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摘要：

近年來，隨著通信技術、計算機技術、微電子技術的發(fā)展和大型自然災害產生的巨大影響，對應急通信的需求更顯迫切，所以對應急通信的研究成為研究的熱點之一。本文介紹了應急通信的概念、特點和主要方式，并對地震現(xiàn)場應急通信的特點和需求進行了專門闡述，希望為地震應急通信深入研究提供有益的參考。

關鍵詞：

應急通信；地震應急；地震現(xiàn)場通信

我國幅員遼闊，地理、氣候條件復雜，是全球遭受自然災害最嚴重的國家之一，災害種類多、發(fā)生頻率高、損失嚴重[1]，特別是地震這種自然災害。由于我國位于世界兩大地震帶――環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶之間，受太平洋板塊、印度板塊和菲律賓海板塊的擠壓，地震斷裂帶十分活躍，具有地震活動頻度高、強度大、震源淺、分布廣等特點[2]，近年來汶川8.0級、玉樹7.1級、雅安7.0級、魯?shù)?.5級等破壞性地震相繼發(fā)生，對通信基礎設施造成了嚴重的破壞，給搶險救災工作帶來了很大的困難。應急通信是突發(fā)性緊急事件時通信需求的基礎保障，建立并完善先進的應急通信系統(tǒng)是面對地震等突發(fā)性緊急事件時搶險救災的重要工作內容，因此，對應急通信的研究具有極其重要的意義。

一、應急通信概述

現(xiàn)代意義的應急通信一般是指為應對自然或人為突發(fā)性緊急情況時，綜合利用各種通信資源，保障信息傳遞、緊急救助或指揮調度等工作順利開展所需的一種通信手段，它是一種暫時性、快速響應的特殊通信機制。應急通信除了需要滿足時間突發(fā)性、地點不確定性、業(yè)務緊急性和信息多樣性等要求外，還須具備部署快速、易于安裝、健壯性好、擴展性強、成本合理等特點[1]，并提供可靠的信息傳輸服務。應急通信不是一種通信方式，而是一組支持不同應急需求、具有不同屬性的通信方式，其功能結構圖如圖1所示。從應急通信功能結構圖可以看出，應急通信根據(jù)通信需求不同可分為多種應急通信系統(tǒng)，如：（1）支持國家重大突發(fā)事件監(jiān)視和預測的通信系統(tǒng)；（2）支持地方發(fā)現(xiàn)和處理突發(fā)事件的通信系統(tǒng)；（3）支持災區(qū)最高指揮員實施現(xiàn)場指揮的通信系統(tǒng)；（4）支持現(xiàn)場搶救的通信系統(tǒng)；（5）現(xiàn)場電視轉播系統(tǒng)；（6）災區(qū)現(xiàn)場應急通信技術支持系統(tǒng)；（7）災區(qū)群眾自救和呼救應急通信；（8）災區(qū)群眾對外通信等。

二、應急通信主要方式

目前，應急通信主要采用的通信方式基本為兩種，即有線和無線。

2.1有線通信。有線通信分為公用通信網(wǎng)和專用通信網(wǎng)。公用通信網(wǎng)最常見的是互聯(lián)網(wǎng)，特點是覆蓋的范圍廣，通信的容量大，承載的業(yè)務種類繁多，其性能也穩(wěn)定，費用還低廉，是遭受一般自然災害情況下應急通信最基本的信息傳遞手段，但其經(jīng)受大災害的沖擊能力有限，緊急事態(tài)下在優(yōu)先權方面的能力也很不足。因此，公用通信網(wǎng)抗大災的能力有待繼續(xù)提高[3]，目前國內外對基于公用通信網(wǎng)的應急通信研究也很少。專用通信網(wǎng)是專業(yè)部門使用的專用網(wǎng)絡，如各國政府部門、軍隊等的專用網(wǎng)絡。當緊急事態(tài)下對公用通信網(wǎng)實施強制管制時，專用通信網(wǎng)是保障消息傳遞、上下級命令、應急指揮等的一種重要通信手段，但專用通信網(wǎng)在覆蓋能力、互通性及寬帶業(yè)務提供能力方面存在很大的不足，難以滿足如地震等重大災害通信的需求[4]。

2.2無線通信。無線通信是利用電磁波信號可在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種通信方式，不需要專門布線，不受“線”的制約，在其信號所覆蓋的范圍內可方便接入，并可以實現(xiàn)在移動中的通信。因此，相較于有線通信，無線通信具有抗毀能力強、組網(wǎng)簡單、靈活快速等特點，是處置各種緊急突發(fā)事件時最常用的通信方式。無線通信主要有：短波通信、超短波通信、微波通信、集群通信、無線局域網(wǎng)和衛(wèi)星通信。

2.2.1短波通信。短波通信是一種依靠電離層反射進行傳播的無線電通信技術，其波長在100米～10米之間，頻率范圍為3～30MHz。短波通信其通信距離較遠，是遠程通信的主要手段，并具有組網(wǎng)靈活、抗毀性和自主通信能力強、運行成本低廉等優(yōu)點[5]，但由于短波傳播所依賴的電離層高度和密度易受地形、地物、晝夜、季節(jié)、氣候等因素影響，所以短波通信的穩(wěn)定性較差，噪聲較大。隨著數(shù)字信號處理技術、擴頻技術、差錯控制技術及自適應技術的進步，以及超大規(guī)模集成電路技術和微處理器的出現(xiàn)與廣泛應用，短波通信的發(fā)展及使用進入了一個新的階段。短波通信最常見的是短波電臺，目前，短波電臺已實現(xiàn)數(shù)字化和小型化，具有體積小、重量輕等特點，特別是車載短波電臺機動靈活，可隨時隨地架設，是應對緊急突發(fā)事件一種行之有效的應急通信手段。

2.2.2超短波通信。超短波通信也是利用電離層進行傳播的一種無線電通信技術，其波長在10米～1米間，頻率范圍為30～300MHz(或擴展到1000MHz)，常用的有70MHz、150MHz、4MHz、9MHz等。超短波電離層傳播有散射傳播和透射傳播兩種主要形式，由于地面吸收較大和電離層不能反射，因此其主要特點是視距直線傳播，同時有一定的繞射能力，工作頻帶較寬。超短波通信的缺點是頻段頻率資源緊張，并且傳輸距離短，一般只用于近距離戰(zhàn)術通信，比如美國的“辛嘎斯”（SINCGARS)分組無線網(wǎng)和挪威的“戰(zhàn)術數(shù)字通信”(TADKOM)系統(tǒng)[6]。超短波通信最常見的是超短波電臺，與短波電臺相比，具有通信頻帶寬、容量大、信號穩(wěn)定等優(yōu)點，是近距離無線電通信廣泛使用的主要裝備。

2.2.3微波通信。微波通信是使用微波進行傳播的一種無線電通信，其波長在1毫米～1米間，頻率從1GHz到30GHz，采用直線傳播，反射能力強，不被電離層反射，可通達各種距離，中繼距離一般50公里左右，可在各種艱難的環(huán)境中快速部署開通，具有通信容量大，通信質量穩(wěn)定，受外界干擾小，抗毀能力強，小范圍部署速度快等優(yōu)點，能夠提供電話、電報、傳真、數(shù)據(jù)、圖像等多種業(yè)務[4]，所以非常適合于應急通信。但由于微波的頻率高，波長短，在空中傳播特性與光波相近，基本就是直線前進，遇到阻擋會被反射或阻斷，因此微波通信的主要方式是視距通信，超過視距以后需要中繼轉發(fā)。

2.2.4集群通信。集群通信是指利用信道共用和動態(tài)分配等技術實現(xiàn)多用戶共享多信道的無線電移動通信，其最大特點是通信采用PTT(PushToTalk)方式，以一按即通的方式接續(xù)，被叫不需摘機即可接聽，且呼叫接續(xù)速度快，并支持群組呼叫功能；同時，由于采用了信道共用和動態(tài)分配技術，用戶具有不同優(yōu)先級和特殊功能，可實現(xiàn)通信時一呼百應。因此，集群通信具有組網(wǎng)快捷、靈活，指揮調度功能強，支持優(yōu)先級控制等功能，特別適合作為一種指揮中心到現(xiàn)場及突發(fā)事件現(xiàn)場應急指揮專網(wǎng)的應急處置通信手段，其主要缺點是網(wǎng)絡的覆蓋范圍有限。目前，主要的集群通信技術標準有：歐洲的Tetra、美國的iDEN、中國的GT800和GOTA。

2.2.5衛(wèi)星通信。衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作中繼站來轉發(fā)無線電波，在兩個或多個地球站之間進行通信，實際上是微波接力通信的一種特殊形式[7]，具有覆蓋范圍廣且無縫隙覆蓋、通信距離遠、抗毀能力強、機動能力強、建立通信鏈路快、容易部署等優(yōu)勢[6]。因此，衛(wèi)星通信既可用于平常的地面固定線路傳輸備份線路，又能夠在緊急情況下快速建立廣域網(wǎng)的通信鏈路，所以非常適合地震等突發(fā)事件緊急情況下對應急通信廣度的需求。衛(wèi)星通信的缺點是傳輸時延大，資源稀缺，存在盲區(qū)，容量有限，易受天氣等因素干擾，且使用成本很高。

2.2.6無線局域網(wǎng)通信。無線局域網(wǎng)通信主要是利用射頻技術使用電磁波在空中進行通信連接，實現(xiàn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，具有組網(wǎng)靈活、易擴展、安裝便捷、移動性好，配置簡單、成本低等優(yōu)點。IEEE802.11WLAN標準工作小組已經(jīng)推出了802.11a/b/g/n等標準協(xié)議，理論最高傳輸速率可達600Mbps，正在研究中的802.11ac協(xié)議是一個新的802.11無線局域網(wǎng)通信標準，將通過5GHz頻帶進行通信，可實現(xiàn)1Gbps多站式無線局域網(wǎng)通信或最大理論傳輸速率2.34Gbps。無線局域網(wǎng)通信所能覆蓋的范圍從室內幾十米到室外幾百米，有效傳輸距離可達20km以上。目前隨著對無線局域網(wǎng)關鍵技術和無線組網(wǎng)方式的研究越來越深入，基于無線局域網(wǎng)的應急通信研究也越來越多，典型的是基于無線自組網(wǎng)技術應用，主要有ADHOC網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)和無線Mesh網(wǎng)。

三、地震現(xiàn)場應急通信

破壞性地震往往會對通信基礎設施造成破壞，甚至損毀，使受災地區(qū)對外通信中斷，成為完完全全的信息孤島[2]，給救災組織、指揮調度、人員搜救、次生災害預防等工作造成重大困難。因此，地震現(xiàn)場要利用各種通信資源，快速有效地實現(xiàn)災情信息的傳遞上報，為救災組織、輔助決策、指揮調度等提供支持。

3.1地震現(xiàn)場應急通信需求。地震現(xiàn)場應急通信需求主要分為以下六類：1）災區(qū)指揮長實施指揮的通信需求，主要是要以現(xiàn)場指揮部為中心，配置覆蓋整個災區(qū)的通信網(wǎng)絡，從而指揮部可以實現(xiàn)對災區(qū)所有參與現(xiàn)場搶救的群體指揮調度。2）支持現(xiàn)場搶救的通信需求，用來實現(xiàn)現(xiàn)場搶救群體的領導者與群體成員之間協(xié)調。3）災區(qū)現(xiàn)場應急通信技術支持系統(tǒng)需求，主要是用來實現(xiàn)災區(qū)現(xiàn)場各種通信技術及系統(tǒng)之間互通，并延長傳輸距離。4）震情監(jiān)測通信需求，主要用來實現(xiàn)流動監(jiān)測等專業(yè)設備業(yè)務數(shù)據(jù)的傳輸。5）災區(qū)民眾自救和呼救的通信需求，主要用來實現(xiàn)災區(qū)群眾自救和呼救。6）現(xiàn)場轉播通信需求，用來實現(xiàn)對災區(qū)現(xiàn)場狀況轉播，方便后方掌握更多災區(qū)信息。3.2地震現(xiàn)場應急通信功能。地震現(xiàn)場應急通信需要實現(xiàn)的主要功能有：1）現(xiàn)場指揮部能夠實現(xiàn)與后方指揮部音視頻、數(shù)據(jù)、圖片等的傳輸。2）現(xiàn)場指揮部能夠實現(xiàn)對災區(qū)各救援群體的語音、數(shù)據(jù)通信功能。3）各救援群體間能夠實現(xiàn)相互的語音、視頻、圖片傳輸?shù)裙δ堋?）能夠實現(xiàn)現(xiàn)場的快速通信組網(wǎng)。

四、結語

我國目前正進入經(jīng)濟社會發(fā)展的關鍵階段，應急通信對我國的國民經(jīng)濟發(fā)展和社會的穩(wěn)定具有重要意義，特別是自2008年汶川、玉樹等大地震后，我國對建立應急通信網(wǎng)絡體系的重視程度大大提高，已經(jīng)把建立應急通信網(wǎng)絡體系作為事關國家安危的重要課題來抓，因此，加強對應急通信的研究具有極其重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻

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作者：付榮國 單位：江蘇省地震局地震應急救援中心