幸雪初 曾凡兵

1 湖南省公安消防總隊(duì) 湖南 410205

2 北京信諾飛圖科技有限公司 北京 100085

0 引言

當(dāng)今社會(huì)，隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，城市人口大幅增加，公共場(chǎng)所、居住區(qū)、企業(yè)的用電量大幅增加，災(zāi)害事故頻發(fā)；隨著氣候變化，自然災(zāi)害(地震、泥石流、海嘯等)時(shí)有發(fā)生；城市化的建設(shè)，地鐵逐步在各大城市中開始興建，地下通信開始擺在應(yīng)急救援隊(duì)伍的面前，在各種特殊事故及特殊災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)，如何使傳統(tǒng)的通信手段不能解決語(yǔ)音問(wèn)題的情況下通過(guò)別的通信手段讓通信指揮通暢，是當(dāng)前消防網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)運(yùn)用中的難題。而MESH網(wǎng)絡(luò)對(duì)講機(jī)恰好解決了之一難題，它能在傳統(tǒng)語(yǔ)音對(duì)講及數(shù)字對(duì)講處于盲區(qū)的情況下讓通信通暢，在完成滅火救援指揮工作任務(wù)中起著關(guān)鍵作用。隨著MESH技術(shù)及語(yǔ)音技術(shù)的發(fā)展，為徹底解決語(yǔ)音盲區(qū)成為了可能；隨著MESH技術(shù)和語(yǔ)音技術(shù)日益成熟，使消防救援指揮工作通暢無(wú)阻，真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫通信。

1 MESH技術(shù)概述

MESH Network也稱為“多跳網(wǎng)絡(luò)”，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)的可以不斷擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線設(shè)備之間的傳輸。在各種無(wú)線通信技術(shù)蓬勃發(fā)展的同時(shí)，一種新的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)正逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)(即無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng))也稱為無(wú)線格狀網(wǎng)或無(wú)線多跳網(wǎng)，可以和多種寬帶無(wú)線接入技術(shù)如IEEE802.11、802.16、802.20以及3G移動(dòng)通信等技術(shù)相結(jié)合，組成一個(gè)含有多跳無(wú)線鏈路的無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。這種無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)不僅可以大幅度擴(kuò)展無(wú)線系統(tǒng)的覆蓋范圍，同時(shí)還可以提高無(wú)線系統(tǒng)的帶寬容量和通信可靠性，是一種非常有發(fā)展前途的寬帶無(wú)線接入技術(shù)。

在MESH網(wǎng)絡(luò)傳輸中，采用網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)組網(wǎng)方式。在這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)終端通過(guò)相鄰的其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)終端以無(wú)線多跳方式相連，無(wú)需增加任何路由器，終端自成網(wǎng)絡(luò)。目前，傳統(tǒng)無(wú)線MESH網(wǎng)絡(luò)由兩部分組成：MESH路由器、MESH終端。路由器除了具有傳統(tǒng)的無(wú)線路由器的網(wǎng)關(guān)/ 中繼功能外，還支持MESH網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的路由功能。MESH路由器通常具有多個(gè)無(wú)線接口，這些無(wú)線接口可以基于相同的無(wú)線接入技術(shù)構(gòu)建，也可以基于不同的無(wú)線接入技術(shù)。與傳統(tǒng)的無(wú)線路由器相比，無(wú)線MESH路由器可以通過(guò)無(wú)線多跳通信。 MESH通信網(wǎng)關(guān)支持 GSM GW/GSM網(wǎng)關(guān)、Analog (VHF/UHF) GW/模擬網(wǎng)關(guān)、IP GW/IP網(wǎng)關(guān)，其總體示意圖如圖1。

圖1 總體示意圖

2 MESH網(wǎng)絡(luò)與消防350MHz無(wú)線通信系統(tǒng)的接入

滅火搶險(xiǎn)救援現(xiàn)場(chǎng)屬于突發(fā)事件，時(shí)間、地點(diǎn)不定，作為一般情況下的應(yīng)急通信，消防350MHz無(wú)線通信系統(tǒng)配合衛(wèi)星通信系統(tǒng)基本上可以很好的保障滅火救援現(xiàn)場(chǎng)的通信暢通，但在地鐵、地下建筑、隧道等場(chǎng)地的滅火救援現(xiàn)場(chǎng)，由于地理環(huán)境比較復(fù)雜，無(wú)線信號(hào)的屏蔽和衰減比較大，對(duì)現(xiàn)有消防350MHz無(wú)線通信系統(tǒng)來(lái)講屬于盲區(qū)；從通信原理上來(lái)講，阻擋和屏蔽是無(wú)線通信的兩大“克星”，如何解決盲區(qū)問(wèn)題，基本上靠中繼系統(tǒng)來(lái)完成。

當(dāng)前，湖南省公安消防部隊(duì)基本上配備的是海倫達(dá)350MHz無(wú)線終端，按照公安部的要求，全省消防部隊(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)全部依托省公安廳350MHz無(wú)線通信系統(tǒng)，在滅火搶險(xiǎn)救援中發(fā)揮了應(yīng)有的通信保障作用。隨著城市的建設(shè)，地鐵、隧道、人防工程等地下建筑不斷增多，在滅火搶險(xiǎn)救援中，350MHz的常規(guī)通信很難保證地下與地面的有效通信，對(duì)無(wú)線通信就提出了新的要求，為解決地下與地面的通信問(wèn)題，我們引進(jìn)了IP68對(duì)講機(jī)作為MESH網(wǎng)絡(luò)中繼，與現(xiàn)有使用的消防350MHz無(wú)線對(duì)講機(jī)進(jìn)行互聯(lián)，解決地下、隧道等地下建筑物里與外面的無(wú)線通信問(wèn)題，IP68對(duì)講機(jī)根據(jù)其轉(zhuǎn)接線的接口定義可以與各種品牌、不同型號(hào)的對(duì)講機(jī)直接對(duì)接，通過(guò)軟件的自動(dòng)識(shí)別及設(shè)置，即可實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。下面以海倫達(dá)TC780M手持常規(guī)對(duì)講機(jī)為例加以說(shuō)明。

2.1 MESH網(wǎng)絡(luò)連接線接口說(shuō)明

序號(hào) IP68 顏色 定義1 MIC 棕色 麥克輸入(來(lái)源于網(wǎng)關(guān)終端喇叭聲音)2 GND 黑色 公共地3 SPEAKER 紅色 喇叭輸入(來(lái)源于網(wǎng)關(guān)終端麥克聲音)4 VBAT 橙色 電壓輸出5 PTT OUT 黃色 網(wǎng)關(guān)終端PTT輸出6 PTT IN 綠色 網(wǎng)關(guān)終端PTT輸入

2.2 海倫達(dá)TC780M手持常規(guī)對(duì)講機(jī)連接圖接口說(shuō)明

序號(hào) TC780M接口 定義1 EXT-SPK+ 外部喇叭2 PTT 發(fā)射控制L：發(fā)射3 GND 地4 EXT-MIC+ 外部MIC

2.3 MESH網(wǎng)絡(luò)對(duì)講IP68與海倫達(dá)TC780M手持常規(guī)對(duì)講機(jī)接口連接圖

2.4 IP68與TC780M互聯(lián)作為中繼通信的拓?fù)鋱D

(1) IP68作為中繼互聯(lián)接入TC780M系統(tǒng)

(2) IP68作為中繼轉(zhuǎn)接

目前，湖南省公安消防總隊(duì)已采用了該技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用，使MESH對(duì)講系統(tǒng)和現(xiàn)有消防350MHz無(wú)線通信系統(tǒng)進(jìn)行融合成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，從功能上實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有消防350MHz無(wú)線通信系統(tǒng)向通信盲區(qū)距離的延伸，以解決現(xiàn)有消防 350MHz無(wú)線通信的盲區(qū)，有效地解決了地下建筑、隧道等內(nèi)部與外部的通信問(wèn)題，取得了很好的效果。

3 實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題

3.1 時(shí)延問(wèn)題

MESH對(duì)講系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在著一定的語(yǔ)音時(shí)延，這是由其技術(shù)體制決定的。MESH終端采用 IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)協(xié)議，每個(gè)終端具備路由功能，其語(yǔ)音數(shù)據(jù)以包的形式在無(wú)線鏈路上進(jìn)行傳輸，其時(shí)延問(wèn)題是在所難免的。其傳輸時(shí)延來(lái)源于兩方面：一種是無(wú)線鏈路，另一種來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)傳輸。前者時(shí)延可以忽略不計(jì)，后者時(shí)延來(lái)源于語(yǔ)音數(shù)據(jù)報(bào)傳輸過(guò)程中必經(jīng)路由器的流量狀況、握手協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入點(diǎn)和輸出點(diǎn)之間路由器的數(shù)目以及其終端到目的地不同的路徑等。

3.2 抗干擾問(wèn)題

MESH對(duì)講具有自組網(wǎng)功能，能在成百上千個(gè)終端之間組網(wǎng)，需要具有大容量的傳輸能力，其占用無(wú)線帶寬相對(duì)于普通無(wú)線語(yǔ)音對(duì)講來(lái)講會(huì)有相當(dāng)大的區(qū)別。一般普通無(wú)線語(yǔ)音對(duì)講系統(tǒng)占用射頻帶寬在12.5KHz或25KHz，而MESH對(duì)講系統(tǒng)占用的射頻帶寬在 20MHz。一般情況下，現(xiàn)場(chǎng)解決干擾問(wèn)題主要通過(guò)改變?cè)O(shè)備工作頻率。

3.3 傳輸距離問(wèn)題

MESH對(duì)講系統(tǒng)傳輸距離相對(duì)于普通對(duì)講系統(tǒng)要近很多，其原因主要在以下幾方面：

(1) 工作頻率在S波段，空中傳輸衰減比較大；

(2) 功率比較小(100mw)；

(3) 帶寬比較寬，接收靈敏度比較低；

(4) 天線選用低增益便攜式天線，方便便攜實(shí)用。

4 結(jié)束語(yǔ)

MESH網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在MESH語(yǔ)音對(duì)講系統(tǒng)的應(yīng)用，真正解決了消防指揮現(xiàn)場(chǎng)最后一公里語(yǔ)音盲區(qū)問(wèn)題以及無(wú)需架設(shè)基站即可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的語(yǔ)音通信；MESH網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在MESH語(yǔ)音對(duì)講系統(tǒng)的應(yīng)用，真正實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音對(duì)講系統(tǒng)與各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(WIFIWIMAXUHFVHFTETRAGSM 等)的互聯(lián)互通。

[1] (加)霍辛(Hossain，E.),(英)梁(Leung，K.K.)著,易燕,等譯.無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與協(xié)議[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2009.

[2] 方旭明.下一代無(wú)線因特網(wǎng)技術(shù)：無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)[M].人民郵電出版社.2005.

[3] 胡汀,謝小婷.無(wú)線 Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù).2011.

[4] TC-T80 全功能型專業(yè)無(wú)線對(duì)講機(jī)[EB/OL].http://www.hytera.com.cn/product/prodetail.aspx?id=3113.12