基于700mhz频段构建国家公共安全5g服务网络可行性分析

基于700MHz频段构建国家公共安全

5G服务网络可行性分析

高雪菘 麻卫东 郑鹏思 吉视传媒股份有限公司

摘要：本文首先介绍了国内外公共安全无线网络建设情况，重点论述了建设覆盖全国的公共安全无线网络的必要性、广电网络运营商使用700MHz频段建设5G公共安全无线网络的可行性及优势，并简要介绍了5G体系下公共安全服务网络的建设内容。关键词：700MHz 专网 5G 公共安全 应急指挥1 前言1.1 公共安全无线网络建设综述1.1.1 美国公共安全无线网络建设综述美国First Net是一个FDD制式4G-LTE移动网络，使用Band 14（上行频段788-798MHz，下行频段758-768MHz）频谱资源。是美国国会授权建立的全国性无线宽带专网，旨在为公共安全维护保障人员以及其他现场应急响应人员提供高效可靠的通信保障，更好地实施救援，减少财产损失，挽救生命，更好地保障社会公共安全。该网络由美国的一家电信公司AT&T（美国电话电报公司）承建并提供网络服务，服务期限为25年，预计2019~2020年完成全美网络覆盖。

除美国外，英国、韩国、肯尼亚等众多国家都公布要建设全国性公共安全移动宽带接入网络，为国家的公共安全、防灾应急、抢险救援提供移动宽带通信网络服务。

频段建设基于4G技术的无线政务专网，公开、互动性强。这是全国第一张大规模应用的城市专

建设公共安全无线网络，是政府

用网络。2016年，该网络覆盖江南六区、执政、应对突发事件的需要。政府机江宁、浦口、六合、高淳、溧水等全

构如何做到对新闻事件进行快速的应

部11个行政区，为公安、消防、城管、急响应，已经成为衡量政府办公效率交通管理、社区、医疗、环保、工地监管等多个领域提供无线政务专网服务，接入终端数量超过10000部，显著提升了政府部门的行政执法效率，满足政府机关、公共事业单位在应急处置、城市管理、环境监测等方面的应用需求。近年来，除南京以外，北京、上海、深圳和广州等10多个城市均利用1.4GHz频段建设了政府专用的公共安全应急指挥网络。

的重要指标。当发生公共安全事件时，公共移动通信网络一方面可能受到公共安全事件的破坏，导致网络瘫痪；另一方面可能因公众话务量及带宽资源使用的突增引起信道拥塞，造成网络短暂瘫痪。无论出现哪种状况，都将导致公共安全事件发生时，现场应急处理人员与应急指挥中心之间没有一条安全可靠、带宽和通信质量都有保障的无线通信网络可以使用。因此，对于全球各国来说，如何建设一张可覆盖全境、能够为政府多个部门提供大带宽应急通信的指挥网络，已经成为各国政府信息化建设的重要方面。

建设公共安全无线网络，是实现政府敏感数据归集、通信安全的需要。

1.2 公共安全无线网络建设必要性及可行性分析

1.2.1 公共安全无线网络建设的必要性建设公共安全无线网络，是当前

信息时代大背景下的需要。在4G时代，棱镜门事件向我们揭示了相关机构可移动通信已实现广域宽带覆盖，使用户从PC端向移动端发展，越来越多基于移动应用的APP层出不穷，使得当前社会各类信息能够在互联网上快速传播、发酵，信息的传播变得透明、

以接触到大量个人聊天日志、存储数据、语音通信、文件传输、个人社交网络数据等相关隐私内容。即使在客户端与平台侧通过各种手段进行安全防护，一个开放式的网络也存在着各

1.1.2 我国公共安全无线网络建设综述2013年，工信部无线电管理局正式批复同意南京市使用1447MHz~1467MHz76

《有线电视技术》 2019年第11期 总第359期

《有线电视技术》 2019年第11期 总第359期

聚焦种各样的安全风险。因此，对各级政府来说，构建一个覆盖全员、可进行分组权限控制的安全、可管、可控的移动通信网络，能够进一步加强政府信息化安全体系建设。

建设公共安全无线网络，是实现政府大视频流量业务的需要。在政府机构进行应急事件处理过程中，常常需要大量机器人、无人机进入危险环境，向指挥中心、现场指挥人员、参

与救援人员提供多维度高清视频影像，达到应急现场“看得见、看得清”的目标，以辅助进行各类决策。现有的4G网络在此方面常常出现传输信号不稳定、抗干扰能力差的现象。因此，构建一个健壮、大带宽、低时延的专用移动通信网络，将成为政府信息化发展的必然之举。

综上所述，建立一个专用、可管、可控、快速、高效的大带宽移动通信信息网络，能在关键时刻为公共安全、应急指挥提供畅通、可靠、安全的通信信道，提升国家各级政府面对各类公共安全事件的应急响应能力。

1.2.2 广电网络运营商基于700MHz频段构建5G公共安全无线网络的可行性（1）产业可行性

2019年6月，工信部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电颁发5G牌照，标志着我国5G网络拉开序幕。因此，在未来的2~3年内，广电网络运营商在全国范围开展统一的5G网络建设将成为现实。

（2）业务可行性

国家网络强国战略中，明确要求各级政府机构的相关业务专网逐步向政务外网、政务内网进行归集，政务网络向着移动端覆盖也必将成为现实。同时，政府相关信息化业务系统也朝

着数据统一共享、平台集约化建设方向发展，业务平台的集约化，也将促进承载网络的集约化建设。因此，构建高速、移动、泛在、安全的新一代的信息化基础设施，服务于公共安全、生态环保、民生服务、生产加工、交通运输等多个行业，将成为广电网络运营商重要的业务发展方向。

（3）成本可行性

与基础电信运营商相比，广电网

络运营商具有明显的后发优势。基于700MHz频段，运用5G技术，实现面向政府、产业的移动网络覆盖时，不

仅能够保证移动通信网络的整体性能，同时能够在全国范围实现最小的资金投入，在最短的时间内实现最大、最快的网络覆盖。

（4）安全可行性

站在广电网络运营商角度，完全可以将700MHz频段的5G网络打造成政府和行业专属移动通信网络。一方面，只向政府机构、事业单位工作人员提供专属的大带宽移动通信网络；另一方面，只向工业、农业、生态领域提供窄带、大链接、低延时、高可靠的物联网覆盖专属网络。

1.3 利用700MHz频段建设5G

网络的优势分析

1.3.1 频段优势700MHz频段具有信号传播损耗低、覆盖广、绕过障碍物能力强、组网成本低等优势特性。运用该频段进行5G网络组网过程中，信号可实现大范围覆盖，能够有效地实现建筑物内信号覆盖，避免了网络建设过程中进行大量的室内微基站建设。

1.3.2 时效优势与传统电信运营商5G网络建设相比，在同一区域内700MHz频段的

·智能融媒体专栏·

运营商5G基站数量可媲美2G基站数量，相关站址均具有良好的铁塔资源，广电网络运营商在相关站址也有光纤接入资源，能够在全国快速形成网络规模化覆盖，具有业务先发优势。

1.3.3 投资收益优势在投资方面，在同一区域内进行5G网络覆盖，700MHz基站数量与2.6GHz基站数量相比，可达到1:10的站址配比。因此，在相同基站设备配置情况下，700MHz基站建设成本约为2.6GHz基站建设成本的十分之一。同时，在后期运维方面，投入的人力、

时间、财力均大幅度缩减，呈现明显的投资优势。

在收益方面，截至2019年3月，移动、电信、联通4G终端用户数量分别为7.19亿、2.26亿、2.51亿。在5G时代，运营商受5G网络建设资金投入及新基站站址建设、室内微基站建设的掣肘，在2022年前很难形成覆盖全国的广域5G网络，5G与4G并存的NSA网络将长时间伴随运营商业务运营。而针对中国广电来说，通过建设国家公共安全5G网络服务体系，可以直接锁定国内9000万共产党员（5000万财政供养人员），能够在党政领域快速发展1亿优质用户。另外，在偏远城镇、农村、林区、山区、河流流域附近，运营商4G、5G网络更难抵达，在小区管道井中，运营商高频段信号也难以穿通，是广电网络运营商开展物联网建设的最佳途径。

因此，在5G时代，广电网络运营商完全可以用十分之一的运营商建网成本，占领全国10%的4G中高端用户群体并具备大规模物联网组网能力。只要中国广电争取到公共安全5G网络的建设资格，就能够取得良好的

77

聚焦·智能融媒体专栏·

运营商投资收益。管理、移动边缘应用规则和需求管理；2 基于5G的国家公共安全建设移动边缘编排，实现移动边缘应服务网络建设内容用在全局范围内的部署和实例化标准化；建设虚拟基础设施管理等功能模在5G网络整体建设过程中，涉块，实现基础设施的虚拟资源统一分及核心网、承载网、接入网、接入终配、管理、配置及虚拟资源性能和故端和业务支撑平台五方面内容。在通障的收集与上报。从而面向政府应急过700MHz频段建设面向国家公共安通信、物联网数据采集、视频会议等全进行服务的5G网络时，在进行上述诸多方面提供与业务要求匹配的移动五方面内容建设的同时，广电网络运边缘计算服务能力，更好地为政府公营商需要重点考虑计算能力、网络支共安全提供网络服务。

撑能力、终端和安全等方面的强化建2.2 网络支撑体系建设

设。

5G承载网络是为5G无线接入网2.1 计算能力体系建设

和核心网提供网络连接的基础网络，在计算能力方面，主要由核心网不仅为网络连接提供灵活调度、组网和边缘计算节点两个方面组成。“中保护和管理控制等功能，还提供带宽、国广电5G试验网建设总体方案”中，时延、同步和可靠性等方面的性能保障。5G承载网络主要包括转发平面、明确表示国内广电5G试验网建设过程协同管控、5G同步网三个部分，支持中，核心网建设节点为北京及南京，差异化的网络切片服务能力。5G网络其余各省实验网络通过传输承载网络切片涉及终端、无线、承载和核心网，实现与核心网之间的通信与调度。

需要实现端到端协同管控。通过转发在移动通信过程中，时延主要来平面的资源切片和管理控制平面的切自空口时延、承载网时延及核心网时片管控能力，可为5G三大类业务应用、延三个方面，三者在通信时延方面的移动内容分发网络互联、政企客户专大体占比为25%、20%与55%，主要线以及家庭宽带等业务提供所需服务时延源于核心网时延。5G网络通过采等级协议保障的差异化网络切片服务用超短帧等技术重点解决了空口时延能力。

问题，通过路由跳数少的极简网络组目前，国内广电网络运营商双向网方式降低承载网络时延，通过移动接入网络结构多为树状网络，承载网边缘计算、终端直接通信方式规避核络多为环状网络，应用层面多为IP网心网时延。在广电网络开展5G实验网络。基础网络结构上与5G网络要求的建设初期，所有经核心网转发的信令极简网络存在差距，业务应用层面上与数据通过国干网络传输，路由跳数也不具备SDN（软件定义网络）等虚多，将有较大的时延。

拟化功能。

因此，省级广电网络运营商应依因此，为了提高广电网络对5G托各自数据中心，建设移动边缘主机、业务的承载能力，除了建设高容量的移动边缘平台管理，实现移动边缘平极简网络外，还要实现各网元软/硬台网元管理、移动边缘应用生命周期

件功能分离，初步实现网络的虚拟化。

78

《有线电视技术》 2019年第11期 总第359期

进而部署NFV（网络功能虚拟化）和SDN组件，实现网络的软件化转型，具备端到端的业务编排能力。最终依托5G网络的切片功能，实现每项业务能够依据其带宽需求、时延需求、链接需求、可靠性需求等相关特点，匹配合理的网络切片。

2.3 终端接入体系建设

公共安全网络在为政府各类工作人员提供移动终端接入服务的同时，也要具备随时可向有线数字电视机顶盒、互联网电视机、轨道交通车体内电子屏、电梯间电子屏、公共场所信息服务屏、室外大屏等众多公共场所电子屏进行信息投放的能力，从而在发生影响社会公众日常行为的公共安全事件时，能够第一时间向公众进行信息覆盖与预警，提升公共安全事件应急响应效率，降低公共安全事件处理障碍。

2.4 安全服务体系建设

建设公共安全网络最为重要的就是如何保障整个体系的安全、可靠。基于700MHz频段5G网络无论是从技术上、还是从管理上都有利于加强网络的安全管理，能够按照“统一网络服务、统一平台接入、统一集中管控、统一标准规范”的原则进行统一规划。

首先，700MHz频段为专用通信频段，在出现公共安全事件时，不会发生网络流量突增而导致的网络拥塞事件发生，能够保证公共安全网络的高可用性。

其次，700MHz频段只服务于政府相关部门，不向社会公共开放使用，每一张入网的SIM卡都有清晰的人员标签，在终端接入网络时，匹配人员

下转第82页

聚焦运营商·智能融媒体专栏·

给哪个应用。然后数据被传递到该终端所在的基站网络，基站网络通过下行链路将数据发给相关基站，基站控制器再将数据传送到物联网终端。

上行链路中，终端上的应用程序将数据提供给终端服务层。服务层增加了路由信息到应用程序中的数据，这样客户端可以获知数据由哪些应用产生。数据和路由信息被传递给MAC层和物理层发送到基站。基站把接收到的上行数据，通过基站网络发送给负责该终端的服务提供商。为200 kHz，子信道宽度为12.5 kHz。

（5）全双工通信。

（6）灵敏度高，覆盖半径大。（7）基站容量大，单个蜂窝可以容纳20万终端。

（8）功耗极低，典型发射功率为1000mW。

（9）传输距离远，适合复杂地形和城市环境。

（10）支持定位和授时功能。

系统架构，通过基于认知Wi-Fi技术的无线宽带系统，可以很好地支撑视频监控、视频点播组播等业务的实现。窄带系统可以与NB-IOT或LoRa技术实现并存，基于软件无线电技术实现系统的抗干扰和稳定性，并支持定位和授时功能。依托现有网络基础，开展智慧广电业务，将大大拓展广电网络的服务范围，提升广电的行业竞争力，推动广电向多元化数据业务方向发展，进而带动整个广播电视行业业务的全面升级和优化。

参考文献

[1]李国政.基于广电融合网构建物联网及其发展方向[J].广播与电视技术，2017，44（8）.[2]Kai-Hsiang Ke, Qi-Wen Liang, Guan-Jie Module for Campus-Scale Monitoring. 2017 Information Processing in Sensor Networks (IPSN).[3]钟方伟,周平,马斌．浅谈物联网关键技术的发展与应用[J].电脑知识与技术, 2017,13(30).CATV

5 总结现有物联网代表技术，如eMTC、NB-IOT和LoRa等，具备低功耗、广覆盖、低成本以及海量连接的特点，

4.2 系统特点

（1）使用广播电视频点之间的保护间隔频段，可以充分利用现有的频谱资源，提高频谱利用率。

（2）不同地区，可以采用不同的频谱，支持全国不同频点漫游。

（3）支持频点的自适应调整。（4）采用超窄带技术，频段带宽

可解决物联网覆盖距离和功耗的问题。Zeng，et al. A LoRa Wireless Mesh Networking 但是广电业务具有视频等宽带业务属性，广电物联网系统应具备同时支持宽带和窄带业务的能力。本文提出一种融合宽带和窄带系统的广电物联网

16th ACM/IEEE International Conference on 上接第78页

活体识别技术，能够最大程度保障入网设备合法可控。

再次，可在平台侧依据人员职务及事件发生时的需求，建立长期或临

政务外网及政务内网进行归集，政府类专网接入业务规模将逐步缩减。因此，广电网络运营商在各地积极争取政务外网、政务内网的建设过程中，一定要参考文献

[1] Kruger, Lennard G. First Net's Nationwide Public Safety Broadband Network Moves Forward[R].Library of Congress.Congressional Research Service, 2017, CRS Insight,IN10682.[2]毛新军.“PS-LTE”宽带集群建设大潮已经到来[OL].ICT新视界，2016(9).

[3]姚尧. 抢占5G标准“制高点”[J].中国经济信息，2018(13).

[4]张荣清. 财政供养人员总量只减不增[J]. 中国机构改革与管理, 2017(1):23.

[5]钱肇钧,李伟,方正等. 市区场景下700MHz,1.9GHz和2.6GHz频段路径损耗模型及对比分析[J]. 数字通信世界, 2016(2):58-62.[6]郑青. 车载自组网在人防应急移动指挥中的应用[J]. 中国新通信, 2015, 17(19):68-68.[7]黄凯奇,陈晓棠,康运锋等.智能视频监控技术综述[J]. 计算机学报, 2015, 20(6):1093-1118.[8]郭帅.浅析大数据特点及发展趋势[J].信息与电脑(理论版), 2016(2):25-26.

[9]邬贺铨.发展数字经济, 建设网络强国[J].

时通信群组，并依托5G网络切片功能，看到，随着5G移动通信网络的到来，移动政务外网、移动政务内网必将成实现政府数据类业务的互相独立。

为现实，广电网络运营商需要从国家、最后，在技术管理上，针对统一

地方多维度、多层次入手，建设基于的网络与平台，更容易从终端、网络、

700MHz频段的国家公共安全5G服务平台、应用、数据等多个维度进行相

网络试点，将移动政务外网、内网、应互匹配的安全策略配置，构建立体安

急通信广播网络、视频监控网络，城市全防控体系。

物联网络等与政府相关的移动通信网3 总结按照网络强国战略等相关文件要求，政府行业的各类专网业务将逐步向络统一纳入广电网络运营商网络服务体系。从移动宽带通信角度夯实党的喉舌地位，做好新时期的舆论宣传，同时为5G网络运营带来持续、稳定的收益。领导决策信息, 2017(5):4-5.CATV

82

《有线电视技术》 2019年第11期 总第359期