专网通信中无线技术选择及比较研究

王永斌 中国信息通信研究院产业与规划研究所高级工程师

1 引言

随着技术发展和需求的驱动，无线专网在公共安全、轨道交通、电力等诸多行业发挥了极其重要的作用。无线专网接入侧也根据业务需要，使用了PDT、TETRA、TD-LTE、WLAN、W iMAX等不同无线技术，各种技术根据不同的技术特点满足着业务需求。在无线专网领域，没有一个“屠龙术”技术能满足高带宽、广域覆盖、高可靠等业务特性，只能根据不同的行业需求特点去选择不同的技术，更好地推动无线专网应用的普及，最大限度地满足经济社会发展对专网的需求。

2 无线专网的业务需求及功能需求

2.1 无线专网内涵

国内外并没有明确地对无线专网下过定义，国际上一般用Private Network代表专网通信，无线专网业界普遍指的是为特定的部门或群体（如政务和公共安全等行业）提供安全可靠的无线服务的专业网络，其基础网络一般与公众蜂窝移动通信网络独立。无线专网与公众移动通信两者具有本质区别，彼此无法替代，又相互补充。

2.2 无线专网业务需求

随着经济社会发展，国内外诸多的政府部门或行业提出了对无线专网的需求，发展了包括政务、公共安全、城市管理、应急通信、公共服务以及城市轨道交通、电力等一系列的无线专网。

（1）电子政务

通过无线专网扩展政府的日常办公场所，行政部门的检查、执法、检验所产生或需要的信息数据均可以在现场实时上传或下载。通过现场无线办公，提高政务处理的实时性和效率。同时，专网应用可推动政府机构工作流程的重组优化，提升政府运作效率。

（2）公共安全

公共区域的安全数据信息经过无线摄像头、传感器、移动终端等前端设备采集，通过无线专网，实时传回指挥中心，供指挥人员了解现场状况，并通过无线专网将决策指令实时传达到附近执勤人员，确保城市公共安全。

（3）应急联动

现阶段城市各部门的无线通信系统大多独立建设，技术制式、标准、架构多样，彼此之间难以互联互通，通过宽带无线集群专网的建设和共网应用，可以实现跨部门信息数据的实时融合、共享。无线专网能助力城市重大活动和应急事件保障的跨部门联动指挥。

（4）城市管理

城市管理部门可以将现场执法、调度指挥、遥控遥测、故障警示等一些特殊部门的应用搭载在无线专网系统之上，实现快速、准确、高效的调度指挥信息化系统，提升城市管理智能化水平。

（5）轨道交通

能更好地承载列车自动控制系统（CBTC）、视频监控（CCTV）、紧急信息、乘客信息系统（PIS）、集群调度语音通信以及全自动驾驶模式乘客联动视频等城市轨道交通通信综合业务需求，保证列车安全、高效运行，提高轨道交通网络化运营和自动化程度。

（6）机场管理

开展航班定位监控、无线调度、移动视频监控等民航专业化应用，满足机场服务中移动语音、高清视频、大容量数据传送业务等需求，实现机场各驻场单位高效可靠的工作协调、生产调度、应急联动等，提升民航服务质量。

（7）其他

除以上需求外，高速公路、大中型企业、各地新区/开发区、以及远程教育、医疗、水电气服务、公共交通等市民服务也对宽带无线专网应用提出了广泛的需求。

2.3 功能需求分析

（1）集群语音业务

集群语音业务主要是满足政府部门、企业集群指挥调度的需要，包括组呼、单工个呼、双工个呼、广播呼叫等语音调度业务，应用于需要协作的场合。

（2）宽带多媒体集群业务

与传统窄带集群业务相比，宽带多媒体集群的接入带宽有了较大提升，支持语音集群、图片、视频图像等多媒体信息的指挥调度。

（3）宽带无线接入业务

宽带无线接入业务主要以WLAN、LTE等技术为接入手段，满足视频通话、视频回传、视频监控等业务需求。

值得注意的是，目前除了极个别用户仅有集群语音业务的需求外，随着4G移动通信系统的广泛普及，仅依靠窄带集群系统已经无法承载用户对多媒体集群指挥调度业务的需求。在利用集群通信系统进行指挥调度的过程中，要求不仅要“听得到”，还要“看得见”。宽带多媒体集群业务和宽带无线接入业务是大势所趋，但宽窄带融合并存是很长一段时间内的发展路径。

3 无线专网涉及的无线技术及技术特点比较

3.1 无线专网环境下所使用的主要无线技术

（1）窄带数字集群标准代表——TETRA

数字集群中比较有代表性的是TETRA技术，TETRA是ETSI制定的数字集群标准，是第一个在制定之初就以调度指挥作为目标的数字集群标准。这个技术也是全世界应用最为广泛的窄带数字集群技术，除了北美（主要是美国、加拿大）、日本市场占有率较低外，在其他地区基本都占有优势，在欧洲则是占据统治地位。世界上的主流TETRA厂商基本都在欧洲，欧洲很多国家都有覆盖全国的TETRA网络。在我国北京、广州、深圳、上海、南京等城市均拥有TETRA城市网；另外，在我国地铁、港口、机场、矿山、大型工厂等行业拥有自己的TETRA网络，TETRA网络较为普及。

（2）警用数字集群技术——PDT

PDT是公安部科信局在2010年发布的一种警用数字集群标准，可满足多数集群通信行业用户的需求。PDT标准主要定位于公共安全、公共事业、工商业等专业用户群体。PDT标准以中国公安市场为基础，兼顾不同级别用户需求及网络实际建设需要，既支持低成本单基站系统通信，也能做到高效的大区制覆盖，满足全国范围公安应急通信指挥网的建设要求。在地震、风灾、社会治安等紧急突发事件中，能迅速接入公安现有GIS调度平台，实现灵活组网、高效率指挥调度、高质量语音及数据传输等功能，并具有迅速响应、安全保密的特点。

（3）B-TrunC宽带集群通信

B-TrunC宽带集群通信是基于TD-LTE的“LTE数字传输+集群语音通信”专网宽带集群系统标准。2015年，B-TrunC宽带集群通信成为ITU推荐的首个支持点对多点语音和多媒体集群调度的公共安全与减灾应用的LTE宽带集群标准。在保证兼容LTE数据业务的基础上，增强了语音集群基本业务和补充业务，以及多媒体集群调度等宽带集群业务功能，具有灵活带宽、高频谱效率、低时延、高可靠性的特征，能够满足专业用户对语音集群、宽带数据、应急指挥调度等需求。

（4）WLAN相关标准

近20年来，局域网技术最蓬勃的非WLAN技术莫属。WLAN有许多对应的接入规范，均在IEEE 802.11系列标准之中，目前已经发布的系列标准有IEEE 802.11a/b/g/n/ac等，业内最关注的是802.11ax标准化情况。802.11ax，也称为高效无线网络（High-Efficiency Wireless，HEW），通过一系列系统特性和多种机制来增加系统容量（包括使用了MU-M IMO技术，物理层采用OFDMA等），使用户获得更好的体验，尤其是在密集用户环境中，为更多的用户提供一致和可靠的数据吞吐量。

802.11ax无疑是继802.11ac技术之后最有潜力的宽带无线通信技术，高通公司已经发布了802.11ax商用芯片，为该技术进入实际商用奏响了进行曲，但该标准的正式公布可能预计将推迟到2019年。

（5）M cWiLL、WiMAX等

M cWiLL是国内北京信威通信自主研发的移动宽带无线接入（BWA）系统，也是SCDMA综合无线接入技术的宽带演进版，能为行业客户提供多种满足不同层次需求的行业专网应用。W iMAX以IEEE 802.16的系列宽频无线标准为基础，能提供面向互联网的高速连接，具有QoS保障、传输速率高、业务丰富多样等优点。

3.2 各种无线技术应用场景及技术特点比较

相比于公众移动通信网络，专网通信技术更新相对缓慢，但是专网通信也是朝着宽带化、多媒体化发展。到目前为止，此领域的标准也未能形成统一，宽窄带技术长期共存，某种程度上是由于产业链、应用场景和技术特点共同决定的。以公安领域为例，可能未来是PDT+LTE方案，窄带集群作为话音调度覆盖广大区域，LTE专网作为热点地区覆盖，提供宽带业务，实现宽带多媒体集群。从表1的技术特点来看，也能反映这种宽窄带长期共存的技术逻辑。

表1 PDT、Tetra、TD-LTE典型技术指标

窄带系统速率低，但覆盖范围非常大；宽带系统速率很高，但相应地覆盖范围急剧下降。带来的重要影响是，需要建设的基站数量呈平方指数增加。因此，在已有窄带系统铺设的基础上，进行完全的窄带替换需要很大投资。

另外，在一些行业专网通信领域，也存在一些尚未统一标准的各种技术组网方案。从表2来看，M cWiLL、WiMAX、TD-LTE都是采用先进的OFDMA调制技术，其他技术指标区别不是很大，但是相对来说TD-LTE技术得到最广泛的应用，其主要的原因是 TD-LTE技术得到了众多主流厂家支持，产业链更加成熟。

在一些局域性质的数据视频传输场景中，WLAN技术也得到广泛的应用，一是WLAN产业链很成熟，二是WLAN技术提供的数据吞吐量得到快速提升。从最初的2Mbit/s，到802.11b的11Mbit/s和802.11a/g的54Mbit/s，再到802.11n的600Mbit/s，发展到现今的802.11ac，最高可以提供1Gbit/s以上的网络吞吐量。

3.3 典型专网应用场景（轨道交通）及所使用的无线技术

在很多行业应用中，根据业务的使用特点，存在多种技术共存的情况，所以技术特点也需要与业务需求等统筹考虑。本文选取典型的轨道交通应用场景来分析其中的业务和所选择的无线技术。

随着轨道交通网络化运行以及轨道交通自动化程度的不断提高，城市轨道交通车地通信的重要性不断加强，为了保证城市轨道交通安全，一般的轨道交通有基于通信的列车控制系统（CBTC）、车辆运行状态监测、CCTV（视频监控）、PIS（乘客信息系统）、调度语音通信系统等业务。

（1）列车控制系统（CBTC）、车辆运行状态监测、CCTV（视频监控）等业务，主要考虑基于LTE技术的无线专网实现，目前各地主要使用1.8GHz的频段承载，能够实现列车间距和速度防护、列车自动运行与调度，列车运行状态（电流、电压、轴温等）的监控，以及列车调度等功能。

（2）PIS系统可以向乘客发布更直观、更形象的各种有用信息，有助于提高城市轨道交通行业为乘客服务的水平和运营的服务质量。考虑到1.8GHz的频段有限，可以采用WLAN技术视频或图像信息的上下行传输。

（3）语音集群调度业务，有的轨道交通网络原本已经投资建设TETRA系统，该类业务可以使用既有的TETRA技术满足相应的需求，也可以考虑采用LTE宽带集群实现。

表2 McW iLL、WiMAX、TD-LTE典型技术指标

4 结束语

受益于国家对政府与公共安全的重视，以及我国经济社会快速发展，我国专网通信特别是无线专网呈现稳步发展的态势。在实际的应用中，无线专网的发展已经脱离了纯技术驱动的发展模式，正在走向业务需求与技术相互结合发展的新趋势。在具体的应用实践中，需要考虑专网业务的实际应用需求，原有采用的技术制式以及原有的网络和终端的投资情况等多种因素，不能一味采用统一的技术制式来满足业务需求，这样才能在实事求是的基础上促进专网通信的发展。

中兴通讯荣获2018中国SD-WAN峰会“优秀应用”与“创新应用”两项大奖

11月3日，2018年度SD-WAN优秀应用评选活动于中国SD-WAN峰会期间揭晓结果。中兴通讯携手欧洲电信运营商开展的SD-WAN创新实践荣获“优秀应用奖”；中兴通讯Office-in-Box打造的南京光电子产业云互联创新小镇摘得“创新应用奖”。此次获奖表明，凭借持续创新的技术优势，中兴通讯SD-WAN解决方案积极实践，帮助运营商及行业客户实现了数字化转型，获取了新价值。

中兴通讯联合欧洲知名电信运营商进行的SD-WAN创新实践，采用Elastic SD-WAN解决方案，按需部署thinCPE、thickCPE、vCPE，通过ZENICONE控制器进行统一管理和编排，为企业提供分支互联和业务入云服务。该方案能够帮助企业用户加快业务部署，简化运维，提升带宽利用率，降低CAPEX及OPEX；同时保障服务质量、提升用户体验。运营商通过开展SD-WAN业务，可以便捷地展示业务，增加用户粘性；简化运维，增收减支。基于NFV技术构建的开放uCPE嵌入式虚拟化平台和IaaS/PaaS平台，引入了增值业务厂商提供的VNF软件，有利于形成产业整体良性发展的生态圈。