長(zhǎng)江船岸無(wú)線寬帶網(wǎng)的建設(shè)技術(shù)與方式比選

周學(xué)群

摘 要：在國(guó)家大戰(zhàn)略和“四個(gè)長(zhǎng)江”建設(shè)背景下，迫切需要國(guó)家投資建設(shè)安全可靠的長(zhǎng)江船岸無(wú)線寬帶接入網(wǎng)。而政策、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)支持，使其大規(guī)模建設(shè)成為可能。在主流的無(wú)線寬帶網(wǎng)技術(shù)中，采用TD-LTE技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)建設(shè)優(yōu)勢(shì)明顯。在建設(shè)方式上，依托公網(wǎng)基礎(chǔ)資源的公專結(jié)合方式相對(duì)比較客觀現(xiàn)實(shí)應(yīng)作首選方式。網(wǎng)絡(luò)建成后，可充分依托現(xiàn)有長(zhǎng)江航運(yùn)通信網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)架構(gòu)和人才資源優(yōu)勢(shì)，提高運(yùn)維管理效率，減少國(guó)家運(yùn)維投入。相關(guān)部門應(yīng)高度重視，加快項(xiàng)目立項(xiàng)和實(shí)施，為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的保障，形成重要支撐。

關(guān)鍵詞：無(wú)線寬帶網(wǎng) 技術(shù)方案 建設(shè)方式

隨著無(wú)線通信技術(shù)廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的固定、窄帶通信網(wǎng)絡(luò)已越來(lái)越不能滿足社會(huì)需要，無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生并迅猛發(fā)展。無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)（Broadband Radio Access Networks）就是通過(guò)無(wú)線信道實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間移動(dòng)化、個(gè)性化和寬帶化通信。通常分為局域網(wǎng)（WLAN）、個(gè)域網(wǎng)（WPAN）、廣域網(wǎng)（WWAN）和城域網(wǎng)（WMAN）。長(zhǎng)江船岸無(wú)線寬帶網(wǎng)就是適應(yīng)發(fā)展新要求，綜合利用無(wú)線通信和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在長(zhǎng)江干線“船與岸”或“水與陸”之間搭建安全可靠的無(wú)線寬帶接入網(wǎng)絡(luò)，解決船岸間“最后一公里”信息接入，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)無(wú)線寬帶集群通信。以下從四個(gè)方面淺析長(zhǎng)江干線船岸無(wú)線寬帶網(wǎng)建設(shè)問(wèn)題。

必要性與可行性

在“長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶”、“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略背景下，“四個(gè)長(zhǎng)江三步構(gòu)建”正深入推進(jìn)。隨著航運(yùn)安全不斷強(qiáng)化、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)迅猛增長(zhǎng)，迫切需要長(zhǎng)江干線全程覆蓋、寬帶高速、安全可靠的船岸信息接入網(wǎng)。正如長(zhǎng)江航道是長(zhǎng)江航運(yùn)的基礎(chǔ)設(shè)施一樣，長(zhǎng)江船岸無(wú)線寬帶網(wǎng)是長(zhǎng)江航運(yùn)“信息高速公路”的重要組成部分，同樣是“數(shù)字長(zhǎng)江”和“長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶”建設(shè)發(fā)展的重要支撐。

當(dāng)前，長(zhǎng)江水上只有VHF、AIS等窄帶通信手段，公網(wǎng)平均覆蓋率也不超過(guò)50%。部分區(qū)域無(wú)法正常通信，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)船岸間數(shù)據(jù)傳輸。長(zhǎng)江干線呈帶狀分布，三峽庫(kù)區(qū)山高林密人煙稀少，公網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江干線水上全覆蓋。同時(shí)，由于長(zhǎng)江水運(yùn)是國(guó)家運(yùn)輸體系中開放最早、競(jìng)爭(zhēng)最充分的行業(yè)，水運(yùn)市場(chǎng)進(jìn)入微利時(shí)代，企業(yè)經(jīng)營(yíng)困難。目前航運(yùn)主體具有松散型特征，靠企業(yè)牽頭組織無(wú)線寬帶網(wǎng)建設(shè)是不可能實(shí)現(xiàn)的。因此，由政府投資建設(shè)，滿足長(zhǎng)航局系統(tǒng)的實(shí)際需求，也為航行船舶、涉水政府機(jī)構(gòu)和企事業(yè)單位提供有效的公共服務(wù)，十分必要和迫切。

近年來(lái)，國(guó)家無(wú)線電管理局針對(duì)行業(yè)信息化應(yīng)用的新需求，對(duì)專網(wǎng)頻率資源進(jìn)行了科學(xué)規(guī)劃。擴(kuò)展了1785～1805MHz頻段的業(yè)務(wù)應(yīng)用范圍，規(guī)劃1447～1467MHz（1.4G）頻段用于公共安全、政務(wù)專網(wǎng)建設(shè)等。目前主要應(yīng)用終端如數(shù)字集群終端、CPE、通信模塊等，其技術(shù)和產(chǎn)品都已經(jīng)非常成熟。因此，長(zhǎng)江船岸無(wú)線寬帶網(wǎng)建設(shè)具有了政策支持、技術(shù)支持和產(chǎn)業(yè)支持，從而使其大規(guī)模建設(shè)成為可能。

業(yè)務(wù)類型與帶寬預(yù)測(cè)

長(zhǎng)江船岸無(wú)線寬帶網(wǎng)可滿足航運(yùn)安全生產(chǎn)監(jiān)督管理、運(yùn)輸組織、船舶航行、業(yè)務(wù)辦理等多方面的實(shí)際應(yīng)用需求，為實(shí)現(xiàn)航運(yùn)各要素廣泛移動(dòng)互聯(lián)提供堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。基于長(zhǎng)航局系統(tǒng)、地方政府部門、航運(yùn)企業(yè)、運(yùn)輸船舶的廣泛需要，長(zhǎng)江船岸無(wú)線寬帶網(wǎng)主要業(yè)務(wù)類型可歸納為：視頻監(jiān)控與無(wú)線回傳、多媒體集群調(diào)度通信、移動(dòng)單兵執(zhí)法信息服務(wù)、北斗高精度差分信息發(fā)送、無(wú)線數(shù)據(jù)與綜合信息服務(wù)、電子巡航平臺(tái)服務(wù)、電子江圖更新服務(wù)、航標(biāo)遙測(cè)遙控通信服務(wù)、船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)、安全預(yù)警信息發(fā)布與網(wǎng)站瀏覽、船舶遠(yuǎn)程報(bào)告與網(wǎng)上業(yè)務(wù)在航辦理，“互聯(lián)網(wǎng)+”及個(gè)人通信服務(wù)，等等。

針對(duì)長(zhǎng)江航運(yùn)主要業(yè)務(wù)應(yīng)用，5年內(nèi)其帶寬需求預(yù)測(cè)分別為：長(zhǎng)江海事局、長(zhǎng)江航道局分別約20～50Mbps，三峽局、長(zhǎng)江航運(yùn)公安局分別約10～50Mbps，港口、航運(yùn)企業(yè)約20～50Mbps，船員、游客等個(gè)人用戶約2～8Mbps。

建設(shè)思路與建設(shè)方案

1、技術(shù)選型

當(dāng)前，無(wú)線寬帶技術(shù)主要有Wi-Fi、WiMAX、MicWiLL、3G 、LTE、Mesh等。通過(guò)綜合比較與分析，結(jié)合長(zhǎng)江特點(diǎn)，建議長(zhǎng)江無(wú)線寬帶網(wǎng)建設(shè)主要采用TD-LTE技術(shù)組網(wǎng)建設(shè)。其主要優(yōu)勢(shì)：TD-LTE采用時(shí)分雙工（TDD）模式，可有效節(jié)省帶寬資源，便于申請(qǐng)獨(dú)立頻段（如1.4G、1.8G）；可充分滿足專網(wǎng)“上行數(shù)據(jù)量大、下行量小”的需求；采用扁平化組網(wǎng)方案，減少網(wǎng)元層次，可有效降低數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延；可定制開發(fā)相關(guān)業(yè)務(wù)，滿足行業(yè)需要；TD-LTE技術(shù)是我國(guó)自主研發(fā)的下一代無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)，可以更好地確保國(guó)家整體戰(zhàn)略安全。

2、組網(wǎng)方案

TD-LTE網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可分為3個(gè)層次：核心層、承載層、接入層。如圖1所示：

按照以上架構(gòu)，長(zhǎng)江船岸無(wú)線寬帶網(wǎng)組網(wǎng)方案可通過(guò)圖2、3、4直觀表現(xiàn)。其中，基站系統(tǒng)共需建設(shè)200～260個(gè)基站。

3、建設(shè)方式

理論上說(shuō)，長(zhǎng)江船岸無(wú)線寬帶網(wǎng)建設(shè)組網(wǎng)可細(xì)分為四種具體方式：完全依托公網(wǎng)組網(wǎng)、完全專網(wǎng)自建、利用公網(wǎng)基礎(chǔ)資源的公專結(jié)合、利用公網(wǎng)基礎(chǔ)資源和頻率資源的公專結(jié)合。

完全依托公網(wǎng)組網(wǎng)就是直接租用公網(wǎng)資源，解決長(zhǎng)江各行各業(yè)實(shí)際應(yīng)用需求。理論上說(shuō)，只要公網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)覆蓋完備，是可以滿足長(zhǎng)江航運(yùn)寬帶業(yè)務(wù)需求的。但客觀上說(shuō)，這種方式不具有可行性。主要是：公網(wǎng)不可能履行政府公共服務(wù)職能；公網(wǎng)天生的逐利性加上其運(yùn)行體制局限，不可能滿足航運(yùn)安全需要的網(wǎng)絡(luò)全覆蓋；公網(wǎng)不可能分配過(guò)多的帶寬資源供航運(yùn)用戶使用。

完全專網(wǎng)自建方式即由長(zhǎng)航局向國(guó)家無(wú)線電管理部門申請(qǐng)專用頻點(diǎn)，向交通運(yùn)輸部申請(qǐng)專項(xiàng)投資，采用TD-LTE技術(shù)，充分依托長(zhǎng)江航運(yùn)已有的各種優(yōu)勢(shì)資源，自主建設(shè)長(zhǎng)江干線水域鏈狀覆蓋的無(wú)線寬帶接入網(wǎng)絡(luò)。完全專網(wǎng)自建方式具有網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)、網(wǎng)絡(luò)延時(shí)小、信息安全高、具有集群通信功能、規(guī)模效應(yīng)好等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但也有其難度。主要是：頻率申請(qǐng)難，國(guó)家投資大（經(jīng)初步估算，全部建成約需8～10億的資金投入），建設(shè)周期長(zhǎng)，維持費(fèi)用高等。

利用公網(wǎng)基礎(chǔ)資源的公專結(jié)合方式可充分利用包括公網(wǎng)的各種資源，節(jié)約國(guó)家投資（約需5～6億的資金投入），難度是頻點(diǎn)申請(qǐng)。利用公網(wǎng)基礎(chǔ)資源和頻率資源的公專結(jié)合方式無(wú)需自行申請(qǐng)頻點(diǎn)，可充分利用社會(huì)資源，避免重復(fù)建設(shè)，但其劣勢(shì)也很明顯。主要是：網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和安全風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高；公網(wǎng)投資回收難度大，合作積極性會(huì)受影響；一般不能有效提供行業(yè)數(shù)字集群通信服務(wù)。

很顯然，后三種方式各有利弊，主要取決于頻率申請(qǐng)和資金投入。相比較而言，第三種方式比較客觀現(xiàn)實(shí)，應(yīng)作為首選方式。

結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)江航運(yùn)發(fā)展是立體的、綜合的，在“大智移云”和“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，長(zhǎng)江航運(yùn)智能化發(fā)展，離不開船岸無(wú)線寬帶網(wǎng)的支撐，由國(guó)家出資建設(shè)勢(shì)在必行。相關(guān)部門應(yīng)高度重視，盡快啟動(dòng)長(zhǎng)江無(wú)線寬帶網(wǎng)建設(shè)試點(diǎn)工作，加快項(xiàng)目立項(xiàng)和建設(shè)進(jìn)度，理順運(yùn)維管理機(jī)制，確保項(xiàng)目建設(shè)和建成后良性運(yùn)行，為長(zhǎng)江航運(yùn)發(fā)展，為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)真正發(fā)揮無(wú)線寬帶網(wǎng)應(yīng)有的作用。

（作者單位：長(zhǎng)江海事局信息中心）