在确保公共安全机构在有效应对紧急情况处于最佳位置时，突破对关键通信的认知局限至关重要。应急服务当前使用的窄带技术是一种可靠的语音传输方式，但却不能满足不断增长的数据和视频功能的需求。
全球许多正在进行的项目，都采用移动宽带推进公共安全通信的发展。这些服务是围绕3GPP中标准化的关键业务服务而构建的，但是随着5G的发展，人们不断期望可以使用新标准下的功能，因此，这些问题值得详细探讨。
5G是下一代移动宽带。它的关键特性可以大致分为三个方面，通常用下图的三角形来说明。它的三个角分别是：增强型移动宽带（eMBB）、超可靠的低延迟通信（URLLC）和大规模物联网（也称为大规模机器型通信mMTC）。它们分别可以使数据传输更快、中断更少、大量设备和传感器之间的连接性成为可能。
在这三个角中，只有eMBB随着5G的推出而上线；另外两个角将在第2阶段规范（3GPP Release 16）的部分予以提供，该规范将于2020年生效。这意味着许多5G承诺的功能尚不可用，更重要的是，公共安全机构不太可能在一项新技术诞生之初就投入使用。空客SLC战略营销和技术负责人Ali Helenius认为公共安全不会成为5G的“第一批采用者”，是因为：“公共安全不是新技术的先锋。他们需要的是该技术足够成熟，且能够可靠地运行。”
当然这也并不意味着5G初期处于完全未开发的状态。Quixoticity的创始人Peter Clemons认为：不久之后，公共安全用户就可以“利用更快的下载速度”。但是5G的全部受益还需数年，届时公共安全用户将能够利用“更强大的网络可见性、增强且具有差异化的服务质量和网络切片技术”，但是“不太可能在2025年之前实现，除了极少数几个被政府优先考虑的公共安全市场”。
5G第一个版本已经向我们表明了eMBB的潜力，Clemons补充说，其完整功能“应该能够提供视频通话，更快、更准确地传输较大的文件，还能使用智能救护车等多个eHealth应用程序”。就“5G最终能给关键通信带来什么”这个话题而言，ETSI的首席技术官Adrian Scrase认为将是4个方面：高性能功能、高精度定位服务、可靠性和容量。
“高性能功能”将改变诸如“实时面部识别”之类需要低等待和高性能的功能。
公共安全用户可以从“定位服务”中获得改善。这些可能已经可用，但是它们还没有达到“我们希望它们达到的粒度级别”。5G将可让“精确定位到半米以内”。
关于“可靠性”，Scrase解释说“这是5G旨在提供的东西”，它将通过使用“真正集成的卫星组件” 尽可能覆盖陆地来及时补充，而反之卫星连接则是“事后考虑”。这样一来偏远地区也能负担得起，而不会过度降低性能。近地轨道系统将确保延迟率与地面网络没有太明显的不同。
为未来做准备
关键通信从现有的窄带服务完全过渡到LTE，再向5G过渡，可能需要很多年，但是移动网络运营商（MNO）可能从现在就开始建设基础设施。Scrase解释说，现在可以开始建立核心网，新功能可实现时就可对其进行扩展。“我们已经交付了5G第一阶段，从而实现了独立和非独立操作。新的无线电终端可以连接到现有的核心网，也可以连接到新的核心网，即：基于服务的体系结构为特征的网络。一开始不必将其完全虚拟化，但随着时间推移，可能会发展到完全虚拟。它可以是100％虚拟化的，也可能是部分虚拟化的，但是新的核心网络是提供网络功能的关键，而网络功能对于满足关键任务用户的需求至关重要。”
构建虚拟化核心网络可以帮助解锁所有5G功能，因为这种方法具有灵活性，允许使用商用硬件并可以更快地推出新服务。5G核心网一开始可能是部分虚拟的，最终才完全虚拟化。Quixoticity公司的Clemons建议，未来紧急服务可接入多个网络，并且可以根据事件的具体情况选用最合适的网络。这种虚拟化环境将有助于引入新功能，例如关键任务一键通（mission-critical PTT）。
网络切片
网络切片是另一个具有真正变革潜力的领域。ETSI的Scrase称，网络切片很重要，它将使公共安全机构拥有“精确性能的可预测性”。网络切片是关于确保服务提供商能及时为在特定地点正在执行的特定操作提供所需的功能。Scrase给出了一个例子：面部识别会议，该应用需要低延迟和高性能。可通过一个网络切片提供。在过渡到5G之前，您根本无法通过定制的网络切片提供您所能想到的特定应用程序。
网络切片是关键通信的关键问题，因为任何有关关闭现有窄带PMR系统，依赖移动宽带的讨论都引发了一场讨论，即：公共网络是否可以不间断地处理应急通信。Airbus公司的Helenius强调指出，网络切片如何为公共安全服务还是一片未知的领域。但是IHS Market的Ken Rehbehn指出，现有的一些程序已经朝着这个方向发展。他说：“支持ESN，FirstNet和SafeNet网络的机制结合了网络切片所必需的技术，可以将其视为5G的先驱。网络切片已经超出了我们如今对无线电操作认知范围，可以应对跨核心网络传输以及软件服务器中操作的挑战。”
但Rehbehn也认为，网络切片技术并不是使公共安全机构对使用公网更有信心的首要方法，这也是非常关键的。
“网络切片技术到来之前，就应该建立对公网的信心。从目前的情况来看，公共安全行业必须对现运行的LTE机制拥有信心。信心在增长，但仍未完全建立，因为在FirstNet推出的初期还存在一些问题。”
5G的功能之一是利用毫米波频率为移动设备用户提供令人难以置信的高数据传输速率（大于1GBps），但这个功能只有在非常特殊的案例中，才会对公共安全机构产生变革。Rehbehn解释说：“除非操作区域明确定义，并由可用的无线电网络提供服务，否则mmWave在关键通信中扮演重要角色的可能性很小。在28GHz下，即使采用波束形成机制，也很难传播。就5G即将推出的功能而言，更令人期待的是URLLC技术启用的功能。”
URLLC有望启用对峰值延迟性敏感的关键任务应用程序。这些功能对公共安全用户意味着什么？Clemons认为，这些功能对于开放诸如自动驾驶汽车、自动无人机和远程手术等未来场景至关重要。Rehbehn则认为URLLC最有前途的潜在应用之一是使用“增强现实技术”辅助消防员。他举例：把从传感器和视频中获取的信息进行融合后，可将增强视野呈现在消防员面罩内。这些信息可能包括：墙壁的轮廓、出口的路径以及建筑物的占用情况等等。这将是Qwake Technologies的C-THRU的增强版本。但他也提示，这种案例不太可能被大规模采用。如果您在无预算限制的情况下考虑“可能的艺术”，它就仅仅只是一个例子。
《5G神话：为什么持续连接是更好的未来》的作者William Webb 认为URLLC是一个令人困惑的术语，因为低延迟和超可靠性不一定需要同时存在。这是因为可靠性远比URLLC赋予的功能要高，它不能消除网络基站一些设计需求，如：没有单一故障点、对电源故障进行加固，以及有多条回程路径。毕竟，当您的整个网络都发生故障了，保证在正常操作条件下传送数据包的功能又有什么用？
当讨论5G网络在关键通信中的作用时，断开连接很重要，因为可靠性是弹性的基础，而低延迟可能无法为应急服务提供任何东西。
发展道路上的屏障
Webb说：短期内的发展屏障与功能无关，主要问题还是缺乏覆盖。公共安全能够完全依靠5G尚需很长时间。
举个例子，英国的首个4G服务于2012年10月在少数城市上线。根据上个月发布的政府公告，4G的地理覆盖率要到2025年才能达到95％。迄今为止，每一代移动宽带的发展速度比其前一代要快，但是一项服务在一个地区投入使用与达到一个可接受的地理覆盖水平之间的差距将持续数年，因此公共安全机构在中期内将无法围绕对5G的依赖来制定其战略。
这就是为什么政策和合同需要考虑5G，但要更要关注当今可用的标准。IHS Markit的Rehbehn指出，随着5G的发展，LTE功能不断成熟，当这项技术成为网络运营商产品的一部分时，应急服务机构“结合可扩展的语言”就变得非常重要，这样他们能够自由使用5G。我们回到覆盖问题，因为网络运营商在低密度人口区域支持这些频段的经济基础薄弱，因此机构将无法普遍接入大容量的5G网络，运营计划应假设该功能不可用。Rehbehn表示：“高性能的5G将受到地理覆盖范围的限制，被在不同水平能力运营的LTE海洋所包围”。
十年的进步
5G网络将为应急服务处理紧急情况解锁新的功能。然而短期内，从现有无线电系统到移动宽带的更广泛过渡是一项更严峻的挑战。转到LTE将是较具变革的一项飞跃，并且会使今后向5G过渡的进程变得更简单。公共安全机构应该注意5G是有限制的。ETSI的Scrase建议持有一种中立的观点。他重新审视了5G三角，认为“不太可能拥有高带宽同时，又拥有高可靠性和低延迟率”，除非网络性能达到极端。他最终指出，公共安全机构需要权衡以上三点（可靠性、延迟或带宽），哪一点在处理某种事件时能让其提供更好的解决方案，确保在与服务提供商的合同谈判中包括相关内容。
Clemons强调了现实前景的要性，但我们仍然可以对未来的前景感到乐观。他说：“短期内，全新解决方案的开发、安装和运营还具有危险性，因此，在5G推出初期，政府和公共安全机构需要投以密切关注。在这个阶段，错误会发生，网络会发生故障、服务有可能不能提供，任何事情都会发生。但是从长远来看，成千上万的资深技术且有奉献精神的人员和组织正致力于5G，5G的前景使我充满信心，到2030年的十年内，应该有可能为一个更好、更智能、更安全的世界。”
测试5G
2019年10月，Dense Air和都柏林消防队（Dublin Fire Brigade）使用5G专网在都柏林“智能港区”（Smart Docklands）地区进行河道抢救的紧急响应试验演示。演示中向第一响应人员提供摄像机，并调度无人机进行航拍。支持车上的指挥官可实时观看视频流，从而对现场情况有更准确的了解，并为执行救援任务的团队提供了更好的指导。
“智能港区”的项目管理和治理负责人Edward Emmanuel解释说，试验的成功突出了使用5G网络的低延迟优势。与使用4G LTE网络相比，视频流仅不能为地面救援人员和指挥车辆提供同级别的实时反馈和响应能力。“智能港区”是都柏林市议会的试验场地，合作伙伴正在继续尝试5G如何使城市更安全。
本文由郑岩女士译自TCCA，原作者Charlotte Hathway Sam Fenwick。文章代表了一种比较理性、务实的公共安全通信供应商的观点，对国内相关行业有较大借鉴价值。现刊载于此，供您参详。译文原载自TCCA中国分会，欢迎转载，转载请注明作者及译者。
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