主頁(yè)（http://www.130131.com）：新增D2D/群組通訊功能　LTE成公共安全通訊利器

LTE應(yīng)用觸角將延伸至災(zāi)害救援領(lǐng)域。3GPP自LTE第十二版(Release 12)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始，加入裝置對(duì)裝置(D2D)與群組通訊等新規(guī)格，可在基地臺(tái)因?yàn)?zāi)害破壞無(wú)法連結(jié)核心網(wǎng)路時(shí)，透過(guò)鄰近終端裝置間的直接通訊，增進(jìn)救災(zāi)效率。

資策會(huì)MIC產(chǎn)業(yè)分析師鐘國(guó)晉

新增D2D/群組通訊功能　LTE成公共安全通訊利器 近年來(lái)全球暖化、恐怖攻擊、極端氣候等問(wèn)題頻傳，能提供關(guān)鍵任務(wù)(Mission Critical)需求之公共安全通訊系統(tǒng)已受到各國(guó)政府的重視。  

傳統(tǒng)的公共安全通訊標(biāo)準(zhǔn)主要包括美規(guī)的Project 25以及歐規(guī)的TETRA，這些標(biāo)準(zhǔn)系針對(duì)各種緊急應(yīng)變功能而設(shè)計(jì)，因此具有可靠性高、支援群組通訊、涵蓋范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。  

然而，Project 25或TETRA皆屬于窄頻的公共安全通訊標(biāo)準(zhǔn)，且需要專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行架設(shè)的客制化系統(tǒng)，因此對(duì)于未經(jīng)訓(xùn)練的民眾而言并不容易操作。  

為了催生普及化、支援寬頻傳輸?shù)墓�共安全通訊�?biāo)準(zhǔn)，第三代合作夥伴計(jì)劃3GPP (3rd Generation Partnership Project)從Release 11開(kāi)始，在長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)LTE(Long Term Evolution)商用通訊標(biāo)準(zhǔn)中加入公共安全的規(guī)范，使未經(jīng)訓(xùn)練的民眾皆能以市售之智慧型手持裝置進(jìn)行寬頻關(guān)鍵任務(wù)通訊。  

以火災(zāi)救援為例，為了讓搜救人員能瞭解現(xiàn)場(chǎng)的狀況，需要“即時(shí)傳送”火場(chǎng)的圖片給消防單位相關(guān)人員。以一張2MB大小的圖片為例，以傳統(tǒng)的TETRA系統(tǒng)需要約14分鐘的傳輸時(shí)間，但使用3GPP的LTE通訊系統(tǒng)卻僅需1.5秒，可知LTE的寬頻特性能夠滿(mǎn)足“即時(shí)傳送”的目標(biāo)。  

此外，透過(guò)LTE通訊系統(tǒng)傳送即時(shí)影像資料，相對(duì)于傳統(tǒng)的TETRA系統(tǒng)，能夠在低時(shí)延的情況下傳輸解析度更高的即時(shí)影像，有利于搜救指揮人員更精確瞭解現(xiàn)場(chǎng)狀況，進(jìn)而有效掌握救援進(jìn)度。  

提高公共安全終端裝置之發(fā)射功率  

在3GPP所規(guī)范的LTE導(dǎo)入頻帶中，Band 14(758~768MHz，788~798MHz)已被美國(guó)及加拿大作為公共安全之用。為了擴(kuò)增上傳訊號(hào)的涵蓋面積，并減少基地臺(tái)的布建數(shù)目，3GPP在制定公共安全通訊的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，首先考慮終端裝置使用較一般智慧手持裝置更高的發(fā)射功率，然而過(guò)高的發(fā)射功率將會(huì)干擾其他終端裝置，因此仍需規(guī)范發(fā)射功率的上限值。  

在3GPP 的Release 11標(biāo)準(zhǔn)中，主要是將終端裝置在Band 14的功率上限規(guī)范在31dBm(1.25W)，為一般智慧手持裝置的功率上限23dBm(0.2W)的6倍(一般大型基地臺(tái)的功率約在40W，相當(dāng)于46dBm)，如此可將上傳訊號(hào)的涵蓋面積擴(kuò)增為3倍，使基地臺(tái)的布建數(shù)量能減少66%。  

終端裝置間可進(jìn)行直接通訊  

若某區(qū)域發(fā)生地震、土石流等天然災(zāi)害，網(wǎng)路基礎(chǔ)設(shè)施可能遭受到破壞，使得該區(qū)域的基地臺(tái)無(wú)法與核心網(wǎng)路(Core Network)進(jìn)行連結(jié)，因此形成通訊盲區(qū)。  

若能透過(guò)終端裝置間D2D(Device to Device)通訊傳輸，發(fā)揮鄰近終端裝置間“守望相助”的功能，將可改善通訊盲區(qū)之問(wèn)題，增進(jìn)救災(zāi)效率。  

根據(jù)3GPP在Release 12之前所制定的標(biāo)準(zhǔn)，終端裝置間的資料傳輸皆依循傳統(tǒng)LTE訊號(hào)傳輸路徑，亦即需透過(guò)核心網(wǎng)路進(jìn)行傳送。為達(dá)成終端裝置間“守望相助”的功能，3GPP在Release 12開(kāi)始加入D2D的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，也就是采取鄰近服務(wù)ProSe(Proximity Services)的方式，使終端裝置能藉由探索(Discovery)發(fā)現(xiàn)其他終端裝置，以便進(jìn)行終端裝置之間的資料傳輸，而毋需和先前一樣仰賴(lài)核心網(wǎng)路。  

ProSe包含直接通訊(Direct Communication)模式及區(qū)域路由(Locally Routed)模式，其中直接通訊模式允許終端裝置彼此間直接進(jìn)行資料傳輸，并不需要透過(guò)基地臺(tái)進(jìn)行資料轉(zhuǎn)傳的工作；區(qū)域路由模式則是指終端裝置之間經(jīng)由基地臺(tái)協(xié)助資料轉(zhuǎn)傳，但不需要將資料回傳至核心網(wǎng)路。  

直接通訊模式可確保搜救人員或?yàn)?zāi)區(qū)民眾，在基地臺(tái)訊號(hào)涵蓋范圍外仍能進(jìn)行資料傳輸。若終端裝置皆位于某個(gè)基地臺(tái)訊號(hào)涵蓋范圍內(nèi)，則可透過(guò)區(qū)域路由模式進(jìn)行資料傳輸。相較于直接通訊模式，在區(qū)域路由模式下，由于基地臺(tái)能作為資料傳輸?shù)臉蛄�，終端裝置間有較大的通訊范圍；且基地臺(tái)可扮演各終端裝置間的射頻資源管理者，能有效協(xié)調(diào)終端裝置間的干擾。因此可知，在不同的使用情境，直接通訊模式及區(qū)域路由模式均有其應(yīng)用之價(jià)值與必要性。 

此外，若要擴(kuò)增ProSe的訊號(hào)涵蓋范圍，3GPP在Release 13更允許終端裝置作為訊號(hào)傳輸?shù)闹欣^站(Relay)，將基地臺(tái)或終端裝置之發(fā)射訊號(hào)的涵蓋范圍做進(jìn)一步延伸。  

藉由群組通訊集結(jié)眾人力量  

在公共安全的應(yīng)用中，若要使更多搜救人員能同時(shí)瞭解現(xiàn)場(chǎng)的狀況，傳統(tǒng)的公共安全通訊標(biāo)準(zhǔn)必須支援群組通訊(Group Communication)的功能，以“一呼百應(yīng)”的方式進(jìn)行一對(duì)多的資料傳輸。但3GPP在Release 12之前的標(biāo)準(zhǔn)僅支援用戶(hù)間“一呼一應(yīng)”的通訊模式，為了讓LTE通訊系統(tǒng)也能執(zhí)行群組通訊的功能，Release 12開(kāi)始加入群組通訊的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。  

LTE的群組通訊是采用單點(diǎn)傳播(Unicast)、群播(Multicast)或廣播(Broadcast)的方式，將特定終端裝置的資料傳輸給群組成員之其他終端裝置。調(diào)度臺(tái)專(zhuān)責(zé)群組成員的設(shè)定及管理，群組內(nèi)的終端裝置可使用多種應(yīng)用服務(wù)(如文字、語(yǔ)音、影音、資料傳輸)，并由外部的群組通訊系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器對(duì)各種應(yīng)用服務(wù)進(jìn)行管理及控制。  

如前述，為了擴(kuò)增群組通訊的有效范圍，3GPP在Release 13在群組通訊標(biāo)準(zhǔn)也加入中繼站的使用，以有效減少群組通訊的盲區(qū)。  

透過(guò)孤立或移動(dòng)基站確保通訊不斷線  

當(dāng)天然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，可能會(huì)發(fā)生某區(qū)域的基地臺(tái)無(wú)法與核心網(wǎng)路進(jìn)行連線，但有些基地臺(tái)本身并無(wú)損壞，此時(shí)這些功能仍正常的基地臺(tái)稱(chēng)為孤立基地臺(tái)(Isolated Base Station)。  

為了使孤立基地臺(tái)能在無(wú)法與核心網(wǎng)路連線時(shí)，仍能獨(dú)立服務(wù)其涵蓋范圍內(nèi)的使用者，3GPP在Release 13開(kāi)始加入了Isolated E-UTRAN Operation for Public Safety(IOPS)的標(biāo)準(zhǔn)，使孤立基地臺(tái)能以區(qū)域路由模式進(jìn)行服務(wù)；抑或是在通訊盲區(qū)建置移動(dòng)基地臺(tái)，以微波通訊系統(tǒng)當(dāng)作后置網(wǎng)路(Backhaul)與核心網(wǎng)路溝通，以擔(dān)負(fù)當(dāng)?shù)氐墓�共安全通訊服�?wù)。  

緊急任務(wù)語(yǔ)音通話(huà)支援群組通訊  

2014年6月，日本電信業(yè)者NTT DOCOMO已提供藉由LTE通訊系統(tǒng)傳輸語(yǔ)音封包的服務(wù)，亦即所謂的LTE語(yǔ)音服務(wù)VoLTE(Voice over LTE)，比傳統(tǒng)的網(wǎng)路電話(huà)有更高的服務(wù)品質(zhì)QoS (Qualify of Service)。然而，VoLTE也采用“一呼一應(yīng)”的通訊模式，并不符合緊急任務(wù)所需的群組通訊功能。  

為使LTE通訊系統(tǒng)也能支援群組通訊的語(yǔ)音通話(huà)，3GPP基于Release 12的D2D及群組通訊等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)始在Release 13制定緊急任務(wù)一按通MCPTT(Mission Critical Push to Talk)的標(biāo)準(zhǔn)。  

MCPTT使用半雙工(Half-Duplex)的群組通話(huà)方式，當(dāng)使用者在終端裝置按下通話(huà)鈕后，群組通話(huà)會(huì)在短時(shí)間內(nèi)(約5秒內(nèi))建立，以符合緊急任務(wù)的需求。  

此外，率先按下通話(huà)鈕的使用者即取得群組通話(huà)的發(fā)言權(quán)(Floor)，且在該使用者的發(fā)言期間，群組內(nèi)的其他使用者僅能傾聽(tīng)其發(fā)言，并且必須等到該使用者松開(kāi)通話(huà)鈕后，才能釋出其發(fā)言權(quán)。  

由于MCPTT包含了D2D及群組通訊等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，相較于傳統(tǒng)的Project 25以及TETRA系統(tǒng)而言，其訊號(hào)涵蓋范圍能更有效深入通訊盲區(qū)，以提升救災(zāi)群組成員之間的通訊效率。  

鄰近服務(wù)及群組通訊為公共安全通訊核心  

為了能減少通訊盲區(qū)，3GPP在標(biāo)準(zhǔn)制訂上透過(guò)鄰近服務(wù)的方式，在核心網(wǎng)路無(wú)法順利連線的情況下，仍有能力進(jìn)行終端裝置之間的資料傳輸；并搭配群組通訊的模式，使更多搜救人員能掌握現(xiàn)場(chǎng)的狀況。  

觀察3GPP在公共安全的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可發(fā)現(xiàn)提高發(fā)射功率、采用區(qū)域路由模式之孤立基地臺(tái)等技術(shù)，皆是基于減少通訊盲區(qū)的范圍所設(shè)計(jì)，而緊急任務(wù)一按通則是根據(jù)群組通訊的架構(gòu)做延伸。  

由此可知，3GPP所制定的公共安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，均聚焦于兩種技術(shù)特性：減少通訊盲區(qū)及具備群組通訊的功能。相信在未來(lái)，3GPP的公共安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)仍將基于上述兩種技術(shù)特性，使通訊系統(tǒng)能提供無(wú)所不在的高品質(zhì)群組通訊服務(wù)。  

R14標(biāo)準(zhǔn)將支援緊急任務(wù)影像/資料傳輸  

在公共安全的應(yīng)用中，由于搜救人員需清楚瞭解現(xiàn)場(chǎng)的狀況，因此有緊急任務(wù)的影像及資料(如多媒體、檔案等)傳輸需求。  

相較于傳統(tǒng)的TETRA系統(tǒng)，LTE通訊系統(tǒng)能夠傳輸?shù)蜁r(shí)延、高解析度的即時(shí)影像。  

由此可知，3GPP在Release 14的標(biāo)準(zhǔn)將關(guān)注于緊急任務(wù)的影像及資料傳輸，并能支援大規(guī)模的群組通訊(5,000個(gè)終端裝置)以整合救災(zāi)資源。  

(本文作者為資策會(huì)MIC產(chǎn)業(yè)分析師)