無線電應(yīng)急通信網(wǎng)建設(shè)的探索與實踐

郅澤民 段玉光

摘要：

傳統(tǒng)應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需要依靠線纜等設(shè)備，因此存在其相應(yīng)的危險性與局限性，在面臨自然災(zāi)害及突發(fā)事件之后往往無法滿足應(yīng)急通信的需求，且這些災(zāi)害也存在使設(shè)備受損，并因此導致人身傷害出現(xiàn)的可能。因而無線電應(yīng)急通信網(wǎng)的建設(shè)與研發(fā)應(yīng)得到充分的重視，以解決應(yīng)急情況下的通信問題。基于此，本文將圍繞無線電應(yīng)急通信網(wǎng)建設(shè)的探索與實踐展開相應(yīng)的研究。

關(guān)鍵詞：

無線電;應(yīng)急通信網(wǎng);探索;實踐

中圖分類號：

F621;TN925

文獻標識碼：

A

文章編號：

1672-9129（2020）15-0055-02

引言：就當前我國通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)情況來看，大部分地區(qū)主要依靠手機、固話、網(wǎng)絡(luò)及光纜進行信息傳輸，這種信息傳輸方式具有其獨特的高效性，其缺點是過于依賴有線通訊基站，盡管在正常情況下能夠滿足各單位及個人通訊需求，然而在面臨應(yīng)急情況導致數(shù)據(jù)傳輸路線受限時，就會影響到重大信息或緊急信息的傳遞。我國在應(yīng)對應(yīng)急情況時通常以應(yīng)急指揮車及應(yīng)急信息平臺負擔信息傳遞工作，但如果應(yīng)急指揮車無法有效到達現(xiàn)場，或是應(yīng)急平臺難以建立有效連接，其作用也就無法發(fā)揮[1]。因此，無線電應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)就顯得至關(guān)重要。

1無線電應(yīng)急通信的特點與優(yōu)勢

顧名思義，應(yīng)急通信具有在原有通信系統(tǒng)受其他因素影響、無法正常使用時，暫時負擔通信任務(wù)的功能。現(xiàn)有的應(yīng)急通信在具體方式上分為有線與無線兩種，其中有線應(yīng)急通信需要依靠光纜、電源及基站才能提供通信服務(wù)，而無線應(yīng)急通信則不需要依靠這些設(shè)備，僅需保持無線電信號暢通就能實現(xiàn)通信。無線應(yīng)急通信的應(yīng)用意義在于戰(zhàn)時能夠第一時間實現(xiàn)信息的傳達與交流，而在和平時期也能為重大突發(fā)事件、搶險救災(zāi)、重大國務(wù)活動及大型集會提供應(yīng)急通信手段[2]，在通信網(wǎng)絡(luò)進行換代、改造、延伸的過程中也能夠提供臨時的信息交互支持，這就意味著無線應(yīng)急通信對國家經(jīng)濟建設(shè)及社會發(fā)展均有著事關(guān)重大的現(xiàn)實意義，因而也能夠創(chuàng)造相應(yīng)的社會效益與經(jīng)濟效益。

無線通信的特點表現(xiàn)在以下方面：由于人們不具有詳細的預(yù)測能力，多數(shù)情況下并不知道什么時候會需要進行應(yīng)急通信，而在應(yīng)急情況下通信容量會實現(xiàn)爆發(fā)式的激增，因而對具體通信容量的需求也是一個不確定因素，對通信網(wǎng)絡(luò)的需求也難以確定，需要視情況選擇固定網(wǎng)絡(luò)、移動網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)甚至是互聯(lián)網(wǎng)。相比有線應(yīng)急通信而言，無線應(yīng)急通信的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾方面：首先無線應(yīng)急通信并不需要架設(shè)電纜或架空明線，也不需要挖掘電纜溝，僅僅需要借助發(fā)信設(shè)備、收信設(shè)備及頻道資源即可實現(xiàn)信息及數(shù)據(jù)的傳達，而有線應(yīng)急通信在失去傳輸設(shè)備的情況下幾乎派不上用場[3];其次無線通信往往具有極大的覆蓋范圍，且其信號的傳遞能夠不受地理因素影響，有線通信則往往受限于地形因素，一些極端地形或極端地質(zhì)條件通常不適用于通信設(shè)備的架設(shè);三是無線通信可根據(jù)需求隨時完成架設(shè)并增減通信渠道，有線通信在增減通信渠道時往往需要進行大規(guī)模的作業(yè)，具有較高的施工難度及工作量;四是無線通信從架設(shè)到應(yīng)用的速度非常快，通常在數(shù)十分鐘內(nèi)即可完成，因而可以有效應(yīng)用于各種突發(fā)事件，這也是有線通信所不具備的。

2無線電應(yīng)急通信的不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與區(qū)別

2.1衛(wèi)星通信。衛(wèi)星通信是所有無線通信結(jié)構(gòu)中技術(shù)含量最高的一種，主要是借助人造地球衛(wèi)星設(shè)備實現(xiàn)不同地球站之間的通信。就其原理而言，人造地球衛(wèi)星設(shè)備在其工作過程中主要扮演了中繼站的角色，從地球站接收信號，再將其發(fā)送到相應(yīng)的另一地球站。相比其他無線通信結(jié)構(gòu)而言，衛(wèi)星通信具有覆蓋面廣（其覆蓋面以地球表面積為計量單位）、頻帶寬、靈活性高、受地形因素影響最小的特點，同時又能實現(xiàn)包括語音、文字、圖像及數(shù)據(jù)等多種不同媒體形

式的傳輸通信。衛(wèi)星通信中具有最高技術(shù)含量的是銥星電話及衛(wèi)星電話，這種設(shè)備的通信范圍能夠覆蓋到全球各個區(qū)域，因而也就能夠在地球上不同位置實現(xiàn)語音通話及數(shù)據(jù)傳輸[4]，同時也能為GPS相關(guān)功能提供支持，即使是在危險狀態(tài)下也能通過預(yù)先設(shè)置好的一鍵求助功能將使用者的位置信息發(fā)送到預(yù)定好的終端。其缺點是使用成本極高，且多數(shù)情況下需要在露天場合進行，因而不適合大范圍的推廣，但能夠有效解決應(yīng)急指揮車無法到達現(xiàn)場的問題。

2.2集群通信。集群通信主要依靠應(yīng)急通信指揮車實現(xiàn)。當今的應(yīng)急通信指揮車在多數(shù)情況下都會配置交流發(fā)電機、直流電瓶、便攜式手提電腦、車載電臺、無線對講系統(tǒng)、單兵電臺及視頻移動終端等設(shè)備，因此能夠借助這些設(shè)備實現(xiàn)基本集群通信業(yè)務(wù)（包括單向呼叫、群組呼叫、廣播呼叫及緊急呼叫等），這些業(yè)務(wù)通常會設(shè)置用戶優(yōu)先級、用戶強插、調(diào)度臺強插的功能，因而能夠為短信、數(shù)據(jù)傳輸及視頻傳輸?shù)刃枨筇峁┕δ苤С郑瑫r也支持呼叫處理、移動性管理、虛擬專網(wǎng)、故障弱化、加密、直通等功能，因而能夠方便指揮人員在現(xiàn)場進行相應(yīng)的指揮調(diào)度工作[5]。但凡應(yīng)急指揮車能夠到達的現(xiàn)場，集群通信均是所有通信手段中的最優(yōu)選。為防范各種災(zāi)害及危機事件，應(yīng)急通信指揮車已經(jīng)成為市級與以上政府的標配，以便在危急情況出現(xiàn)時能夠第一時間進行處理。

2.3短波通信與超短波通信。短波通信是指應(yīng)用短波電臺或單兵電臺進行應(yīng)急通信，這是一種保證長距離通信的主要方式。該方式具有投資小、見效快、不需要其他額外配置的設(shè)備設(shè)施的優(yōu)勢，同時又能夠不受地理因素影響，因而常作為備用手段，在應(yīng)急通信指揮車無法到達現(xiàn)場的情況下投入使用，以保證重大緊急信息能夠及時、有效傳遞。

超短波通信是借助對講機實現(xiàn)的通信，多用于常規(guī)通信網(wǎng)絡(luò)癱瘓之后。對講機之間的有效通信距離通常在3-5km，如果附近具有建立臨時通訊中繼臺的條件，那么對講機的有效范圍能夠擴大到20-30km。就其主要功能而言，很多時候作為常規(guī)通信網(wǎng)絡(luò)不適用環(huán)境下的民間通信設(shè)備，或是對應(yīng)急通信指揮車及短波通信進行功能上的補足。

2.4常規(guī)通信。常規(guī)通信主要依靠常見的無線通信設(shè)備（手機、網(wǎng)絡(luò)、光纜等）進行，通常具有完備的設(shè)備設(shè)施，且建立起的通信網(wǎng)絡(luò)在功能及覆蓋率上也較為全面，能夠滿足正常情況下的大多數(shù)通信需求[6]。然而常規(guī)通信在很大程度上依賴高壓電源、光纜、基站及終端設(shè)備的支持，如果這些設(shè)備中有任何一種設(shè)備出現(xiàn)故障，都會導致整個常規(guī)通信網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓。

3無線電應(yīng)急通信網(wǎng)建設(shè)的探索與實踐

3.1中繼臺選址。中繼臺是無線電應(yīng)急通信網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵，具有確保無線電應(yīng)急通信網(wǎng)順利投入使用的重要意義。通常情況下，中繼臺信號能夠覆蓋的范圍直接關(guān)系到無線通信的效果，因此無線電應(yīng)急通信網(wǎng)建設(shè)需要將中繼臺相關(guān)通信技術(shù)的研究與開發(fā)作為重要工作內(nèi)容。考慮到應(yīng)急情況下可能出現(xiàn)的各種情況，中繼臺本身還必須具有一定的抵抗自然災(zāi)害的能力，并保證中繼臺建設(shè)位置受各種自然災(zāi)害及其他應(yīng)急情況的影響最低。這就要求相關(guān)工作人員、技術(shù)人員在建設(shè)中繼臺之前必須進行大量的實地調(diào)查，對不同地理區(qū)域在應(yīng)急情況下可能會受到的影響進行詳盡預(yù)測，并綜合考慮不同地理區(qū)域在施工上的難易度、交通情況等各種因素，以初步確定中繼臺的選址[7]。在中繼臺的選址得到初步確定之后，還需要對該選址進行一段時間的測試，確保中繼臺在此位置能夠有效發(fā)揮無線通信功能之外，也具有最大限度抗擊自然災(zāi)害的能力，并測試中繼臺附近的電磁環(huán)境，以免應(yīng)急情況下附近電磁環(huán)境影響到中繼臺信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

3.2設(shè)備選型。設(shè)備的選型是確保無線電應(yīng)急通信網(wǎng)建設(shè)行之有效的又一關(guān)鍵內(nèi)容，只有在各方面性能上均達到最接近理想程度的設(shè)備，才能保證其在應(yīng)急情況下應(yīng)用的有效性。當前國家關(guān)于無線電應(yīng)急通信網(wǎng)建設(shè)相關(guān)內(nèi)容已經(jīng)出臺了相應(yīng)的政策，政策主要是引導無線電設(shè)臺用戶逐漸淘汰模擬設(shè)備，轉(zhuǎn)向?qū)Ω鞣N類型數(shù)字設(shè)備的應(yīng)用，因此各類型數(shù)字設(shè)備的應(yīng)用是設(shè)備選型的主要方向與趨勢。通過對國內(nèi)外數(shù)字通信標準的調(diào)查來看，不同國家甚至地區(qū)在通信標準上具有不同的需求，其中主流的數(shù)字電臺技術(shù)標準以DMR、dPMR、P25、TETRA、PDT等幾種為主。在綜合考量過不同因素之后，相關(guān)部門對具體設(shè)備的選用提出了如下三條標準：首先設(shè)備的數(shù)字制式應(yīng)盡量選擇成熟的型號，以確保設(shè)備技術(shù)上的先進性與性能上的穩(wěn)定性;其次終端設(shè)備必須擁有理想的性價比，在保證質(zhì)量的同時更加有利于設(shè)備的普及;最后所選設(shè)備在市場上必須擁有較大的保有量，方便使用過程或使用后的維修養(yǎng)護。基于以上因素及其他影響因素考量，最終決定應(yīng)用DMR設(shè)備。該設(shè)備在語音編碼算法上沒有進行具體的規(guī)定，因而更加方便終端使用者通聯(lián)，此外還具有信道間隔理想、傳輸速率高、時隙短等優(yōu)勢，因而其相關(guān)制式設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用。

DMR制式設(shè)備具有持續(xù)工作的功能，也能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字TDMA模式下雙語音或數(shù)據(jù)路徑的傳輸，且安裝相對較為簡便，無論是安裝在墻面上或是機架系統(tǒng)中均可。在40W的運行條件下，能以100%的指數(shù)實現(xiàn)全占空比長時間運行，且其運行的穩(wěn)定性也有可靠保障，而TDMA數(shù)字音頻功能則能夠有效降低頻譜擁堵率，并將信道效率提升一倍有余，因而可以有效應(yīng)用于應(yīng)急情況下的數(shù)據(jù)及信息傳輸。而雙時隙的功能設(shè)定則允許單個12.5kHz信道內(nèi)同時出現(xiàn)兩個通話，這意味著單個的DMR數(shù)字制式設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)兩臺模擬設(shè)備的功能，因而也具有較高的經(jīng)濟性，能夠有效縮減基礎(chǔ)設(shè)施的采購、安裝及維護成本。

3.3架設(shè)安裝。在確定中繼臺選址及設(shè)備選型之后，就可以購買設(shè)備進行相應(yīng)的架設(shè)及安裝工作。但在架設(shè)安裝工作開始之前，首先應(yīng)制定詳細的架設(shè)安裝施工方案，在方案中標注出所有需要注意的重點內(nèi)容，實際施工過程中還應(yīng)落實好相應(yīng)的質(zhì)量管理及監(jiān)督工作，施工人員必須了解到設(shè)備的關(guān)鍵作用及功能，以確保架設(shè)安裝能夠促進設(shè)備功能的有效實現(xiàn)，并保障設(shè)備本身的安全性及抗災(zāi)害系數(shù)。對于設(shè)備的地基基礎(chǔ)應(yīng)當采用全混凝土澆筑，以使設(shè)備本身的穩(wěn)定性得到可靠保障;而為了保證設(shè)備信號能夠?qū)崿F(xiàn)全方位的覆蓋，安裝時最好應(yīng)用八相環(huán)陣天線;在設(shè)備的動力上應(yīng)結(jié)合太陽能光伏發(fā)電板與鉛酸免維護電池組，從而確保設(shè)備能夠獲得不間斷的動力支持。

設(shè)備架設(shè)安裝完成之后還需考慮到后續(xù)的安全及遠程維護問題，因而需要在設(shè)備周邊安裝相應(yīng)的攝像頭，攝像頭必須具備較高的技術(shù)含量，能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離情況下高清畫面的實時傳輸，并輔以遠程控制系統(tǒng)，方便對設(shè)備進行遠程的維護與管理。在整個施工過程中，無論是電池的安裝、地網(wǎng)的鋪設(shè)、底座的大小及入地深度、底座承載的重量、太陽能電池板的角度和面積及避雷針的安裝均需要進行詳細的設(shè)計及排查，以確保整個工程的合理性，為后續(xù)設(shè)備的使用提供可靠支持。

3.4調(diào)試運行。調(diào)試運行是確保設(shè)備穩(wěn)定性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。調(diào)試運行內(nèi)容包括硬件、軟件及通信數(shù)據(jù)。首先需要對核心部件進行調(diào)試，將提前設(shè)計好的試運行頻率及數(shù)據(jù)準確寫入中繼臺，通過測試之后將中繼臺與收發(fā)設(shè)備連接，測試設(shè)備整體的收發(fā)功能，確保各項數(shù)值均在正常范圍之內(nèi)，保證中繼臺的安全性。之后要對網(wǎng)橋進行調(diào)試，為后期的管理維護提供遠程支持。測試中需要將一對網(wǎng)橋面對面近距離放置，并逐個接入電腦設(shè)置好參數(shù)，實現(xiàn)一對網(wǎng)橋之間的配對。再之后調(diào)試監(jiān)控，以方便工作人員了解中繼臺的運行情況，預(yù)防中繼臺因其他原因遭到破壞。這部分的重點內(nèi)容是確保錄像機能夠正確識別不同終端。最后是對總體網(wǎng)絡(luò)連接和外網(wǎng)接入的調(diào)試，接入全部設(shè)備后分別于電信網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)交換機互聯(lián)，以確保各種設(shè)備均能夠正常運行。

結(jié)語：近年來國家對無線電應(yīng)急通信網(wǎng)建設(shè)給予了高度重視，并通過制定相應(yīng)的政策推動了各地無線電應(yīng)急通信網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展。在實際建設(shè)過程中需要相關(guān)工作人員準確了解這份工作的重要性與意義，并認真進行選址、選型、安裝架設(shè)及后期的調(diào)試試運行工作，以確保建設(shè)的無線電應(yīng)急通信網(wǎng)能夠正常投入使用，為國家和社會的經(jīng)濟發(fā)展與應(yīng)急調(diào)整提供通信上的可靠支持。

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