FirstNet操作框架与最佳实践

FirstNet介绍

FirstNet 全称为“First Responders Network”属于应急通信专网范畴，旨在解决警察、交警、消防、医疗等公共安全机构在应急通信方面“各自为战、划界而治”的难题。FirstNet是一个美国国会授权建立的范围广、互操作性强、可靠性高、扩展性好的全国性无线宽带网络，为公共安全领域的指挥决策和现场处置力量提供高效可靠的宽带无线通信保障，旨在为高效实施救援，减少财产损失，全力挽救生命，提供一年365天、7×24小时的宽带无线通信服务，为社会公共安全夯实通信保障基础。FirstNet Authority成立于2012年，是国会授权隶属于美国商务部(NTIA)的一个独立实体，负责全国范围宽带网络FirstNet发展，建设，运行，维护，确保公共安全无线宽带通信互联互通的权威机构。

为让大家更好地了解FirstNet并学习借鉴它的经验和教训，现将FirstNet近期大事件和关键里程碑整理如下:

01

2017年3月30日，通过公开透明的竞标程序，FIRSTNET权威机构正式宣布由美国AT&T公司主导的联合体来建设美国面向现场处置的第一响应人员的第一个全国性公共安全无线宽带网络(NPSBN)。

FIRSTNET 提供20Mhz高价值频谱(700Mhz Band14, 如图1)，并在第一个5年支付65亿美元用于支持该网络建设。

AT&T联合体 在合同期内投入400亿美元来建设，部署，运行和维护该网络，并专注于保证公共安全无线宽带网络的可行覆盖。

AT&T联合体在25年合同期内付给FIRSTNET 56亿2千5百万美元，保证FirstNetAuthority作为一个组织机构正常运行和资助无线宽带系统随着技术演进而不断更新。

AT&T 确保FirstNet的用户能够接入并使用该公司的所有电信网络资源，该资源价值1800亿美元。用户在FIRSTNET 700MHz Band14和AT&T 的150M Hz频谱的商业网络有优先等级的使用权。

02

美国规划和建设全国公共安全宽带无线网络FirstNet的同时，开始计划向下一代911应急通信网络过渡的立法，部署规划和实施。NG911是一个更强大的系统，通过与FirstNet结合，加快适应世界数字化发展趋势与缩小公共安全与民众的数字鸿沟，加强民众与现场第一响应人无缝沟通，提高公共安全事件响应效率。新技术的采用将变革公共安全业务与运作机制。

重构网络：NG911系统将取代国家目前的911基础设施，这些设施大多是由老式、不灵活和很快就过时的技术构成。

弹性网络：NG911提供一个更加强大、相联互通和可靠的信息化基础设施，并且在公共安全接警中心之间实现高效的数字化呼叫转移。例如在自然灾害时，一个公共安全接警中心的物理实体被损坏，紧急呼叫可以非常容易地从一个公共安全接警中心转移到另一个公共安全接警中心处理。

协作互通: 数字化的信息系统使得在公共安全接警中心之间的负载均衡变得更加容易，这对提升911系统的响应能力和多个机构协同处置突发事件至关重要。这不仅使得911系统更加强韧，还保证911调度员、执法部门、消防员和应急医疗人员可以获得更多的实时信息支撑。

适应数字世界: 新一代的911系统—NG911将使得民众和调度员分享现场的视频、图像和文字信息。同时NG911将能够与数字化的设备进行连接，如汽车的控制电脑、家用报警器、楼宇传感器和可穿戴式设备，这都是物联网的感知设备，用来采集数据和信息；这些数据和信息通过NG911路由到公共安全接警中心，然后通过FirstNet-公共安全响应人员使用无线宽带网络传送到现场第一响应人员。

NG911与FirstNet融合: NG911和FirstNet两个系统都将重要数据和信息分享给现场第一响应人员，同时两个网络相互补充并共享网络公共资源，如网络安全、位置服务、应用授权认证和用户身份管理程序等，两个网络的互补同时还增加了网络的覆盖。NG911和FirstNet两个网络在公共安全接警中心融合，当一个紧急呼叫在NG911网络发起开始，到公共安全接警中心受理，再通过FirstNet网络到现场第一响应人员的时间将极大地缩短。通过在公众、911公共安全中心和现场第一响应人之间直接交换丰富的多维数据和信息，实现数据和信息无缝对接，将极大增强公共安全的通信能力、信息共享水平。

NG911将为用户提供以下新的价值：方便911接警员和现场响应人员分享数字化的数据、视频、文字、图像、音频信息；为在呼叫高峰期间负载均衡提供更加可靠的系统；通过快速访问异地信息改善本地响应人员的安全；在网络共享和其它资源共享，例如GIS地图等，可以减少成本，提高效率。

FirstNet将为用户提供以下新的价值: 保证现场第一响应人员无线网络的高可用性；使公共安全机构之间的通信更高效以便更好地协同、协作；保障在紧急情况期间网络能在全国范围协调和支持，使其更加坚固、可靠；增强在应急处置中的情景感知能力。

1. FirstNet Authority 授权机构负责制定和使用接入网络的全国标准；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说明书；经济条件允许的前提下，负责协调现存的商业无线网络基础设施以加快网络的部署；对与非联邦实体签署的合同进行监督，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， FirstNet管理局的角色和职责包括：

1) 通过高可靠的、集成的、全国性的宽带无线通信网络来识别、量化表达第一响应者的应用需求。

2) 与州、领地和领地公共安全自组织协作，共同定义地理覆盖的需求。

3) 编制全国性的网络计划，包括网络架构、覆盖范围、容量、服务、设备、互联互通和协调网络扩容等。

4) 与供应商、移动网络运营商一起启动建设和开发全国性网络基础设施需求建议书的编制流程。

5) 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方制订价格和收费标准。

6) 管理整体网络的运行并决定全国网络的演进更新计划，以持续满足或超越用户以及利益相关者的需求。为公共/私营之间的合作开发新的模式。为了确保州、地方利益相关方的投入被认知，还要求 FirstNet Authority 授权机构在整个网络部署过程中，必须同州和地方团体进行充分协商。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。

7) 为公共安全网络建立涵盖面广泛的战略框架。

8) 确保在全国范围使用统一标准，并能接入到基于商业标准的网络。

9) 为公共安全寻求规模经济，降低用户的使用成本。

10) 为长期降低成本和扩展功能争取最大的机会。

1) 整合联邦一线救援人员和公共安全相关机构的应用，以最大限度地扩展和发挥新网络的使用效率。

2) 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。

FirstNet的决策机构是“ FirstNet 委员会”，委员会目前有17名成员，其中2人来自国土安全部、2人来自总检察署，２人来自美国行政管理和预算局，其他11成员由商务部长任命：至少有 3 名成员必须代表州、地方、部落或领地政府；至少有 3 名成员具备公共安全的经验。成员具备跨领域能力，包括四个方面的专家：公共安全(在联邦、州、地方以及部落公共安全或突发事件应急领域具备相应的知识和经验)、技术(必须精通有关宽带通信以及公共安全通信技术)、网络(必须具备建设部署运营商电信网络的专业知识)、财务(必须具备电信网络方面的财务和资金运作专业知识)。

FirstNet 在2013年１月设立了PSAC(Public Safety Advisoy committee) 公共安全咨询委员会以帮助 FirstNet 更好地履行职责，目前共43位成员组成包括代表所有的公共安全领域以及州，领地，部落和地方政府，具体职责：

为FirstNet提供公共安全方面的指导、信息咨询、各子领域专业知识以确保公共安全用户的需求、要求和操作能够被网络满足。

提供基于FirsNet概念开发各子领域专业应用的知识（比如政策、流程、技术和操作方法等）

为FirstNet提供建设、部署和运行全国公共安全宽带网(NPSBN)相关的初始文档、计划、报告；PSAC报告还包括各专业子领域相关信息共享的各政府部门间职责与管理权限。

组织日常会议，发布同步信息和更新FirstNet进展。

43位成员来自　(AASHTO高速公路和交通协会，APWA公共工程协会，APCO公共安全通信协会，IAF消防第一响应人，FCCA 林业保护通信委员会，GHSAC国土安全咨询委员会, IAB 紧急修复和响应，IACP:国际警察局长联合会，IAEM 国际紧急管理协会，IAFC:国际消防长官协会，ICMA 国际城市管理协会，IMSA: 国际市政信号协会，MCCA:主要城市警察局长联合会，MCSA: 主要乡村美国警长，ＭFCA: 大都市消防局长联合会，NACo: 县全国协会，NAEMT: 紧急医疗全国技术专家协会，NAEＭSP: 紧急医疗内科医生全国协会, NARC: 地区委员会全国协会，NASNA: 911州管理全国协会，NASCIO: 州首席信息官CIO全国协会，ＮASEMSO: 州紧急医疗官全国协会，ＮASTD: 州技术总监全国协会，NATOA: 通信官员和顾问全国协会，NCSL: 州立法全国协会，NCAI: 美洲印第安人全国协会，SEARCH:司法信息统计全国联盟, NCSWIC: 应急通信办公室，ＮCJA: 国家刑事审判联合会，NEMA: 全国应急管理协会，NENA911: 全国紧急号码协会，EMS: 全国紧急医疗救助管理协会，NGA: 州长全国协会，NLC: 全国城市联盟，NPSTC: 国家公共通信委员会，NSA: 全国警长协会，NVFC: 国家志愿消防委员会，ＰNMFLP: 警察非管理第一响应人, SAFECOM EC: 美国国土安全部应急通信，NIETS: 全国司法和公共安全网络, USCM: 美国镇长联盟，DHS/CBP美国国土安全部/海关与边境保护， US DOJ/FBI: 美国司法部／联盟调查局)

FirsetNet成功应对挑战

AT&T在2018年３月开始为期5年的网络部署，FirstNet权威机构负责监督网络建设与运行。2021年３月，公共安全网络FirstNet已覆盖271万平方英里国土面积和美国99%的人口，AT&T在一份声明中表示：“到目前为止，我们已经完成了在Band 14频段覆盖率目标的90%，远超计划进度。”提供超过200万个终端接入，有15000多个组织注册了FirstNet，设备和应用程序生态系统拥有包括超过210款终端、160多个经过高度安全测试的应用程序App。

FirstNet 成功应对挑战的举措包括建设革新的公共安全解决方案，吸收公共安全团队的反馈意见和需求，对问题作出提前准备。此外FirstNet的成功很大部分取决于国会高瞻远瞩的愿景和FirstNet委员会与公共安全团体的合作。还包括如下有别于商业网络的差异化服务的因素：

1. 互操作性: 基于全球标准的宽带通信标准, 确保了不同部门和组织间互操作与其他商业服务提供商的互操作, 解决了与窄带的互操作。

2. 支持QPP功能：优先级(Priority) 和资源抢占机制(preemption)

3. 形成良好应用生态：超过200万台接入设备，15000公共安全机构，160个app, 210款NIST发布终端。后续重点提供内置MCPTT的加固型终端，增大车载终端覆盖，提供多款可背负式终端，提供5G智能终端和智能手表等穿戴式装备。

4. 快速部署系统：自然灾害和突发事件会造成基站损坏，同时公共安全应急通信经常发生在偏远没有覆盖地区。在飓风，野火，Covid-19 和突发事件都十分需要快速部署系统，这些快速部署系统包括从大型卫星车到小型无人机为搭载平台的基站中继器， 浮空平台基站中继器-Firstnet One就能提供长达数周、更广范围的覆盖通信服务，且对用户没有额外费用。

5. 与公共安全机构磋商和制定计划，并广泛地与本地, 州，部落和联邦政府公共安全机构交流。鉴于没有一个网络能覆盖所有地方，与所有州制订初始5年计划。

6. 持续的投资确保网络提升，当没有公共安全用户需要的情况下，黄金频率可以给商业用户使用，作为交换，AT&T每年需要从收入中持续投入以提高网络质量，合约长达25年。

7. 投资：追加2.18亿美元投资用于扩展部署和实施基于多年规划的5G投资计划。

8. 财务的持续性：持续有效的管理财务以保证自身可持续也是国会期望。

FirstNet以用户为中心和技术演进及螺旋式发展

2.1 展望新技术

FirstNet通过大量调研，从现场第一响应人员的短期需求，到现场人员的长期需求，以及基于行业视角的最热门新兴技术这三个方面三管齐下做了以下工作:

面向未来，与学术界和行业领军专家在长远技术趋势方面开展了一系列会谈。

面向实战应用，与第一响应人员就技术的细化和优先级安排进行调查 。

面向应用成果进行总结分析，发布应用研究分析报告并在商业刊物上刊登(包括: 执法, 消防,紧急医疗,应急通信和应急管理等) 。

FirsNet 实施行业科技公司（比如通信公司，终端公司和设备制造商，应用和软件开发商）、学术界和政府（比如州政府，本地政府，联邦政府和部落）间的高层座谈会机制，沟通并交流相关信息。交流内容主要包括以下两个方面：一是在未来5-7年什么前沿技术最有可能主导公共安全通信技术，二是目前什么较为成熟的技术是最能有潜力影响未来1-3年的公共安全通信。所涉及的新技术主要有以下四类：

(一) 变革类：大数据，IoT，数据分析，AI，5G/边缘计算；

(二) 实战类：位置服务，设备整合，室内覆盖，应用互操作，自动平台，生物计量；

(三) 新领域：云服务，家庭调度(COVID-19引发的后疫情时代新领域);

(四) 传统类：与LMR的互操作；

其中变革类最核心的是第一类聚焦提升现场感知和用户体验的技术。如下视图阐述了现场感知的流程包括数据源，数据分析和AI工具，为现场第一响应人提供可执行的信息。

2.2 以用户为中心

FirstNet与其服务的不同的公共安全机构紧密结合，确保这些机构能够完成他们的工作职责，并满足他们的长期工作愿景。长期的技术演进的核心是提高现场感知能力和用户体验水平，长期的技术演进必然能带来工作上的变革。

警察：2020年7月Police Chief 杂志关于“Great ideas 2020”现代警察包括6类型定义：警员，调查和打击犯罪，维护社区治安，警员的精神和心里健康，警员的教育和培训，警察技术。

消防：2015年NIST提出智慧消防提高防火防护和灭火能力，具体包括 拯救生命和减低伤害损失，提高消防员健康与安全，增强救火操作效率和防火保护，减低财产损失，防止商业中断和火灾引起次生灾害。

紧急医疗服务：EMS 2050: 以人为中心的未来紧急医疗服务　通过全覆盖的通信，协同和创新技术，包括可应用信息，现场感知，可穿戴装备，AI等，聚焦提供病人看护和确保现场响应人员的安全。

近期244份来自现场第一响应人各个层面的调研报告，这份报告具备很高的用户覆盖面和科学准确性，该调查报告主要体现了现实和短期的主要需求，其中高居前四位的需求是：关键通信MCS、室外覆盖、室内覆盖、宽窄带互通。

2.3螺旋式发展分层框架

长期与短期需求与技术叠加组成如下第一响应技术“需求分层框架“，分为五层，基础要素层必须提供高可靠和良好覆盖，没有好的覆盖其他都没用；关键使能层支持基本语音业务其为最高优先级和最经常使用的应用；目前在用的时空信息服务等关联服务也非常重要，还需进一步增强诸如三维定位能力；最后最具前景的“高级能力”是最上层的高端应用，目前虽然还不是排在最高优先级，但是将来一定会为未来的业务带来变革和巨大好处。