背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)在應(yīng)急救援現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及實(shí)踐

文|邸勇 華為技術(shù)有限公司

一、實(shí)現(xiàn)意義

如何在自然災(zāi)害、消防救援、森林滅火、園區(qū)等重大安全事故救援現(xiàn)場(chǎng)，道路和地面通信基礎(chǔ)設(shè)施損毀或缺少的條件下，快速開展現(xiàn)場(chǎng)多媒體應(yīng)急通信指揮調(diào)度保障，同時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)部分實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶蠓街笓]中心，是當(dāng)前我國(guó)應(yīng)急通信保障發(fā)展建設(shè)面臨的重要難題。基于目前科技發(fā)展的能力，衛(wèi)星通信不受地域影響，是實(shí)現(xiàn)人口分布稀疏地域自然災(zāi)害應(yīng)急通信遠(yuǎn)距離傳輸保障的最佳選擇，但受其地面笨重的應(yīng)急指揮箱以及昂貴的個(gè)人衛(wèi)星終端設(shè)備的限制，無法做到人手一部的配置服務(wù)，而依賴集成成熟的地面車載3G/4G專網(wǎng)移動(dòng)通信的系統(tǒng)也因涉及系統(tǒng)龐大，往往因?yàn)榻煌ㄖ袛酂o法快速、便捷地運(yùn)送到應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)，導(dǎo)致應(yīng)急通信保障往往在應(yīng)急事件突發(fā)至少數(shù)小時(shí)后才能部署解決應(yīng)急救援人員普遍接入網(wǎng)絡(luò)。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)應(yīng)急救援現(xiàn)場(chǎng)多媒體業(yè)務(wù)的普遍接入與衛(wèi)星通信保障應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)與指揮中心的通信暢通,中國(guó)衛(wèi)通協(xié)同華為公司開展了基于衛(wèi)星便攜站+背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用與實(shí)踐，以用戶實(shí)際的輕便、快捷、低成本普遍接入的應(yīng)急指揮保障響應(yīng)等場(chǎng)景的實(shí)際需求為導(dǎo)向，依托我國(guó)自主研發(fā)的寬帶衛(wèi)星便攜系統(tǒng)與華為自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)的深度融合，開展了新一代現(xiàn)場(chǎng)前方應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)的場(chǎng)景探索，針對(duì)廣東地區(qū)應(yīng)急消防等特殊應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行深度挖掘分析，為應(yīng)急救援提供成本低、接入快、體驗(yàn)佳的多業(yè)務(wù)普遍接入的通信服務(wù)，并滿足便攜運(yùn)輸、快速部署臨時(shí)熱點(diǎn)的應(yīng)急通信需求，形成了支撐應(yīng)急救援現(xiàn)場(chǎng)快速應(yīng)急通信的新能力，滿足未來全域覆蓋、全時(shí)通信的要求。

二、創(chuàng)新方案

本方法針對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急通信盲區(qū)的實(shí)際需求，依托我國(guó)成熟的寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)及地面4G移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用背負(fù)式衛(wèi)星便攜站+背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)，建立應(yīng)急救援現(xiàn)場(chǎng)的通信專用網(wǎng)絡(luò)，支撐多媒體融合通信(包含：語音、圖片、視頻監(jiān)控、視頻會(huì)商、寬窄帶物聯(lián)、位置定位、集群組播、PTT指揮調(diào)度等多種業(yè)務(wù))，具體的方案及創(chuàng)新點(diǎn)如下。

1.新技術(shù)—背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)支撐應(yīng)急救援業(yè)務(wù)

背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)基于便攜融合通信一體化設(shè)計(jì)理念，使用了全新的地面移動(dòng)通信系統(tǒng)集成，通過自主高集成的SOC芯片，將基站、核心網(wǎng)、調(diào)度服務(wù)器集成在一個(gè)盒子里，并通過IP直接對(duì)接衛(wèi)星便攜站，整個(gè)系統(tǒng)集成在一個(gè)背包，同時(shí)通過手持PAD完成衛(wèi)星系統(tǒng)的一鍵式對(duì)星、現(xiàn)場(chǎng)的指揮調(diào)度以及與后端指揮中心的視頻會(huì)商等業(yè)務(wù)。系統(tǒng)容量支持500個(gè)寬窄帶業(yè)務(wù)連接，提供本地20路高清視頻及指揮中心4路高清視頻的回傳，其建設(shè)和維護(hù)的成本大幅降低，真正意義上實(shí)現(xiàn)前方現(xiàn)場(chǎng)指揮部寬帶無縫雙向接入（見圖1）。

圖1 背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)成

（1）背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)

背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)提供完整的應(yīng)急通信前方指揮部的所有功能，讓應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)保障時(shí)間從數(shù)小時(shí)減少到10min，使得應(yīng)急救援的效率提升數(shù)十倍，通信保障的成本大幅降低；同時(shí)，借助地面移動(dòng)終端的小型化及多樣化，使其建設(shè)和維護(hù)成本大幅降低，而接入終端容量及類型的成倍增加，能夠滿足各類寬帶業(yè)務(wù)的接入以及可穿戴物聯(lián)、環(huán)境監(jiān)測(cè)的接入。創(chuàng)新的背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)與傳統(tǒng)車載機(jī)動(dòng)式前方指揮系統(tǒng)的對(duì)比見表1。

表1 背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)與車載式前方指揮部

（2）機(jī)動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)覆蓋

靈活便捷的背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)急通信盲點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，可以快速解決偏遠(yuǎn)地區(qū)寬帶通信盲區(qū)和信號(hào)中斷的難題，提升寬帶通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力。

2.新能力—背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)救援人員的安全保障

背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)可以滿足救援過程中實(shí)時(shí)跟蹤每一個(gè)救援人員的通信能力，通過本地移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)及衛(wèi)星回傳實(shí)現(xiàn)不間斷的話音、數(shù)據(jù)、圖像和視頻等多媒體業(yè)務(wù)傳輸，滿足應(yīng)急通信和移動(dòng)條件下的通信需求。超小型化的移動(dòng)通信模組可以集成到各類應(yīng)急救援的工具及可穿戴防護(hù)設(shè)備中去，系統(tǒng)能自動(dòng)采集救援現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境數(shù)據(jù)、工具及救援設(shè)備的狀態(tài)以及定位(見圖2 )。

圖2 背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)業(yè)務(wù)能力

背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)可滿足前方指揮員與前方指揮部或后方指揮中心系統(tǒng)的視頻會(huì)商，通過PAD人機(jī)交互快速搭建現(xiàn)場(chǎng)通信熱點(diǎn)，同時(shí)通過便攜式衛(wèi)星站快速將現(xiàn)場(chǎng)圖像、視頻傳至指揮中心，實(shí)現(xiàn)總部和現(xiàn)場(chǎng)一線的高清視頻會(huì)議，討論救援現(xiàn)場(chǎng)的下一步策略。

背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)采集應(yīng)急救援人員的位置信息以及生命體征數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)通信能力，在指揮員的PAD上及指揮中心的大屏上，基于GIS位置地理信息系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示救援人員位置及生命體征狀態(tài)，實(shí)時(shí)連接及保障救援人員安全。

背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)能夠及時(shí)回傳救援現(xiàn)場(chǎng)的多路視頻以及各類物聯(lián)數(shù)據(jù)，以配合應(yīng)急部指揮中心后端系統(tǒng)的衛(wèi)星監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)人工智能（AI）服務(wù)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)借助大數(shù)據(jù)算法判斷災(zāi)情態(tài)勢(shì)的發(fā)展，給出領(lǐng)導(dǎo)決策依據(jù)，以下達(dá)前方指揮員下一步操作指令。可根據(jù)救援人員的生命體征數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)給出救援人員健康狀況評(píng)估，在關(guān)鍵時(shí)刻直接給出救援人員撤退的告警指令，以便保障現(xiàn)場(chǎng)救援人員的安全。

3.新場(chǎng)景—海上應(yīng)急保障及部隊(duì)野戰(zhàn)訓(xùn)練

背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)基于IP67全防護(hù)便攜設(shè)備能力，能輕松應(yīng)對(duì)高鹽霧、沙塵、危化品及礦業(yè)、高海拔(＞5000m)的救援場(chǎng)景，保障政府應(yīng)急部門特殊場(chǎng)景應(yīng)急通信需要，滿足全域覆蓋、全時(shí)通信、低成本普遍接入的要求。

基于背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)普遍接入能力，在無陸地基站信號(hào)的情況下，通過海上應(yīng)急指揮船裝備該套系統(tǒng)，快速實(shí)現(xiàn)方圓10km海面的無線寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋，借助應(yīng)急船載系留式無人機(jī)還可實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)急船周邊30～80km的全天時(shí)、全天候、多功能水面用戶應(yīng)急通信接入。海上應(yīng)急通信不同于陸地應(yīng)急通信保障，海上應(yīng)急通信保障通常需要面對(duì)海上基礎(chǔ)通信設(shè)施缺乏、海上工況環(huán)境惡劣等不利條件，并且海上應(yīng)急事件通常具有事發(fā)突然、應(yīng)急響應(yīng)窗口短、后果嚴(yán)重等特點(diǎn)。海上應(yīng)急通信對(duì)可靠性、快速反應(yīng)要求極高，對(duì)應(yīng)急通信覆蓋范圍要求大，同時(shí)還涉及多部門多系統(tǒng)的協(xié)同，這就使海上應(yīng)急通信體系的建設(shè)成為一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程(見圖3 )。

圖3 背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用在海上救援

通過背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)普遍接入方式，能夠在野戰(zhàn)訓(xùn)練、大規(guī)模車隊(duì)行軍無固定無線基站信號(hào)的情況下，通過多輛戰(zhàn)地車及多個(gè)單兵背負(fù)運(yùn)輸,快速實(shí)現(xiàn)方圓上百公里的野戰(zhàn)演練場(chǎng)，全天時(shí)、全天候、多業(yè)務(wù)、大容量的應(yīng)急通信接入無線寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋。部隊(duì)野戰(zhàn)應(yīng)急通信不同于營(yíng)地寬帶通信，可能會(huì)面對(duì)數(shù)公里基礎(chǔ)通信設(shè)施缺失的山地、高海拔、沙塵、高溫、高寒等極端惡劣環(huán)境，需要承載士兵的語音信息、生命體征信息、現(xiàn)場(chǎng)的戰(zhàn)事態(tài)勢(shì)視頻、多部隊(duì)協(xié)同指揮調(diào)度信息、上級(jí)指揮信息，以及戰(zhàn)地車、無人機(jī)等各類裝備的定位及狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的普遍接入，同時(shí)還要提供各級(jí)連隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)指揮部與基地指揮中心的信息互聯(lián)等訴求，真正實(shí)現(xiàn)全地形、全天候的多媒體可靠融合通信(見圖4 )。

圖4 背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用在部隊(duì)野戰(zhàn)訓(xùn)練

三、應(yīng)用效果

背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)的融合測(cè)試依托我國(guó)自主可控的Ka寬帶衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)、背負(fù)式衛(wèi)星便攜站及全自主創(chuàng)新的背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)，中國(guó)衛(wèi)通協(xié)同華為公司開展了“Ka便攜站+MiniRapid背負(fù)式微系統(tǒng)”的融合調(diào)測(cè)及業(yè)務(wù)驗(yàn)證。其中,在MiniRapid背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)的無線覆蓋范圍內(nèi)，用戶可通過專網(wǎng)手機(jī)快速接入微基站網(wǎng)絡(luò)，并正常進(jìn)行通話和上網(wǎng)，下行速率最高可達(dá)44Mbit/s，上行可達(dá)8Mbit/s，能夠成功接入互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行各種業(yè)務(wù)應(yīng)用（微信、網(wǎng)頁、視頻等），同時(shí)測(cè)試驗(yàn)證能將高清、高碼率的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻回傳到指揮中心，視頻碼率超過6Mbit/s。

四、推廣建議

背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)輕便、易用，不僅具有便攜衛(wèi)星站的覆蓋廣、容量大、成本低、抗災(zāi)強(qiáng)和部署快等優(yōu)勢(shì)，而且又有地面移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的低成本普遍接入、本地大容量多媒體融合通信及指揮調(diào)度等優(yōu)勢(shì)。在通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施癱瘓或者遭到不可抗力破壞難以短時(shí)間修復(fù)、地面交通中斷的場(chǎng)景中，以及人員聚集型大型活動(dòng)中，通過便攜衛(wèi)星站+背負(fù)式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)，承載現(xiàn)場(chǎng)多媒體融合通信及前后方指揮調(diào)度等綜合業(yè)務(wù)有著不可替代的優(yōu)勢(shì)，能夠有效保障救援及突發(fā)緊急事務(wù)的行業(yè)客戶應(yīng)急通信需要。

基于衛(wèi)星寬帶通信網(wǎng)絡(luò)與地面LTE 4G專網(wǎng)的有效融合，解決了洪澇、地震、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害及重大高速交通事故、危化品事故的現(xiàn)場(chǎng)救援的網(wǎng)絡(luò)覆蓋難題，后續(xù)還可應(yīng)用在政府軍隊(duì)行業(yè)客戶的野戰(zhàn)訓(xùn)練、海上救援等工作上，滿足全域覆蓋、全時(shí)通信的要求。