5G時代的到來!什麼是不為人知的專網通信

在很多人眼中,專網通信是一個低調、神秘、小眾的領域,很多人甚至根本沒有聽說過。

其實,專網通信就是專用無線網絡通信。一提到無線通信,首先想到的就是手機,還有經常被拉出來痛罵的三大運營商。那麼,什麼是專用無線網絡通信呢?簡單來說,專用無線網絡通信,就是為專業用戶提供無線網絡通信服務。在我們的圈子裡,一般簡稱為專網。這也是為了和運營商的網絡(也就是公網)進行區分。

事實上,專網的含義很廣,並不僅限於無線網絡,有時候也包括有線網絡。不過,大部分情況下,都是指無線網絡。

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專網面向的專業用戶,指的是哪些人呢?

這些專業用戶包括:軍隊、政府、警察、鐵路、地鐵、電力、石化、機場、港口、礦山、水利等不同的行業用戶。也就是說,專網一般是不給普通老百姓用的。專網承載的業務,一般都涉及安全,因此建設這些網絡並不以盈利為主要目的。保證業務安全保密和網絡穩定可靠,才是專網的主要目標。

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專網通信的業務特點:

專網的業務,包括語音和數據還提供的應急通信、指揮調度、日常工作通信等服務。除去專用的數據網,其他專網都是以語音業務為主。即使能夠在網絡中同時傳輸語音和數據,語音的優先級也是最高的。而且在未來相當長的時間裡,這個局面也不會改變。

有人會說,現在移動互聯網發展如此迅猛,運營商都難逃管道的命運,憑什麼專網還是以語音為主?其實,這也是專網的用戶對呼叫(請注意,這裡的呼叫包括了語音呼叫和數據呼叫)快捷性的要求決定的。請試想一下,是你敲字快還是按下PTT(Push-To-Talk,即按即說)直接說話快?答案顯而易見。在語音業務中,又以一呼百應的組呼業務最為重要。組呼建立時間,也成為專網最重要的指標之一。當然,由於技術進步,系統吞吐量不斷提高,專網的數據業務重要性也在不斷提升。在實際應用中,專網更多是被用來進行應急通信、調度指揮,語音的重要性仍然無法撼動。由於對安全性、可靠性、穩定性及其突出專用性和個性化服務,為各行業主業的發展做出了不可磨滅的貢獻。

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軍用專網通信的發展史

專網的誕生時間很早,甚至比公網還要早。下面,簡單講講專網的發展史。在專網用戶中,軍隊無疑是個大頭頭。他們也是最早使用專用無線的用戶。無線技術的出現,對軍事通信技術起到了革命性的作用。最早的軍用無線技術,無疑是滴滴答答的電報。我們在戰爭劇諜戰劇裡經常會看到。

但是電報這玩意很麻煩,要通信還得預先約好時間,找個條件較好的地方,然後架電源(當時的供電條件很差,野外更是困難),架天線(電報一般都是短波以上,要是長波,天線會很長,那得哭死),人工編解碼(是的,你沒看錯),滴滴答答的按……這還真是個大工程。二戰的時候,摩托羅拉公司搞出了便攜式的無線電話,幾十斤,一個人就能揹走。雖然通信距離短了些,但是方便呀!更何況,語音呼叫省掉了麻煩的人工編解碼過程,效率也大大提高。

於是乎,我們經常能在美軍二戰片裡,見到一個大兵抱著個有兩個大哥大體積的無線電話,狂叫火力支援的鏡頭。後來國民政府也引進了些,只不過很多成了解放軍的補給。建國後,我們國家借鑑了蘇聯和美國的技術,也能夠自行設計生產這樣的無線電話。這些無線電話機還有一個更響亮的名字——步話機。

《英雄兒女》中王成揹著步話機大喊“向我開炮!”的鏡頭,影響了幾代中國人。但是,老式的步話機使用的是模擬通信技術,保密性很差。據說對越自衛反擊戰的時候,由於越南軍隊使用的電臺很多都是中國支援的,我方的無線通話經常被竊聽,導致嚴重的洩密。後來特意找了一群溫州通信兵,用溫州話通話才達到了保密的效果。雖然這個故事未必是真的,但仍然顯示出模擬步話機的巨大缺陷。

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在80年代,中國和歐美有一段蜜月期,獲得了跳頻技術(CDMA也是用的跳頻技術)並消化吸收,再加上數字化時代的到來,通信的保密性得到了大幅提升。再到後來,隨著國家對軍隊信息化能力建設的重視,我們的軍事數據通信技術也得到了快速的發展。現在,我國包括C4ISR系統(指揮、控制、通信、計算機、情報、監視、偵察)在內的軍事通信技術處於世界先進水平。

民用專網通信的發展史

民用專網最早也是滴滴答答的電報。但正如前文所說,那玩意實在太笨重了,非專業人士根本就玩不轉。於是,簡單方便的語音通信,就成了普通民用用戶的希望。20世紀30年代,美國警察在汽車上裝上了電臺。只不過這個電臺是單工的,只能聽,不能發。要想向上級彙報,還是要找電話亭。二戰之後,無線技術有了大發展,語音雙工和半雙工通話已經不是問題,於是專用無線技術開始得到廣泛的使用。

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20世紀60年代,現代意義上的對講機在美國出現,後來在日本大規模發展。對講機的出現,使得無線專網的終端更為輕便,也使得更多的行業開始引入無線技術。20世紀70年代末,模擬集群技術出現。集群技術參考了蜂窩技術,能夠提供更加複雜的業務種類,適合更加專業的用戶的需要。我國在上世紀80年代初引入了對講機,一時間風靡大江南北,男女老幼無不為這種隨時隨地想說就說的新鮮玩意所吸引。在一段時間內,對講機是被拿來當手機用的。但是隨著時間的推移,對講機易受干擾,通話距離有限,通話保密性差的缺點也開始暴露出來。再加上手機網絡和固定電話網絡慢慢鋪開,對講機逐漸退出了公網市場,重新迴歸到它原本的角色上去。

模擬對講機也是目前存量最大的專用無線技術,市面上可以隨時隨地在各種場合見到它們的身影。但是,很多對講機實際上是非法使用的。因為我國規定,只有工作在409MHz上部分頻點,發射功率不大於0.5W的對講機才可以不用申請頻率。

模擬集群技術

80年代中期,我國引入了模擬集群技術,最先引入的應該是諾基亞的系統。集群這個術語是從英文“Trunking”翻譯過來的。這個詞本意是中繼,現在在港澳臺地區,集群系統一般都被稱為中繼系統。

我國內地引入這項技術時,也曾開會討論中文名稱。一位老專家說,這項技術並不是傳統意義上的中繼技術,所以建議考慮其他名字。後來經過討論,確定這項技術叫做集群技術。

集群系統能夠提供更豐富的業務,能夠提供更廣闊的覆蓋,這吸引了像政府、公安這樣需要更廣闊覆蓋的用戶。我國大概有三分之一的城市建設了模擬集群網絡,供政府或公安使用,這些網絡現在仍在運行。直到現在,我國除了公安部曾經發布過模擬集群的標準外,並沒有一個通用的行標。不過,隨著時間的沉澱,目前我國模擬集群的體制基本都是採用MPT1327信令。而且,隨著我國海能達等廠家陸續推出了國產MPT1327模擬集群系統,模擬集群的價格也終於降了下來。模擬集群每個頻點只能傳輸一路組呼,利用率很低。在一個三四線城市,無線頻率佔用較低的場景下使用還可以接受。在一二線城市這種無線頻率資源緊張的情況下,這樣的利用率逐漸讓人無法接受。

另外,模擬集群的數據業務單調的可憐。雖然可以傳輸一些簡單的短信,但是無論是字數還是效率都遠遠落後於當時已經普及的公網2G技術,至於分組數據業務,更是想都不要想。在IP化已經成為主流的今天,模擬集群已經嚴重落後。但是由於改造成本的問題,很多模擬集群仍然在繼續服役。不過同樣由於前文提到的模轉數的原因,模擬集群也即將推出歷史舞臺。公安部在其牽頭制定的PDT數字集群標準中,明確提到要能夠與模擬集群互聯互通並支持平滑升級。

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數字集群技術

數字集群技術起源於上世紀90年代,當時向國際電聯提交的技術體制有7種,來自美國、歐洲、日本、以色列。當時,我國還沒有能力提出我國自有的數字集群技術體制。

TETRA採用TDMA制定的數字集群標準,是第一個在制定之初就以調度指揮作為目標的數字集群標準(其他基本都是想搞公網沒搞成再改成專網技術)。這個技術也是全世界應用最為廣泛的數字集群技術,除了北美(主要是美國、加拿大)、日本(日本有其自己的數字集群標準)市場佔有率較低外,在其它地區基本都佔有優勢,在歐洲則是佔據統治地位。

在我國地鐵專用無線系統領域,TETRA則佔有絕對統治地位。另外,還有很多港口、機場、礦山、大型工廠等行業擁有自己的TETRA網絡。目前的數字集群設備基本都實現了IP化,並且基本都開放了接口,支持第三方廠家做二次開發。在業務上,支持半雙工的組呼和單呼,支持全雙工單呼,支持緊急呼叫、優先級呼叫、短消息、狀態消息、脫網直通(DMO)、單站集群、遙斃遙活、強插強拆、監聽、環境監聽等一系列複雜全面的調度指揮功能。


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