應急通信綜合組網技術方案研究

劉澤亮+胡中豫+明月

摘要：本文運用異構網絡融合的思想，提出一種應急通信綜合組網的技術方案。該方案采用衛星通信網作為廣域網接入、無線Mesh網絡做無線局域網覆蓋、無線WiFi網絡連接短波綜合接入設備與移動智能終端的組網方式，可達到多種通信手段融合互通、多種網系綜合集成、多種業務綜合保障的目的，非常適合于應急通信條件下實時與多任務的特點。

關鍵詞：應急通信；綜合組網；異構網絡融合

近年來，自然災害等各類突發事件頻繁發生，所造成的影響非常惡劣。應急通信作為國家應急體系的重要組成部分，在應急保障中發揮著舉足輕重的作用。我們運用異構網絡融合的思想，進行應急通信綜合組網技術方案的研究，可實現應急條件下多種通信手段融合互通、多種網系綜合集成、多種業務綜合保障，必將成為未來應急通信發展的一種趨勢。

1方案技術原理

1.1衛星通信網作為廣域網接入

當重大災害發生后，交通、電力與地面通信設施均可能遭受嚴重損壞。在這種情況下，要充分發揮應急通信網絡的功能，就必須綜合現存的網絡基礎設施，有效集成各種通信手段，包括無線自組網、蜂窩網、因特網、短波網等，特別是利用衛星通信網構建空間通信鏈路、作為廣域網接入這一關鍵環節。因為災害救援現場的集群通信網、MANE等網絡可通過衛星中繼的方式，繼續擔負災區應急通信保障任務，還可以對次生災害發出報警，保持政府救援機構與災區的通信聯絡，提供救援隊伍的通信設備，恢復受災群眾與外界的聯系，讓外界實時了解災情和救援進展等。由此可見，將地面通信網與衛星通信網互聯，進行應急通信綜合組網，構建一體化的應急通信綜合保障體系，將有效形成無縫覆蓋的立體化的應急通信服務區，實現快捷順暢的應急通信保障。

1.2無線Mesh網絡做無線局域網覆蓋

無線Mesh網絡是通過無線鏈路把用戶節點、路由器節點和網關節點三個部分連接起來，構成的一個多跳的移動自組織網絡。它基于IP協議，具有無中心、自組網、容量大、速率高、覆蓋廣、成本低等特點，與現有無線網絡可兼容互通，方便提供因特網的寬帶接入、無線局域網覆蓋，為靜止或移動終端都能提供網絡連接。在Mesh網絡環境下，各用戶終端可通過相關的無線技術連接到蜂窩網、WiFi網、WiMAX網、衛星通信網、短波/超短波通信網和無線傳感網，不同網絡根據其支持的協議選擇與Mesh網關互聯，而Mesh網關可通過無線多跳與視距范圍外的路由器、因特網核心網或PSTN網建立聯系，實現整個應急區域內網絡的無縫覆蓋。

1.3無線WiFi網絡連接通信設備

近年來，無線WiFi網絡正在引領著世界時尚潮流，它憑借網絡覆蓋范圍較廣、建設費用低、傳輸速度快、安全可靠等優點，廣受人們所歡迎，在世界各國得到了廣泛運用。目前，世界上已經將IEEE 802.11系列標準統稱為WiFi。其中，IEEE 802.11a及IEEE 802.11g標準的傳輸速率可達到54Mb/s，而IEEE802.11n可以將傳輸速率提高到300Mb/s以上，網絡覆蓋范圍可擴大到幾平方公里。在應急通信保障中，我們也可以在WiFi網絡環境下，將各類基礎通信設備與智能終端進行互聯，達到簡潔高效的通信效果。

2方案整體架構

2.1硬件設備

本技術方案借鑒異構網絡融合的思想，采用衛星通信網作為廣域網接入，以應急指揮車為基本結構單元，利用無線Mesh網絡作無線局域網覆蓋，綜合集成無線IP視頻采集系統、無線IP語音通信系統、數據信息采集系統、災情信息發布系統等應急通信設備，再用無線WiFi網絡實現短波綜合接入設備與移動智能終端的有效互聯。除此之外，再輔以網絡接入接口、高性能計算機和供電系統等配套設備，可快速實現突發事件救援現場應急通信的綜合組網，能為救援隊伍和受災群眾提供及時可靠的應急通信保障。方案整體結構如圖1所示。

2.2軟件系統

軟件系統方面主要包括：災情監測數據處理系統、IP視頻處理系統、IP語音處理系統、語音系統、網絡管理系統、用戶管理系統、信息發布及交流系統、信息安全系統、數據備份存儲系統等。

2.3方案功能

該方案可實現以下功能：

（1）構建災害現場網絡平臺（網絡管理、數據管理、數據發布平臺）；

（2）實現與后方的網絡通信；

（3）可召開視頻會議；

（4）可進行單兵圖像、數據采集；

（5）筆記本電腦、PDA等設備的網絡接入；

（6）應急流動災情觀測網絡接入；

（7）具有WiFi功能的智能手機通話，而無需運營商的網絡支持。

3短波綜合接入設備

在無線Mesh網絡覆蓋下的WiFi網絡環境中，接入一種短波通信綜合接入設備，該設備以應急通信保障的組織運用為目的，以計算機技術為基礎，通過WiFi技術實現短波通信設備與移動智能終端的有效互聯，提供一種方便指揮員使用的通用通信和指控手持操作終端。這種終端依托多信道適配器，屏蔽用戶與各種通信設備的聯系，使用戶進行各種通信和指控作業時，不需要直接操作通信設備即可完成所需業務，可以大幅提升用戶的操作靈活性。該設備軟硬件可剪裁，具有軟件代碼小、高度智能化、響應速度快等特點，非常適合于應急通信條件下實時與多任務的特點。

3.1短波綜合接入設備的結構

短波綜合接入設備主要由主機與智能手機及其應用軟件組成。其中主機包括1個主控單元、1個業務傳輸單元、1個信道適配單元和1個電源管理單元。組成框架如圖2所示。

（1）主機

主機是綜合接入設備的核心，由主控單元、業務傳輸單元、信道適配單元和電源管理單元4個部分組成。經過WiFi連接智能手機后，通過手機應用程序控制完成網絡接入和對等通信模式的切換功能、短消息、短語音、聲碼話、電子郵件、代碼指揮、專項語音、應急協調、文件傳輸、數據廣播接收等功能。

其中，主控單元是系統軟件的硬件支撐平臺，是主機的核心部分。主要完成對其它單元的控制，使各單元組成有機整體，同時實現對系統外接設備的監視、控制、調度、管理等功能，充分發揮各單元的通信功能；業務傳

輸單元在主控單元控制下完成各種類型的業務傳輸，包括專網建鏈和信息散布服務功能，完成高速數據調制解調功能和聲碼話功能，完成有線電話、有線數據傳輸功能，完成移動3G網絡下的數據、語音和視頻等業務功能；信道適配單元是應急終端與外接設備進行連接的核心模塊，可通過無線方式和有線方式連接各種外部設備，實現數據的收發；電源管理單元完成D/C變換，為整機其它單元提供穩定的直流電源。

（2）智能手機應用軟件

智能手機應用軟件是綜合接入設備的客戶端，為用戶提供各項服務的操作和現實，滿足用戶的各種應用需求，主要為用戶通訊錄管理、短消息收發、短語音收發、電子郵件收發、代碼指揮、專項語音通信、聲碼話、文件傳輸、數據廣

播接收等具體功能。該軟件可運行于安卓智能手機操作系統。

3.2短波綜合接入設備的功能

短波綜合接入設備可實現以下功能：

（1）在專網選頻接入方式下，提供通用網絡語音服務、通用網絡數據服務接口，內置電子郵件、文本短信等信息服務，通過配接短波綜合終端可為用戶提供應急網絡語音、電子郵件、文本短信和代碼指揮等功能。

（2）在專網選頻對等通信方式下，通過專網選頻快速建鏈技術，實現同一子網內現場用戶之間的對等通信，提供專網協同語音服務和專網協同數據服務接口，完成現場用戶間的專網協同語音通信和自定義數據信息交互。

（3）擴展設備接口，適配多種通信方式。同時增加數據路由交換，提供數據加密傳輸服務、語音加密傳輸服務。完成短消息、微信短語音、聲碼話、電子郵件、代碼指揮、專項語音、網絡電話、網絡視頻、有線電話、有線數據、數據廣播接收等功能。

（4）嵌入應急指揮信息系統軟件后，為指揮員提供在線/離線地圖展示、導航定位、災情接報、位置上報、態勢共享、威脅告警、標圖標繪、預案管理、資源管理等服務。

4結束語

由于現階段我國應急通信系統建設還存在諸多需要解決的問題，關于應急通信的體制機制和法律法規尚未健全，各種應急通信網絡的標準制式不夠統一，通信手段之間還不能實現有效的互聯互通，通信運營商之間的合作機制尚未完善，因此，應急通信綜合組網技術的研究還有較長的路要走。本文提出的應急通信綜合組網的技術方案，是對應急通信保障模式的一次探索，其科學性和實用性還有待繼續論證，需要在實踐中經歷一個認識、深化和完善的過程。

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