幾種應急通信手段現狀分析及應急通信體系發(fā)展探討

摘 要：本文對目前無線集群通信、短波通信、微波通信和衛(wèi)星通信等幾種應急通信手段的現狀進行了簡單分析，闡述了它們各自在應急通信中的使用情況，指出了它們各自的優(yōu)點和缺點；同時，根據我國幾種應急通信手段的現狀，從體系發(fā)展角度提出了自己的一些意見。

關鍵詞：應急通信； 突發(fā)事件； 突發(fā)災害

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2012）06-172-003

一、引言

隨著我國經濟的持續(xù)高速發(fā)展和工業(yè)化、城市化進程的不斷推進，人流、物流、信息流、資金流高度集聚，由此帶來的社會不安定因素也在日益增加，經常會發(fā)生各類突發(fā)事件，如聚眾鬧事、生產事故、大型交通事故，甚至暴力犯罪、恐怖襲擊等；另一方面，在人類生活中會遇到突發(fā)災害，如必需面對的各類地震、雪災、洪水、颶風等自然災害頻繁發(fā)生。出現突發(fā)性事件與災害，會給社會生活、社會生產和社會穩(wěn)定造成巨大損失和不良影響。為應對這些突發(fā)事件與災害，綜合組織利用各種資源保障救援、緊急救助，采取必要的通信手段或方法被人們稱作“應急通信”。

應急通信具有時間的突發(fā)性和緊迫性、地點的不確定性、事態(tài)嚴重程度的不可預見性、現場與指揮中心信息的不對稱性等特點。因此，應急通信應預防為主，建立起來的應急通信系統(tǒng)應具備小型化、快速部署、節(jié)能、可移動性、簡單易操作。

目前，應急通信手段主要包括衛(wèi)星通信、微波通信、超短波通信、短波通信等幾種。其中，衛(wèi)星通信包括C頻段、Ku頻段、L頻段（海事）衛(wèi)星通信和全球星手機等；微波通信主要包括無線集群通信（含轉信通信）和音視頻專用傳輸設備（圖傳設備）。下面對目前幾種應急通信手段的現狀進行簡單分析，并對應急通信體系發(fā)展進行探討。

二、幾種應急通信手段現狀分析

1.無線集群通信

無線集群通信源于專網無線調度通信。與專網調度相比，集群調度具有共用載頻、共用設施（機房、移動交換機、基站、天線、電源等）、共享通信業(yè)務、共享覆蓋區(qū)、分擔費用等優(yōu)點。它與公眾移動電話的不同點在于以組呼為主，用戶之間有嚴格的上下級關系，用戶根據不同的優(yōu)先級占用或搶占無線信道，呼叫接續(xù)快（300ms～500ms），且以單工、半雙工通信為主要通信方式。緊急呼叫具有最高的優(yōu)先級，用戶按緊急呼叫鍵后，調度臺有聲光指示，調度員與組內用戶均可聽到該用戶的講話。這對指揮員及時了解和掌握突發(fā)事件現場情況，非常重要。

但是，集群通信需要建立很多基站，才能形成大范圍通信網，而基站間的連接往往通過地下光纖或微波。對于光纖，一旦遇到臺風、地震等自然災害，就會立即中斷，短時間內不能恢復通信（若有微波中繼，這種情況可得到改善），這也是它的致命缺點。同時，它帶寬窄，只能通話和傳送短信，不能傳輸圖像。因此，作為局部區(qū)域內的通信，集群通信是一種較好的通信手段，但作為指揮中心對遠距離突發(fā)事件與災害現場的通信，集群通信的使用局限性較大。

2.短波通信

短波通信是指工作頻率為3MHz至30MHz的無線電通信，主要用于傳送話音、等幅報和移頻報。在傳送電話話音時，采用振幅調制和單邊帶調制。一般分為便攜式、車載式和固定式幾種。具有體積小、通信距離較遠、架設方便、機動靈活、受自然災害影響小、重量輕、成本低、不需依靠額外的傳輸介質等優(yōu)點，功率通常為數瓦至數十瓦。短波是唯一不受網絡樞鈕和有源中繼體制制約的遠程通信手段，一旦發(fā)生戰(zhàn)爭或突發(fā)災害，各種通信網絡都可能受到破壞，衛(wèi)星也可能受到攻擊。即無論那一種通信手段，其抗毀能力和自主通信能力與短波無可相比。在山區(qū)、戈壁、海洋等地區(qū)，超短波通信覆蓋不到，而短波通信成為主要依靠的通信手段。與衛(wèi)星通信相比，短波通信不用支付話費，運行成本低。目前，它廣泛應用于電報、電話、低速傳真通信和廣播等方面，是組成國家、省、市（地）、縣、鄉(xiāng)通信網的有效手段。

盡管當前新型無線電通信系統(tǒng)不斷涌現，但短波這一古老和傳統(tǒng)的通信方式仍然受到全世界普遍重視，不僅沒有被淘汰，還在快速發(fā)展。近年來，短波通信技術在世界范圍內獲得了長足進步，這些技術成果理應被中國這樣的短波通信大國所用。用現代化的短波設備改造和充實我國各個重要領域的無線通信網，使之更加先進和有效，滿足新時代應急通信的需要，在突發(fā)災害救援過程中能發(fā)揮重要作用，其中以城市無線廣播為主，非常適用于縣鄉(xiāng)一級的應急通信。另外，軍用短波電臺和業(yè)余電臺在應急通信中同樣能發(fā)揮作用。

由于電離層的高度和密度容易受晝夜、季節(jié)、氣候、太陽活動的強弱等因素的影響，所以短波通信的穩(wěn)定性較差，同時，由于電離層經常發(fā)生快速的變化，使得收聽短波信號經常出現類似海浪般忽大忽小的聲音，形成難聽的較大噪聲，這是收聽短波的一種普遍現象，即使在電子線路利用了自動增益來消除這種現象，但是在嚴重的情況下，仍會感覺出聲音忽大忽小。此外，短波通信容易受到干擾，這些干擾包括夏天的雷電、電子日光燈、可控硅調光臺燈、電腦、電視機、微波爐、電話線、大馬力電機和各種機動車輛的馬達、火花放電等。當然，這些干擾也同樣會發(fā)生在任何頻段上，只是短波的電波信號較微弱，而顯得更容易受到影響，有時可設法找到這些干擾的來源并盡量避開。還有，短波通信帶寬窄，傳輸數據速率低，不能同時傳輸話音、數據和圖像，即傳輸的信息量有限。

3.地面微波通信

微波通信是用微波作為載體傳送信息的一種通信手段。地面微波中繼通信具有通信容量大、傳輸質量高等優(yōu)點，但隨著光纖通信的出現，微波通信在通信容量、質量方面的優(yōu)勢不復存在。然而，微波通信具有良好的抗災性能，對水災、洪災以及地震等自然災害，常常伴隨著通信光纜的斷裂。這時候，微波通信就能夠大顯身手，通過微波線路跨越高山、水域，迅速組建電路，替代被毀的支線光纜、電纜傳輸電路，在架設線路困難的地區(qū)傳輸通信信號。另外，在修復移動通信網基站、架設應急無線集群基站、聯(lián)通交換機之間的E1電路等方面，地面微波也可以發(fā)揮重要的作用。

中國開發(fā)成功點對多點微波通信系統(tǒng)，其中心站采用全向天線向四周發(fā)射，在周圍50公里以內，可以有多個點放置用戶站，從用戶站再分出多路電話分別接至各用戶使用。這種點對多點的微波通信系統(tǒng)對于城市郊區(qū)、縣城至農村村鎮(zhèn)或沿海島嶼的用戶、對分散的居民點十分適用，較為經濟。

但是，微波經空中傳送，易受干擾，在同一微波電路上不能使用相同頻率于同一方向，因此微波電路必須在無線電管理部門的嚴格管理之下進行建設。同時，由于微波直線傳播的特性，在電波波束方向上，不能有高樓阻擋， 使用范圍也受到一定的局限。此外，中繼距離較短（50公里），如實現長途通信，需要建若干個中繼站，中繼站維護較為麻煩，若發(fā)生強臺風、地震等災害，其通信會受到一定影響。

4.衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信是（頻率在300MHz至300GHz）地球站之間通過通信衛(wèi)星轉發(fā)器所進行的微波通信。當遇有緊急情況時，在沒有任何地面通信設施的突發(fā)事件的當地及現場建立臨時的通信鏈路，可為當地及現場提供臨時性的應急通信服務。當遇有突發(fā)災害，如地震、臺風、水災等而導致當地及現場的地面通信設施(如光纖/微波通信網、固定電話網、GSM/CDMA移動通信網、數據/視頻傳輸網等)遭到損害而癱瘓時，可提供備份應急通信服務，以恢復當地及現場的正常通信狀態(tài)。當遇有特殊情況而使當地及現場的地面通信設施容量不夠使用時，可提供補充性的應急通信服務，以緩解當地及現場的通信壓力。特別在面積大、地面通信線路不發(fā)達的地區(qū)，衛(wèi)星通信手段更能提供性價比最優(yōu)的解決方案。

與傳統(tǒng)的地面通信相比，衛(wèi)星通信覆蓋面積大，不受地理條件限制，地面站設備構成簡易、重量輕、體積很小、便于安裝、容易操作，模塊化結構便于組裝，通信質量高，安全可靠，信息輸送量相對較大（圖像、話音、數據可同時傳輸），可直接鏈接用戶終端，非常適合在重大突發(fā)事件與災害發(fā)生和在地面通信網絡癱瘓后保證通信暢通，使上級部門能夠在第一時間獲取現場信息，指揮相關部門及時開展應急救助工作，從而極大地減少突發(fā)事件與災害造成的損失。

衛(wèi)星通信主要用于長途通信，是利用高空通信衛(wèi)星進行的接力通信。通信衛(wèi)星通?？煞譃橥酵ㄐ判l(wèi)星和非同步通信衛(wèi)星。其中，高軌道同步通信衛(wèi)星是運行在約36000km上空的靜止衛(wèi)星。位于印度洋、大西洋、太平洋上空的三顆同步衛(wèi)星，信號基本可以覆蓋全球。通過同步通信衛(wèi)星可以建立地球站之間的固定傳輸業(yè)務，這些固定業(yè)務包括圖像、話音、數據等。地球站的組網形式有星狀網、網狀網和混合網三種。地球站建立形式，對于C頻段，有固定式和車載靜止式；對于Ku頻段，有固定式、車載靜止式、車載“動中通”和便攜式。

非同步通信衛(wèi)星為運行在500km至5000km上空中低軌道的非靜止通信衛(wèi)星，其軌道資源豐富，路徑衰減小，傳輸時延短，從而能減小通信衛(wèi)星和用戶終端的體積，且也可降低成本，易于實現全球個人移動通信。運轉在這種軌道層面的中、低軌道通信衛(wèi)星，采用多顆小型衛(wèi)星組成一個星座，如“銥星”系統(tǒng)、“全球星”系統(tǒng)、“奧德賽”系統(tǒng)、ICO全球系統(tǒng)和海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)，主要用于移動通信和全球定位系統(tǒng)。移動通信的主要業(yè)務是話音和數據，亦可以與互聯(lián)網連接，進一步發(fā)展多媒體通信。由于受自然條件的影響極小，因此，移動衛(wèi)星電話可以作為主要的救災臨時通信設備。

衛(wèi)星通信雖然在突發(fā)事件與災害的救援中發(fā)揮了重要作用，但也充分暴露出我國應急衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設存在的不足，主要表現是：沒有自主的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)，即是使用國外移動衛(wèi)星電話，數量也不足，特別是縣以下各級政府和應急搜救單位；由于缺少資金，不能實現對固定通信衛(wèi)星的儲備；由于受技術水平限制，沒有自主的衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)；由于未統(tǒng)一規(guī)劃，衛(wèi)星網絡系統(tǒng)未形成規(guī)?；娜珖W；廣泛使用的Ku頻段“動中通”體積較大，裝車要求較高，帶寬還不能完全滿足應急通信需求。同時，還存在衛(wèi)星通信地面設施配套不足、衛(wèi)星通信地面設備的國產化水平較低等一系列問題。

三、應急通信體系發(fā)展探討

1.做好規(guī)劃，抓好頂層設計

我國國土面積大，各種突發(fā)事件與災害多，國家統(tǒng)一規(guī)劃應急通信系統(tǒng)建設很有必要。做好規(guī)劃，要由國家政府部門統(tǒng)一組織，集公安、消防、人防等政府部門的行政人員和大學、研究所的專家參加，既要有通信專家參加，還要有公安、消防、人防等各種搜救專家參加。要根據全國各地不同地區(qū)的地理特點、人員分布特點、城市特點及環(huán)境特點等，擬制出符合實際需求的規(guī)劃，即做好集群通信、短波通信、微波通信、超短波通信和衛(wèi)星通信幾種手段的建設技術方案，明確國家級、市級（地級）、縣級和鄉(xiāng)級的主備用應急通信手段。設計好全國應急通信主干網的組網形式、拓撲結構、帶寬和接口及其它要求，使公安、消防、人防等應急通信系統(tǒng)形成一個獨立于公網之外的多個不同功能的專網，具體專網數量的確定，需要進行詳細論證，也許公安、消防、人防等需要各自獨立建立專網，也可能幾個部門合在一起統(tǒng)一建設專網，總之，國家應急通信網建設是一項系統(tǒng)工程，涉及的問題很多，非常復雜和艱巨。

2.制定標準，系統(tǒng)建設規(guī)范

從新中國成立以來，我國應急通信系統(tǒng)建設在不斷完善之中，對一些突發(fā)事件與災害，應急通信的使用已積累了相當豐富的經驗，如汶川大地震中一些地區(qū)的應急通信設備在搶險救災過程中發(fā)揮了重要作用。但是，災區(qū)一些地方急通信系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)也體現得淋漓盡致。表現為應急通信設備數量配備不局、設備配備單一、設備互連不上、人員操作不熟練等問題。因此，很有必要清理目前各部門制定的應急通信標準，全國制定統(tǒng)一的應急通信標準，這些標準包括集群通信、短波通信、微波通信、超短波通信和衛(wèi)星通信設備的生產標準（功能、技術指標等）、工程建設標準（網絡結構、業(yè)務等）、組織指揮模式標準、使用要求標準等。

2010年1月，CCSA應急通信特設任務組(ST3)在北京召開了第3次會議，審查通過了國家第一部應急通信標準，即“不同緊急情況下應急通信基本業(yè)務要求”行標草案送審稿，這標志著我國應急通信系統(tǒng)的建設更加規(guī)范。

3.做好預案，隨時投入使用

國家、省、市（地）、縣、鄉(xiāng)等各級各行業(yè)均應根據自己所處地理位置、所配通信手段、所配設備數量、所在崗位保障重點等，制定出相應的切合實際、詳盡周密、行之有效的應急通信保障預案，以保證一旦發(fā)生突發(fā)事件與災害，就能立即行動起來，并以最快速度完成應急通信保障任務。針對預案定期進行應急通信演練，使相關人員能夠操作熟練、快速準確，在演練中總結經驗教訓，把握應急通信的規(guī)律，不斷修改和完善預案，保證預案有效實用。預案要積極探索應急通信保障新方法，做到重要時間、重要地點要重點準備，重要部門要采取特殊應急通信手段。對可能發(fā)生恐怖襲擊和戰(zhàn)爭等關系到國家安危和民族存亡的大事的預案，更要多次演練，做到萬無一失、方便可靠地保證國家領導人和其他重要人士之間的通信暢通。

4.監(jiān)管到位，專網互聯(lián)互通

目前，隨著國民經濟的發(fā)展，公安、人防、消防等部門的應急通信建設投入較大，各應急通信專網建設規(guī)模不斷擴大或更新，有的部門已建成相當大的內部專網，但從建設情況來看，一些地方做得好，一些地方做得差。差的表現是，本部門專網建設在技術方案論證過程中，未吸收其它部門的專家參加，一些涉及專網間互聯(lián)的工作模式、接口標準等技術要求未討論明確，這給今后各專網間的互連互通設置了障礙，因此，政府部門要進一步加強監(jiān)管，加強對各專網建設部門相關人員的培訓和教育，使大家提高認識、統(tǒng)一思想，嚴格督促檢查與考核，加大對專網間互聯(lián)互通工作中出現的惡性事件的查處力度，依照有關規(guī)定予以嚴厲追究。同時，加強專網間互聯(lián)互通相關標準的制定，用制度約束，否則，專網間互聯(lián)互通永遠是瓶頸，綜合發(fā)揮各專網的作用，提高應急通信效率就是一句空話。

5.積極創(chuàng)新，發(fā)展優(yōu)勢通信

目前，指揮中心話音與突發(fā)事件與災害現場進行話音通信的同時，越來越要求送來逼真的現場視頻圖像和相關數據，而現場多數沒有可用的通信網絡，這就要求通信速率要高，目前主要是配置車載Ku頻段“動中通”、車載Ku頻段“靜中通”和便攜站“靜中通”，其業(yè)務集語音、數據、視頻于一體，可超越時間與空間的限制，被廣泛地用于應急通信。但是，Ku頻段相對于Ka頻段衛(wèi)通設備的體積要大、重量要重，設計成車載站或便攜站就顯得不足。而Ka頻段衛(wèi)星通信可用帶寬寬（3500MHz），傳輸速率高（總容量超過70Gbit/s），干擾少，設備體積小。因此，今后應急通信應廣泛應用Ka頻段車載站和便攜站。

四、結束語

應急通信越來越重要，建立起能夠在各種突發(fā)性事件與災害下，將現場音視頻采集信息和地理位置信息等綜合信息在現場實時研判和快速決策以及傳輸到指揮中心研判和快速決策的應急通信指揮系統(tǒng)，是提升應急指揮能力和遠程決策能力的發(fā)展方向。我們作為應急通信系統(tǒng)的設計和建設企業(yè)，有責任學習和宣傳應急通信的相關內容，關注應急通信相關標準的制定，應用應急通信的新技術，設計和生產出應急通信新裝備。