一按通服務在行動寬頻上的全球發展趨勢

作者:朱璟忻、賴映岑、翁琇甄、吳坤熹

國立暨南國際大學 資訊工程學系

Push-to-Talk (PTT),台灣又翻譯成「一按通」,使用者利用一個按鈕(手持、腳踩、聲控等類型)來切換語音訊號的傳送與接收。此外,它沿用雙向無線電 (two-way radio)以及半雙工(half-duplex) 系統的概念,前者能讓多人在相同頻率的頻道上彼此通話,而後者能避免群組中多人同時發話所造成的干擾。

Push-to-talk over cellular (PoC),台灣翻譯成「隨按即說」,乃一按通應用於手機的一套系統。相比於一般的Walkie-Talkie無線對講機,它運用GPRS/3G/4G數據網路傳遞訊息,比無線電對講機可涵蓋更廣的範圍;且因僅需按下一個按鈕就可以與群組對話,相較於一般的行動電話必須逐一撥打電話號碼,PoC不需要進行多次撥號便可立即協調多人群組,兩者相比之下,PoC速度及效率更勝一籌。

在1996年,第一個可以連接網路的手機軟體出現[1],每支手機有了自己的IP位址,激發了利用IP網路進行即時通訊的可能性;而在2010年3月,一按通被納入了黑莓機的付費項目中[2]。另外有許多的商用系統,也依據開放移動聯盟(Open Mobile Alliance,OMA)所制定的PoC標準所發展,像是加拿大的Next Generation Push-to-Talk,以及美國的Enhanced Push-to-Talk。除此之外,近年來各國更進一步,致力於研究Mission Critical Push-to-Talk (MCPTT),也就是將PoC應用於公共安全上。

MCPTT[3]是一種基於行動通訊網路,以數據封包型式達成傳統無線電對講機功能的通話服務,用來讓第一線人員在執行任務時使用隨按即說溝通互動的功能。

第三代合作計劃 (3GPP) 準備在 LTE 技術標準之上再建立一個用於關鍵任務的語音機制(mission-critical-voice functionality),並以政府安全及公共安全為其目標用戶。與商業用戶共享網路基礎設施的主要優點在於,平時可達到經濟規模而降低成本,在緊急情況下則可調配足夠的容量優先給公共安全。

為了完成上述計畫,3GPP 與 OMA 正在進行一項版權協議的簽署[4],OMA 授予 3GPP許可,准許3GPP 採用 OMA 的 「Push-to-Communicate for Public Safety (PCPS)」 規範,並可直接將其用於制定 4G LTE MCPTT 應用程式 (4G LTE mission critical push-to-talk applications) 的標準。此協議允許 3GPP 直接使用PCPS 1.0之內容來完成3GPP的MCPTT標準,並將MCPTT加入LTE Release 13中,不必從零開始發展相關標準,從而避免「重造輪子」(reinventing the wheel,重新創造一個已有的或是早已被最佳化過的基本方法)的狀況發生。在LTE Release 13中除了將定義底層的傳輸層,服務層和應用層等更多關鍵任務(mission-critical)的功能之外,還將會增強proximity services (ProSe)或直接模式通信(Device to Device Communication)以及群組通信(Group Communication)等技術規範。

OMA 目前正在進行的 PCPS V1.0涵蓋了所有OMA PoC V1.0、V2.0、V2.1的要求,包括含在V2.1內的關鍵通信(critical communication),它支持全面覆蓋、資源的管理以及對於在PTT通訊的多重接取技術(PTT communication across multiple access technologies)之服務水平。PCPS V1.0的特點主要包括:PTT中的聲音或媒體(影片、圖片、檔案、文件等)、串流視頻、群組管理、一對一和一對多的通訊、加強會話的控制處理(例如:調度員控制集會)、網路漫遊、語音信箱等功能。

OMA訂立許多公共安全寬頻的應用程式與裝置管理標準[5],如果在應用層沒有標準規範的話,各單位間的資料連結會變得棘手。例如一個可以在紐約運行的應用程式,卻不能在芝加哥使用,這在推展上無疑會遭遇許多困難。然而要訂定共同規範,將會需要許多法律上的考量;若能成功解決這個問題,對所有人都將是一個雙贏的結果。而基於公共安全(如PCPS)的應用是吸引政府組織參與相關標準活動的一大主因,因此在2014年OMA擴充其會員資格,讓政府機構可以自由參加。政府機構目前在OMA可參加所有會議及標準提案,但不須繳會費,所以也沒有投票權[6]。

目前,可能被納入未來的公共安全寬頻標準的其他OMA候選提案,包括OMA的裝置管理、地點座標、在線狀態(presence)、應用程式介面(APIs)等,在公共安全與商業上都具有極大價值的應用。

目前多國都積極推動MCPTT,例如美國緊急救難網路管理局(FirstNet)及國家公共安全電信理事會(NPSTC)、英國內政部(Home Office)、歐洲電信標準協會(ETSI)、OMA、TETRA與關鍵通信協會 (TCCA)、美國電信工業協會(TIA)等。依TCCA於2015年之估計,MCPTT的用戶分布如下圖,其中占極大部分為公共安全及資訊傳輸。雖然此項評估未見得完全精準,但若以現今使用中的公共安全無線電估計約有三千至六千萬支,由此預估每年的專業無線通信(Professional Mobile Radio)市場價值大概介於美金一百至兩百億,是不容小覷的經濟價值。

g1

圖 1 MCPTT之用戶分布估計

在電信網路的蓬勃發展下,根據社群網路服務(Social Networking Service)相關研究[7],其估計公共安全LTE基礎設施2016年的投資額將達到6億美元。到2020年,這些基礎設施的投資預計將需要超過440萬台LTE設備的出貨量,包括智慧型手機,堅固耐用的手持終端和車載路由器,可預見是將持續成長的市場。雖然大多數公共安全LTE的初次投資僅限於小規模的網路,但美國和韓國均在國內推出MCPTT,預計將在全球各地引發顯著的大規模投資。歐洲市場主要是由虛擬運營商(MVNO)安排,如英國內政部的ESN(Emergency Services Network)將使用行動運營商EE Limited的LTE商用網路,為英國的公共安全機構提供優先的關鍵任務語音和數據服務。

自2005年,英國[8]就在TETRA網路系統中架設了任務導向通訊機能,英國政府在這項機能中提供了三種不同急難救助服務讓國民自由付費選用。對一般民眾而言,這些運作在TETRA系統中的服務,品質雖然好但費用過高。英國政府與目前負責營運的Airwave公司簽訂的五年合約在2015年到期,因此想將原本TETRA網路上的急難救助服務全部轉移到LTE系統中。3GPP所定義的MCPTT語音通訊可以直接在智慧型手機的LTE系統上進行一對一或一對多類似對講機的通訊對話機制,不論是接收距離或對話品質都遠比傳統無線電對講機來得好,因此這就形成轉換計畫中的重點項目之一。英國內政部(Home Office)已經將Push-to-Talk over LTE的相關技術及功能草案分送政府其他相關部門官員參考,以期共同推動在LTE系統上設計一個專門提供給公共安全部門(public-safety agencies and other government organizations)使用的任務導向語音通訊機能。

而美國的FirstNet[9]希望兩年內將MCPTT實施於其全國性的公共安全寬頻網路(nationwide public-safety network,NPSBN)中,若是承包商接受需求建議書(Request For Proposal)中提出的要求,MCPTT功能可望在2018年底或2019年提供給80%的人口。但FirstNet的一位主管表示,在需求建議書中提出的時間表只是其預期的目標,實際的發展仍決定於廠商的產品開發週期。為了強化急難救助資源的運用與規劃,FirstNet計畫希望能藉由3GPP標準組織發展的LTE技術,搭配發展以公共安全(public safety)為主的任務導向型語音通訊機能,建構一個國家級公共安全LTE網路環境(public safety LTE network)。

現今市面上已有許多PoC的應用程式,可安裝在手機或是桌上型電腦上。以下舉Zello及Voxer為例。

和對講機一樣,按下通話鍵就可以說話,對方約隔一到兩秒內就會聽到語音。除了一對一聊天以外,使用者也可建立公開或私人群組並邀請多個好友加入。如欲增加隱密性,可針對頻道設定密碼。所有通話會保存在通話紀錄中,可隨時重播。Zello的語音服務可跨多平台,支援Android、iOS、Windows Phone、Blackberry以及Windows PC。

g2

  • Voxer

除了PoC的語音功能,還可以和朋友分享相片和影片以及文字訊息,其介面和操作方式與通訊軟體LINE有些相似。此外,訊息會經加密管道並儲存於雲端,保障個資安全。並能跨平台使用,如iOS, Android, Windows Phone 8 和Windows PC。

g3

「一按通」的應用「隨按即說」,在行動通訊網路上是一個相當有潛力的加值服務。由於其具備對講機的便利,沒有受到地理距離限制的缺點,使用上簡單方便,使用者又不需受限於一對一的手機通話,僅需要按下一個按鈕即可與多人通話,令隨按即說較一般通話在應用上更具優勢,也使一按通成為一個值得關注的應用。台灣在3G/4G行動電話與WiFi基地台的佈建密度都極高,若能在既有的基礎建設上開發這類加值服務,將可使通訊網路發揮更大的效益。以政府網路與學術網路為例,許多單位目前都已採用電子公文來取代傳統的紙本公文,以提高公文傳送的效率。但在單位內為執行任務而需同時協調多人時,往往仍使用短距離的無線對講機,或是以個人的行動電話逐一撥號,通知群組成員,可說是非常沒有效率的方式。希望在目前藉由各國努力推動MCPTT的契機,政府也能重視到此一機會,推廣國內各單位使用「隨按即說」之服務,並藉此機會鼓勵國內業者投入研發,以期在世界各國採用MCPTT服務時,來自台灣的產品與服務,能佔有一席之地。

參考資料

  1. Mobile Web – wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/Mobile_Web
  2. Verizon Releasing New BlackBerry Tour 9630 OS Tonight with Push To Talk & Free Trial http://www.berryreview.com/2010/03/29/verizon-releasing-new-blackberry-tour-9630-os-tonight-with-push-to-talk-free-trial/
  3. What is MCPTT http://mcptt.fi/
  4. OMA grants ‘push-to-communicate for public safety’ license to 3GPP http://www.wireless-mag.com/News/33599/oma-grants-%E2%80%98push-to-communicate-for-public-safety%E2%80%99-license-to-3gpp.aspx
  5. Mission-Critical PTT Standards Process Moves Forward with OMA Specification http://www.mccmag.com/Features/FeaturesDetails/FID/522
  6. Government Agency Participation in OMA http://openmobilealliance.org/membership/government-agency-participants/
  7. The Public Safety LTE & Mobile Broadband Market: 2016 – 2030 – Opportunities, Challenges, Strategies & Forecasts http://www.cybersecuritytrend.com/news/2016/05/24/8368626.htm
  8. 英國計畫2016年將Mission-critical Voice Communications轉換到LTE系統http://iknow.stpi.narl.org.tw/post/Read.aspx?PostID=11053
  9. Officials provide more specifics about mission-critical push-to-talk (MCPTT) standard for LTE, FirstNet deployment http://urgentcomm.com/3gpp/officials-provide-more-specifics-about-mission-critical-push-talk-mcptt-standard-lte-firstnet-d