淺析應急通信技術特點及發展趨勢

摘要：近年來，隨著自然災害的越來越多，軍事化競爭愈發嚴重，以及互聯網的不斷加速發展，人們生活追求越來越高，對于應急通信的需求不斷攀升。面對突發性緊急情況，如何綜合利用各類通信資源、融合各種通信手段提供服務支撐，有效發揮保障作用，筆者結合我國應急通信技術發展實際，對常見應急通信技術進行了介紹，并對特點進行了分析，最后展望了應急通信技術的發展趨勢。

關鍵詞：應急通信;通信技術;特點分析;發展趨勢

一、引言

我國作為全球自然災害最嚴重的國家之一，災害風險交織疊加、不斷加劇，造成的損失日趨嚴重，面臨著更加復雜的嚴峻形勢和巨大挑戰。地震、洪水、泥石流、臺風、暴雨等自然災害及惡劣天氣一旦發生，可能造成受災地域公網癱瘓、道路受阻和電力中斷，這不僅會影響災區民眾的通信，更會影響到災害救援行動的開展。因此，加快推進應急通信技術研究，提高極端條件下應急通信保障能力，對災難發生時保障災區能夠與外界保持通信聯絡至關重要。

二、應急通信概述

應急通信，一般是指在發生重大自然災害或者突發性緊急情況時，綜合利用各種信息通信手段，為有效應對自然災難、處置突發事件、保障大型集會和重大活動等提供通信業務和服務支撐，是一種具有臨時性、快速響應的特殊通信機制。應急通信除了需要滿足時間突發性、地點不確定性、業務緊急性和信息多樣性等要求外，還須具備部署快速、易于安裝、健壯性好、擴展性強、成本合理等特點，并提供可靠的信息傳輸服務[1]。

通過分析應急通信需求，主要有兩個方面：一是消防、公安、應急等應急救援隊伍的關鍵通信需求，對通信的可用性、可靠性、安全性等要求高，即專用通信;二是人民群眾的普通通信需求，即公眾通信。因此，應急通信的根本任務是必須同時滿足應急救援隊伍和受災百姓通信“雙暢通”;應急通信的重點是運營商?！懊妗敝亍靶迯汀?、應急隊伍?！包c”重“重構”，即電信運營商以大面積恢復保民生、保人群密集區域的公眾通信為目標;應急救援隊伍以抵達重災區時立即自主構建區域內應急通信能力為目標。

三、常見的應急通信手段及其特點

目前常見的應急通信手段主要有衛星通信、短波通信、集群移動通信、蜂窩移動通信、微波接力通信等。這五種通信手段均采用無線電通信方式，具有傳播距離遠、覆蓋面廣、機動靈活等優勢，適用于突發緊急情況下的應急通信保障，是不可缺少的應急通信手段。

（一）衛星移動通信

衛星移動通信，是指使用移動通信終端，通過人造地球衛星轉發信號達成的無線電通信，是一種特殊的微波中繼通信。目前衛星通信采用Ka、Ku、X、C、L等頻段。根據近幾年搶險救災保障經驗可知，衛星移動通信憑借通信覆蓋廣、傳輸容量大、對地形地貌和距離因素不敏感、組網快速靈活、線路穩定可靠等獨特優勢，成為應急救援中最快捷、最有效的應急通信手段;其缺點是頻段資源緊張、終端設備昂貴、傳輸延遲大。在斷路、斷網、斷電的極端條件下，衛星通信是擔負指揮調度、音視頻回傳、視頻會議、互聯網接入的主要手段，也是支撐PDT集群、LTE專網、Mesh自組網的手段，形成多手段融合的應急通信網絡，在應急通信領域具有不可替代的優勢。常見的衛星移動通信系統包括海事衛星移動通信系統（Inmarsat）、銥系統（Iridium）、全球星系統籌，在全球的應用非常廣泛，具有全球覆蓋、通信質量高、可隨時通信、終端便攜可移動等特點。

除上述幾種國外典型的衛星移動通信系統之外，我國自主研發了衛星移動通信系統，包括：“天通一號”衛星移動通信系統，與地面通信系統構建形成有效覆蓋任務地域陸、空、天一體的移動通信網系，系統自主可控且覆蓋范圍廣，用戶終端攜帶使用方便;高通量衛星通信，頻率資源豐富，系統容量大，可作為應急通信常規衛星通信手段，支持多路高清視頻傳輸，應急高速寬帶通信保障能力得到有效提升;北斗衛星系統，作為有源衛星定位與通信系統，可實現連續實時導航、定位、測速以及短報文通信、位置報告等功能，適應多種氣候環境和地形條件下的使用要求，在災害應急救援中有廣闊的應用前景。

（二）短波通信

短波通信是利用波長為100-10米（通信頻率為3-30MHz）的電磁波達成的通信，其通信距離可達幾百公里甚至上千公里，具有通信距離遠、建立迅速、便于機動、抗毀性強等特點，通信自主性比衛星通信更強，從近幾年搶險救災實踐看，在固定通信設施嚴重損毀的復雜惡劣環境條件下，短波通信都發揮了重要作用，已成為完善國家應急通信體系建設的關鍵環節。由于電離層易受太陽輻射、太陽黑子、地磁活動等影響而不斷變化，造成短波信道傳輸條件復雜多變，是最惡劣無線信道之一[2]。

隨著我國無線電事業的飛速發展，無線電設備數量激增，電磁信號逐漸分布整個頻域、覆蓋整個空域、占滿整個時域，短波通信自擾互擾的程度也日趨嚴重。近年來，短波通信系統逐漸將自適應技術、猝發傳輸技術、差錯控制技術和數字信號處理技術等先進技術融入其中，同時國內外針對短波通信的數據傳輸、鏈路建立、抗干擾和綜合組網等方面也開展了大量的研究工作，有效解決了短波信道條件下信息傳輸有效性和可靠性的問題。當前，短波通信系統在應急通信領域應用中還存在天線架設不夠合理、過于依賴公網不夠重視短波通信系統、短波通信設備的陳舊和老化、操作人員知識不夠牢固、短波頻段使用不夠規范等問題，導致短波應急通信網絡無法有效發揮自身價值。

（三）集群移動通信

集群通信，是指多個用戶共用一組無線信道的專用移動通信技術，能夠實現組呼、單呼、廣播以及短消息和分組數據傳輸業務，適用于應急指揮調度;集群移動通信系統，是指按照動態信道指配的方式，采用頻率共用技術，實現多用戶共享多信道的無線電移動通信系統，具有群組通信、一呼百應、組呼信道共享、呼叫快速建立、接續時間非常短、可區分多種優先級等特點，其缺點是其覆蓋范圍有限;同時集群對講機終端種類豐富，專業特點強，適用于指揮調度、應急聯動等不同的應急場景，是應急通信中不可或缺的組成部分。隨著數字技術的快速推廣，數字集群通信系統具有頻率利用率高、提供話音與數據集成服務、以及網絡控制管理更加有效靈活等優點，社會各級對其需求愈加迫切，已逐步取代模擬集群通信系統。

從2008年開始，我國自主研制了我國自主知識產權的警用數字集群（PDT，Police Digital Trunking）通信系統，與APCOP25、TETRA等國外技術體制相比，PDT標準下產品支持不同廠家互聯互通、國密算法安全加密;2019年應急管理部在370MHz頻段采用PDT標準，開展全國PDT系統建設，以滿足應急通信、指揮調度方面的需求。目前非常流行的公網對講POC集群技術，在應急通信領域還處于輔助階段。

（四）蜂窩移動通信

蜂窩移動通信，是把服務區劃分為若干個小區，小區內使用較小功率的基站發射機實現有效、無縫覆蓋，規劃設計時小區通常是六角蜂窩狀，整個網絡覆蓋形似蜂窩而得名;優點是話音質量高、低延遲、高容量，缺點是依賴于地面基站和饋電設備，抗毀性較弱。20世紀70年代，貝爾實驗室突破性地提出了蜂窩網絡的概念，移動通信領域已經由1G時代發展到5G時代，即將到來的6G網絡將以地面蜂窩網絡為基礎，融合衛星、空中平臺等多種非地面通信在實現空天地一體化無縫覆蓋方面發揮重要作用。基于蜂窩移動通信系統，可通過車載移動基站構建任務地域的公眾通信網絡，依托公眾通信網絡構建虛擬指揮專網實現群組通信，從而開展應急通信服務保障。升空平臺通信是使用無人機、飛艇、系留氣球等升空平臺搭載的通信設備或系統達成無線電通信，具有靈活性高、快速部署、不受地面環境及災害影響等優勢，可實施空中轉信、通播。2020年木里森林火災，翼龍無人機從貴州安順飛往四川木里地區，實現了國內首次大型無人機應急通信實戰演練;2021年汛期，我國南方各省市普遍發生洪澇災害，采用“衛星+翼龍無人機”的應用模式在抗汛救災過程中發揮作用明顯，雖然不可能完全取代蜂窩移動通信，但在很多場景（航空航海通信、應急救災、邊遠地區寬帶覆蓋）中卻能形成有效補充。

（五）微波中繼通信

微波中繼通信（也稱微波接力通信），是利用微波的視距傳播特性，采用中間站轉接的方式達成的無線電通信。微波中繼通信具有通信容量大、抗干擾能力強、保密性良好、投資小和建設周期短等優點，缺點是只能視距傳播，在遠距離通信時必須采取中繼方式增強通信，設計微波線路時，除考慮傳輸衰落外，還需考慮來自系統內部的越站干擾、旁瓣干擾和系統外部干擾。微波通信主要采用PDH 和SDH 的數字通信方式;微波中繼通信系統的組成可以是一條主線，中間有若干支線，通信線路上設有微波終端站及若干中繼站、分路站及樞紐站。隨著移動通信的快速升級，微波設備逐步轉變為移動回傳的主力，微波通信能夠實現光纖網絡補網，提高光網成環率，當光纜因自然災害被毀時，能夠實現中斷業務的緊急恢復，在配合補償光纖完善方面發揮作用日趨明顯。

四、發展趨勢分析

面對新形勢、新任務和新要求，隨著新一代通信技術不斷發展成熟，應急通信在抗災救災、維穩處突、重要事件等任務服務保障中地位作用更加突出，因此，建立健全應急通信保障體系，更新迭代應急通信技術和裝備，提升應急通信保障能力，是當前需要認真研究和探索的重要課題。

（一）天地一體、立體保障的應急通信網絡

以5G、區塊鏈、大數據、物聯網、云計算、SDN等高新技術為支撐，綜合運用專網、互聯網、無線通信網、衛星、無人機、單兵裝備等通信手段，構建空天海地一體化的立體應急通信網絡，實現信息網絡多手段融合、公專互補、寬窄結合、智能優選，支撐遠距離應急通信保障和扁平化應急指揮;構建“高通量衛星+機動公網基站”網絡，局地機動快速恢復公網通信，比如采用“衛星+空中平臺”融合通信模式，破除地形環境、自然災害等對設施建設的限制;在無公網、衛星資源和電磁環境復雜的情況下，無人機空中平臺搭載通信設備，可與多個空中或地面設施自行組網，不局限于既設網絡環境，為應急分隊構建蜂窩式局域網。除此以外，空中平臺作為一個集成平臺，還能將人工智能、大數據、云計算、5G、傳感器等智能技術與設備融為一體，讓應急通信變得更加智能、精準和順暢。

（二）廣域異構、互聯互通的多域通信網絡

為向陸、海、空、天多域大規模用戶提供全域覆蓋、隨遇接入的通信服務，廣域一體化信息網絡是未來的發展趨勢。短波通信需要與超短波通信、衛星通信、光通信等系統實現綜合組網，發揮各自優勢和特長，實現信息的高效順暢傳輸。網絡化的通信方式將能極大地提高短波通信的效率，提高信息傳輸的準確度與精準度、以及短波通信抗干擾、抗監測能力;將短波通信的信息轉換、傳輸、分析與大數據、云計算等新技術結合，更好地為軍事、民用以及應急通信等領域提供通信保障，提升信息服務支撐效能。

（三）高效融合、信息互享的無線通信網絡

采用“公專互補、寬窄融合、機固結合”的多維組網形態，充分利用PDT數字集群、Mesh自組網、LTE寬帶專網等多種技術手段，滿足不同場景下語音、視頻、數據的高速傳輸需求。建設固定部署專用無線通信系統，探索“寬窄融合”“公專融合”和“共網建設”模式，建設廣域覆蓋的數字集群網絡，形成一張公專結合、寬窄融合的無線通信網，支撐應急管理常態減災和緊急救災的通信保障需求。2022年北京冬奧會，北京賽區1.4GHz B-TrunC寬帶集群網與張家口賽區350M PDT窄帶集群網完成對接，通過寬窄融合實現跨省互聯互通，極大提升了指揮調度效率和智能管理水平，在國際重大賽事中樹起了標桿。

（四）應急通信裝備更加標準化、融合化、小型化

雖然當前應急通信裝備體系基本成型，但應急通信裝備還存在諸多困難：裝備品牌、數量眾多，裝備標準規范不統一;不同體制的設備，功能重復，性能參差不齊;設備間無法互聯互通，難以滿足實戰要求。下一步發展方向包括：一是裝備技術體制、接口標準化，保證不同制式、不同廠家、不同設備間的互通和安裝。二是裝備平臺化，可將智能手機作為研發平臺，強化衛星終端與智能手機的集成，可以便攜化、手持化、可穿戴化，推動天地一體化發展，實現終端的無盲區通聯。三是裝備小型化、集成化，提高設備機動能力和綜合組網能力，整合業務功能，聚合通信手段，減少操作流程，縮短應急響應時間，提升綜合保障效能。

五、結束語

目前，單一通信技術運用已然無法勝任應急通信需求，必須著眼快速通、全域通、協同通需求，緊盯云計算、大數據、5G、物聯網等新技術發展，加大應急場景下通信技術研究和裝備研發，合理配置通信資源，實現直達末端、扁平高效的指揮協同和應急處置能力，為應急救援指揮提供統一高效的通信保障。

作者單位：肖強? ? 中國人民解放軍78167部隊

參? 考? 文? 獻

[1]付榮國.應急通信技術淺析[J].信息系統工程，2016（04）：87-88.

[2]任國春.現代短波通信[M].北京：機械工業出版社，2020.