2022年美国公共安全无线宽带网FirstNet的建设与启示 .pdf

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1、美国公共安全无线宽带网FirstNet的建设与启示来源：中国应急管理时间：2014-05-07 大 中小 浏览次数：91摘要 如何建设高水平的应急通信网络，为第一响应者提供可靠的保障，是世界各国共同面临的重大挑战。美国政府利用 4G-LTE 技术着力建设覆盖全国、面向全体第一响应者的公共无线宽带网-FirstNet，成为全球公共安全无线宽带无线专网建设的典范。本文从介绍FirstNet的建设背景入手，通过分析FirstNet拟解决的关键问题、建设目标、实现技术、业务功能、技术特点、建设资金和应用价值等方面的内容，研究FirstNet的组成要素和管理体制，以及对我国相关工作的启示。关键词 Fir

2、stNet；应急通信；公共安全；无线宽带网；4G-LTE；美国作为世界头号军事、经济、科技强国的美国，所面临的突发事件威胁的形势十分严峻。“911”恐怖袭击事件、卡特里娜飓风、波士顿爆炸案等天灾人祸给美国经济社会的发展带来了巨大的挑战和威胁。在突发事件应急处置的过程中，应急通信无疑担当着抢险救灾生命线的角色，但常规的商业通信网络在突发事件发生时，由于通信网络自身的损毁、电力供应的中断或者网络超载等多种原因，在关键时刻往往出现“掉链子”的现象，既无法满足政府应急通信的特殊需要，也不能满足公众在紧急时刻爆发式的通信需求。美国自然也不例外。尽管卫星通信、互联网、集群通信等在应急通信中发挥着不可或缺的

3、作用，但对于一个全国拥有280万第一响应人员（包括警察、交警、消防人员、医疗救护人员等）的超级大国来说，如何解决应急通信各自为战、划界而治的难题，建立起覆盖范围广、互操作性强、可靠性高、扩展性好的应急通信专门网络，一直是美国联邦和地方政府共同关注的重要议题。为了全面提升美国应急通信的保障能力和水平，美国政府于2012年初正式启动了规模宏大、影响深远、在全球具有示范意义的 FirstNet（全称为 First Responders Network，即第一响应者网络）项目的建设。这一项目的实施为建设全国性的应急通信网络提供了全新的思路和模式，为夯实应急通信基础、强化应急通信保障能力探索出了一条有效

4、的路径。这一项目目前正在全面推进之中，相关的做法和经验对正在面临同样需求的我国而言，具有一定的借鉴意义和参考价值。一、建设背景发生在 2001年的“911”事件，虽然已逐渐淡出人们的记忆，但该事件所造成的影响极其深远。在这次伤亡惨重的重大灾难事件中，消防队员的死亡人数多达343人，超过了“911”事件遇难总人数的1/10，造成如此惨剧的一个原因是应急救援人员所使用的应急通信系统没有发挥其应有的作用。时隔十多年，美国应急救援力量有了大幅度的扩充。据统计，全美目前有 280万第一响应人员，其中消防队员超过110万人，执法官员超过83 万人，应急管理人员为84万人，联邦政府从事保护服务的雇员约 10

5、万人，其他为从事公共安全工作的雇员。如此规模巨大的第一响应人员队伍，在缺乏统一、高效的现场第一响应通信保障的前提下，不但自身的生命安全处于巨大的威胁之中，而且对应急救援的成效也带来了重大的影响。尽管当今的信息通信技术发展迅速，但美国公共安全部门的信息通信装备和应用能力并没有与时俱进，远远落后于现代化的通信网络和商业设备。正如纽约警察局长凯利2012年在国会作证时所言，一位16岁少年所持有的智能手机远超过警员或副官所具备的无线通信能力。不仅仅是装备落后，更可怕的是，整个公共安全系统由成千上万个联邦、州和地方机构的小系统以碎片化的方式存在，独立管理的网络总数超过1万个，每个网络的用户数平均为200

6、0人左右。这样的存在方式不但使应急救援人员同时也使公众在遭遇诸如“911”事件以及卡特里娜飓风事件等重火灾难威胁时显得极度危险，而且不同类型的公共安全机构彼此根本无法进行通信联络。这种孤岛式、相互割裂而存在的信息通信系统既降低了公共安全官员决策指挥的有效性，也大大增加了通信系统本身的运行成本。美国政府从历次重大事件的教训中得出结论，建设全国一体化的应急通信无线专网对消除各部门之间的障碍、增强互操作性起到关键作用，使国家一线救援人员和公共安全机构之间的通信联络变得更为高效和安全。而且，利用4G-LTF 技术构建全国性的公共安全无线宽带网既可在发生重大突发事件时发挥关键作用，同时还可在日常工作中提

7、升公共安全管理的效率和水平，真正做到平战结合。因此，在全国范围内部署建设FirstNet的议题逐渐变成了共识。在经过多次反复论证后，2012年 2月 22 日，由奥巴马总统签署的2012中产阶级减税和创造就业法案（以下简称法案）明确提出将提供资金建设一个全国性的公共安全宽带网络的计划，从此拉开了FirstNet的建设序幕。法案明确，该网络由国家应急通信办公室会同商务部和司法部合作，以确保该网络能符合公共安全各类用户的需要。根据要求，全国公共安全宽带网将提供一个安全、可靠并致力互操作性的网络，以确保第一响应者能在处置突发事件时实现高效的通信。为此，美国政府决定提供极其宝贵D频段 20MHz 频率

8、资源用于公共安全网络，其中10MHz 为无线电频谱，另外10MHz 为目前授权给公共安全使用的频率。这20MHz 稀缺的频谱资源可以为应急响应者提供丰富的网络容量，以避免紧急状态下的通信拥塞，可以最大限度地保证现场第一响应人员的应急通信需要。二、FirstNet 概述从本质上来看，FirstNet是国会授权建立的一个全国性的无线宽带网络，旨在保障警察、消防队员、应急医疗技术人员以及其他现场应急响应人员之间在处置突发事件时进行高效的沟通，并能利用新技术来提高响应效率、保持社区安全及挽救更多生命。（一）FirstNet 的建设目标及拟解决的关键问题FirstNet建设要满足以下目标：可以满足全国公

9、共安全系统200 多万用户的现场应急通信和信息交互的需要；覆盖全美50个州和 6个领地的联邦、州、部落和地方政府组织，做到全面覆盖、无处不在；利用行之有效的美国无线网络基础设施，做到稳定可靠；保持足够冗余，应对各种情况的需要；对现存以及将来的任务关键型的公共安全系统实现全国性的互联名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 7 页 -互通；利用已有的数十亿美元的网络和开放标准的设备，做到低投入建设、低成本运行。作为全国性的公共安全网络，FirstNet拟解决多方面的关键问题，详见表1。（二）FirstNet 的实现技术FirstNet利用 700MHz 的频率实现全美范围内的

10、广泛覆盖，部分偏远地区利用卫星覆盖，以提供全国性的、完全互操作的数据和视频传输服务。公共安全部门能对网络进行完全控制，确保公共安全的网络“主权”。合作伙伴作为二级用户，在大多数突发事件发生时，可以由公共安全部门授权安排优先使用。这一网络并不是设计用来替代现有的公共安全网络，因为LTE 频段目前还不能提供公共安全所需要的任务关键型的语音服务，而陆地移动无线电语音服务将在很长的一段时间内继续成为公共安全的最后一道防线，但随着时间的推移，一些语音服务会逐步可用，FirstNet的作用和地位也将显得更为突出。FirstNet可以与现有的陆地移动无线电的基础设施部署在相同的地方，共享基础设施可以显著降低

11、成本和大大增强覆盖的范围。FirstNet作为一个致力于为数百万第一响应人员提供全国性的、高速的宽带网络，可为广大第一响应人员提供可以依靠和信任的网络以完成应急处置工作，即使是在条件最为恶劣的情况下也能进行。这一网络犹如一个力量倍增器，通过强化协作以有助于拯救更多的生命、保护财产和快速打击犯罪。FrirstNet之所以选择 4G-LTE 技术作为核心技术，是因为这一技术具备以下几个方面的应用优势，详见图1。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 7 页 -FirstNet作为全国性的网络，具有以下技术特点：通过多重网络，包括陆基、卫星和可部署的网络达到高可靠性和高冗余度；

12、提供丰富的公共安全所需要的任务关键型服务；加速构建并提高服务的可用性；能满足公共安全用户的应用、通信、优先权和控制需求；在信号无法覆盖或者覆盖不佳的农村区域，可延伸覆盖区域、扩展容量；可利用现有运营商的基础设施，降低建设和应用成本；可对FirstNet所拥有的频谱资源进行高效利用。（三）FirstNet 的业务功能从现场应急处置的业务需求来看，这一网络将为第一响应者作业提供以下各种业务功能，具体见表2。（四）FirstNet 的建设资金该项目以设立“公共安全信托基金”的方式从自愿资助频谱拍卖的收入中直接为以下优先级项目提供资金支持，具体设立以下基金支持项目。1.州和地方实施补助基金。法案确立了

13、补助计划，以协助州、地区、部落和当地的司法管理权用以识别、规划和实施最有效率和效力的方法以使用、集成基础设施、设备和其他与全国公共安全宽带网相关的体系架构，以满足本地司法管辖权所需要的无线和数据服务。高达1.35亿美元的资金由国家电信和信息管理局用于州、地方实施补助项目。2.网络建设基金。这一基金提供70亿美元由 FirstNet 用于部署和运行国家公共宽带网络，但不包括管理费用。3.研究经费。基金提供1亿美元，用于推进无线应急通信的标准、技术和应用的研发。4.下一代 9-1-1基金。基金提供 1.15 亿美元，用于 9-1-1 服务的部署和运行。5.其他研究基金。在保证所有之前的基金的优先权

14、外，额外提供2亿美元用以分配给国家科学技术研究所用于开展进一步的研究工作。（五）FirstNet 的应用价值FirstNet的建设和发展将为不同的参与主体带来独特的价值，主要表现在以下几个方面。1.公共安全部门：可以集成跨部门的通信服务，达到降低成本、提高效率和缩短响应时间的目的。2.无线通信运营商：可以有机会参与服务美国国家关键性的业务需求，扩展其用户、用量以及商业覆盖面。3.网络和手持终端供应商：可以有机会参与服务美国全国性的关键需求，可以增加其网络和手持终端的产品线，达到扩大销量、增加收益的目的。4.应用开发商：有机会开发新的应用以增加跨越全美的安全和保障，以增加产品线、用户基数以及销售

15、量。可以说，FirstNet项目的实施所产生的巨大投资将会产生十分可观的商业机会，关联各方将能够从中发现新的商业机会，赢得新的发展空间。三、FirstNet 的组成要素FirstNet作为一个支撑全国第一响应人员应急通信服务需求的庞大网络，需要综合考虑各方面的要素，形成较为完整的框架。FirstNet的要素框架由支持资源、支撑平台和用户需求共同组成，参见图2.名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 7 页 -（一）FirstNet 的支持资源为促进 FirstNet更好的发展，联邦政府给予了多方而的支持，不仅提供专门的频谱资源支持，而且提供LTE 技术及其基础设施的支持，

16、此外还专安排专项资金，并在构建公共私人部门合作关系方面予以了支持。具体的措施包括与国家、地区和地方运营伙伴筹划如何利用资源；启动需求建议书的流程；征求潜在供应商意见；充分利用现有的公共安全、运营商和公用事业基础设施。联邦政府希望，FirstNet项目能够与运营合作伙伴一起进行建设和运营，从而能有效降低公共安全的使用成本，并能解决人才保障等难题。（二）FirstNet 的支撑平台FirstNet建立起了专门的支撑平台，以确保全国范围内的互联互通和高容量用户需求，能支持优先接入、强化的公共安全等级，并通过陆基通信、可部署的通信和卫星通信实现全方位的覆盖，FirstNet支撑平台的建设主要围绕以下各

17、个方面展开：建立一个基于标准的LTE 平台；明确网络核心需求；测试和评估所需要的技术；探索与运营伙伴合作的选择；通过州一级层面了解覆盖需求；明确强化的需求。FirstNet的支撑平台主要通过以下多种方式强化公共安全等级的可靠性，详见表3。（三）FirstNet 的用户需求名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 7 页 -满足用户需求是 FirstNet的根本目标，用户的需求包括州和地方的管理、一键通话和分组调度、任务关键型语音、Web接入、现存和新数据应用、非任务关键型语音以及低总成本等。为了满足各方面的用户需求，主要从以下几个方面开展工作：与标准组织合作开展3GPP（第

18、三代合作伙伴计划）、一键通话、调度和任务关键型语音；VoLTE（Voice over LTE）正在推进，VoIP（Voice over Internet Protocol）继续使用（无切换）；大范围开发新的公共安全应用，以充分利用尚未开发的 LTE；州顾问推广项目并明确当地的管理标准和工作重点。四、FirstNet 的管理体制为了更好地推进 FirstNet的发展，法案对FirstNet 的全国性管理提出了较为明确的要求。（一）法案对FirstNet 管理的规定按照法案的规定，在商务部下属的国家电信和信息局下设第一响应者网络管理局（First Responder Network Authori

19、ty）。这一机构负责全国公共安全宽带网的部署，法案授权现存的公共安全宽带的频谱和700MHz 中的 D 波段频谱为该网络所用。第一响应者网络管理局在最小限度上确保使用和接入网络的全国标准，并发布开放、透明和富有竞争力的用以建设、运行和维护网络的需求方案说明书。与此同时，第一响应者网络管理局还要尽可能在经济可行的前提下负责平衡现存的商业无线网络基础设施以加快网络的部署，并要对与非联邦实体签署的合同监督，以确保建设、运行和维护好网络。为了实现“为全美第一响应者团体以及他们各自的公共安全组织提供全国性的无线服务”这一重要的使命，第一响应者网络管理局的角色和职责包括：通过高可靠性、集成的、全国性的宽带

20、无线通信网络来识别、量化及其表征第一响应者的需求；与州、部落和领地公共安全组织协作，共同定义地理覆盖的需求；编制一个全国性的网络计划，包括网络架构、覆盖范同、容量、服务、设备、互联互通和协调网络扩容的需求；与供应商、移动网络运营商一起启动开发和建设全国性网络基础设施的需求建议书流程；代表公共安全机构和其他第一响应用户进行集体采购；为所有网络用户和利益相关组织制订定价和计费计划；管理整体网络的运行并定义全国网络的不断演进，以持续满足或超越用户以及利益相关者的需求；为公共私营部门之间的合作开发新的模式。（二）FirstNet 委员会的组成和职责第一响应者网络管理局的管理由“FirstNct委员会”

21、负责决策。该委员会共有15 名成员，其中 3人来自国土安全部、总检察署和美国行政管理与预算局，其他12名成员由商务部长任命，至少有3名成员必须代表州、地方、部落或领土政府，并且至少有 3名成员具备公共安全领域的经验。此外，FirstNet 还将设立标准化的公共安全咨询委员会以帮助FirstNet 更好地履行职责。为了确保州、地方利益相关者的输入被认知，法案还要求在整个网络部署过程中必须同州和地方团体进行协商。FirstNet委员会负责制定战略决策，确保该网络成功的运行和日常的管理，具体的职责包括1：为公共安全网络建立涵盖面广泛的战略框架；确保全国范围使用的标准，并能接入到基于商业标准的网络；为

22、公共安全寻求规模经济，降低用户的使用成本；为长期降低成本和扩展功能争取最大的机会；整合联邦一线救援人员和公共安全相关的应用，以最大限度地扩展新网络的使用效率；确立收费体系，既要反映市场状况，又要确保FirstNet自身可持续发展。（三）FirstNet 委员会的任职要求根据法案规定，每一个委员会的成员必须在以下至少一个领域具备相关的专业知识，详见图3。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 7 页 -除了实质性的技能要求之外，法案还对FirstNet委员会规定了额外的要求：3 个董事会成员必须代表州、地方、部落和领地的集体利益；3个董事会成员必须曾担任公共安全专业人员；委

23、员会成员必须体现地域和区域的多样性以及农村和城市的代表性。最后各委员会成员必须满足一定的总体要求。具体来说，每一个成员必须是美国公民，不能是代表他人利益的说客，也不能受雇于外国政府或者收取相应的款项。五、FirstNet 对我国应急通信网络建设的启示毋庸置疑，美国长期以来在应急通信基础设施建设和应用方面一直走在世界前列，但即使如此，仍然面临着复杂的形势和严峻的挑战。美国联邦政府之所以启动了这一声势浩大的工程，目的就是要为全美280万第一响应人员提供覆盖范围广、可靠性高、抗毁能力强的现场应急通信系统，最大限度地满足现场应急通信的需要。经过一年多的运作，FirstNet项目已取得了多方面的建设成效

24、，正在成为全球应急通信系统建设的新典范。然而，到目前为止，我国尚未部署建设全国范围的应急通信网络，尽管有成都、南宁等少数城市建成了城市性的应急通信网络，但都不是基于无线宽带技术建设的，与应急通信的发展需求有着较大的差距，目前有关应急通信无线宽带网络的理论研究和技术研发基本还处在空白状态。美国FirstNet项目对我国的启示主要有以下5个方面。第一，应将全国性的应急通信网络建设作为我国应急管理的重要基础设施予以部署。作为世界上人口最多的发展中国家，如何积极防范和有效应对各类天灾人祸的侵袭是各级政府和社会各界长期面临的挑战。我国第一响应人员总数有数百万至上千万，在缺乏最基本的现场应急通信网络基础条

25、件的前提下，如何保障一线人员的生命财产安全进而提升应急救援的成效是一个十分重大的课题。从国家层面来看，应将建设全国性的应急通信专门网络作为一项战略性的基础设施予以部署，由中央政府投入专门的资金予以建设，并能做到统一领导、统一规划、统一标准、统一管理和统一组织实施，为夯实我国应急通信的基础设施奠定坚实的基础。第二，应将应急通信专用网络和运营商的商业网络严格区分开来。由于运营商的商业网络在覆盖范围、优先级以及控制权限等诸多方面均无法满足应急通信的业务需要，因此必须摒弃“依靠运营商商业网络提供应急通信保障”的传统观念，围绕应急通信业务的实际需要定义应急通信专网的业务功能，并在建设标准、系统管理、安全

26、体系等方面制订出统一的规范，做到有计划、有步骤地推进实施。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 7 页 -第三，应以发展4G 为契机，大力推进基于4G-LTE 的应急通信专网建设。美国的实践证明，4G-LTE 是应急通信无线专网建设的首选技术制式，能满足应急通信多重的业务需要。我国当前正处在4G发展的初期，急需在用户开发、应用拓展以及终端研发制造等力方面取得大的突破，必须牢牢把握这一难得的历史机遇，将4G-LTE 技术引入应急通信领域，既为应急通信的发展提供可靠的技术支撑，又为4G-LTE 技术的应用推广创造新的机遇，做到4G-LTE 在商业领域和政府应急通信领域齐头并

27、进，共结硕果。第四，应充分调动运营商以及社会各界参与应急通信网络建设的积极性。尽管应急通信网络和运营商的商业网络有着根本性的差别，但运营商在应急通信网络建设方面仍然大有作为，政府主管部门应充分调动运营商参与应急通信网络建设的积极性、主动性和创造性，全面整合运营商的技术、人才和网络基础设施等资源，做到优势互补、资源整合。与此同时，还要加强通信设备制造商、软件开发商等合作，共同开发相关的终端和软件系统，为应急通信网络的建设和应用提供相应的支持。第五，应集中各方智慧，形成推进应急通信专网建设和发展的合力。美国为推进 FirstNet 项目的实施，专门成立了“FirstNet 委员会”，井对成员的代表

28、性、任职要求以及相应的职责作出了明确的规定。作为一项牵涉面十分广泛的系统工程，我国应急通信专网的复杂程度不亚于美国，必须集中各方智慧，组建有广泛代表性和巨大影响力的项目推进委员会，为项目的实施提供强有力的支撑。总的来说，建设高水平的全国性应急通信专网是我国应急管理事业发展的一项基础性工程，需要尽早部署、加快建设、大力推进应用，使其能够在应急管理实践中发挥更大、更好的作用。作者简介：姚国章，南京邮电大学管理学院教授。陈菲，南京邮电大学管理学院硕士研究生。陈建明，摩托罗拉系统（中国）有限公司全球政府事务部总监。赵刚，南京邮电大学管理学院硕士研究生。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 7 页 -