短波通信網在應急通信領域的應用

劉振嶺，張水興，李 駿

(1.河北遠東通信系統工程有限公司，河北石家莊050081;2.江西贛西供電公司信息通信分公司，江西新余338000)

0 引言

隨著現階段諸如地震、火災、冰雪、洪災和恐怖事件等災害事件的頻發，政府及其相應的職能機構的工作能力、辦事效率不斷地經受著考驗，災害事件給國家經濟和地方經濟造成了重大損失。因此一旦有災害發生，就必須以極快的速度采取補救措施，補救是否及時、決策是否得當，重要原因都取決于在災害發生前后通信措施是否及時，分析是否準確合理等，這些因素與人民群眾所承受的生命和財產損失情況密切相關。為此，國內外都在為預防災害，以及災害發生時的實時通信傳輸而努力。

1 短波通信特點

短波通信不依賴其他有線和無線通信手段都必須具備的網絡、傳輸線路、中繼體和建筑等基礎運行條件，屬于獨立自主通信，抗毀能力最強。短波通信是實現中、遠程無線聯絡的基本手段。短波一方面通過地波傳播實現近距離通信，另一方面通過電離層反射的天波傳播，實現遠距離通信。從點對點直通距離看，短波是所有無線通信方式中距離最遠的一種無線通信手段。

另外，短波通信系統建設和維護成本低，無通信費，建設周期短;設備簡單，可以根據使用要求進行固定設置，也可以個人背負或車載安裝進行移動通信;組網靈活;實時性好;除了話音之外，還可以通過配接附屬設備實現傳送電報、有/無線電話轉接、計算機通信和G3傳真等業務。

基于上述優勢，短波通信在國內外歷次突發事件中都發揮了不可替代的重要作用，特別是在救災初期常常是主要依賴的通信工具，因此被廣泛用于軍隊、武警、政府各系統、公安安全，以及地震、林業、礦業、電信、水利、電力、交通和安監等專業領域。

2 組網建設目標與網絡拓樸結構

2．1 組網建設目標

針對應急通信領域的應用特點，短波電臺網應滿足多點交互通信功能，對上可以及時匯報災情以及日常運營情況，對下及時指揮下級單位，平級單位可以聯合作業。最終形成一套完整的通信指揮網絡，滿足處置突發事件時可以上傳下達，平時可以進行相關情況通報。

下面以省級應急通信為例，介紹省級應急通信領域的網絡構成。

2．2 網絡拓撲結構

所謂網絡拓撲設計是指依據所給定的信息流特性——通信業務量和終端節點的位置，確定中間節點的位置和網絡節點之間連接的方式。最佳的網絡拓撲設計是網絡經濟性的可靠保證，同時網絡拓撲設計也將影響到網絡的可靠性、鏈路的容量及分配、流量控制及網絡延時等主要指標。

針對應急通信領域垂直管理的工作特點，適合采用樹形網絡拓撲結構。在這種拓撲結構中，每個結點與其子結點有連接，并根據實際需要確定是否與同級其他子結點進行有限連接，在指揮調度過程中，通常每個機構聽命于一個上級部門，涉及到同級子節點聯合行動時，一般都由共同的上級單位負責協調，所以同級子節點直接通信的情況并不是很多，但是為了提高整個通信網絡的抗毀能力，可以考慮將幾個重點子節點進行同級有限連接。樹形結構是天然的分級結構，與其他拓撲網絡相比通信線路總長度短，成本較低，節點擴充靈活，尋徑方便，便于管理。

省級應急通信領域短波通信網由省級應急通信部門、市級應急通信部門和縣級應急通信部門3層網絡構成。

整個短波通信網能夠實現對全省地域的全部覆蓋，必要時還能夠與其他職能部門，以及周邊省份的救援單位跨區聯絡，實現應急救援指揮無線通信逐級或越級的實時指揮調度。縣區臺、市臺和省臺之間在結構層次上形成短波樹形拓撲結構通信網絡。根據業務處理的需要，在同層次上還可組成網形拓撲結構，這樣每個結構節點之間有多條路徑可供選擇，具有較高的可靠性，其網絡拓撲結構示意圖如圖1所示。

圖1 網絡拓撲結構示意圖

3 設備選型情況分析

針對短波通信系統網絡的層次構成，在設備選型上，從實際需要出發，以設備功能先進性、穩定性為重，同時權衡設備的性價比，在滿足系統功能需求的基礎上，達到系統功能先進，運行穩定、易于操作、升級維護方便、兼容性好，性價比高。

3．1 電臺種類選型

短波電臺按用途和使用條件，分為固定式、車載式和便攜式電臺。固定式電臺主要用于戰略通信，通常組成發信集中臺和收信集中臺，其功率為數百瓦至數千瓦，甚至到數十千瓦，一般使用性能較好的大型天線;車載式電臺用于組成指揮所通信樞紐或作移動通信使用，其功率為數十瓦至數千瓦，一般使用鞭形天線和雙極天線;便攜式電臺主要用于保障戰術分隊的通信聯絡，具有體積小和重量輕等特點，一般采用鞭形天線，利用地波進行近距離通信，功率通常為數瓦至數十瓦。

針對應急通信領域不同級別的特點和功能，建議采用如下方式配備短波電臺設備:省級應急通信部門建議由125 W或者400 W固定基地站臺、125 W動中通車載臺以及背負電臺組成;在市級應急通信部門配備125 W固定基地站臺和背負臺，實現全市范圍的遠距離報、話通信能力;在縣應急通信部門配備背負臺，能夠實現對全縣的覆蓋，必要時可以裝到通信車或者指揮車上進行通信。

3．2 天線種類選型

固定臺建議采用全向三線基地寬帶天線，可實現1 500～2 000 km半徑內的語音、報文傳輸，對全省的地級市和縣實現無縫隙覆蓋。全向三線基地寬帶天線采用寬帶匹配網絡和加載技術，天線具有工作頻帶寬、電壓駐波比小、輻射效率高、免天調等技術特點。全向三線基地寬帶天線采用三線偶極結構，具有性能穩定、抗風能力強、不易損壞等特點。全向三線基地寬帶天線根據不同的應用場景可以采用平拉方式架設或者倒V方式架設，平拉方式架設適用于固定臺的遠距離通信，倒V方式架設適用于固定臺的中、近距離全向通信。

固定臺除了全向三線基地寬帶天線外，也可使用高增益，低仰角對數周期天線(LP)，但天線價格昂貴。通信距離較長，在實踐中100 W短波自適應電臺配這種天線，可基本實現北京至昆明，烏魯木齊甚至拉薩全天候通信。如果通信質量要求不是太高，也可使用價格相對便宜的天線如八木天線，長線天線，但長線天線需用天調。距離在600 km以內時采用水平雙極天線可取得較好效果，但水平雙極天線占地較大，中心站電臺較多不適合布天線陣。

車載式和背負式短波電臺根據電臺的不同功能配備不同的電臺天線，通常配置為車載鞭天線和便攜天線桿等。

3．3 其他考慮因素

車載式和背負式短波電臺建議選用具有雙天線插口、能夠實現一機多用(可用于基地、車載、背負等多種方式)的數字化背負電臺，便于系統改造升級和節約以后的建設經費。在日常情況下配備雙極或三線天線作為基地電臺使用，與上級單位保持暢通;在緊急情況下可去掉基地天線接頭，移至應急車或者通信車上配合車載天線作為車載電臺趕赴現場并在行進中與上級單位保持暢通;當車載鞭狀天線處于短波近距離通信盲區無法與指揮中心通信時，可利用電臺的雙天線插口臨時架設簡易固定天線實現無盲區通信;當道路中斷，車輛無法繼續前進，取下車載電臺轉作背負電臺徒步到達救災現場，即可在徒步行進中與上級單位保持暢通，也可在到達現場后臨時架設簡易天線作為現場通信中心(作為現場指揮部的現場通信保障手段)與上級單位保持暢通，將前端實時情況傳回指揮中心，指揮中心給予相應的指揮調度，最大限度地保證人民生命財產安全。

4 多網系融合設備的配備

為了解決短波通信網與其他通信的融合問題，同時提高整個短波通信網絡的可靠性，必要時可以配備多網系融合設備，通過該設備可以將短波無線通信和有線通信、衛星通信及超短波通信等通信手段進行融合，通過其他制式的承載網絡，實現對短波系統的延伸和擴展，從而可以大幅度提高通信效率。多網系融合系統通信示意圖如圖2所示。

圖2 多網系融合系統通信示意圖

5 網絡遙控設備的配備

圖3 遠端架設電臺示意圖

由于短波電臺發射時有較強的輻射，嚴重時會對周圍的人員和設備形成傷害，為了避免該情況的發生，必要時可配備網絡遙控設備，如圖3所示。通過該設備可以實現將短波電臺及天線架設在遠離指揮中心的地方，網絡遙控轉換設備與短波電臺相連，同時通過通信傳輸光纜將控制信號和音頻信號傳輸到指揮中心，操作人員可以在指揮中心對短波電臺進行遙控操作，從而可以增加人員的安全性。

6 短波通信網人員配備

針對目前應急通信部門工作人員的現狀，需要配備短波通信網系統日常維護和操作人員，短波通信由于需要較高的操作和維護經驗，只有專門從事該領域的工程師，才能夠對系統較了解，鑒于這種情況，需要對整個通信網進行定期的維護和定期演習，使得操作人員對系統更加熟悉，經過長期的經驗積累，才能夠掌握短波通信領域的相關知識。

7 結束語

本文重點以省級應急通信部門為例，介紹了短波通信的網絡結構和構成要素，這些方面同樣適合于國家級、市級、縣級的短波通信網的建設，目前短波通信設備種類很多，技術成熟，價格相對經濟、安裝方便、反應迅速等特點，是應急通信的必備設備。

應急通信部門作為突發事件的主要指揮和協調單位，如何在突發事件的事前預防、事發應對、事中處置和善后管理過程中，保障通信鏈路的暢通，已經是一個迫切需要解決的問題。

短波通信網的組建，作為應急突發事件的最后通信手段，可以有效地提高突發事件的處置效率，為盡量減少人民群眾的生命和財產損失提供技術保證。

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