重大地震災害現場消防應急通信體系建設

■ 劉紅達 山東省消防救援總隊泰安支隊特勤大隊二站

重大地震災害現場環境極為復雜，因此災后救援常采用多體制協同聯合作戰，這便考驗消防應急通信體系能否實現多方聯動通信。如2008 年汶川地震，由于搶險救災過程中通信網絡中斷，導致指揮中心與一線救援部隊失聯，嚴重影響救援任務的組織開展。本研究以重大地震災害為背景，深入探究災害現場如何構建應急通信體系，從而確保救災部隊指揮通道信息不間斷，提高震后“黃金救援期”的作戰能力。

一、地震對災害現場通信的影響

（一）信號堵塞嚴重

在發生重大地震災害后，在初期通信未中斷前，會產生大量呼叫電話，且具備持續性特點，通信設備長時間滿負荷運轉超出本身信息承載量，從而出現設備異常通信中斷。主要表現為災害現場無信號，外部電話無法呼入。除此之外，網絡信號也因信號中斷無法連接，即便暢通上傳速度也無法達到峰值水平，且伴隨網絡延遲。

（二）機房基站完全癱瘓

重大地震災害后，城市電力設施遭受損毀，災害現場電力持續性中斷，通常情況下，信號基站在停電狀態下會自動啟動備用電源供電，但備用電源電力有限，只能維持短期通信需求，且滿負荷運轉會進一步加大備用電消耗，因此災害現場的消防救援部隊通常會采用350M 無線通信建立臨時通信系統，實現短距離語音交流，且耗電量較少。但基站電力一旦癱瘓，無線通信也會受牽連，通信網絡會產生較多盲點，給后期的救援造成巨大影響。

（三）信號中斷

重大地震災害往往伴隨著大范圍的基建設施崩潰情況，信號中斷是首先面臨的問題。究其本身原因主要是信號傳輸過度依賴光纖電纜，但這類信號傳輸介質較為脆弱，在遭受劇烈外力沖擊時易產生損壞，且檢修難度高、維修周期長，在大范圍災害環境中難及時恢復。

二、重大地震災害現場通信體系建設環境分析

（一）時間地點無法確定

通常重大地震災害產生時間隨機、突發性強、難有效預測。為有效應對地震災害后的信號中斷情況，加強通信系統的應急反應能力并完善體系建設極其重要。地震災害發生后，早一步建立通信體系便能早一步對外傳送災區災情，唯有早做反應才能為后續的救援工作提供完整的災情與物資需求信息。

（二）網絡破壞程度不穩定

重大地震災害事故往往會改變震源環境，延伸出許多阻礙救援的困難因素，因此完整且穩定的通信保障是應對災區現場復雜情況的有力保障。頻繁的災區資源與人力調動完全依賴于應急通信體系，唯有確保應急通信體系的高強度與穩定性，才能完成信息的高質量傳輸，如此才能在瞬息萬變的災害現場及時作出反應。

（三）通信容量無法預測

地震災害的突然發生會催生大量呼出與呼入信息流，由于通信流量的突然暴漲，會堵塞寬帶，造成寬帶流量緊張。除這類通信突發情況外，通信公司也無法快速篩除非官方通信以減輕網絡壓力，在此情況下如120、110、119 等救援電話無法接通，嚴重阻礙災情救援進程。

三、地震災害現場通信體系組建方式

（一）三級組網方式

三級網共分為一級、二級、三級三個部分，一級管網屬于覆蓋網，主要負責災區的遠距離信息傳輸，依靠350M 通信設備以及集群電臺收發信號，同時也支持POC對講設備。二級網主要支撐救援現場的指揮通信網絡，實現指揮人員與救援人員的無線通信，主要依靠350M電臺以及雙頻350M 電臺，而搭建雙頻電臺還另外需要中轉信臺的支撐，從而實現遠距離信息傳輸。三級網主要支撐救援隊伍的內部通信，主要實現短距離單頻通信。

（二）集成通信方式

在重大地震災害事故中，支撐遠距離通信的基建設備往往易遭受破壞，導致遠距離通信中斷，災區救援人員無法與遠程指揮中心建立聯系，而相關指揮人員也無法第一時間趕赴災區現場，在災區急需將第一手災區情報向外傳遞的情況下，一級組網體系需要重新確立。即通過微型通信網絡展開短波通信。

四、重大地震災害現場消防應急通信體系建設

（一）350M 無線通信體系

1. 業務平臺：通過通信體系中的綜合業務平臺實現人員與資源調度，同時開展語音、定位、短消息業務的整合。

2. 核心網：350M 無線通信體系的集群系統核心由演進的管理模塊、核心網關、用戶服務器、集群控制模組以及集群媒體模組搭建而成，且在不損耗自身核心網帶寬資源的情況下實現1.4G 政務網、PDT 系統等核心網的功能融合。

3. 基站：350M 通信體系基站應用BBU+RRU（基帶處理單元+ 射頻拉遠單元）架構。BBU 和RRU 的載體為光纖網絡。華為公司為消防目前應用的主流頻段研發了350M、340M 一體化基站。并且基站支持LTE、SUL、PDT 技術，并且可以實現350M、340M 雙頻段互聯，真正實現寬窄頻段的有效融合。與此同時，BBU 還能同時支持1.4G 頻段RRU。

4. 終端：根據災區實際需求不同，終端可根據救援隊伍實現手持臺、車載臺、CPE、數據終端等設備通話。針對350M、340M 雙頻段，華為公司為此頻段研發了手持終端設備，并且用時支持350M/340M/1430M/1447M及公網全頻段。

（二）POC 無線對講通信體系

1. 短波通信

POC 無線對講設備在重大地震災害現場起到了重要的信息交互作用。而短波通信作為POC 對講設備的重要功能，其在應急通信體系中占據絕對重要地位。短波通信通常頻段設置為3MHz ～30MHz，支持的通信距離為10 ～100 米。與其他通信手段相比，短波通信的信號傳輸速率低且語音存在失真問題。但在惡劣地質災害環境下，當區域通信設備癱瘓時，依然可以通過短波通信的方式實現短距離信息渠道搭建，可作為后續通信體系搭建的補充單位，確保災害現場有至少一種通信手段可以使用，從而為后續救援工作的開展提供通信保障支持。

2. 應急通信指揮車

應急通信指揮車作為支持通信設備的移動中轉站，可將衛星、計算機網絡等多種信號進行融合互聯，進而組建區域性移動通信網絡，此網絡可配合短波通信組建臨時指揮中心，對一定范圍內的救援力量發揮指揮效能。

3. 自組網通信技術

自組網通信技術可充分發揮終端路由轉發功能，在重大地震災害地區基礎通信設備被破壞的前提下展開自組網通信服務。在通信車以及短波通信技術加持下，通信終端可視情況移動，及時根據災情變化實現不同需求的通信指揮功能，與此同時任何通信節點出現故障，自組網的其他節點依舊能夠實現正常的通信功能，具有較強的抗毀性。在地震災害現場，救援技術人員可利用移動衛星通信設備與地面光纜配置通信節點，從而以最快速度將災區現場圖像、災情情況回傳給指揮所。

（三）短波通信體系

1. 多網系融合設備的配備

為進一步解決短波通信的單一化問題，并強化短波通信體系的可靠性與穩定性，在必要階段可融合多網系統設備，通過多網系統框架將短波通信設備與有線設備、衛星設備以及超短波設備進行體系化結合，通過多模組通信網絡的搭建，實現短波通信手段的延伸與拓展，進而強化災區現場的指揮調度能力。多網系融合系統通信示意圖見圖1。

圖1 多網系融合系統通信示意圖

2.網絡遙控設備的配備

由于短波發射電臺在工作過程中會產生較大輻射，長期運轉可能會對周圍人員和設備造成危害，為避免輻射對正常救援指揮行動開展的影響，可搭配網絡遙控設備混合使用，如圖2 所示。通過網絡遙控設備可將短波電臺的天線搭建在距離較遠的位置，從而消除輻射對周圍人和設備的影響，同時在兩者相連后，可通過通信光纜將控制信號與音頻信息快速傳送至指揮中心，技術人員可遠程對短波電臺進行控制，提升設備效率及安全性。

圖2 遠端架設電臺示意圖

（四）大型專用衛星通信網絡體系

一線救援部隊可通過便攜式數字集群基站在救援現場快速搭建PDT 信號覆蓋區域，通過無線網格網絡擴大PDT 信號覆蓋面積，救援人員則大范圍配備手持PDT 終端信號接收設備實現語音交流。之后可建立LTE 基站提供長期信號服務，一線救援人員則通過手持LTE 終端設備展開音視頻通信，LTE 信號的覆蓋面積相對于PDT 信號要小一些。PDT 與LTE 基站的投入使用均需要外網的支持，在衛星通信網絡體系加持下，多臺PDT 終端網絡需要數據帶寬的支撐，一臺LTE 終端傳輸一次語音大約需要1Mbps 帶寬，倘若配3 臺LTE 終端，衛星通信網絡就需要提供3Mbps 以上帶寬。而在此需求下傳統Ku 頻段衛星難以達到帶寬要求，而目前較為先進的Ka 頻段高通量衛星則能滿足通信帶寬要求。

五、結語

綜上所述，在重大地震災害現場，消防應急通信體系建設對災區救援指揮起到了關鍵作用，在搭建應急通信網絡過程中，要強化信息系統的標準化與統一化，確保災害發生后各單位部門之間能夠第一時間高效聯動，通過現代化應急通信體系技術為災害現場提供持續的技術支持與保障。總之，在重大地震災害發生后，首要任務便是遵循統一指揮、逐級匯報的原則快速開展通信網絡搭建。各部門通信保障隊伍要熟練開展通信體系建設任務，明確各環節設備的使用與養護。災害來臨時明確各部門分工，從而根據指揮命令快速恢復災害現場的通信環境。