文/王魯寧

當前，煤炭等行業(yè)面對嚴峻復(fù)雜的自然災(zāi)害威脅和安全生產(chǎn)形勢，迫切需要建設(shè)一套具有系統(tǒng)化、扁平化、立體化、智能化、人性化特征的與大國應(yīng)急管理能力相適應(yīng)的現(xiàn)代應(yīng)急管理體系，以此來提升應(yīng)急保障能力。其中，全面形成應(yīng)急管理信息化體系，實現(xiàn)感知網(wǎng)絡(luò)全域覆蓋，需要構(gòu)建具有韌性、高速、智能、融合的天地一體化應(yīng)急通信指揮網(wǎng)絡(luò)和性能強大、穩(wěn)定可靠的信息化基礎(chǔ)設(shè)施，這是當前應(yīng)急救援環(huán)境下重要的技術(shù)保障。為此，對應(yīng)急救援通信保障組網(wǎng)方案及通信技術(shù)進行研究探索，可在突發(fā)事件發(fā)生時，通過應(yīng)急通信指揮網(wǎng)，統(tǒng)一調(diào)配安全生產(chǎn)、礦山救援、消防特勤、抗震救災(zāi)等各種專業(yè)救援力量，并可實現(xiàn)突發(fā)事件報送、救援力量調(diào)度、預(yù)警信息發(fā)布、災(zāi)情發(fā)布，以及安全生產(chǎn)形勢綜合研判、消防安全形勢綜合研判、自然災(zāi)害態(tài)勢綜合研判、復(fù)雜災(zāi)害形勢綜合研判等功能。

一、背景

當發(fā)生災(zāi)害性事故時，需要第一時間排查危險源并對危險區(qū)域進行定位，而災(zāi)難的發(fā)生往往不可預(yù)計，發(fā)生地點、時間、環(huán)境惡劣復(fù)雜，通信往往面臨著巨大挑戰(zhàn)。比如，在礦區(qū)等存在無信號或信號弱的區(qū)域，由于現(xiàn)有的通信系統(tǒng)覆蓋范圍有限，導致無法聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一指揮、協(xié)同作戰(zhàn)能力差，極大影響了救援及自救；由于在應(yīng)急救援過程中通信相對較為落后，救援過程中一線作戰(zhàn)人員失聯(lián)、信息孤島等問題時有發(fā)生，且運營商通信資源和應(yīng)急通信息資源無法共享共用互通，一線救援帶寬受限，通信衛(wèi)星收費高昂，這些問題增大了應(yīng)急救援難度。

當前，應(yīng)急救援無線通信已經(jīng)從模擬時代全面步入數(shù)字化時代，伴隨著技術(shù)升級迭代，在通話語音質(zhì)量、頻率使用效率、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)、衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)、信息安全性、多網(wǎng)融合性等多個方面均實現(xiàn)了技術(shù)突破，而如何把更新更強更智能的專業(yè)無線通信系統(tǒng)應(yīng)用到應(yīng)急救援現(xiàn)場，構(gòu)建起應(yīng)急通信指揮網(wǎng)，并充分發(fā)揮優(yōu)勢解決當前困局是重中之重。

二、應(yīng)急通信指揮網(wǎng)總述

應(yīng)急通信指揮網(wǎng)依托國家天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)重大工程，整合各轉(zhuǎn)隸部門存量通信網(wǎng)絡(luò)、通信設(shè)備、衛(wèi)星信道等資源，采用IPv6、SDN、5G、統(tǒng)一通信等先進通信技術(shù)來構(gòu)建，總體上來說要完成兩大步驟，即應(yīng)急通信指揮網(wǎng)組網(wǎng)建構(gòu)和應(yīng)急通信指揮網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)。

1.應(yīng)急通信指揮網(wǎng)組網(wǎng)建構(gòu)

天地一體化應(yīng)急通信指揮網(wǎng)從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上來看，主要由統(tǒng)一平臺指揮中心、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場應(yīng)急通信指揮網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)急無線專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、公共通信網(wǎng)絡(luò)以及其他行業(yè)網(wǎng)絡(luò)等部分構(gòu)成。天地一體化應(yīng)急中心指揮網(wǎng)如圖1所示。

圖1 天地一體化應(yīng)急中心指揮網(wǎng)

采用三級通信組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，采用移動和廣電共用的700M網(wǎng)絡(luò)進行覆蓋，同時結(jié)合MESH作為傳輸途徑，分四種覆蓋場景進行組網(wǎng)，形成包括應(yīng)急指揮調(diào)度中心、前端大型指揮車、中型指揮車以及一線作戰(zhàn)指揮人員的多級聯(lián)動機制，保證通信的順暢和完整。此外，結(jié)合5G大帶寬、低時延、廣連接的特性，提升應(yīng)急處置的實效和傳遞效率。

2.應(yīng)急通信指揮網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)

應(yīng)急通信指揮網(wǎng)建設(shè)目標一般是由應(yīng)急管理廳至所轄各級機構(gòu)的指揮專線網(wǎng)絡(luò)，同時按需接入掛靠應(yīng)急管理廳各類指揮部的成員單位，實現(xiàn)視頻、數(shù)據(jù)、話音的交互。同時，建設(shè)由現(xiàn)場指揮車、通信中繼車組成的現(xiàn)場救援協(xié)同通信網(wǎng)絡(luò)。通過公網(wǎng)4G融合、專網(wǎng)4G、衛(wèi)星通信、散射通信等多種寬帶傳輸手段，實現(xiàn)中繼車與指揮車之間、指揮車與地面指揮中心之間的可靠話音與數(shù)據(jù)傳輸。

建設(shè)綜合業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)，對接現(xiàn)場救援各隊伍現(xiàn)有的各類專用通信設(shè)施，提供位置、話音信息服務(wù)。實現(xiàn)現(xiàn)場各救援隊伍位置、圖像、數(shù)據(jù)的回傳，實現(xiàn)由現(xiàn)場指揮部至各救援隊伍話音指令的發(fā)送。構(gòu)建以應(yīng)急管理廳為總指揮部、市縣應(yīng)急管理部門為前線指揮部、現(xiàn)場指揮車為現(xiàn)場指揮部的分級架構(gòu)，實現(xiàn)各級指揮機構(gòu)對外的話音指令、視頻會商信息一鍵可達，實現(xiàn)針對各類災(zāi)害預(yù)案生成通信計劃并下達，實現(xiàn)與應(yīng)急管理廳管轄部門以及協(xié)同救援部門通信的互聯(lián)互通。建設(shè)應(yīng)急可視化音視頻調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)對應(yīng)急救援現(xiàn)場各隊伍位置信息查看、圖像信息的實時回傳以及音頻指令的實時發(fā)布。

三、應(yīng)急通信指揮網(wǎng)建設(shè)

現(xiàn)場應(yīng)急通信指揮網(wǎng)絡(luò)主要由融合通信指揮平臺系統(tǒng)、寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)、寬帶無線應(yīng)急通信系統(tǒng)、窄帶無線應(yīng)急通信系統(tǒng)、公網(wǎng)應(yīng)用平臺通信系統(tǒng)以及其他配套設(shè)備構(gòu)成。

1.融合通信指揮平臺系統(tǒng)

融合通信指揮系統(tǒng)是一體化應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的中心組成部分，基于“公?；パa、寬窄融合、固移結(jié)合、天地一體”的多維組網(wǎng)形態(tài)，充分利用公網(wǎng)承載、窄帶PDT數(shù)字集群、寬帶TD-LTE專網(wǎng)、MESH自組網(wǎng)等多種技術(shù)手段，解決不同應(yīng)用場景下語音、圖像、視頻、數(shù)據(jù)的高速傳輸以及綜合位置服務(wù)等各類需求，確保協(xié)同救援和日常移動通信中全地域、全過程、全天候的通信指揮保障。

融合通信指揮系統(tǒng)主要承載系統(tǒng)是“可視化對講指揮調(diào)度平臺”，平臺將可視化對講技術(shù)、實時視頻傳輸技術(shù)與GIS定位技術(shù)相結(jié)合，并可進行相關(guān)業(yè)務(wù)流程定制，集“對講呼叫+實時視頻+地圖定位+工作管理”于一體，實現(xiàn)可視化、即時性、閉環(huán)工作管理，提高應(yīng)急響應(yīng)速度、工作效率以及業(yè)務(wù)處理水平。

融合通信指揮系統(tǒng)采用軟交換架構(gòu)設(shè)計，支持靈活的模塊化設(shè)計并可擴展，支持多種語音通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，支持固定和移動一體化多媒體調(diào)度指揮。系統(tǒng)提供基于GIS界面的可視化指揮功能，可實現(xiàn)“一張圖”調(diào)度指揮功能，進一步提高調(diào)度能力。

融合通信指揮系統(tǒng)支持多種終端和各種圖傳采集設(shè)備接入，可形成立體化統(tǒng)一指揮網(wǎng)絡(luò)。還具備通過集成各種網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)與其他網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)進行對接的能力，如通過PSTN網(wǎng)關(guān)與公共/行業(yè)PSTN網(wǎng)絡(luò)對接、通過集群網(wǎng)關(guān)與警用/行業(yè)窄帶語音網(wǎng)絡(luò)對接、通過衛(wèi)星網(wǎng)關(guān)與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)對接等。此外，該系統(tǒng)還可以集成第三方平臺系統(tǒng)SDK，實現(xiàn)與第三方平臺系統(tǒng)對接（如傳感檢測網(wǎng)絡(luò)平臺），實現(xiàn)業(yè)務(wù)互通。

2.衛(wèi)星通信系統(tǒng)

按照應(yīng)急管理部規(guī)劃的自主可控的原則，形成廣域覆蓋、隨遇接入、資源集成的應(yīng)急管理衛(wèi)星通信要求，建設(shè)衛(wèi)星通信網(wǎng)來支撐應(yīng)急現(xiàn)場遠距離通信和扁平化的應(yīng)急指揮，其中包括VSAT衛(wèi)星、KA高通量衛(wèi)星和天通衛(wèi)星等多種技術(shù)。衛(wèi)星通信網(wǎng)由空間段和地面段兩部分組成，空間段包括傳統(tǒng)VSAT衛(wèi)星、天通衛(wèi)星、高通量KA衛(wèi)星及其他衛(wèi)星，地面段則包括VSAT衛(wèi)星地球站、天通衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)終端、高通量衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)遠端站等。

3.寬帶無線應(yīng)急通信系統(tǒng)

（1）TD-LTE寬帶無線應(yīng)急通信系統(tǒng)。目前各級應(yīng)急管理部門現(xiàn)有無線傳輸手段難以滿足各級日益增長的通信需求，具體表現(xiàn)為“三多三少”：一是窄帶通信手段多，寬帶通信手段少。末端無線應(yīng)急通信系統(tǒng)多以語音、報文等單一傳輸內(nèi)容，且各終端相互間兼容互通性差，對文字、圖片、圖像等多媒體信息的無線傳輸手段相對較少。二是專用通信手段多，融合通信手段少。大多專用通信設(shè)備，不僅需要專業(yè)人員管理、維護、使用，而且在設(shè)備出現(xiàn)故障后，依托當?shù)卦O(shè)備和技術(shù)維修困難、修復(fù)周期長。三是固定骨干傳輸手段多，機動末端傳輸手段少。由于機動末端傳輸手段主要還依靠短波、超短波等或公網(wǎng)實現(xiàn)，帶寬窄、管控難、要求高，無法滿足新形勢下末端大數(shù)據(jù)寬帶無線傳輸需求。而基于TD-LTE技術(shù)的寬帶無線應(yīng)急通信系統(tǒng)是解決當前應(yīng)急通信需求諸上問題的重要通信技術(shù)手段。

（2）MESH寬帶自組網(wǎng)系統(tǒng)。無線自組網(wǎng)通信系統(tǒng)（MESH自組網(wǎng)系統(tǒng)）在不依賴任何通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的情況下能快速提供一種可移動、無中心的通信支撐環(huán)境，具有覆蓋范圍廣、靈敏度高、移動性好、抗干擾和抗衰落能力強、傳輸數(shù)據(jù)率高、穩(wěn)定性和可靠性突出等特點。

MESH自組網(wǎng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)WLAN不同的是，其中繼設(shè)備無中心組網(wǎng)，可以采用無線連接的方式進行互連，且中繼設(shè)備間可以建立多跳無線鏈路。具體說，無線自組網(wǎng)通信系統(tǒng)作為一個“單跳”或“多跳”的系統(tǒng)，從源頭到目的地有多條冗余的通信路徑，網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點都具備自動路由功能，每個節(jié)點只和鄰近節(jié)點進行通信，是一種自組織、自管理、自動修復(fù)、自我平衡的智能網(wǎng)絡(luò)。無線自組網(wǎng)通信系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大、頻譜利用率高、可靠性高、多跳路由、組網(wǎng)靈活、維護方便和支持與其他無線網(wǎng)絡(luò)兼容和互操作等優(yōu)點，整個系統(tǒng)具有使用方便、靈活、音視頻傳輸清晰度高、低延時、覆蓋范圍廣、穩(wěn)定、可靠等優(yōu)勢。與傳統(tǒng)寬帶傳輸系統(tǒng)相比最突出的優(yōu)勢是快速部署、易于安裝、非視距傳輸（NLOS）、網(wǎng)絡(luò)健壯性、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)靈活、高帶寬。

4.窄帶無線應(yīng)急通信系統(tǒng)

當前，窄帶數(shù)字集群語音通信系統(tǒng)仍是應(yīng)急搶險通訊指揮中心與現(xiàn)場之間聯(lián)系的最關(guān)鍵最重要的基礎(chǔ)通信手段之一，但在應(yīng)急通信中也面臨諸多問題。要提升窄帶數(shù)字集群語音通信系統(tǒng)在應(yīng)急通信中的應(yīng)用能力，應(yīng)加入同頻同播、無線自組網(wǎng)等功能，提升其組網(wǎng)能力和性能水平。

（1）車載自組網(wǎng)語音通信基站。車載自組網(wǎng)語音基站是一款超高集成度且可根據(jù)用戶話務(wù)需求量身定制載波數(shù)量的窄帶通信設(shè)備，具備高端的硬件配置，業(yè)務(wù)功能豐富，適用于車載安裝使用。設(shè)備遵循PDT/DMR/MPT標準信令，支持常規(guī)中轉(zhuǎn)/IP互聯(lián)/同頻同播/集群/集群同播/自組網(wǎng)等工作模式。

（2）便攜自組網(wǎng)語音通信基站。便攜自組網(wǎng)語音通信基站是一款先進的智能化便攜通信設(shè)備，具備高端的硬件配置，業(yè)務(wù)功能豐富，可適用于各種復(fù)雜場景下的快速部署組網(wǎng)，為用戶提供靈活高效的高級組網(wǎng)方案。設(shè)備遵循PDT/DMR/MPT標準信令，支持常規(guī)中轉(zhuǎn)/IP互聯(lián)/同頻同播/集群/集群同播/自組網(wǎng)等工作模式。同時，支持無序自組網(wǎng)能力，為無線、有線鏈路場景以及復(fù)雜通信環(huán)境提供自組網(wǎng)解決方案，支持4跳5站，無需固定排序，開機即可實現(xiàn)多基站之間自動聯(lián)網(wǎng)。此外，設(shè)備支持雙載頻配置，支持“一本地載波+一鏈路載波“和“雙本地載波”兩種工作模式。

（3）手持自組網(wǎng)語音對講終端。手持自組網(wǎng)語音對講終端支持PDT、DMR、MPT/自組網(wǎng)對講/4G公網(wǎng)對講等多種工作模式，可以根據(jù)實際使用環(huán)境進行靈活選擇。手持終端支持自組網(wǎng)工作模式，無需按序編號即可自動混接組網(wǎng)，支持最多4跳5級，擴大通訊范圍，可極大提高復(fù)雜通信環(huán)境下的語音通信能力。

四、結(jié)論

當災(zāi)難發(fā)生時，第一時間構(gòu)建穩(wěn)定、可靠的應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)是科學救援、人民生命財產(chǎn)安全的重要保障。通過梳理整合當下通信技術(shù)現(xiàn)狀，依托國家天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)重大工程，整合各轉(zhuǎn)隸部門存量通信網(wǎng)絡(luò)、通信設(shè)備、衛(wèi)星信道等資源，采用一系列先進通信技術(shù)，構(gòu)建起天地一體化應(yīng)急通信指揮網(wǎng)，可以實現(xiàn)有線、衛(wèi)星和無線通信網(wǎng)系融合互通，能夠更好地適應(yīng)多種突發(fā)狀況通信需求，以此來避免通信中斷引發(fā)的風險。