無線電應急通信網建設的探索與實踐

郅澤民 段玉光

摘要：

傳統應急通信網絡的建設需要依靠線纜等設備，因此存在其相應的危險性與局限性，在面臨自然災害及突發事件之后往往無法滿足應急通信的需求，且這些災害也存在使設備受損，并因此導致人身傷害出現的可能。因而無線電應急通信網的建設與研發應得到充分的重視，以解決應急情況下的通信問題。基于此，本文將圍繞無線電應急通信網建設的探索與實踐展開相應的研究。

關鍵詞：

無線電;應急通信網;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：就當前我國通信網絡的建設情況來看，大部分地區主要依靠手機、固話、網絡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，然而在面臨應急情況導致數據傳輸路線受限時，就會影響到重大信息或緊急信息的傳遞。我國在應對應急情況時通常以應急指揮車及應急信息平臺負擔信息傳遞工作，但如果應急指揮車無法有效到達現場，或是應急平臺難以建立有效連接，其作用也就無法發揮[1]。因此，無線電應急通信網絡的建設就顯得至關重要。

1無線電應急通信的特點與優勢

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

無線通信的特點表現在以下方面：由于人們不具有詳細的預測能力，多數情況下并不知道什么時候會需要進行應急通信，而在應急情況下通信容量會實現爆發式的激增，因而對具體通信容量的需求也是一個不確定因素，對通信網絡的需求也難以確定，需要視情況選擇固定網絡、移動網絡、衛星網絡甚至是互聯網。相比有線應急通信而言，無線應急通信的優勢主要體現在以下幾方面：首先無線應急通信并不需要架設電纜或架空明線，也不需要挖掘電纜溝，僅僅需要借助發信設備、收信設備及頻道資源即可實現信息及數據的傳達，而有線應急通信在失去傳輸設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條件通常不適用于通信設備的架設;三是無線通信可根據需求隨時完成架設并增減通信渠道，有線通信在增減通信渠道時往往需要進行大規模的作業，具有較高的施工難度及工作量;四是無線通信從架設到應用的速度非常快，通常在數十分鐘內即可完成，因而可以有效應用于各種突發事件，這也是有線通信所不具備的。

2無線電應急通信的不同網絡結構與區別

2.1衛星通信。衛星通信是所有無線通信結構中技術含量最高的一種，主要是借助人造地球衛星設備實現不同地球站之間的通信。就其原理而言，人造地球衛星設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，再將其發送到相應的另一地球站。相比其他無線通信結構而言，衛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，同時又能實現包括語音、文字、圖像及數據等多種不同媒體形

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

2.2集群通信。集群通信主要依靠應急通信指揮車實現。當今的應急通信指揮車在多數情況下都會配置交流發電機、直流電瓶、便攜式手提電腦、車載電臺、無線對講系統、單兵電臺及視頻移動終端等設備，因此能夠借助這些設備實現基本集群通信業務（包括單向呼叫、群組呼叫、廣播呼叫及緊急呼叫等），這些業務通常會設置用戶優先級、用戶強插、調度臺強插的功能，因而能夠為短信、數據傳輸及視頻傳輸等需求提供功能支持，同時也支持呼叫處理、移動性管理、虛擬專網、故障弱化、加密、直通等功能，因而能夠方便指揮人員在現場進行相應的指揮調度工作[5]。但凡應急指揮車能夠到達的現場，集群通信均是所有通信手段中的最優選。為防范各種災害及危機事件，應急通信指揮車已經成為市級與以上政府的標配，以便在危急情況出現時能夠第一時間進行處理。

2.3短波通信與超短波通信。短波通信是指應用短波電臺或單兵電臺進行應急通信，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備設施的優勢，同時又能夠不受地理因素影響，因而常作為備用手段，在應急通信指揮車無法到達現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的通信，多用于常規通信網絡癱瘓之后。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，很多時候作為常規通信網絡不適用環境下的民間通信設備，或是對應急通信指揮車及短波通信進行功能上的補足。

2.4常規通信。常規通信主要依靠常見的無線通信設備（手機、網絡、光纜等）進行，通常具有完備的設備設施，且建立起的通信網絡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通信需求[6]。然而常規通信在很大程度上依賴高壓電源、光纜、基站及終端設備的支持，如果這些設備中有任何一種設備出現故障，都會導致整個常規通信網絡陷入癱瘓。

3無線電應急通信網建設的探索與實踐

3.1中繼臺選址。中繼臺是無線電應急通信網建設的關鍵，具有確保無線電應急通信網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系到無線通信的效果，因此無線電應急通信網建設需要將中繼臺相關通信技術的研究與開發作為重要工作內容。考慮到應急情況下可能出現的各種情況，中繼臺本身還必須具有一定的抵抗自然災害的能力，并保證中繼臺建設位置受各種自然災害及其他應急情況的影響最低。這就要求相關工作人員、技術人員在建設中繼臺之前必須進行大量的實地調查，對不同地理區域在應急情況下可能會受到的影響進行詳盡預測，并綜合考慮不同地理區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揮無線通信功能之外，也具有最大限度抗擊自然災害的能力，并測試中繼臺附近的電磁環境，以免應急情況下附近電磁環境影響到中繼臺信號傳輸的穩定性。

3.2設備選型。設備的選型是確保無線電應急通信網建設行之有效的又一關鍵內容，只有在各方面性能上均達到最接近理想程度的設備，才能保證其在應急情況下應用的有效性。當前國家關于無線電應急通信網建設相關內容已經出臺了相應的政策，政策主要是引導無線電設臺用戶逐漸淘汰模擬設備，轉向對各種類型數字設備的應用，因此各類型數字設備的應用是設備選型的主要方向與趨勢。通過對國內外數字通信標準的調查來看，不同國家甚至地區在通信標準上具有不同的需求，其中主流的數字電臺技術標準以DMR、dPMR、P25、TETRA、PDT等幾種為主。在綜合考量過不同因素之后，相關部門對具體設備的選用提出了如下三條標準：首先設備的數字制式應盡量選擇成熟的型號，以確保設備技術上的先進性與性能上的穩定性;其次終端設備必須擁有理想的性價比，在保證質量的同時更加有利于設備的普及;最后所選設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護。基于以上因素及其他影響因素考量，最終決定應用DMR設備。該設備在語音編碼算法上沒有進行具體的規定，因而更加方便終端使用者通聯，此外還具有信道間隔理想、傳輸速率高、時隙短等優勢，因而其相關制式設備得到了廣泛的應用。

DMR制式設備具有持續工作的功能，也能夠實現數字TDMA模式下雙語音或數據路徑的傳輸，且安裝相對較為簡便，無論是安裝在墻面上或是機架系統中均可。在40W的運行條件下，能以100%的指數實現全占空比長時間運行，且其運行的穩定性也有可靠保障，而TDMA數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，因而可以有效應用于應急情況下的數據及信息傳輸。而雙時隙的功能設定則允許單個12.5kHz信道內同時出現兩個通話，這意味著單個的DMR數字制式設備能夠實現兩臺模擬設備的功能，因而也具有較高的經濟性，能夠有效縮減基礎設施的采購、安裝及維護成本。

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

設備架設安裝完成之后還需考慮到后續的安全及遠程維護問題，因而需要在設備周邊安裝相應的攝像頭，攝像頭必須具備較高的技術含量，能夠實現遠距離情況下高清畫面的實時傳輸，并輔以遠程控制系統，方便對設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、地網的鋪設、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計及排查，以確保整個工程的合理性，為后續設備的使用提供可靠支持。

3.4調試運行。調試運行是確保設備穩定性的關鍵環節。調試運行內容包括硬件、軟件及通信數據。首先需要對核心部件進行調試，將提前設計好的試運行頻率及數據準確寫入中繼臺，通過測試之后將中繼臺與收發設備連接，測試設備整體的收發功能，確保各項數值均在正常范圍之內，保證中繼臺的安全性。之后要對網橋進行調試，為后期的管理維護提供遠程支持。測試中需要將一對網橋面對面近距離放置，并逐個接入電腦設置好參數，實現一對網橋之間的配對。再之后調試監控，以方便工作人員了解中繼臺的運行情況，預防中繼臺因其他原因遭到破壞。這部分的重點內容是確保錄像機能夠正確識別不同終端。最后是對總體網絡連接和外網接入的調試，接入全部設備后分別于電信網絡及網絡交換機互聯，以確保各種設備均能夠正常運行。

結語：近年來國家對無線電應急通信網建設給予了高度重視，并通過制定相應的政策推動了各地無線電應急通信網建設的發展。在實際建設過程中需要相關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、安裝架設及后期的調試試運行工作，以確保建設的無線電應急通信網能夠正常投入使用，為國家和社會的經濟發展與應急調整提供通信上的可靠支持。

參考文獻：

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[5]劉惠穎、李井泉、胡曉彥.電力通信無線專網技術建設與應用研究[J].河北電力技術.2018，（9）：38-40.

[6]李飛、謝君鵬、鮮濤等.電力通信無線專網技術建設與應用分析[J].中國新通信.2019，（17）：34.

[7]顧朝志、李世寶、蔡麗萍等.基于通用軟件無線電的通信專業實驗實踐平臺建設[J].教育現代化.2018，（8）：181-182.