業(yè)網(wǎng)的使用要求，可以作為統(tǒng)一專業(yè)網(wǎng)的基本平臺，用以構(gòu)成多個虛擬專用網(wǎng)(VPN)向全國不同使用部門提供不同專業(yè)服務(wù)。

時至今日，國家明確要全面實施戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，加快5G、人工智能等技術(shù)研發(fā)與轉(zhuǎn)化。5G將為用戶提供光纖般的接入速率，“零”時延的使用體驗，千億設(shè)備的連接能力，超高流量密度、超高連接數(shù)密度和超高移動性等多場景的一致服務(wù)，業(yè)務(wù)及用戶感知的智能優(yōu)化，同時將為網(wǎng)絡(luò)帶來超百倍的能效提升和比特成本降低，最終實現(xiàn)“信息隨心至，萬物觸手及”的總體愿景。5G技術(shù)場景歸納為3種：eMBB（增強移動寬帶）、mMTC（海量機器類通信）、和uRLLC（超可靠低時延通信）。

eMBB聚焦對帶寬有極高需求的業(yè)務(wù)，例如高清視頻，VR（虛擬現(xiàn)實）/ AR（增強現(xiàn)實）等，滿足人們對于數(shù)字化生活的需求。

mMTC 覆蓋對于連接密度要求較高的場景，例如智慧城市，智能農(nóng)業(yè)等，面向物聯(lián)網(wǎng)繁雜的應(yīng)用種類和成百上千億的連接，滿足人們對于數(shù)字化社會的需求。

uRLLC 聚焦對時延極其敏感的業(yè)務(wù)，例如自動駕駛/輔助駕駛、遠程控制等，滿足人們對于數(shù)字化工業(yè)的需求。

可以說5G技術(shù)上完全滿足專業(yè)移動通信的各種嚴(yán)酷要求，因此應(yīng)抓住這一機遇，爭取國家全面規(guī)劃信息通信，將專網(wǎng)的發(fā)展也列入5G的目標(biāo)與研發(fā)范圍之內(nèi)，同時專網(wǎng)要因勢利導(dǎo)將5G所發(fā)展的各種關(guān)鍵核心技術(shù)：如大規(guī)模天線陣列技術(shù)、超密集組網(wǎng)技術(shù)、靈活雙工技術(shù)、D2D直通技術(shù)，以及基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）、云計算及C-RAN等新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)先進技術(shù)等移植到專業(yè)領(lǐng)域。要充分利用高速發(fā)展的集成電路，開發(fā)專業(yè)移動通信的單片系統(tǒng)集成芯片，以大大提高專業(yè)移動通信系統(tǒng)的功能，大大降低其體積、重量、功耗與成本。同時要充分利用人工智能的成果以實現(xiàn)專業(yè)移動通信系統(tǒng)的智能化。因此，從技術(shù)上分析，基于5G技術(shù)發(fā)展全國數(shù)字集群共用網(wǎng)是可行的，完全能滿足應(yīng)急通信保障體系要求。

3.2．經(jīng)濟上的可行性

(1) 需用的部門數(shù)量增加

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對專業(yè)移動通信網(wǎng)的需求和依賴性增加，從而用戶數(shù)量會大大增加。初期專業(yè)網(wǎng)的用戶主要是公安、消防、防汛、急救、交通和其他少量生產(chǎn)性單位，移動臺的數(shù)量也較少。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，除了上述那些單位外，像建筑業(yè)、酒店業(yè)、旅游業(yè)以及其他的一些行業(yè)也都使用了或正在要求使用這類設(shè)備。而原來的使用單位所需的移動臺數(shù)量也有大幅度的提高。

由此可見專業(yè)網(wǎng)的市場是很大的，我國目前正處于一個由低水平向高水平發(fā)展的時期，搞專業(yè)網(wǎng)的運營公司長遠來看肯定是有前途的。

(2) 部門的業(yè)務(wù)項目增加

過去僅僅是話音通信，現(xiàn)在發(fā)展到了話音、數(shù)據(jù)及圖像、視頻等等。如BDS（中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，相應(yīng)的產(chǎn)品也不少，國內(nèi)的許多開發(fā)商也在開發(fā)相應(yīng)的軟硬件，市場需求很大。又如刷卡抄表、遙控遙測、防盜報警等等都需要數(shù)據(jù)傳輸；由于5G物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展可以得到很好的解決。有了基于5G的數(shù)字集群系統(tǒng)，提供各種新業(yè)務(wù)便易于實現(xiàn)了。隨著用戶對移動互聯(lián)網(wǎng)的依賴及對多媒體信息的需求，專業(yè)網(wǎng)的用戶業(yè)務(wù)量還會急劇增長。

(3) 社會的協(xié)調(diào)要求增加

許多社會活動需要各部門的協(xié)同工作，如一個大型集會，就需要許多部門的相互配合，這就增加了彼此溝通、相互協(xié)調(diào)的業(yè)務(wù)量。

原有的專業(yè)網(wǎng)各自為政，無法實現(xiàn)大區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，即使同一技術(shù)體制，地區(qū)、省市之間也是彼此隔絕，沒有聯(lián)網(wǎng)，無法協(xié)同。在高速公路、高速鐵路、內(nèi)河航運、旅游及武警等部門開設(shè)的專業(yè)網(wǎng)，也必然要求統(tǒng)一的數(shù)字集群系統(tǒng)才便于各專業(yè)部門進行大區(qū)域的聯(lián)合指揮調(diào)度。

我國的綜合國力比前20年大大增強，經(jīng)濟總量大幅提高；同時社會經(jīng)濟活動頻率加快，范圍擴大，信息傳輸量劇增，許多專業(yè)團體對可用于廣域調(diào)度指揮的移動通信業(yè)務(wù)的需求日益迫切，為我國發(fā)展全國數(shù)字集群共用網(wǎng)奠定了經(jīng)濟和市場基礎(chǔ)。

(4) 建網(wǎng)運營成本顯著降低

數(shù)字集群有專用網(wǎng)（PMR）與共用網(wǎng)（PAMR）兩種組網(wǎng)方式，其比較見表1

表1兩種組網(wǎng)方式的比較.

原來各自獨立的專業(yè)移動通信網(wǎng)頻率利用率低，由于信道是固定分配的，當(dāng)A網(wǎng)信道被占時，屬于A網(wǎng)上的所有其他未參與通話的用戶就不能在此段時間內(nèi)通信，只能等到信道釋放后才可再呼叫；此時可能B、C等網(wǎng)信道都處于空閑狀態(tài)。但屬于A網(wǎng)的用戶是無權(quán)使用其它網(wǎng)信道的，因此這些信道都在浪費。又如防汛救災(zāi)通信系統(tǒng)，平時在閑置，汛期不夠用。如以地域為單位，由運營服務(wù)商投資建設(shè)覆蓋該地區(qū)的經(jīng)營性的數(shù)字集群共用網(wǎng)，在該地區(qū)的各類團體均可交納一定費用，以共用網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施為平臺建立自己的虛擬專用網(wǎng)，并可與共用網(wǎng)內(nèi)部及外部的公眾交換電話網(wǎng)或其他專用網(wǎng)實現(xiàn)互連。建設(shè)數(shù)字集群共用網(wǎng)所需的頻譜和投資只有所有專業(yè)網(wǎng)總和的1/3，可大大節(jié)約。運行時可調(diào)劑信道余缺，充分利用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，從而顯著降低運營成本。我國現(xiàn)有的專業(yè)移動通信網(wǎng)多數(shù)是獨立投資建設(shè)，僅供本單位內(nèi)部使用的非經(jīng)營性專用網(wǎng)，這勢必形成投資和維護成本高，頻譜資源浪費大，覆蓋范圍小，調(diào)度指揮功能不能充分發(fā)揮等缺陷。隨著數(shù)字集群通信技術(shù)的成熟和市場經(jīng)濟發(fā)展的要求，國外早就在大力推廣專業(yè)移動通信共用網(wǎng)的建設(shè)。

綜上所述，這種以現(xiàn)代高新技術(shù)和市場經(jīng)濟原則為基礎(chǔ)的組網(wǎng)形式，可實現(xiàn)資源共享、節(jié)省建網(wǎng)投資、降低使用成本，提高頻譜效率，擴大覆蓋范圍，開拓服務(wù)領(lǐng)域，改善服務(wù)質(zhì)量。因此，從經(jīng)濟上分析，建設(shè)全國數(shù)字集群共用網(wǎng)也是可行的。