本站小編為你精心準備了突發(fā)公共事件應(yīng)急通信技術(shù)探討參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要:

在突發(fā)公共事件發(fā)生后，往往由于通信中斷造成信息溝通不暢，從而大大降低了應(yīng)急救援人員對突發(fā)公共事件的救援效率。為了保證救援現(xiàn)場人員便捷、可靠的通信，對現(xiàn)有應(yīng)急通信技術(shù)進行分析總結(jié)并給出了面向公共突發(fā)事件的天地一體化應(yīng)急指揮通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在天基通信網(wǎng)絡(luò)保障體系方面介紹了天基通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀，給出了基于車載通信的融合方案，還介紹了天基基站技術(shù)。在地面應(yīng)急通信保障體系方面介紹了地面衛(wèi)星通信設(shè)備、無線自組織網(wǎng)絡(luò)、超級基站、便攜式基站、短波電臺系統(tǒng)及集群通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)。天地一體化的應(yīng)急通信保障體系能夠快速地分享現(xiàn)場信息，為后方及現(xiàn)場指揮提供通信保障。

關(guān)鍵詞:

突發(fā)公共事件;天地一體化;衛(wèi)星通信;應(yīng)急通信

重大的突發(fā)公共事件(如地震、泥石流、洪水、臺風(fēng)、森林火災(zāi)及雪災(zāi)等)發(fā)生后［1］，由于基站系統(tǒng)的破壞和傳輸線、電力線的中斷造成通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)破壞。應(yīng)急救援人員到達現(xiàn)場后，往往由于通信中斷而不能很好地溝通協(xié)調(diào)各方力量，從而大大降低了對突發(fā)公共事件的救援效率。因此，高效的、互聯(lián)互通和功能完善的現(xiàn)場應(yīng)急通信保障體系，可以提升應(yīng)對突發(fā)公共事件現(xiàn)場的救援能力及減少突發(fā)公共事件危害。美國早在“911事件”發(fā)生之后就開始投入巨資利用通信新技術(shù)來提高應(yīng)急通信的保障能力［2］。地震多發(fā)的日本也已經(jīng)建立起了較為完善的防災(zāi)通信網(wǎng)絡(luò)體系，包括防災(zāi)互聯(lián)通信網(wǎng)、中央防災(zāi)無線網(wǎng)等。其中防災(zāi)互聯(lián)通信網(wǎng)能夠在災(zāi)害現(xiàn)場迅速地連通附近的防災(zāi)救援機構(gòu);而中央防災(zāi)無線網(wǎng)由固定通信線路、移動通信線路和衛(wèi)星通信線路構(gòu)成日本防災(zāi)通信網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)絡(luò)。我國的應(yīng)急通信保障體系還不夠完善［3］，許多應(yīng)急通信系統(tǒng)依然缺少多種通信手段的集成。重大災(zāi)害發(fā)生后，由基站受損造成通信能力大幅下降，甚至?xí)?dǎo)致通信的中斷和癱瘓。災(zāi)害現(xiàn)場往往通信資源有限，而在現(xiàn)場救援過程中對信息傳輸?shù)膶崟r性要求較高。因此，發(fā)展天地一體化應(yīng)急通信技術(shù)很有必要。天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)已成為發(fā)達國家經(jīng)濟和安全的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其具有基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性的意義［4］。由于公共突發(fā)事件頻發(fā)我國對應(yīng)急通信技術(shù)的重視也大大提高［5］，因此近年來應(yīng)急通信技術(shù)發(fā)展迅速。未來高效的天地一體化應(yīng)急通信保障體系將是我國應(yīng)急通信發(fā)展的重要方向。

1天地一體化應(yīng)急指揮通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

根據(jù)災(zāi)害應(yīng)用場景應(yīng)急救援指揮體系主要分為三層:基本指揮中心、現(xiàn)場指揮中心、緊急救援隊。面向救援的天地一體化應(yīng)急指揮通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。天地一體化應(yīng)急指揮通信網(wǎng)絡(luò)根據(jù)應(yīng)急救援的指揮體系劃分為三部分，一是由北斗、中繼和通信衛(wèi)星組成的天基網(wǎng)絡(luò)為主構(gòu)成的廣域傳輸網(wǎng)，主要用于后方指揮中心與現(xiàn)場指揮中心之間的數(shù)據(jù)傳輸;二是由移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)、專用集群網(wǎng)絡(luò)急短波通信構(gòu)成的現(xiàn)場應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，主要用于現(xiàn)場指揮中心與現(xiàn)場應(yīng)急救援隊之間的指揮調(diào)度，三是由無線局域網(wǎng)(WLAN)、無線MESH網(wǎng)絡(luò)及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成的自組織網(wǎng)絡(luò)，用于現(xiàn)場救援人員執(zhí)行救援任務(wù)的通信，為現(xiàn)場救援人員快速提供無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，實現(xiàn)終端間的互聯(lián)互通。

2天基應(yīng)急通信保障體系

2．1天基通信網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)目前，我國已經(jīng)擁有了一定數(shù)量的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。在以往的災(zāi)害救援中雖然也做出了重要貢獻，顯示出了天基通信網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)急救援中的關(guān)鍵作用［6］，但是我國的衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展各自為政，管理較為分散，造成各類衛(wèi)星系統(tǒng)互連互通性差，指揮控制亂。為此，航天恒星科技有限公司的提出的天地一體化衛(wèi)星通信解決方案可靈活配置，為多個單位建設(shè)了應(yīng)急衛(wèi)星通信系統(tǒng)［6］。南京中網(wǎng)衛(wèi)星通信股份有限公司提出的“云衛(wèi)通”衛(wèi)星應(yīng)急通信平臺以云計算理論為基礎(chǔ)，省級部門作為應(yīng)急中心，以各地市應(yīng)急平臺為節(jié)點的衛(wèi)星應(yīng)急通信應(yīng)用平臺。衛(wèi)星系統(tǒng)的融合框架如圖2所示。首先，天基衛(wèi)星系統(tǒng)將數(shù)據(jù)發(fā)送給中繼衛(wèi)星，然后通信衛(wèi)星鏈路轉(zhuǎn)發(fā)給通信衛(wèi)星或直接傳送給車載應(yīng)急通信指揮平臺，然后進行數(shù)據(jù)的融合。車載指揮平臺也可以與其它地面通信網(wǎng)絡(luò)互連互通，共享數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)天基與地面的數(shù)據(jù)與通信的融合。衛(wèi)星通信是整個天基信息系統(tǒng)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，融合后的天基通信系統(tǒng)可以實現(xiàn)通信、偵查、導(dǎo)航及定位的一體化指揮和控制。未來衛(wèi)星通信系統(tǒng)的融合應(yīng)充分考慮現(xiàn)有衛(wèi)星通信系統(tǒng)的性能與體制，注重其適配性和兼容性。在災(zāi)害發(fā)生時，能夠?qū)崟r地獲取現(xiàn)場的信息及災(zāi)害的發(fā)展，為應(yīng)急決策提供信息支撐，從而有效及時地展開救援行動。

2．2天基基站技術(shù)為了加強突發(fā)公共事件情況下通信網(wǎng)絡(luò)的保障能力，中國移動提出了“天地一體應(yīng)急通信體系”，構(gòu)建基于空中基站的應(yīng)急通信系統(tǒng)。當(dāng)災(zāi)害發(fā)生后，進出災(zāi)區(qū)的道路無法搶通時，可以采用部署高空基站的辦法，快速實現(xiàn)與災(zāi)區(qū)的應(yīng)急通信。高空基站部署的通信架構(gòu)如圖3所示。高空基站的載體主要是大氣層內(nèi)進行可控飛行的浮空器，可以分為兩大類:輕于空氣的航空器和重于空氣的飛機［7］。對于現(xiàn)有的留空方式系留熱氣球成本低、升空容易，但是滯留時間短;動力氦氣艇能耗低、滯留時間長、升空容易，但成本較高;直升機搭載方式滯空時間相對較長，部署靈活，但成本也相對較高。隨著近年來無人機的發(fā)展，部署方便成本較低的無人機搭載方式將是未來研究的方向。通常高空中繼平臺使用微波中繼站作為穩(wěn)定的通信平臺，上與太空衛(wèi)星，下與地面衛(wèi)星接口設(shè)備、衛(wèi)星控制設(shè)備以及多種無線終端構(gòu)成應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)［8］。在高空中繼通信平臺覆蓋的范圍內(nèi)，采用蜂窩網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行通信，然后通過衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)從而實現(xiàn)蜂窩通信災(zāi)區(qū)與后方指揮中心的信息傳輸。在這種架構(gòu)中相當(dāng)于把蜂窩基站從地面放到了空中，高空基站通信距離遠，覆蓋的區(qū)域大。該方案主要應(yīng)用在大規(guī)模突發(fā)公共事件發(fā)生后，因道路阻塞通信車輛無法快速抵達受災(zāi)區(qū)域時，為保證災(zāi)區(qū)通信暢通，可通過這種高空布放基站來實現(xiàn)應(yīng)急的通信。

3地面應(yīng)急通信保障體系

3．1地面衛(wèi)星通信設(shè)備現(xiàn)場應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)體系中以衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)為主構(gòu)成廣域傳輸網(wǎng)，地面的衛(wèi)星通信設(shè)備主要有便攜式衛(wèi)星通信終端、車載衛(wèi)星通信平臺及后方指揮中心衛(wèi)星固定站。(1)便攜式衛(wèi)星通信終端。美國早在21世紀初就開始研制和發(fā)展下一代的軍用通信衛(wèi)星及衛(wèi)星通信終端［9］。針對戰(zhàn)場衛(wèi)星應(yīng)急通信的終端如美國陸軍的多頻段綜合化衛(wèi)星終端［10］、美國海軍的多頻段終端［11］及美國空軍的先進超視距系列終端［12］。我國研制的星通信終端主要采用北斗/GPS實現(xiàn)定位導(dǎo)航，并擁有語音通信和數(shù)據(jù)通信功能。具有一鍵對星時間短，覆蓋范圍廣及資費低等特點。(2)應(yīng)急通信指揮車。車載的移動通信系統(tǒng)有良好的機動性和較強的通信功能［13］，能實現(xiàn)災(zāi)害現(xiàn)場指揮部與后方指揮部間的流暢視頻會議，可以將現(xiàn)場應(yīng)急救援人員拍攝的圖像和現(xiàn)場采集的觀測數(shù)據(jù)實時回傳給后方指揮部。中國電信擁有多種類型的衛(wèi)星通信指揮車，如車載Ku頻段VSAT衛(wèi)星通信移動站及Ku/C頻段衛(wèi)星通信車等［14］。我國應(yīng)急通信車雖然種類多，但都自成體系，在接口和性能方面未形成統(tǒng)一標準。因此，我國的車載應(yīng)急通信還需進一步的發(fā)展完善。(3)衛(wèi)星固定站。衛(wèi)星固定站根據(jù)設(shè)備的部署位置主要分為室外和室內(nèi)，室外設(shè)備主要包括濾波分頻器、功率放大器、上下分頻器及天線設(shè)備等;室內(nèi)設(shè)備主要包括數(shù)據(jù)接口、調(diào)制解調(diào)器、數(shù)據(jù)通信終端、編譯碼器等設(shè)備［15］。衛(wèi)星固定站建立起后方指揮中心與現(xiàn)場車載通信指揮中心之間的高速衛(wèi)星通道，現(xiàn)場應(yīng)急救援人員使用衛(wèi)星終端將現(xiàn)場的語音及圖像等數(shù)據(jù)接入衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)現(xiàn)場指揮中心與后方指揮中心之間的實時視頻、語音及圖像等數(shù)據(jù)的共享。

3．2無線自組織網(wǎng)絡(luò)(1)無線局域網(wǎng)(WLAN)。WLAN分為Ad-hoc模式和基礎(chǔ)模式?；A(chǔ)模式主要通過接入點連接基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，而用戶終端通過接入點實現(xiàn)互聯(lián)互通。WLAN的Ad-hoc模式的終端設(shè)備之間不需接入點就可以直接通信。Ad-hoc模式的最大好處是利用多跳技術(shù)拓展了WLAN的覆蓋范圍。廣州市地下鐵道總公司提出將WLAN應(yīng)用在地鐵的應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)中，通過在隧道和車輛段中鋪設(shè)無線AP及接入設(shè)備實現(xiàn)［16］。張禹等［17］提出將WLAN應(yīng)用于應(yīng)急新聞報道中，利用WLAN與衛(wèi)星通訊結(jié)合建立融合通信鏈路進行功能的外延和拓展。(2)無線個域網(wǎng)(WPAN)。WPAN是指個人通信設(shè)備如手機、手提電腦及PDA等在一定的范圍內(nèi)實現(xiàn)這些少量終端之間的通信而建立的網(wǎng)絡(luò)。它屬于Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的一種，具有動態(tài)組網(wǎng)的特點。這種方式能在一定的范圍內(nèi)實現(xiàn)多個設(shè)備間的無線動態(tài)連接和實時信息交換，實現(xiàn)便捷，成本低，可以作為現(xiàn)場應(yīng)急救援人員之間的備用通信手段。(3)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)。WSN組網(wǎng)方式靈活，部署便捷，能夠快速組網(wǎng)通信，提高應(yīng)急救援速度，成為安全防范應(yīng)急的主要技術(shù)之一。應(yīng)急環(huán)境下WSN在現(xiàn)場測量以及數(shù)據(jù)采集方面具有非常明顯的優(yōu)勢，在災(zāi)害條件下往往只能使用無線通信技術(shù)，因此比較適合完成災(zāi)害數(shù)據(jù)采集，災(zāi)情預(yù)警、災(zāi)害環(huán)境監(jiān)控及態(tài)勢感知等任務(wù)［18］。WSN組成的Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)傳感器之間和與控制中心之間的通信，便于救援人員快速展開救援。(4)無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(Mesh)。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是基于IP協(xié)議的無線網(wǎng)絡(luò)，具有自組織性、自愈性、容量大、速率高及覆蓋范圍廣等特點［19］。現(xiàn)場應(yīng)急救援人員之間作業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)具有臨時性、自組織性和互通性的需求，可以通過無線Mesh網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建現(xiàn)場應(yīng)急救援人員協(xié)同作業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)在礦井的應(yīng)急救援［20－21］中應(yīng)用得較多，近年來也開始討論在消防［22］及地震［23］等災(zāi)害方面的應(yīng)用。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)通過無線接入點間的多跳連接可快速自動組成網(wǎng)絡(luò)，無需依賴其余網(wǎng)絡(luò)設(shè)施［24］。

3．3超級基站技術(shù)重大突發(fā)公共事件發(fā)生時，由于電力中斷及基站設(shè)備損壞等導(dǎo)致大面積無線通信中斷，在2008年的汶川地震中這種問題非常明顯，為此中國移動首先提出了“超級基站”的概念。超級基站主要通過加固機房，提供設(shè)備供電保障機制，建立Abits雙路由等方式提高基站的生存能力［25］。為保證重大災(zāi)害發(fā)生時通信網(wǎng)絡(luò)的暢通，文獻［26］給出了針對多個災(zāi)害(包括地震、臺風(fēng)、洪水及冰雪型等災(zāi)害)的建設(shè)方案。對現(xiàn)有基站改造的超級基站將擁有較強的抗災(zāi)能力和通信保障能力，對超級基站的建設(shè)應(yīng)給予一定的重視。

3．4便攜式基站技術(shù)便攜基站將無線設(shè)備、便攜式衛(wèi)星通信設(shè)備及配套設(shè)備集成在一個緊湊的便攜式的機箱中，能夠迅速組建一個GSM/TD-SCDMA通訊網(wǎng)絡(luò)。便攜基站基于具有結(jié)構(gòu)小型化、組裝簡單、成本低及便攜性等特點［27］。便攜式基站可以作為現(xiàn)有公共移動通信網(wǎng)絡(luò)的延伸成為有線或無線通信網(wǎng)絡(luò)的一部分。便攜式基站部署方便快捷，適合車載、機載和升空平臺等移動設(shè)備組網(wǎng)使用［28］。便攜基站在實際應(yīng)用中應(yīng)能接入多種網(wǎng)絡(luò)，可與現(xiàn)有的有線和無線(衛(wèi)星通信)網(wǎng)絡(luò)進行互聯(lián)。

3．5其它地面應(yīng)急通信技術(shù)(1)短波電臺系統(tǒng)。短波電臺系統(tǒng)具有設(shè)備簡單、使用方便靈活、通信距離遠及抗干擾強特點，通過電離層來傳輸信息［27］。在大規(guī)模災(zāi)害現(xiàn)場，通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備往往遭到破壞而造成通信中斷，此時短波電臺能夠發(fā)揮較大作用，這種應(yīng)急通信系統(tǒng)能夠在沒有中繼的情況下完成較遠距離的點對點的通信。因此，當(dāng)其它通信手段無法工作時，短波電臺可以作為突發(fā)公共事件現(xiàn)場應(yīng)急救援人員通信的備用手段。(2)集群通信網(wǎng)絡(luò)。集群通信網(wǎng)絡(luò)是城市應(yīng)急專用移動通信系統(tǒng)的重要組成部分，主要由多個部門共用并動態(tài)地使用一組無線電信道。在突發(fā)公共事件發(fā)生后，通用移動通信網(wǎng)絡(luò)往往無法正常使用，此時專用集群通信網(wǎng)能顯現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。集群通信網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)多種呼叫(單呼、群呼、通播)類型，能夠滿足現(xiàn)場應(yīng)急救援人員之間的語音對講，根據(jù)用戶呼叫優(yōu)先等級還可以優(yōu)化配置通信通道，從而保證重要用戶優(yōu)先進行通信聯(lián)絡(luò)。

4結(jié)束語

突發(fā)公共事件發(fā)生后可靠的應(yīng)急通信技術(shù)能夠使指揮人員快速了解現(xiàn)場情況，為決策提供及時真實的信息，便于快速展開應(yīng)急救援。因此，應(yīng)急通信技術(shù)對于減少事件造成的人員傷亡及經(jīng)濟損失具有重要意義。本文以先進成熟的衛(wèi)星通信技術(shù)作為應(yīng)急的天基通信技術(shù)，以地面的3G/4G、無線局域網(wǎng)、無線網(wǎng)狀網(wǎng)及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等作為地面應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建天地一體化應(yīng)急通信體系，從而保證突發(fā)公共事件中的人員的互聯(lián)互通，為制定應(yīng)急預(yù)案提供通信保障。

參考文獻:

［1］林會，陳山枝，毛旭．突發(fā)公共事件應(yīng)急通信技術(shù)及其發(fā)展趨勢［J］．電信網(wǎng)技術(shù)，2012，7(7):47－49．

［2］王圓圓．基于TD-LTE的空地一體化應(yīng)急通信系統(tǒng)資源分配策略研究［D］．西安:西安電子科技大學(xué)，2013．

［4］王海濤，韓治剛，傅俊明．發(fā)展天地一體化信息技術(shù)推動衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型［J］．技術(shù)進展，2014(1):30－34．

［5］馬沖，李廣俠．構(gòu)建我國天地一體的應(yīng)急通信系統(tǒng)［C］．第五屆衛(wèi)星通信新業(yè)務(wù)新技術(shù)學(xué)術(shù)年會，2009，3:80－83．

［6］李明．我國應(yīng)急通信保障體系研究［D］．北京:北京郵電大學(xué)，2009．

［7］王義明．衛(wèi)星通信在應(yīng)急通信中的應(yīng)用［J］．衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò)，2010，5(94):40－41．

［8］童丹，郭威．衛(wèi)星－浮空通信平臺架構(gòu)在應(yīng)急通信中的應(yīng)用［C］．衛(wèi)星通信新技術(shù)新業(yè)務(wù)學(xué)術(shù)年會，2011，3:311－317．

［9］劉紅軍．美軍衛(wèi)星通信終端的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］．電訊技術(shù)，2013，53(5):672－676.

作者：郝昱文 李曉雪 趙喆 鄭靜晨 單位：中國人民武裝警察部隊總醫(yī)院