宽窄带融合集群专网应用技术展望

李晓华 普天信息技术有限公司高级工程师

李瑞林 普天信息技术有限公司高级工程师

徐润沁 普天信息技术有限公司高级工程师

1 引言

随着通信技术的快速发展，专网系统宽带化已经成为趋势，从保护现有窄带网络投资等方面考虑，窄带集群系统与宽带集群系统将在今后一段时间内共存，融合互补。

以公安行业为例，目前正在讨论的宽窄带融合数字集群通信系统技术标准，提出了统一的集群核心网、统一的业务流程、统一的码号规划、宽窄带统一调度等需求，同时支持宽带LTE和窄带PDT接入模式，支持单模终端、多模终端等多种产品形态。对于存量的窄带网络，则通过互通网关实现与宽带网络的互联互通。专网用户能够基于统一调度平台对融合网络进行管理，在不影响网内原有窄带用户的前提下，为使用宽带终端以及宽窄带融合终端的用户提供增强的业务应用能力。通过优化系统侧和终端侧业务应用，将原有的单模集群指挥调度业务平滑过渡到融合网络系统，并提供较单模网络更为可靠的业务应用能力。随着专网应用需求的快速丰富，在保证核心应用的前提下，如视频上传、视频下推、视频转发等宽带业务也逐步被纳入到集群专网系统中，丰富的业务种类成为宽窄带融合专网的一个特色。同时，以此系统架构为基础，在继续保持原有窄带系统优势的基础上，为融合5G宽带技术提供平滑过渡的接口。

宽窄带融合网络下，通过对多模终端的合理设计可以屏蔽通信体制对用户应用的影响。在多模终端上提供统一界面的多种专网行业应用，简化终端侧人机交互操作复杂度。同时，挖掘并结合宽窄带网络各自的技术优势，为用户实现更强大的业务应用能力。

2 宽窄带融合专网浅析

以PDT、TETRA为代表的窄带网络具有载波频率低、无线传播特性好、单站覆盖能力强、系统可靠性高等特点，而基于B-TrunC标准的宽带集群网络，能为专网用户提供包括视频的多媒体集群调度能力。宽窄带融合网络架构可以将这些互补特性整合到多模终端中，当终端侧能够提供一致性的应用界面，同时屏蔽掉复杂的多模网络操作，就能极大地提高用户的使用感受，从系统层面进一步提高公务执行效率。在关键任务型集群指挥调度业务应用中，利用多模融合网络的多重可靠性，能够较单模网络为用户提供更为可靠的任务保障。

2.1 宽窄带融合组网的优势

如图1所示，宽窄带融合组网利用现有窄带的大规模覆盖，在热点地区部署宽带网络，一方面利用窄带网络的低频段和大区制优势，另一方面在密集和热点地区，利用宽带网络的大容量和对宽带业务的支持，能有效缓解专网应对突发事件（如大型集会、运动会、大型安保等活动）时的压力。

与采用窄带移动补盲和增容设备方式相比，宽窄带融合网络能提供更大的系统容量和业务灵活性；对于纯宽带组网，由于受到成本和频段限制，宽带网络难以达到与窄带网络相似的覆盖程度，宽窄带融合网络中可以在宽带无法覆盖的盲区以及阴影衰落区域，利用窄带网络提供覆盖支撑。

图1 宽窄带融合网络示意图

2.2 宽窄带融合专网多模终端的重要性

多模终端是宽窄带融合网络成功的基础要素。对于集群组呼（可视和语音）、集群单呼、集群组短消息、集群点对点短消息等传统集群业务，能够屏蔽宽窄带模式切换等网络操作的多模终端能够极大简化用户操作和使用体验。基于大触屏智能多模技术的集群终端能够在保持用户集群业务使用习惯的前提下，通过外接手咪、摄像头以及其他附属设备等方式，为用户提供一体集成的宽带业务应用体验，可把执法现场视频录像、前方作战态势感知等应用实时共享给指挥员和组内成员。而当多模终端移动到宽带覆盖区以外时，仍然能够利用窄带网络与组成员保持基本的语音集群通信联系。

多模终端的设计出发点是提供一致性的应用人机接口，能够向用户屏蔽终端Modem与网络交互的技术细节，这种机制能够将融合集群专网网侧技术升级对用户使用习惯的影响降到最低。随着B-TrunC技术标准的升级和未来5G技术的发展，集群专网宽带部分的技术将持续提升。

2.3 专网应用技术趋势

随着宽带集群专网技术升级，基于5G特性的物联网技术和高可靠低延迟（URLLC）技术也将逐步进入专网应用领域，对于宽窄带融合集群专网的网络侧和终端侧技术都将产生极大影响。基于前述窄带网络将长期存在的分析，设计合理的宽窄带融合网络架构将是专网发展的关键技术问题。

融合专网手持终端将集成几乎全部专网应用人机接口，网络侧则提供大量应用服务，这些应用都将承载在宽带网络上，宽带网络能够为融合专网的应用创新提供不断增强的承载能力和可拓展平台。随着融合网络中宽带网络覆盖的逐步增长，会有越来越多的专网应用出现在专网用户的终端上。而专网终端中的窄带集群模式则为融合专网用户在宽带覆盖盲区以及需要终端语音脱网直通等需求的应用场景下，起到关键的基础支撑作用。

3 面向融合专网业务应用的场景和方案

宽窄带融合专网在多模联合覆盖区，具备多种模式互为备份的物理基础。只要使用合理机制，就能极大提高集群系统关键业务的可靠性。另外，由于公网运营商网络覆盖的广泛性，利用公网作为备份路由也是专网多模终端需要考虑的一个因素。

3.1 语音和可视指挥调度场景和方案

宽窄带融合网络需要兼容既有的单模窄带终端和单模宽带终端，对于既有窄带终端、又有宽带终端的混合组集群组呼业务，其中的语音将同时在宽带模式和窄带模式网络中下发，而“混合组”的视频业务则只会被宽带终端收到。

以PDT和B-TrunC两种模式的宽窄带融合网络为例，配套的双模终端主要有“双模单待单通”、“双模双待单通”和“双模双待双通”3种实现方式。“双模单待单通”在工作时只打开宽带或者窄带1个模式，作为单模终端在网内工作，模式切换一般采用手动方式，切换时间长，切换期间集群业务无法继续进行；“双模双待单通”在工作时宽带和窄带模式都处于待机状态，但集群业务只在其中1个模式下工作，模式转换一般由网侧进行控制，即由当前进行集群业务的模式通知终端进行模式切换，切换时间短，切换期间集群业务连续性可以通过技术手段进行保障，其缺点是需要在宽带和窄带模式都增加网元，采用SRVCC类似的方式实现，网络侧开发工作量大，对测试和网规网优都有很高的要求；“双模双待双通”终端的宽带和窄带模式都处于在网状态，能够同时监测宽窄带两个网络的状态，能够同时收到来自宽带和窄带的2份属于同一个“混合组”的业务。通过一定的技术手段，能够在对网侧采用最小改动的情况下，实现自动宽窄带模式转换，并利用宽窄带互补性提高集群业务的可靠性和连续性。

一种“双模双待双通”终端的实现方式如下：集群组呼上行业务由主叫终端判断两个模式的可靠性，并支持主叫发送业务期间进行模式切换，终端利用信道可靠性置信度管理模块预测并控制模式切换（见图2）。

采用语音业务前转以及“组主控”进行语音定位和转换的方式，保证主叫语音业务的连续性，主叫讲话时预测到当前网络将不可用（将从B-TrunC切换到PDT），终端自动进行模式切换，在控制面向组主控发送话权释放，并通知网侧把话权授予切换后的模式；用户面向组主控提供一段时间的重叠语音以及语音对准信标，以实现集群上行语音的无缝切换（见图3）。

对于“混合组”中的组呼被叫终端，单模终端可以采用原有方式接收该组下行组呼语音，也可对该组呼语音中的定位伪噪声信号作对销处理后接听。而对于“双模双待双通”终端，则可通过判断宽窄带两个模式的可靠性，选择可靠性高的模式的组呼语音播放给用户。当“双模双待双通”终端预测到其中一个模式通信可靠性下降到需要切换的程度时，即可进行模式切换，利用两个模式集群语音都能收到的互补能力，“双模双待双通”终端可以对该“混合组”组呼语音进行自动对准和模式转换，并在播放给用户时对定位伪噪声信号作对销处理。“双模双待双通”终端这种利用两个模式互补性提高集群语音业务可靠性的特点对于“关键任务”类型业务具有很高的实用价值。

图2 双模终端主叫业务模式转换机制示意图

图3 主叫语音对准机制示意图

3.2 窄带与宽带业务的并发应用场景和方案

对于宽窄带融合集群专网中的“双模双待双通”终端，一种自然的工作方式是在窄带集群语音业务工作的同时，进行宽带业务并发操作，用户能够利用1部终端应对不同通信业务。在经过宽带模式进行身份核查、视频上传下推和各种数据网络操作的同时，使用窄带语音进行集群组呼指挥调度。由于并发类业务对宽窄带两种业务的耦合度要求很低，这种方式同样能在最大限度简化宽窄带专网融合业务开发工作量的前提下，拓展终端用户可使用的应用的种类，并改善应用体验。同时，并发应用能力也极大方便了专网用户的使用，特别是当该终端还具备接入公网的能力时，专网用户对该多模终端的依赖性将更高。从技术实现的角度，与民用多模终端相比，专网多模终端的处理能力和硬件可靠性更高，在现有技术水平情况下，多模融合专网终端的成本也将高于民用多模终端。

3.3 融合专网的物联网应用

宽窄带融合专网的另一个潜在应用领域是基于5G技术的物联网应用。在宽窄带融合专网架构基础上，通过增量方式拓展物联网技术架构，根据专网用户深应用、重安全、推创新的需求基础上，通过深入研究物联网在宽窄带专网中的实际应用，推动专网物联网的快速建设与发展。具体来说，基于eMTC的物联网终端能够支持一定覆盖深度的语音业务，进一步提高宽窄带融合终端业务的可靠性。而NB-IoT技术则能丰富专网应用，进一步发掘和提升专网价值。而这些技术都是5G技术天然带入的新特性和新应用，将为专网用户带来更多的附加应用和新价值。

4 结束语

目前，宽窄带融合专网架构标准还在讨论制定中，各应用场景的关键技术和配置正在逐步明确。笔者认为，宽窄带融合集群专网研究和标准化工作还需要从以下几个方面进行加强：

（1）专网用户使用习惯和宽窄带应用优化

专网集群指挥调度应用是专网的基础价值体现，应继续深入分析研究专网集群指挥调度需求，挖掘宽窄带融合专网技术潜力，进一步提高集群指挥调度的网络性能。

（2）研究在专网中引入5G（宽带）关键技术的最佳方式

如何在专网中开展eMBB、URLLC和mMTC技术应用，探索集群指挥调度与各种新型专网应用高效结合的应用模式，包括如何合理利用公网网络资源等课题，都需进一步研究明确。

（3）推进专网终端技术规范研究和制定

推进和加强宽窄带融合集群专网手持终端和网内其他形态的终端技术规范的研究和制定，能够促进专网终端更好的服务专网用户。与当前基于公网终端基础做较小的修改而来的专网终端不同，宽窄带融合专网终端将在技术架构和应用方式上有更多不同，特别是在加入针对5G网络特性的支持后，更需要对专网终端进行有针对性的优化和设计，从而有效提升专网用户的工作效率。

华为手机连续两季度全球出货量第二

11月2日起，IDC、IHSMarkit、Counterpoint等多家权威分析机构发布2018第三季度全球手机出货数据。数据显示，华为2018年第三季度继续超越苹果，连续两个季度排名全球第二。

值得注意的是，依据前期HUAWEIP20系列和nova系列手机的市场表现来看，华为手机业务正在稳健推进并从市场方面佳音频传。而纵观近年来华为在科技创新、芯片研发、AI人工智能等方面的持续发力，也再次印证华为长久以来坚持的以创新为基础，为消费者带来美好的智能生活体验的初衷。由此可见，此次华为2018年连续两个季度排名全球第二的优异市场表现，并非一蹴而就。而华为近期推出的HUAWEIMate20系列，无疑将成为本年度的最大亮点，也将再次奠定华为手机创新领导者企业形象的打造和建立。