衛星轉公網信號系統在消防救援中的應用探索

裴勃生

【摘要】 ? ?近年來的消防救援實踐表明，如何在原有通信系統中斷的情況下實現短時間、有效性的通信，是消防救援面臨的突出性通信問題，也是影響消防救援活動開展的關鍵所在。本文以地震、臺風、洪澇、泥石流等重大公共性突發事件下，消防救援隊伍面臨的通信難題為背景，提出衛星轉公網信號系統在保障消防救援通信能力和效果方面的應用情況，為補足消防救援中通信中斷的短板提供相應的技術性思路和方法參考。

【關鍵詞】 ? ?衛星 ? ?手機公網 ? ?消防救援

在現代化的應急救援體系構建中，如何保障通信中斷特殊情況下的通信能力，是需要重點突破的技術性難題。2020年，中國移動通信有限公司提出了，在開展地震、洪澇等災害救援中，面臨斷電、斷手機公網、斷路等“三斷”情況，通過現場布設運營商的Femto基站，通過衛星便攜站接入到中國移動通信主干網，實現災害事故現場手機信號覆蓋的目的和功能，為被困人員報警和消防救援人員實施精準救援提供強有力的基礎支持。顯然，中國移動提出的這種技術模式對應的就是衛星轉公網信號系統在消防救援作業中的應用場景，而這也符合當前我國在一些重大災害救援中所面臨的現實性通信需求。

一、衛星通信系統簡介

衛星通信，是為兩個或兩個以上的地球站之間進行信息交互與傳輸活動，提供無線電波發射或傳播的中繼站。簡而言之，衛星通信就是地球上（包括地面、水面和低層大氣中）的無線電通信站之間利用人造衛星作為中繼站轉發或反射無線電波，以此來實現兩個或多個地球站之間通信的一種通信方式。在通信方面，衛星通信具有五個方面的優勢，即：覆蓋區域大，通信距離遠;通信成本與通信距離無關;通信容量較大，適用于多種業務;機動靈活。當然，衛星通信也具有設備復雜、有時延的缺點。目前，按照衛星通行的通信波段，可以將其劃分為C波段、Ku波段、Ka波段等。

衛星通信系統是基于衛星通信設備的基礎上構建的有機性系統。目前的衛星通信系統主要有三部分構成。

第一，通信衛星。在衛星通信系統中，通信衛星通常作為無線電通信的中繼站，主要用于轉發無線電信號，進而建立多個地球站之間的通信關系。

第二，地球站。地球站主要用于地面的通信，其主要有天線、發射和接受、地面通信設備、終端、通信控制以及電源等組成。目前，使用較多的地球站是移動式、固定式和便攜式。

第三，監測管理。主要用于衛星通信系統的通信性能的檢測與控制。

在實際的衛星通信系統運行過程中，地球站與通信衛星之間會進行信息的接收與發送，而衛星系統的傳輸方式分為上行和下行兩種鏈路，其中上行鏈路負責向衛星發送信號，下行鏈路負責接受衛星信號。

就消防救援作業而言，衛星通信系統的應用主要體現為衛星便攜站和衛星通信與手機運營商結合模式在消防救援通信保障方面的應用，而這種模式是對傳統衛星通信系統優勢的挖掘和利用，符合消防救援作業的通信保障需求。

二、衛星便攜站在消防救援中的應用情況

衛星便攜站，是輕型衛星通信便攜設備。從2008年汶川地震后，消防救援隊伍就開始大量部署衛星電話、衛星便攜站用于日常救援的應急通信，主要在斷電、斷手機公網、斷路等“三斷”條件下，搭建網絡通信鏈路的作用。在通信性能方面，衛星便攜站的體積一般比較小，且易攜帶，且具有機動、靈活、快速反應的特點。同時，便攜站具有支持話音、數據和實時圖像傳輸等業務的功能，可以為消防救援工作開展提供質量好的通信服務，通常擔負著現場信息收集、處理、傳遞的重要任務。

圖1是衛星便攜站的應用拓撲場景。通過該圖可以看出，便攜站主要有指揮中心、衛星通信站和消防救援現場通信終端三部分組成，這與一般性的衛星通信站架構相似，所不同的就是便攜站。相比于車載站而言，衛星便攜站的機動性更強，其可以由單兵背負至車輛無法到達的現場，并且不需要復雜的搭設作業，就可以迅速架設衛星通信系統，這使得消防救援應急通信業務開展的技術門檻降低了很多。同時，衛星便攜站具有遠距離傳輸的功能，可以為偏遠地區消防救援作業提供遠程、實時、直觀、準確的信息傳輸業務。

三、衛星轉公網信號系統在消防救援中的應用探索

衛星轉公網信號系統，是在衛星便攜站應用的基礎上，由通信運營商提出的面向應急救援現場的通信系統。在“三斷”的應急救援場景下，消防救援通信人員，利用衛星便攜站、手機運營商Femto 基站、自組網設備等搭建救援手機通信信號覆蓋，為現場救援工作人員、被困人員等提供手機公網信號業務支持，使被困人員和消防救援人員可以通過手機公網信號系統實現實時通信。圖2為衛星轉公網信號系統應用的拓撲結構。

衛星轉公網信號系統主要具有三方面的功能。首先，在消防救援現場搭建應急救援公用通信系統，實現現場通信功能的恢復。衛星轉公網信號系統具有衛星基站的接受和傳送功能，可以為救援現場的救援人員與被困人員、救援人員與救援人員、救援人員與指揮中心之間搭建實時信號傳輸支持。其次，輔助消防救援決策。由運營商開發的衛星轉公網信號系統在FEMTO基站側增加了本地網管服務器，網管可以實時收集目標區域的受困手機用戶數量和IMSI值，并通過特定的屏幕終端呈現出來，為指揮中心和救援人員測算受災區域范圍內的被困人員數量，根據現實的被困人員數量，確定各個受災區域的受災嚴重程度，從而制定更加科學合理的救援方案提供了詳細信息獲取的渠道。例如，指揮中心在通過分析手機信號分布區域的特點以后，就可以將主要的救援力量分配到人員相對密集的區域進行迅速作業，提高消防救援的效率和效果，在最短時間內救出被困人員。第三，衛星轉公網信號系統為被困人員提供了手機公網信號服務，使救援人員可以向現場被困人員群發或者單發救援短信，了解被困人員所處的環境狀況和身體狀況，引導救援力量盡快到達被困地區實施救援。同時，被困人員也可以通過手機通話的方式向指揮中心或者救援人員傳遞自己具體的被困位置，提高消防救援的定位準確性。

四、結束語

雖然通信基站的持續建設，提高了消防救援的通信保障能力。但在遇到地震、臺風、洪澇、泥石流等突發重大自然災害時，斷電、斷手機公網、斷路等“三斷”情況對原有的通信系統造成了致命性的威脅，原有的通信系統往往瞬間出現癱瘓，造成災區成為信息孤島。考慮到通信在消防救援中的重要性，以及“三斷”情況下消防救援通信保障的重要性，有必要結合當前的技術手段和設備，搭建專門針對“三斷”等特殊情況的信號服務系統，解決特殊情況下的消防救援通信難題。

本文通過研究發現，由手機運營商、通信運營商面向消防救援場景提出的衛星轉公網系統構建的方案，符合特殊情況下消防救援現場快速通信保障的需求，并且該方案具有的便攜性、靈活性、機動性等特點，為在偏遠地區開展消防救援作業提供了強有力的信號傳輸功能，使消防救援效率和效果的提高有了更強大的技術支持。

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