公网对讲机与传统对讲机的发展与融合分析

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　　【摘  要】近年来公网对讲发展迅速，对传统对讲机市场造成了一定冲击。从公网对讲机和传统对讲机的特点出发，结合用户使用场景详细讨论了两类产品未来发展方向和融合方式，最后介绍了一种典型的融合方案和用户使用场景。
　　【关键词】PoC;集群;公专融合;应急通信
　　doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2020.03.005        中图分类号：TN929.5
　　文献标志码：A        文章编号：1006-1010（2020）03-0027-05
　　引用格式：秦瑞伦，宋秦涛，赵兵兵. 公网对讲机与传统对讲机的发展与融合分析[J]. 移动通信， 2020，44（3）： 27-31.
　　Analysis on the Development and Combination of Public Network Intercom and Traditional Intercom
　　QIN Ruilun， SONG Qintao， ZHAO Bingbing
　　（Harbin Hytera Science&Technology Co.， Ltd.， Harbin 150028， China）
　　[Abstract] In recent years， the rapid development of public network intercom has caused a certain impact on the traditional intercom market. Based on the characteristics of public network intercom and traditional intercom， the future development direction and fusion mode of these two products are discussed in detail in combination with the user usage scenarios. Finally， the paper introduces a typical fusion solution and user usage scenario.
　　[Key words]PoC; cluster; public-private fusion; emergency communication
　　0   引言
　　PoC（PTT over Cellular）公网对讲起源于2005年6月开放移动联盟 （OMA） 发布的OMA PoC V1.0技术规范，在公网的2.5G和3G时代整个行业发展一直比较缓慢[1]。直到公网进入4G时代，公网对讲业务规模才出现了巨大增长，业内人士普遍认为公网对讲足以与传统对讲机分庭抗礼。与此同时传统对讲机也从模拟时代过渡到了数字时代，并逐渐向宽带集群发展。
　　近年来公网对讲机发展迅速，各大厂商纷纷推出4G公网对讲机，但由于产品功能单一，同质化竞争严重，企业被迅速拖入了价格战的泥潭。与此同时传统对讲机已经完成了数字化升级，但是窄带数字集群数据传输能力较弱，渐渐无法满足用户对数据业务的需求。各大厂商正在积极推出宽带集群产品，不过建设和维护一张完善的宽带集群网络成本极其高昂，对于大部分用户来说难以承受。公网对讲天然具有完善的网络设施和足够的数据传输能力，因此对讲机行业公网和专网长期共存，相互融合，互为补充，既是事实也是行业共识。
　　1   传统对讲和公网对讲的差异
　　早期的对讲机仅能支持PTT（Push-To-Talk，按下讲话）业务，后来随着技术的进步逐渐发展出了状态消息、短信、定位、多媒体信息传输等业务，主要为了满足用户日益增长的指挥调度需求。
　　1.1  传统对讲的特点
　　传统对讲机分为直通模式、中继模式和集群模式，除了直通模式外其他两种模式都需要基站设备支持，对于覆盖要求比较广的用戶，系统建设和维护费用极高，即使是一些强力部门如公安、武警、应急部等也只能实现重点区域的覆盖。传统对讲系统与公网相比具有独特的可靠性设计，以窄带数字集群为例，如果基站链路故障，基站至少能够完成基站内的组呼功能。在发生某些故障时基站甚至可以弱化成中继台，继续为基站范围内的用户提供最基本的通信能力。
　　除了专网专用外，设备供应商通常会提供一套深度定制的指挥调度平台，与用户的业务紧密结合，提高用户的工作效率。
　　在应急处突时，传统对讲机可以比较方便得建立临时通信，比如直接把对讲机调整为直通模式，或者调整为中继模式，架设临时中继台，再或者采用兼容数字对讲机的专网无线自组网设备，迅速扩大对讲机通信范围。
　　1.2  公网对讲的特点
　　公网对讲机的优势在于利用现有公众移动通信网络，迅速为用户提供PTT服务，节省巨额的建设成本和维护成本，大大缩短施工周期。依托于完善的运营商网络，与传统集群系统不同，公网对讲不受地域、信道容量和带宽的限制[2]。理论上可以提供所有窄带数字集群系统甚至宽带集群系统的服务。另外，公网无线信号可以很好地覆盖室内，而一般城市级别的集群专网只能覆盖路面，室内盲区较多。随着运营商4G网络的完善，以及即将到来的5G，公网对讲机的服务质量、业务功能、成本低廉等优势将更加突出。
　　同样地，因为完全依赖公众移动通信网络，公网对讲机一旦进入信号盲区就会完全失去作用，用户没有恢复通信的能力，完全依赖运营商新建或者维修基站，因此在应急处突时很难进行快速补盲。 　　由于传统对讲机通常需要较大的发射功率，和缺乏单芯片解决方案，所以专业对讲机电池和主机体积通常都比较大，而公网对讲机通常可以小巧很多。
　　2   用户分析
　　传统对讲机可以粗略的分为公众对讲机、商业对讲机和专业对讲机。公众对讲机主要用于旅游、小型商业场所等，一般固定20个频点，不可以开启亚音频静噪功能，功率不超过0.5 W，操作简单，无需办理电台执照;商业对讲机主要用于商场、宾馆、物流、港口等商业场所;专业对讲机主要用于公安、军队、铁路、应急等重要部门。 而公网对讲机可以适应以上三类用户的大部分需求，目前已经在物流、公安、铁路、电力、旅游等场景得到广泛应用。接下来我们针对各类用户进行详细分析。
　　2.1  公众对讲机用户
　　传统公众对讲机只能以0.5 W的发射功率工作在不加密、不分组的20个固定信道上。受限于通信距离和私密性，其应用范围受到很大限制，让大部分“公众”很难享受到PTT业务带来的便捷。
　　公网对讲机在该领域将会有较好的表现，首先不受通信距离的限制，其次通话内容也不会被其他人轻易听到。产品形态也更灵活，除了专用的PoC对讲机，还可以用手机安装PoC应用软件实现，也可以搭配无线PTT按键使用（例如蓝牙按键），使产品使用更加方便、灵活。
　　在公众对讲机领域，公网对讲机虽然会抢占一些传统对讲机的份额，但是更多的是开拓了新的用户群，使PTT服务走进更多人的生活。
　　2.2  商业对讲机用户
　　商业对讲机用户对通信服务质量有一定要求，而且通信网络建设的资金相对充裕，下面按照网络覆盖范围的大小和用户的多少两个方面进行讨论：
　　（1）网络覆盖范围广并且用户量大的场景。例如大型能源企业、物流、高速公路等行业，传统对讲系统要满足此类需求需要建设大量的集群基站，投入非常高。当前传统对讲系统也只是保证重点区域的通信，不可能做到无缝覆盖。而公网对讲机采用的是成熟的公网运营商网络，完善的覆盖和巨大的容量是其天然优势。
　　（2）网络覆盖范围广且用户量小的场景，例如水文监测、林业等。传统对讲系统通常采用常规中继台联网或者常规同播系统满足此类需求，形成一张大而薄的通信网络，系统建设和维护成本可接受，不受公网覆盖的限制。特别是林业用户场景，有大面积无人区，公网覆盖盲区较多不适合采用公网对讲方案。
　　（3）网络覆盖范围小且用户量大的场景，例如港口、大型工厂、大型商场等，传统对讲系统通常采用集群系统方案满足此类要求，网络规模较小，可以提供相对丰富的语音调度和数据业务，系统建设和维护成本适中。公网对讲方案也能够很好地满足此类需求，所以在此场景下公网对讲和专网对讲存在竞争关系。
　　（4）网络覆盖范围小且用户量小的场景，传统对讲机能够很好地满足此类需求，网络建设和维护成本低，在此场景下公网对讲的运营商服务费用成为明显的劣势，所以传统对讲机有一定优势。
　　综上所述，在商业对讲领域公网对讲机和传统对讲机虽然在某些场景下存在着竞争，但是更多的是互补关系，公网对讲扩展了PTT业务的应用范围。
　　2.3  专业对讲机用户
　　专业对讲机的用户对通信质量、系统可靠性、安全性和环境适应性能有较高要求，相应地也能够接受更高的系统建设成本，接下来详细讨论公安和应急部门的需求场景和解决策略。
　　（1）公安用户
　　公安用户对系统可靠性要求较高，希望具有一定的应对突发事件的能力，所以独立建网的意愿较强，目前全国中型以上城市大多已经完成专网窄带集群系统的建设，但是专网集群系统的建设维护成本较高，通常仅能在市区能够满足路面的无缝覆盖，市区外盲区较多甚至完全没有信号覆盖[3]。随着全国各地公安信息化建设的稳步推进，专网窄带数字集群的数据传输能力早已无法满足当前需求，有些城市已经开始考虑建设专网宽带集群系统，但是宽带集群建设成本及其高昂，仅能实现重点区域的覆盖，无法全面解决公安网络数据传输能力弱的问题。
　　当前要解决公安集群覆盖不足和数据传输能力弱等问题，最合理方案就是公网对讲和专网对讲的融合，包括对讲机的融合和指挥调度系统的融合。终端融合是指同一部对讲机既支持传统对讲机的常规和集群功能，又支持公网对讲功能。这样公安既保留一张能够应付突发事件的语音通信网络，又能实现盲区通信，还能利用公网4G/5G的高速传输能力，满足信息化建设的需求。
　　（2）应急用户
　　应急用户对通信的需求相对复杂一些，首先能够迅速建立起前线的通信，然后迅速建立起前线与后方的通信，要求利用一切能够利用的手段保正通信正常，包括但不限于公众移动通信网络、有线通信网络、固定集群系统、移动集群基站、卫星、宽带自组网设备、窄带自组网设备等。这就要求应急通信系统具有丰富的通信接口和完善的多网融合指挥调度能力。终端最好具备多种通信模式，比如同时支持公网对讲模式、窄带常规模式、窄带自组网模式、窄带集群模式等。
　　下面简单举例说明应急通信系统的应用模式。在事件发生时，如果公网不可用，首先利用便携基站或者车载基站迅速实现现场通信覆盖，同时利用卫星链路联通前方基站与后方通信系统，然后根据现场情况使用便攜自组网基站对通信盲区进行覆盖。如果公网可用就直接利用公网对讲进行指挥调度，地下、隧道等覆盖盲区采用自组网设备补充覆盖。应急通信网的宗旨是尽最大努力保障通信的畅通，因此多网协同和多网融合在所难免，包括多网融合的对讲机、多网融合的指挥调度平台和多网融合的接入设备等。
　　3   典型公网对讲与专网对讲融合方案介绍
　　本节以一款市场上在售的产品为例，介绍一下公网对讲与专网对讲融合方案的具体架构和典型应用场景。
　　3.1  海能达P-PoC6000系统介绍 　　P-PoC6000专业融合通信解决解决方案是海能达为专业用户打造的，可融合专网窄带集群、专网宽带集群、公众移动通信等网络，可应付用户日常工作和应急处突的指挥调度系统。其产品架构如图1所示：
　　在该系统中终端可以通过窄带集群（PDT/DMR集群）、LTE集群、公网、Wi-Fi等通信方式接入核心网，在网管、调度和服务端的控制和管理下实现各种指挥调度功能。
　　根据逻辑功能，P-PoC6000服务端可分为HSS（Home Subscriber Server，演进型归属用户服务器）、 TCF（Trunking Control Function，集群控制功能）、TMF（Trunking Media Function，集群媒体功能）、PDTGW（Professional Digital Trunking Gateway，专业数字集群网关）、DBS（Database Server，数据库服务器）、FRS（File Resource Server，文件资源服务器）、PRES（Presence Server，呈现服务器） 等逻辑实体。
　　该系统具有以下特点：
　　（1）一按即通
　　手机也可变成对讲机，呼叫接续快，支持单呼、组呼等业务。
　　（2）双模同号
　　双模终端在不同网络中可使用相同的号码接入。
　　（3）混合组业务
　　将宽带用户和窄带用户进行混合编组，在宽带系统或窄带系统均可发起组呼业务。
　　（4）端到端加密
　　双模终端支持端到端的语音加密。
　　（5）一键实时拍照/拍摄图像回传
　　宽带终端支持一键实时拍照或拍摄后，自动将图像数据传输至指定系统， 供调度台查阅。
　　3.2  典型应用场景
　　在2020年春节期间开始的抗击新型冠状病毒疫情期间，举国上下众志成城，抗击新冠肺炎，除了战斗在一线的医护人员外，大批民警、协警、社区工作人员等参与到这场战役中。其特点是参与人员多、工作范围大、人员组成复杂，而且事发突然，对这样一支临时组建起来的庞大的队伍，任何部门都不可能长期准备这么大规模的通信网络，因此传统通信手段很难做到统一指挥，相互配合。
　　而融合了专网、公网甚至Wi-Fi热点的P-PoC6000系统却可以很好地适应这种情况，典型场景如图2所示。公安干警继续使用他们的专网窄带对讲机或者双模多经济，其他关键岗位人员配发公网对讲机，其他普通岗位的参与人员在手机端安装PoC应用软件，這样就把所有参与人员纳入了同一个指挥平台下。除了传统的语音对讲和调度指挥外，得益于P-PoC6000系统对多媒体调度和多媒体数据采集的天然支持，调度员还可以迅速实现对重要卡点的视频监控、事故现场的视频上拉和获取人员地理位置等重要信息。这样指挥部就迅速拥有了一张覆盖地域广、用户多、多层级的多媒体指挥调度网络，将大大提高工作效率。
　　4   结束语
　　传统对讲机正在按照公网的发展轨迹逐步更新换代，现在看来宽带集群已经与LTE明显同质化，没有模拟和窄带时代的明显区别，如何定位下一代专网产品，如何充分体现专网和公网的差异，如何体现专网存在的价值，将是我们未来研究的重点方向。
　　公网对讲现在发展迅速，其服务和性能正在逐步接近传统对讲。公网对讲机并不仅只是抢占传统对讲机的市场份额，更多是开拓了PTT业务的新市场，公网和专网对讲长期共存、相互融合和优势互补已成为业内的共识。
　　参考文献：
　　[1]     徐童，廖建新. PTT/POC技术综述[J]. 电信工程技术与标准化， 2004（5）： 56-60.
　　[2]     李侠宇，董晓鲁. 浅议数字集群和3G网络POC业务的关系[J]. 数字通信世界， 2007（1）： 45-48.
　　[3]     邓驰，徐元圣，常铁森，等. 公安专网宽窄带融合技术的发展研究[J]. 警察技术， 2017（6）： 9-11. ★
　　作者简介
　　秦瑞伦（orcid.org/0000-0002-2558-0641）：学士毕业于哈尔滨工业大学通信工程专业，现任哈尔滨海能达科技有限公司系统工程师，主要负责应急通信产品的用户需求分析和产品架构设计。
　　宋秦涛：硕士毕业于哈尔滨工业大学测控技术与仪器专业，现任哈尔滨海能达科技有限公司副总经理，全面负责应急物联网产品线的战略规划和运营管理。
　　赵兵兵：毕业于解放军通信指挥学院（现国防科技大学信息通信学院），现任哈尔滨海能达科技有限公司应急产品BU总监，负责应急系列产品运营。
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