充分利用频谱资源，推动专网通信发展
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【摘 要】随着新一轮科技革命的到来，特别是“大智移云”的涌现和行业专网逐步衍生出宽带化的需求，专网通信对频谱资源的需求越发旺盛，专网通信频谱资源供需矛盾日益突出。为了更好地解决专网频谱资源结构性紧缺的问题，提出综合考虑、统筹安排专网频率使用规划，利用多维空间满足行业用频需求，采用“共网建设模式”和利用公网资源解决专网频率资源不足的问题。在专网频率许可方面，提出采用行政和市场化两种手段相结合的方式推动专网建设。
【关键词】专网;频谱资源;共网建设
中图分类号：TN014
文献标志码：A 文章编号：1006-1010（2019）03-0024-04
引用格式：阚润田，杜昊. 充分利用频谱资源，推动专网通信发展[J]. 移动通信， 2019，43（3）： 24-27.
[Abstract] With the arrival of the new round of scientific and technical revolution， especially the emergence of "Big Data，Artificial Intelligence，Mobile Internet and Cloud Computing"， more spectrum resources for the private networks are required . In order to solve the problem of the structural shortage of spectrum resources for private networks， the viewpoints are proposed that to comprehensively allocate the spectrum for private networks， using multi-dimensional space to meet the demands of spectrum resources for certain industry， taking advantage of the mode of construction of common networks and using public network resources to solve the problem. In the aspect of frequency license for private networks， it is proposed to use the way of combining administrative approaches and marketization to promote the development of private networks.
[Key words]private networks; spectrum resources; construction of common networks
1 引言
《国家无线电管理规划（2016-2020年）》中明确提出“无线电频谱资源属于国家所有，是具有重要战略意义的稀缺资源”。当前随着制造强国、网络强国建设持续深入推进，以移动互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能为代表的新一代信息技术与实体经济深度融合，信息通信的泛在化、宽带化、移动化趋势越发明显。各种无线电业务和频率台站需求持续增长，无线电频率资源结构性紧缺问题日益突出，频率规划和调整难度越来越大。只有科学合理规划频率资源，利用先进技术提高频谱利用率，才能满足各行各业对频谱资源的需求。
在专网通信领域，为了使专网通信有效满足相关行业和单位的使用需求，一方面需要在现有频谱规划的基础上统筹协调、统一规划，合理配置频谱资源，最大限度地提高频谱资源使用效率和效益，解决专网频谱短缺的难题;另一方面需考虑利用公网资源解决专网通信带宽不够，频率资源不足的问题。此外，提倡使用频谱利用率更高的技术，通过优化频谱使用效率解决频谱资源稀缺问题。
2 统筹规划专网频率
我國专网通信频率使用规划一般分为窄带系统和宽带系统。其中，窄带系统频率规划包括350 MHz警用集群系统，800 MHz集群系统规划用于政府、机场、石油、轨道交通等行业，其他如230 MHz数传系统、150 MHz/400 MHz对讲系统等，以上规划都属于窄带专网。窄带专网可以传输语音和数据，在公安、武警、铁路、交通、机场、石油、电力等部门广泛使用，具有很好的应用效果。
随着信息化的发展，传统的窄带专网已不能满足众多应用行业的需求，专网用户产生宽带需求[1]。为支持宽带专网发展，工信部先后于2015年发布了《工业和信息化部关于1447-1467兆赫兹（MHz）频段宽带数字集群专网系统频率使用事宜的通知》和《工业和信息化部关于重新发布1785-1805MHz频段无线接入系统频率使用事宜的通知》等规定，规划了1.4 GHz频段并重新规划了1.8 GHz频段，用于建设宽带专网。其中，1.4 GHz频段主要用于政务和公共安全、应急通信等;1.8 GHz频段主要用于电力、石油、交通等行业专网。2018年根据《工业和信息化部关于调整223-235MHz频段无线数据传输系统频率使用规划的通知》的要求，230 MHz频段在12 MHz带宽中划出7 MHz带宽采用载波聚合、动态频谱共享技术，由窄带向宽带过渡与演进，并积极引导电力行业用户逐步使用国家为其新调整规划的230 MHz频段。
近期，工信部又发布了《工业和信息化部关于加强1447-1467MHz和1785-1805MHz频段无线电频率使用管理的通知》，明确提出统筹规划和许可专网系统无线电频率，优化无线电频谱资源使用。在优化频谱资源使用方面，通知中提出“采用有线方式或公众移动通信系统能够满足相关行业和单位使用需求的，原则上不应采用1.4GHz和1.8GHz频段专网系统”;能多单位多行业共用的专网尽量采用共网模式建设等多种方式提高频谱资源使用效率。 综上所述，专网频率需综合考虑、统筹安排使用规划，同时优化频谱资源使用，并根据相关文件精神，准确把握频率使用许可对象。
3 利用多维空间满足行业对频谱的需求
在行业需求的带宽资源方面，宽带专网1.4 GHz和1.8 GHz频段现共有40 MHz带宽资源，若分别分配给不同行业和部门，则不能完全满足公安、公共安全、应急等行业应用需求。因此，需统筹规划和许可无线电频率，多个行业、单位能共用频率的，原则上不将频率许可给单一的行业或单位。同时，需充分考虑专网系统应用模式，采用地理隔离、时隙同步等方式进一步提高频谱资源使用效率。通过频谱精细化管理，可以在频域、时域、空域多个维度实现频谱共享。
例如，根据理论分析和工程实践，若1.8 GHz TD-LTE专网不受1 805 MHz—1 830 MHz频段GSM公众移动通信系统的干扰，两系统隔离度需大于86 dB，即建议两系统基站天线水平间隔距离大于400 m即可共存。不同TD-LTE专网系统间若不产生邻频或同频干扰，建议不同专网系统基站进行时钟同步，通过配比相同子帧、时隙的方式，在满足空间隔离条件的情况下，实现系统间共存。
在频域维度，提倡利用频谱共享技术提高频率利用率。频谱共享技术一般分为静态频谱共享和动态频谱共享，静态频谱共享一般适用于3G/4G网络的频谱共享。动态频谱共享实现了不同制式网络根据自身业务状况，动态申请和释放频谱资源，大幅提升整体频谱利用率。目前，我国在2 300 MH—2 400 MHz、5150 MHz—5 250 MHz两个频段采取静态频率共享，具体使用分室内室外[2]。其中，5 250 MHz—5 350 MHz频段只能在室内使用，同时又采用了动态频率选择和功率自动控制功能，采取动态共享的方式，提高频谱利用率。
综上，在准确把握专网频率使用许可对象的前提下，通过加强无线电频率管理，同时通过地理隔离、时隙同步、合理设置指标限值等科学方式，精细化频谱使用，可以最大限度地满足行业需求。
4 专网发展趋势
4.1 公专融合方式
在专网建设方面，可充分利用公网的资源，采用“公专融合”的组网方式。公网对讲系统中国电信的“天翼对讲调度系统”就是一个很好的融合范例。近期该系统发布了新升级的CTChat3.0平台[3]。新平台在原有的单呼、组呼、多媒体共享等业务功能的基础上，增添了多路群组守候、实时录音、实时视频、可视化调度等功能，从而可提供更为丰富的客戶体验。同时新平台基于3GPP国际技术标准架构，除了可为终端厂家、合作伙伴开放标准化的对讲能力、调度能力外，也可与业内其他方案商平台对接，形成融合场景的解决方案。同时服务方式也更立体，原天翼对讲2.0平台为标准平台，为客户提供的服务相对固定，平台升级后，服务更加多元化，可为有个性化需求、安全性要求更高的客户建设专有集群调度平台，也可为细分行业的客户定制子平台进行个性化服务。此外，中国移动和中国联通也都有自己的公网对讲系统。在不同时空范围内，有效发挥公网和专网的各自优势。
4.2 共网建设模式
“共网建设模式”是一种专网建设解决方案。即在每个城市可以建设一个接入网、N个核心网，既节省频谱资源，也满足了专网的调度需要。相关部门可牵头协调政务、公安等部门统一建网。同时，1.4 GHz频段宽带专网一般应和现有的基于窄带的专网结合应用，建成宽窄带融合的专用网络。对于共网建设中涉及到的经营问题，如何协调用户、如何盈利和持续发展，目前虽还没有清晰的商业模式，建议将共网交由第三方企业运营，从市场化的角度进行探索。
从全球范围来看，共网模式也属主流[4]。比较典型的案例是美国国家应急通信专网FirstNet（First Responders Network），其目标是解决公安、消防、医疗等行业在应急通信方面各自为战、划界而治的难题，建成一张覆盖范围广、互操作性强、可靠性高、扩展性好的专用网络。美国公网运营商AT&T于2017年竞标成功FirstNet，基于700 MHz频段开展4G网络建设。截至2018年6月21日，美国52个州/地区全部加入FirstNet，共有超过1 000家的公共安全机构成为FirstNet的客户。同时，AT&T还计划在700 MHz频段建设5G网络，将共网模式进行到底。此模式可对我国在专网建设方面给予参考。
4.3 5G对专网影响
2018年12月10日工业和信息化部向中国电信、中国移动、中国联通发放了5G试验频率使用许可。5G试验频率许可的发放，有力地保障了各电信运营商开展5G试验所必须的频率资源，向产业界发出了明确的信号，将进一步推动我国5G产业链的成熟与发展。软件定义、切片结构、垂直行业应用是5G的重要特点[5]，充足的频谱支撑是5G技术研究和发展的一个重要基础。伴随着5G商用过程中涉及的物联网、车联网等垂直行业应用，专网建设可充分利用5G的垂直行业应用，通过公网来实现专网的建设和应用，5G网络更易实现专网建设的“公专融合”。
4.4 专网频谱资源配置的探索
在专网频谱资源配置方面，应将行政和市场化两种手段相结合。针对宽带专网，除必须预留部分无线电频率用于公共安全等业务使用外，可优先鼓励采用招标、拍卖的方式开展频率使用许可。国际上，市场化配置是公网领域常用的方式，在专网无线电频谱资源配置中引入竞争机制将是有益探索，有利于充分利用频谱资源，搞好专网建设。
5 结束语
随着新一轮科技革命的到来，特别是在大数据、智能化、移动互联网和云计算的趋势下，专网对宽带化应用的需求将越来越强烈，同时窄带仍将在语音、数据等层面承担重要作用。未来一段时间内，通过统筹规划和频谱精细化管理，可以在频域、时域、空域多个维度实现频谱共享，满足专网建设的行业需求。同时，通过积极鼓励“公网对讲”系统的发展，充分利用公网资源建设专网通信系统;通过“宽窄带融合”、“公专网融合”的手段，解决专网频段短缺这一重要难题。在应用中逐渐摸索，形成更成熟的商业模式，进而推动行业发展走向一个崭新的时代，可以说，专网建设大有可为。
参考文献：
[1] 阚润田. 1.4G频段建共网可满足专网调度需求[EB/OL]. （2016-12-03）[2019-01-23]. http：//mini.eastday.com/a/161203154437824.html.
[2] 阚润田. 5G时代，频谱共享是大趋势[EB/OL]. （2016-09-22）[2019-01-23]. https：//rf.eefocus.com/article/id-pinpugongxiang.
[3] 电子发烧友网. 中国电信在京发布天翼对讲CTChat3.0新平台[EB/OL]. （2019-01-16）[2019-01-23]. http：//www.elecfans.com/tongxin/20190116852872.html.
[4] 阚润田. 共网模式建设意义重大，频谱资源需合力分配[EB/OL]. （2018-07-17）[2019-01-23]. http：//www.elecfans.com/d/711389.html.
[ 5 ] 阚润田. 率先发布5G系统频率规划意义深远[EB/OL]. （2017-12-20）[2019-01-23]. http：//www.ccidcom.com/xinwenku/20171220/Xg3bL4Qy5WHs3TahA15ehd7l7zeow.html.
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