全球應(yīng)急專網(wǎng)通信頻譜研究概述

劉曉勇，范希茜，朱林，姚遠昕

（1. 國家無線電監(jiān)測中心檢測中心，北京 100041；2. 國家無線電監(jiān)測中心，北京 100037； 3. 中國信息通信研究院西部分院，重慶 401336）

0 引言

5G時代的到來使得公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)（以下簡稱公網(wǎng)）以前所未有的態(tài)勢飛速發(fā)展，相較于各基礎(chǔ)電信運營商積極投資建設(shè)運營的公網(wǎng)而言，專用通信網(wǎng)絡(luò)（以下簡稱專網(wǎng)）領(lǐng)域在技術(shù)演進、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、終端形態(tài)方面相對滯后，但由于專網(wǎng)通信的高可靠低時延高安全性的需求，很強的行業(yè)應(yīng)用特點，在政務(wù)、公安、消防、交通和應(yīng)急等公共保護和救災(zāi)（public protection an22isaster relief，PPDR）領(lǐng)域有巨大的使用需求。全球?qū)＞W(wǎng)業(yè)務(wù)的需求量逐年遞增，市場規(guī)模逐年攀升。2009—2018年，我國專網(wǎng)通信行業(yè)在不斷擴大發(fā)展，2018年，我國專網(wǎng)通信市場規(guī)模達208.7億元，約占全球?qū)＞W(wǎng)通信市場規(guī)模的16.4%[1]。其中，我國專網(wǎng)通信市場設(shè)備規(guī)模從2009年的27.8億元增長至2018年的140.4億元。預(yù)計到2025年，我國專網(wǎng)通信市場規(guī)模將達到621億元[2]。

隨著行業(yè)需求的驅(qū)動和專網(wǎng)技術(shù)的演進，專網(wǎng)通信技術(shù)制式經(jīng)歷了模擬對講、模擬集群、數(shù)字集群以及寬帶集群的多個發(fā)展階段[3]，其承載的業(yè)務(wù)逐漸由單純的語音對講向視頻監(jiān)控、視頻會議、數(shù)據(jù)傳輸、定位業(yè)務(wù)等多媒體業(yè)務(wù)演進，不斷向移動化、寬帶化、物聯(lián)化及多業(yè)務(wù)融合的方向發(fā)展[4]。應(yīng)急專網(wǎng)通信是專網(wǎng)建設(shè)的重點領(lǐng)域。面對應(yīng)急專網(wǎng)需求的不斷提升，作為移動通信發(fā)展的關(guān)鍵核心資源，頻譜的作用愈發(fā)凸顯，世界主要國家及相關(guān)企業(yè)紛紛加大專網(wǎng)通信技術(shù)的研發(fā)投入及頻譜需求的研究，致力于專網(wǎng)需求、關(guān)鍵技術(shù)、標準及頻譜研究等方面。美國、日本、歐盟、澳大利亞等國家或組織已將部分頻譜用于公共保護和救災(zāi)，紛紛發(fā)布關(guān)于PPDR專網(wǎng)的頻譜規(guī)劃。同時，國際電信聯(lián)盟（International Telecommunications Union，ITU）將PPDR領(lǐng)域的頻譜需求、技術(shù)體制等內(nèi)容作為研究議項，旨在鼓勵各國在頻率劃分時考慮支持與PPDR有關(guān)的技術(shù)和系統(tǒng)，滿足緊急和救災(zāi)時的頻率使用需求。建立更加安全穩(wěn)定、反應(yīng)快速的公共安全通信專網(wǎng)，最重要的兩種途徑是利用新的技術(shù)手段提高頻譜利用效率，開拓新的頻譜資源。在技術(shù)手段方面，推動寬帶專網(wǎng)在應(yīng)急專用通信中的發(fā)展[5]，探索寬窄融合、公?；パa等多種技術(shù)實現(xiàn)方式，實現(xiàn)更為靈活可靠的應(yīng)急專網(wǎng)系統(tǒng)，將會極大提升專網(wǎng)系統(tǒng)頻譜效率[6]。在頻譜規(guī)劃方面，應(yīng)根據(jù)專網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用特點，拓展更多、更合適的頻譜資源[7]。

本文將從專網(wǎng)通信技術(shù)體制及頻率規(guī)劃情況出發(fā)，歸納PPDR頻譜總體框架，重點概述全球規(guī)劃愿景及國內(nèi)外PPDR頻譜規(guī)劃研究進展，通過分析主要國家和地區(qū)的PPDR頻譜規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況，提出適用于我國規(guī)劃應(yīng)急專用通信網(wǎng)絡(luò)的建議。

1 專網(wǎng)通信技術(shù)體制

隨著專網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用場景和技術(shù)能力需求的增加，專網(wǎng)通信技術(shù)經(jīng)歷了從對講到集群、模擬到數(shù)字、窄帶到寬帶的演進[6]。近年來，應(yīng)急救援與管理、指揮調(diào)度和對現(xiàn)場事態(tài)的感知與信息共享等需求不斷增加，應(yīng)急專網(wǎng)通信技術(shù)的技術(shù)體制逐漸從窄帶技術(shù)向?qū)拵Ъ夹g(shù)發(fā)展。在國際上，各國主導(dǎo)的技術(shù)體制也不盡相同。

1.1 窄帶技術(shù)體制

應(yīng)急專網(wǎng)通信的窄帶技術(shù)體制發(fā)展相對成熟，且各國主導(dǎo)了不同的技術(shù)體制。美國應(yīng)急專網(wǎng)覆蓋全國，包括城市應(yīng)急聯(lián)動911系統(tǒng)、緊急警報系統(tǒng)、無線警報系統(tǒng)以及各州基于Project 25（簡稱P25）標準建設(shè)的公共安全窄帶集群網(wǎng)[5]。P25作為美國主導(dǎo)的技術(shù)，由美國公共安全通信官員協(xié)會（Association of Public Safety Communications Officials，APCO）、國家電信管理者協(xié)會（National Association of State Telecommunications Directors，NASTD）和聯(lián)邦政府用戶與電信工業(yè)協(xié)會（Telecommunication In2ustry Association，TIA）合作制定推行，是ITU全球開放的數(shù)字通信標準之一。P25從2000年左右開始商用，目前在網(wǎng)終端數(shù)量已超過300萬部，在美國、加拿大、澳大利亞等國家應(yīng)用廣泛。

歐洲電信標準組織（European Telecommunication Stan2ar2 Institute，ETSI）在1996年推出陸地集群無線電（terrestrial trunke2 ra2io，TETRA），（原名稱為泛歐集群無線電（trans European trunke2 ra2io），后來改為陸地集群無線電）系列標準，是國際上10余個窄帶數(shù)字集群通信技術(shù)體制中功能豐富、技術(shù)成熟、使用廣泛的國際標準。歐盟擁有全球最大的TETRA網(wǎng)絡(luò)，從1997年開始商用，2001—2011年大規(guī)模建設(shè)，迄今在全球已部署超過1200個TETRA網(wǎng)絡(luò)，使用終端設(shè)備超過300萬部。2016年，歐盟啟動了Broa2Map項目，研究歐盟國家寬帶演進策略，明確采用長期、逐步演進的方式過渡到至少是基于3GPP Release15（Rel-15）建設(shè)的帶寬網(wǎng)絡(luò)；英國建有覆蓋全國的TETRA窄帶集群網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)于全國應(yīng)急工作。DMR系列標準是歐洲電信標準組織在2006年推出的，目前有終端用戶數(shù)約200萬。作為歐洲主導(dǎo)的技術(shù)體制，TETRA和ETSI為移動無線電用戶制定的數(shù)字移動無線電標準（2igital mobile ra2io，DMR）技術(shù)廣泛應(yīng)用于歐洲、亞太與中東地區(qū)，在國內(nèi)軌道交通和公安等行業(yè)也有較多應(yīng)用[7]。

警用數(shù)字集群（police 2igital trunking，PDT）是中國自主研發(fā)的技術(shù)標準，從2010年開始商用，主要面向我國公安機關(guān)，目前已基本建成覆蓋全國大部分城鎮(zhèn)的PDT網(wǎng)絡(luò)[8]。

1.2 寬帶技術(shù)體制

近年來，隨著數(shù)據(jù)通信和多媒體業(yè)務(wù)的廣泛應(yīng)用，窄帶專網(wǎng)有限的數(shù)據(jù)能力難以滿足實際需求。隨著4G技術(shù)的成熟和全球化部署，PPDR通信普遍轉(zhuǎn)向LTE技術(shù)體制，寬帶集群通信（broa2ban2 trunking communication，B-TrunC）技術(shù)為4G寬帶集群的代表；2020年，ITU完成了5G標準制定，5G垂直行業(yè)的應(yīng)用將給應(yīng)急專網(wǎng)通信技術(shù)帶來新的應(yīng)用場景和研究趨勢。

在寬帶數(shù)字集群階段共有兩個標準體系：一個是3GPP推動的關(guān)鍵任務(wù)一鍵通（mission critical push to talk，MCPTT），一個是我國提出的B-TrunC標準，兩者都是基于寬帶移動通信技術(shù)的專業(yè)集群通信標準，都是基于LTE的體制[9]。此外，隨著5G技術(shù)的興起，應(yīng)急通信標準也在向5G演進。2015年9月，ITU發(fā)布了ITU-R M.2083建議書《IMT愿景-2020年及之后IMT未來發(fā)展的框架和總體目標》，并對5G的宏觀需求進行描述，包括增強型移動寬帶（enhance2 mobile broa2ban2，eMBB）、大連接物聯(lián)網(wǎng)（massive machine type communication，mMTC）、超可靠低時延通信（ultra-reliable an2 low-latency communication，URLLC）三大5G典型應(yīng)用場景。5G初期業(yè)務(wù)以eMBB視頻為主要特征，5G中后期通過URLLC與mMTC兩大特性應(yīng)用于垂直行業(yè)。5G標準中引入了端到端的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的定義，可以為行業(yè)客戶提供一定的業(yè)務(wù)獨立性，但是5G技術(shù)能否直接應(yīng)用于PPDR標準中還有待研究探索。

3GPP的MCPTT標準主要由國際標準組織3GPP組織發(fā)起，由海外和國內(nèi)的多家單位參與制定，共經(jīng)過了3GPP Rel-13～Rel-16共4個版本的標準化工作。2022年3月，3GPP完成了Rel-17的功能性凍結(jié)，標志著5G技術(shù)完成了第一階段的演進，將推動5G系統(tǒng)用于PPDR等關(guān)鍵任務(wù)（mission critical，MC）場景。

B-TrunC標準由工業(yè)和信息化部牽頭，從2013年起至今已經(jīng)建立起了完整的寬帶專網(wǎng)標準系統(tǒng)。2014年，B-TrunC被ITU接納，成為ITU-R推薦的PPDR國際標準，并在國內(nèi)正式寫入了中國城市軌道交通協(xié)會制定的LTE-M標準，實現(xiàn)了標準在垂直行業(yè)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)化。2019年3月，國家市場監(jiān)督管理總局、國家標準化管理委員會批準發(fā)布了B-TrunC系統(tǒng)總體技術(shù)要求和接口技術(shù)要求等4項國家標準，B-TrunC正式成為國家標準[7]。隨著在國內(nèi)外政務(wù)、交通、電力等行業(yè)的應(yīng)用逐漸成熟，B-TrunC在保持安全和可靠的基礎(chǔ)上，正在研究向5G標準化演進。

2 全球應(yīng)急專網(wǎng)通信頻譜規(guī)劃現(xiàn)狀及愿景

2.1 國際電信聯(lián)盟相關(guān)研究

自1998年以來，ITU啟動關(guān)于應(yīng)急保護與救災(zāi)有關(guān)事宜的研究，主要國家、標準化組織、企業(yè)也加速推動了PPDR的研究工作，形成了以ITU為導(dǎo)向的全球研究框架。

2015年世界無線電通信大會（2015 Worl2 Ra2iocommunication Conference，WRC-15）修訂并更新了第646號決議[10]，被WRC-15采納為寬帶PPDR的全球協(xié)調(diào)一致的頻率使用范圍，該決議介紹了PPDR業(yè)務(wù)的定義及頻率使用特點，并鼓勵使用統(tǒng)一頻譜作為PPDR的解決方案。決議指出，雖然窄帶和較大帶寬的系統(tǒng)會繼續(xù)用于滿足PPDR的要求，但對寬帶應(yīng)用的需求在不斷增長，需要國家層面提供適當(dāng)?shù)念l譜，以滿足這些日益增長的需求；決議鼓勵各國主管部門在進行PPDR應(yīng)用時，特別是對寬帶PPDR進行頻率規(guī)劃時，考慮將694～894 MHz頻段用于寬帶PPDR，并應(yīng)采用最新版ITU-R M.2015建議書中規(guī)定的頻率范圍；同時決議還建議1區(qū)考慮使用380～470 MHz頻段，3區(qū)考慮將406.1～430 MHz、440～470 MHz和4940～4990 MHz頻段用于PPDR應(yīng)用，并鼓勵各主管部門通過相互合作和磋商，為在緊急情況使用無線電通信設(shè)備的跨境流通提供便利。

同時，在其他與PPDR有關(guān)的ITU-R建議書中，對與PPDR有關(guān)的定義、標準、頻率使用等情況進行介紹，以指導(dǎo)并推動各國PPDR的研究工作。具體包括：ITU-R M.1637建議書提供了在應(yīng)急和救災(zāi)情況促進無線電通信設(shè)備全球跨界流通的指導(dǎo)；ITU-R M.2009建議書確定了適用于PPDR操作的無線電接口標準；ITU-R M.2015建議書介紹了PPDR無線電通信系統(tǒng)的頻率使用安排；ITU-R M.2291提供了IMT技術(shù)支持寬帶PPDR應(yīng)用的詳細信息；ITU-R M.2377提供了PPDR應(yīng)用于窄帶、廣帶和寬帶系統(tǒng)中的詳細信息。

2.2 美國情況

美國在VHF、220 MHz、UHF、700 MHz窄帶、700 MHz寬帶、800 MHz、4.9 GHz和5.9 GHz頻段部署了公共安全無線通信系統(tǒng)[11]，美國公共安全頻譜分配情況見表1。

表1 美國公共安全頻譜分配情況

美國國會于2012年通過了《中產(chǎn)階級稅收減免和就業(yè)創(chuàng)造法案》（The Middle Class Tax Relief and Job Creation Act of 2012）（簡稱《頻譜法案》（“Public Safety Spectrum Act”或“Act”）），該法案創(chuàng)建了第一響應(yīng)者網(wǎng)絡(luò)管理局（First Respon2er Network Authority，F(xiàn)irstNet），從根本上改變了 700 MHz頻段的監(jiān)管格局。FirstNet 是美國商務(wù)部內(nèi)的一個獨立機構(gòu)，唯一持有美國原有公共安全寬帶頻譜（763～769 MHz/793～799 MHz）和重新分配給公共安全的D區(qū)頻譜（758～763 MHz/ 788～793 MHz）的許可證，負責(zé)部署和運營全國范圍的公共安全寬帶網(wǎng)絡(luò)，通過立法獲得明確資金支持，并建立由美國國土資源部、總檢察長和具有公共安全經(jīng)驗的成員組成的組織，監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運營維護[12]。700 MHz頻段內(nèi)的通用窄帶頻率（769～775 MHz/799～805 MHz頻段）由美國區(qū)域規(guī)劃委員會管理。在700 MHz頻段內(nèi)部署的全國性公共安全LTE網(wǎng)絡(luò)是大型寬帶PPDR數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的第一個示例，用以補充美國P25窄帶關(guān)鍵任務(wù)語音網(wǎng)絡(luò)[13]，引領(lǐng)了全球PPDR寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展浪潮。

在800 MHz頻段，美國多個公共安全無線電系統(tǒng)（例如警察、消防和緊急醫(yī)療技術(shù)人員使用的系統(tǒng)）在806～824 MHz和851～869 MHz頻段運行，同時商業(yè)無線運營商和私人無線電系統(tǒng)也在該頻段運行。美國聯(lián)邦通信委員會（Fe2eral Communications Commission，F(xiàn)CC）于2004年啟動了800 MHz頻段重新規(guī)劃計劃，以減輕對800 MHz頻段公共安全無線電系統(tǒng)的有害干擾，通過將原用戶大部分系統(tǒng)及其他基于蜂窩的系統(tǒng)遷移到頻段較高端，將公共安全和其他高位非蜂窩系統(tǒng)遷移到該頻段的較低端的方法整合了頻譜資源，釋放更多頻譜用于公共安全。其中，有6 MHz窄帶信道分配給公共安全業(yè)務(wù)，專供各級公共安全機構(gòu)使用，并成立國家公共安全規(guī)劃咨詢委員會（National Public Safety Planning A2visory Committee，NPSPAC）制定使用規(guī)則，由美國區(qū)域規(guī)劃委員會管理。美國大部分地區(qū)的800 MHz頻段重新配置示意圖如圖2所示。

圖2 美國大部分地區(qū)的800 MHz頻段重新配置示意圖（單位：MHz）

另外，F(xiàn)CC在4.9 GHz頻段（4940～4990 MHz）中為固定和移動業(yè)務(wù)（航空移動業(yè)務(wù)除外）分配了50 MHz頻譜，并指定用于支持公共安全建設(shè)，公用事業(yè)單位、商業(yè)機構(gòu)以及聯(lián)邦政府可以與傳統(tǒng)公共安全機構(gòu)共同安排該頻段的使用，以實現(xiàn)保護國土安全和生命財產(chǎn)安全的目的。5.9 GHz為專用短距離通信業(yè)務(wù)頻段，5850～5925 MHz頻段部署的公共安全通信系統(tǒng)旨在保障無人駕駛安全[11]。

2017年，美國開始國家公共安全寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，采用了政府主導(dǎo)并與公網(wǎng)運營商全面合作的建設(shè)管理模式，由美國AT&T運營商運維。運營商除代維代建外，也被允許在確保公共安全單位使用優(yōu)先級的前提下，利用此頻譜發(fā)展部分其他用戶，通過商業(yè)行為獲得部分網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運維的資金[13]。目前，由FirstNet與AT&T共建的無線網(wǎng)絡(luò)已覆蓋99%的美國群眾，網(wǎng)絡(luò)完全建成時將覆蓋美國大陸和華盛頓哥倫比亞特區(qū)76.2%的面積。

2.3 歐洲情況

圖1 美國700 MHz頻段分配給公共安全業(yè)務(wù)的頻譜（單位：MHz）

歐洲成員國的PPDR機構(gòu)目前依靠數(shù)字專用移動無線電（specialize2 mobile ra2io，PMR）網(wǎng)絡(luò)來執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)，使用歐洲的地面中繼無線電（TETRA和TETRAPOL）標準，其中，TETRA技術(shù)支持的頻率范圍為350 MHz、400 MHz和 800 MHz。這些網(wǎng)絡(luò)提供安全且具有彈性的移動語音服務(wù)以及基本數(shù)據(jù)服務(wù)。但在與PPDR機構(gòu)的現(xiàn)代化要求相匹配時，這些傳統(tǒng)的PMR網(wǎng)絡(luò)在廣播通信、安全漫游以及新興的安全保障應(yīng)用中顯示很大的局限性。此外，在使用多種技術(shù)時，存在重大互操作性限制（如技術(shù)間的覆蓋范圍等），這可能會導(dǎo)致無效的緊急事件管理或產(chǎn)生安全隱患[13]。因此，歐盟委員會在制定PPDR解決方案時考慮了各成員國的國情和政策、對新技術(shù)的融合、對經(jīng)濟社會的促進等因素，在公共安全和應(yīng)急通信方面進行大量政策制定、技術(shù)實現(xiàn)、干擾協(xié)調(diào)、持續(xù)發(fā)展等研究，旨在加強傳統(tǒng)窄帶網(wǎng)絡(luò)互操作性，發(fā)展寬帶專用通信網(wǎng)絡(luò)。

歐盟無線電頻譜政策小組于2013年發(fā)布了部門頻譜需求戰(zhàn)略性報告[14]，指出寬帶PPDR業(yè)務(wù)的頻譜需求依各成員國主管部門或公共運營商的相關(guān)作用以及確保公共安全的不同方法而各有所異。該報告還包括處理PPDR頻譜請求的戰(zhàn)略方法，以及改善邊境通信的建議。在歐盟制定的“無線電頻譜政策計劃（Radio Spectrum Policy Programme）”中強調(diào)了PPDR設(shè)備市場發(fā)展的重要性，通過降低寬帶PPDR商業(yè)設(shè)備的購買和操作成本，以及通過PPDR系統(tǒng)的互操作性實現(xiàn)跨境協(xié)調(diào)操作，有助于推動規(guī)模經(jīng)濟發(fā)展。在向PPDR部門提供建設(shè)和運維資金時，以推動高速移動數(shù)據(jù)/寬帶系統(tǒng)的PPDR發(fā)展和利用PPDR設(shè)備培育市場為投資目標。在2014年完成了利用商用移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)PPDR系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)商用移動寬帶網(wǎng)絡(luò)在法律、法規(guī)和合約的框架下可用于關(guān)鍵任務(wù)通信，歐盟一些成員國正在使用5G技術(shù)測試PPDR應(yīng)用。

歐洲電子通信委員會（Electronic Communications Committee，ECC）將制定PPDR的頻譜要求和協(xié)調(diào)需求政策納入其2015—2020年戰(zhàn)略計劃。2015年，ECC發(fā)布Report 218[15]，預(yù)估寬帶PPDR頻率的容量需求是2×10 MHz，并建議在 400 MHz（410～430 MHz和450～470 MHz）和700 MHz（694～790 MHz）頻率范圍內(nèi)制定PPDR方案。ECC針對PPDR頻率的使用成立了FM49項目組，旨在促進有關(guān)未來PPDR系統(tǒng)（尤其是寬帶系統(tǒng)）的信息收集，討論與PPDR和相關(guān)頻段有關(guān)的關(guān)鍵問題，最終通過研究為寬帶PPDR發(fā)展創(chuàng)建了ECC Decision（16）02。ECC Decision（16）02涵蓋了ECC Report 218中的靈活、協(xié)調(diào)的概念，以及寬帶PPDR在700 MHz和400 MHz頻段范圍內(nèi)的專用頻譜使用的技術(shù)條件。ECC Decision（16）02指出，不需要為寬帶PPDR指定統(tǒng)一的頻段，其互操作性將通過多頻段寬帶PPDR用戶設(shè)備的多選擇性，以及采用通用技術(shù)標準（即LTE及其演進）來實現(xiàn)。

2016年，歐盟委員會通過了關(guān)于實施700 MHz頻段的決定[15]，明確了協(xié)調(diào)703～733 MHz和758～788 MHz頻段內(nèi)地面無線寬帶服務(wù)的技術(shù)條件，只要PPDR系統(tǒng)可以利用這些技術(shù)條件并且具有與地面無線寬帶網(wǎng)絡(luò)相同的共存特征，就可以部署寬帶PPDR服務(wù)；另外，根據(jù)國家決策和選擇，PPDR網(wǎng)絡(luò)也可以使用700 MHz頻帶的其他部分：698～703 MHz、733～736 MHz、753～758 MHz和788～791 MHz，700 MHz頻段寬帶PPDR頻率配置方案如圖3所示。

圖3 700 MHz頻段寬帶PPDR頻率配置方案（單位：MHz）

2.4 亞太情況

亞太電信組織無線工作組（Asia-Pacific Telecommunity Wireless Group，AWG）正在考慮將900 MHz頻段（806～824 MHz和851～869 MHz頻段）的一部分用于3區(qū)統(tǒng)一的PPDR無線電通信系統(tǒng)，韓國等一些3區(qū)的國家/地區(qū)已在此頻段規(guī)劃用于PPDR系統(tǒng)。在該頻段，國際上當(dāng)前使用的PPDR系統(tǒng)基于窄帶技術(shù)，AWG還考慮基于3GPP當(dāng)前正在進行的工作，制定基于寬帶技術(shù)的協(xié)調(diào)計劃[13]。

2017年亞太電信聯(lián)盟（Asia-Pacific Telecommunity，APT）發(fā)布了關(guān)于協(xié)調(diào)無線PPDR在亞太地區(qū)使用的頻率范圍的報告[16]，該報告根據(jù)ITU-R第646號決議（WRC-15，修訂版）提供了有關(guān)3區(qū)PPDR無線電通信頻率使用的指南。在該報告中介紹了亞太地區(qū)國家的PPDR在694～ 894 MHz、406.1～470 MHz、4940～ 4990 MHz頻段的頻率使用和技術(shù)標準；窄帶PPDR應(yīng)用在138～174 MHz、351～370 MHz和380～400 MHz頻段內(nèi)的部分國家頻率使用，寬帶PPDR應(yīng)用在 174～205 MHz和1447～1467 MHz頻段內(nèi)的部分國家頻率使用；另外介紹了3GPP建議的適用于無線寬帶PPDR的系統(tǒng)部署，694～894 MHz頻段范圍內(nèi)3GPP頻段的PPDR頻率范圍如圖4所示。

圖4 694～894 MHz頻段范圍內(nèi)3GPP頻段的PPDR頻率范圍（單位：MHz）

亞太地區(qū)各國主管部門在規(guī)劃其PPDR應(yīng)用的國家計劃時，考慮將694～894 MHz、406.1～ 430 MHz、440～470 MHz以及4940～4990 MHz頻段全部或部分頻段用于PPDR，并建議使用以下頻率范圍時，各國主管部門應(yīng)考慮與鄰國的協(xié)商與合作：窄帶PPDR包括138～174 MHz、351～370 MHz、380～400 MHz以及400～406 MHz；寬帶PPDR包括174～205 MHz、694～894 MHz、1447～1467 MHz以及4940～4990 MHz[16]。

其中，澳大利亞的應(yīng)急服務(wù)組織（Emergency Service Organisation，ESO）將400 MHz頻段的頻譜用于窄帶語音通信，但因為每個頻譜分配的帶寬太小，無法傳輸照片、視頻和地圖之類的大文件，不能有效地用于數(shù)據(jù)無線電通信，澳大利亞通信和媒體管理局（Australian Communications an2 Me2ia Authority，ACMA）表示，ESO亟須推進窄帶語音通信的互操作性[13]。不斷演進的科學(xué)技術(shù)（如自動車牌識別、現(xiàn)場指紋識別等）對數(shù)據(jù)的需求不斷增加，ESO對專用寬帶頻譜的需求不斷提高，2015年澳大利亞政府針對應(yīng)急、警察、消防、救護等業(yè)務(wù)制定的國家公共安全移動寬帶（public safety mobile broa2ban2，PSMB）計劃[17]，保障公共安全、促進緊急服務(wù)事件響應(yīng)以及各部門協(xié)調(diào)溝通。澳大利亞所有相關(guān)部門均表示同意PSMB計劃的戰(zhàn)略路線圖，并將共同努力為寬帶PPDR無線通信分配專用頻譜。但700 MHz、800 MHz和900 MHz頻段中，哪些適合且可以分配給PPDR，澳大利亞相關(guān)部門針對頻段特性、頻率協(xié)調(diào)、技術(shù)差異、設(shè)備可用性和相關(guān)成本等方面進行了大量研究。

2020年5月，澳大利亞政府發(fā)布850 MHz和900 MHz頻段的政策目標，目標之一是支持PSMB建設(shè)[18]。ACMA將在850 MHz擴展頻段劃分中預(yù)留2個5 MHz頻段用于PSMB計劃[19]。

2.5 應(yīng)急專網(wǎng)研究總結(jié)

應(yīng)急專網(wǎng)是國家公共安全部門內(nèi)部通信專用網(wǎng)絡(luò)，使用國家為PPDR通信專門分配的頻譜，由政府專門的組織或機構(gòu)控制。應(yīng)急專網(wǎng)為非營利網(wǎng)絡(luò)，即使在運營過程中收取用戶費用，也是為了支撐網(wǎng)絡(luò)的正常運轉(zhuǎn)和維護。隨著無線電技術(shù)的發(fā)展，專用通信頻率逐步由短波（3～30 MHz頻段）向超短波（30～3000 MHz頻段）轉(zhuǎn)移。隨著移動通信技術(shù)迅猛發(fā)展，特別是4G、5G技術(shù)逐步向垂直行業(yè)滲透拓展，應(yīng)急專用通信系統(tǒng)呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)寬帶化、業(yè)務(wù)多樣化、終端多?；厔?。

全球應(yīng)急專網(wǎng)通信行業(yè)的市場規(guī)模呈現(xiàn)不斷上升趨勢，據(jù)全球移動供應(yīng)商協(xié)會（Global mobile Suppliers Association，GSA）統(tǒng)計，全球范圍內(nèi)263個機構(gòu)/組織已完成了寬帶專網(wǎng)通信系統(tǒng)的試點或商業(yè)部署。其中，65%的機構(gòu)所部署的寬帶專網(wǎng)通信系統(tǒng)使用LTE技術(shù)，28%機構(gòu)所部署的系統(tǒng)使用5G技術(shù)，剩余7%的機構(gòu)所部署系統(tǒng)的技術(shù)體制為LTE與5G技術(shù)的結(jié)合[20]。此外，據(jù)不完全統(tǒng)計，大約70個國家或地區(qū)已分配或擬分配寬帶專網(wǎng)頻率用于全國公共安全與應(yīng)急保障，以1 GHz以下的400 MHz、700 MHz和800 MHz頻率為主，1 GHz以上的1.4 GHz、1.8 GHz、2.3 GHz和2.6 GHz也有部分國家或地區(qū)已完成分配或已規(guī)劃分配。

各國在規(guī)劃建設(shè)PPDR網(wǎng)絡(luò)時，除了依據(jù)各國頻譜資源的實際使用情況分配了不同頻段的頻率外，還采用了不同的建設(shè)模式。建設(shè)模式主要分為兩類：一是由使用單位自建自用；二是由多個部門共建共享網(wǎng)絡(luò)。PPDR網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況梳理見表2。

表2 PPDR網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況梳理

自建自用模式可以由一個主要用戶主導(dǎo)建設(shè)，允許其他用戶接入，也可以單個用戶獨建獨用。采用這種模式，用戶持有自主可控的管理權(quán)，更利于用戶制定整體規(guī)劃，可高度匹配用戶特有的需求，但總體提高了頻率需求和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資成本。

共建共享模式多由運營商建設(shè)和運營網(wǎng)絡(luò)，多用戶共享頻率和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施資源。這種模式的優(yōu)勢在于可充分利用運營商在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、運維方面的優(yōu)勢，提高頻率利用率，減少建設(shè)成本；但是用戶由于擔(dān)心網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性、費用、網(wǎng)絡(luò)與自身業(yè)務(wù)匹配度等問題，申請使用的積極性會大打折扣。

3 我國專網(wǎng)通信頻譜規(guī)劃分析

3.1 我國專網(wǎng)通信頻率規(guī)劃情況

我國專網(wǎng)通信技術(shù)經(jīng)歷了由窄帶到寬帶的發(fā)展趨勢。窄帶系統(tǒng)中，350 MHz規(guī)劃用于警用集群系統(tǒng)，800 MHz規(guī)劃用于政府、機場、石油、軌道交通等行業(yè)，230 MHz規(guī)劃用于數(shù)傳系統(tǒng)，150 MHz、400 MHz規(guī)劃用于對講機系統(tǒng)等[21]；在寬帶頻率規(guī)劃上，我國目前主要規(guī)劃的頻段為230 MHz、800 MHz、1.4 GHz、1.8 GHz。其中，1.4 GHz主要用于政務(wù)、公共安全、社會管理、應(yīng)急通信等，1.8 GHz主要用于交通、電力、石油等行業(yè)專網(wǎng)。

為滿足社會對數(shù)字集群通信的需求，促進數(shù)字集群通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高頻率利用率，國家無線電主管部門于2001年調(diào)整了336～399 MHz頻段頻率用于武警、公安等系統(tǒng)，優(yōu)化800 MHz集群頻率使用管理，2007年發(fā)布800 MHz數(shù)字集群通信頻率臺（站）管理規(guī)定。

2015年規(guī)劃1447～1467 MHz用于寬帶數(shù)字集群專網(wǎng)系統(tǒng)，并于2018年優(yōu)化1447～ 1467 MHz和1785～1805 MHz頻段無線電頻率使用管理，明確除必須預(yù)留部分用于公共安全等業(yè)務(wù)使用外，優(yōu)先采用招標、拍賣等方式開展頻率使用許可，并鼓勵專網(wǎng)盡量采用公網(wǎng)模式以提升頻譜使用效率。在頻率使用的管理上，我國對于800 MHz、1.4 GHz、1.8 GHz等頻率的頻率使用許可由地方無線電管理機構(gòu)進行許可。

2018年，調(diào)整223～235 MHz頻段無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)頻率使用，并將230 MHz頻段分配用于電力、水利、人防、燃氣等行業(yè)，“頻譜效率”納入射頻技術(shù)指標要求中，是頻譜資源合理精細化管理的新手段。

2019年，對我國800 MHz頻段（806～821 MHz/ 851～866 MHz）數(shù)字集群通信系統(tǒng)頻率使用規(guī)劃進行調(diào)整，明確了800 MHz頻段新增用于PDT技術(shù)體制，不再用于iDEN、GoTa以及GT800技術(shù)體制。

3.2 對我國應(yīng)急專網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的建議

應(yīng)急專網(wǎng)通信在突發(fā)公共事件應(yīng)急處置中起著關(guān)鍵性的作用，各國PPDR機構(gòu)均已意識到建設(shè)寬帶化公共安全和應(yīng)急專網(wǎng)的重要性，并已加緊開展相關(guān)技術(shù)研究，ITU也發(fā)布了多項建議書推進PPDR建設(shè)。綜合分析全球主要國家應(yīng)急專網(wǎng)頻率規(guī)劃及系統(tǒng)建設(shè)情況，我國需要加緊推動建設(shè)符合我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應(yīng)用需求的應(yīng)急專網(wǎng)，選取合適的頻率資源，借鑒各國應(yīng)急專網(wǎng)建設(shè)運維模式的經(jīng)驗，立足我國國情，統(tǒng)籌滿足不同用戶在共享和專用、窄帶和寬帶、當(dāng)前和未來、共性和個性、便捷和安全等方面的差異化需求，在技術(shù)路線、運營模式等方面做好我國應(yīng)急專網(wǎng)規(guī)劃的頂層設(shè)計。

（1）加快我國應(yīng)急專網(wǎng)建設(shè)，推動技術(shù)標準化全球化

PPDR用戶歷來屬于多個機構(gòu)并且在不同的管轄范圍內(nèi)運營，各國政府在建立寬帶PPDR通信網(wǎng)絡(luò)進程中大多面臨各種挑戰(zhàn)。當(dāng)前已有多個國家成立了專門的組織或部門負責(zé)端到端業(yè)務(wù)，頒布了相應(yīng)法律法規(guī)指導(dǎo)和規(guī)范建設(shè)、管理公共安全網(wǎng)絡(luò)，并已建設(shè)實施了專用的寬帶PPDR網(wǎng)絡(luò)。我國也亟須開展寬帶PPDR網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃，加快應(yīng)急通信技術(shù)標準研究，做好與相鄰頻段的干擾協(xié)調(diào)工作，發(fā)展應(yīng)急通信領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈，推動寬帶應(yīng)急專網(wǎng)頻率使用和技術(shù)標準全球范圍內(nèi)協(xié)調(diào)統(tǒng)一，增強跨界協(xié)調(diào)和設(shè)備流通，實現(xiàn)國際合作和規(guī)模經(jīng)濟高質(zhì)量建設(shè)。

（2）選擇最優(yōu)頻段，釋放數(shù)字紅利

隨著技術(shù)發(fā)展和新興業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，可用、好用的頻譜資源日益緊張，6 GHz以下的“黃金頻段”需求旺盛，但使用碎片化嚴重，很難調(diào)整規(guī)劃得到連續(xù)帶寬的頻譜資源。我國在選擇專網(wǎng)通信系統(tǒng)的可用頻率時，建議參考WRC-15修訂的第646號決議中PPDR最常用的700 MHz和 800 MHz頻段。同時，考慮公網(wǎng)專網(wǎng)融合建設(shè)發(fā)展，專網(wǎng)的建設(shè)和已有公網(wǎng)相輔相成，既可以降低建設(shè)成本，又可以提高頻率使用效率。綜合評估現(xiàn)有業(yè)務(wù)的頻率利用率和經(jīng)濟社會綜合效益，以及頻率調(diào)整可行性，優(yōu)先考慮規(guī)劃1 GHz以下的頻段，發(fā)揮其損耗低、覆蓋廣、穿透力強等特點，最大限度釋放數(shù)字紅利，建設(shè)廣泛覆蓋、安全穩(wěn)定、反應(yīng)快速的公共安全通信專用網(wǎng)絡(luò)。

（3）寬帶化是發(fā)展需求，寬窄融合是必然趨勢

當(dāng)前，大多數(shù)PPDR無線電通信網(wǎng)絡(luò)都基于窄帶陸地移動無線技術(shù)，這些窄帶網(wǎng)絡(luò)是為執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)語音通信而構(gòu)建的，支持即時按鍵通話和設(shè)備到設(shè)備的通信。隨著技術(shù)的發(fā)展，用戶數(shù)據(jù)流量呈爆炸式增長，需要重點考慮社交媒體和實時移動視頻對寬帶數(shù)據(jù)的需求，特別是來自災(zāi)難現(xiàn)場或其他重大事件的高分辨率視頻對于實時態(tài)勢感知和情報驅(qū)動決策的迫切性。另一方面，由于專網(wǎng)系統(tǒng)的特殊性和行業(yè)性，對大范圍覆蓋、統(tǒng)一響應(yīng)、及時通信、頻率可用等要求極高，窄帶專網(wǎng)系統(tǒng)在特定行業(yè)、特定情況也有必然的使用需求，因此多個頻段的公用網(wǎng)絡(luò)雖然已完成數(shù)字化、寬帶化轉(zhuǎn)變，但仍保留寬窄共存的運營模式。建議我國建設(shè)應(yīng)急專網(wǎng)時統(tǒng)籌考慮建設(shè)成本、覆蓋范圍、技術(shù)成熟度等因素，借鑒公網(wǎng)較為成熟的頻率開發(fā)利用技術(shù)手段和應(yīng)用模式，設(shè)計寬帶和窄帶專網(wǎng)系統(tǒng)長期共存的方案，推動建設(shè)進程。

（4）綜合考慮多要素，選擇符合我國國情的建設(shè)模式

綜合各國公共安全通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式，頻率、資金、安全要素、歸屬權(quán)、主管部門、網(wǎng)絡(luò)運維等因素大大影響了PPDR的規(guī)劃與建設(shè)。目前，已建設(shè)和運行的應(yīng)急專網(wǎng)都是由政府主導(dǎo)、投資建設(shè)、劃分專用頻率以及管理核心用戶，這代表著政府對公共安全通信網(wǎng)絡(luò)的控制力和安全保障。不同點在于，有的采用政府與運營商共建共用共管模式（如美國、英國），有的采用政府專建專用專管模式（如巴西、泰國）。建議我國在規(guī)劃建設(shè)應(yīng)急通信專網(wǎng)時，應(yīng)根據(jù)我國的實際發(fā)展情況，綜合考慮頻率協(xié)調(diào)問題，包括主管部門、管理機構(gòu)、協(xié)調(diào)組織在內(nèi)的治理模式，前期建設(shè)和后期運維的資金來源，用戶需求和市場發(fā)展方向，公網(wǎng)運營商參與建設(shè)和運維的程度，商業(yè)運行模式，兼具前瞻性和實用性的技術(shù)制式等因素，規(guī)劃建設(shè)保安全、低成本、高效率、廣應(yīng)用的應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，保障公共安全和國家安全。

4 結(jié)束語

在緊急情況、重大事件中挽救生命和保護財產(chǎn)時，無線電通信至關(guān)重要，如果沒有穩(wěn)健和安全的無線通信的支持，應(yīng)對此類緊急情況的公共安全機構(gòu)將無法運作，協(xié)調(diào)頻譜和基于標準的技術(shù)對于滿足公共安全機構(gòu)的無線電通信需求極其重要。

PPDR頻譜規(guī)劃是應(yīng)急通信未來發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，寬帶化是應(yīng)急專網(wǎng)通信發(fā)展的必然趨勢，需要及早謀劃，深入研究。同時，PPDR頻譜工作需要在ITU等國際標準化組織的大框架下開展，同時要充分考慮國內(nèi)用頻和產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，合理分配頻譜資源，探尋適合的專網(wǎng)通信建設(shè)模式。