數字微波通信在消防應急通信保障中的應用分析

摘要：文章對數字微波通信的主要技術優點夠進行分了析，對數字微波通信在消防應急通信中的應用進行了探析，使之能夠在消防應急通信保障中發揮更有價值的應用。

關鍵詞：數字微波通信；消防；應急通信；應用分析

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.02.047

中圖分類號：TN 925" " " " " " " "文獻標示碼：A" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）02-0-03

Application Analysis of Digital Microwave Communication in Fire Emergency Communication Guarantee

WANG Yunpeng

（Kunming Training Corps of Fire Rescue Bureau， Kunming 650208， China）

Abstract： This paper analyzes the main technical advantages of digital microwave communication， satellite communication and optical fiber communication， and explores the application of digital microwave communication in fire emergency communication， so that it can play a more valuable role in fire emergency communication.

Key words： digital microwave communication; fire control; emergency communication; application analysis

1" 數字微波通信的概念

微波通信是指以微波（300 MHz～300 GHz）為載波并采用中繼方式進行遠距離傳輸的無線通信方式。微波頻率高、波長短，在空氣中基本沿直線傳播，只有當遇到阻礙物遮擋時才會產生反射或阻斷現象，其整體的傳播特性與光的傳播特性相接近。微波主要采用視距傳播，在進行超視距、遠距離傳播時，通過架設微波中繼臺能夠進行信號中繼轉發，所以微波通信又稱為微波接力通信或微波中繼通信。微波通信采用的這種傳播方式在信號傳播的過程中較為穩定，受外界干擾小。這種傳播方式雖然存在著受地形、地物、氣候狀況等的影響而引起的反射、折射、散射、吸收等現象，產生傳播衰弱和傳播失真的情況，但在面對洪澇、大風及地震等自然災害情況時，微波的通信效果基本不會受到災情影響，具有良好的抗災性能。盡管現在各種新型的無線通信系統廣泛使用，但微波這一傳統的通信方式仍然受到全世界的普遍重視，不僅沒有被淘汰，還在大力的發展[1]。

微波通信根據所攜帶的信息信號類型不同，可劃分為模擬微波通信和數字微波通信兩種。模擬微波通信出現早、技術成熟，但目前正逐漸被數字微波通信所取代。數字微波通信是基于時分復用技術的一種多路數字通信。數字微波通信中所傳送的數字信號首先按照不同的時隙位置來區分，再復用在一起組成具有綜合傳輸性質的統一數字流，最后再利用微波信道來進行數據信息的傳送，從而擁有很寬的頻帶帶寬，實現數字信號的多路復用。數字微波通信在語音通信、數據傳輸等方面已得到廣泛應用，具有一定的優越性。

2" 數字微波通信的技術優點

2.1 頻帶寬、容量大

微波頻段包括分米波、厘米波和毫米波3個頻段，占用的頻帶約為300 GHz，這個頻段寬度幾乎是長波、中波、短波及特高頻等各個頻段總和的1 000倍。在無線通信中頻率帶寬占用的越寬，通信容量就越大，系統中可同時通信的無線電設備也就越多。例如，短波設備的帶寬范圍為1.8～29.7 MHz，僅能支持幾條話路同時工作。而采用模擬微波中繼的通信設備容量可支持1800～2700路話路同時工作；PDH準同步數字微波通信系統的傳輸速率為34～140 Mbps；SDH同步數字微波通信系統的傳輸速率為155 Mbps；IP微波通信系統的傳輸速率可達1 000 Mbps，可支持視頻圖像等寬頻帶信號的傳輸[2]。

2.2 抗干擾能力強

從現代通信技術的實際使用情況來看，當通信頻率超過100 MHz時，太陽黑子活動、工業干擾、天電等因素對無線通信信號的干擾可以降到最低。因此，在微波頻段，由于其自身具有的高頻率特質，以上這些外界干擾因素對微波通信的穩定性影響極小，從而大幅提升了通信的穩定性。同時，數字微波通信還傳承了數字通信自身保密性和抗干擾能力強的優點，數字微波通信中繼站在實際運行過程中還能通過對數字信號的再生，避免噪聲積累，有效提升通信效果和抗干擾性。

2.3 信道安全性高

為實現微波的遠距離傳播，有效地避免復雜地形地貌環境對微波信號傳輸的干擾，數字微波通信一般都會采用設置微波中繼通信站的方式，通過在地表上建立若干個中繼站進行信號的放大與轉發，以接力中繼的方式進行信號傳輸。這種遠距離的傳輸方式能夠提高通信的質量。同時，數字微波通信在實際應用過程中主要采用數字信號進行傳輸，因而可以利用數字加密技術。在收發設備內設置擾碼電路，或根據信息的保密級別設置相應加密電路，可使得數字微波通信具備遠超于傳統通信技術的保密性能，其比傳統有線傳輸具有更高的傳輸安全性。

2.4 抗災本領強

由于數字微波通信采用中繼方式，在實際使用過程中可以根據實際情況，靈活部署數字微波通信中繼站，因而能夠克服沼澤、江河、湖泊和高山等特殊地理環境對通信的影響。各國的救災經驗表明，在發生地震、洪水等災害的情況下，人們總是首先選擇依靠無線通信的方式來恢復當地的通信業務。數字微波通信從信源的微波終端站到信宿的微波終端站之間每隔一定距離就設置若干個微波中繼站或微波分路站，每個微波中繼站中含有兩組中繼機，一組中繼機負責利用收信機接收處理從天線收到的微波信號，再轉接給另一組中繼機，該組中繼機利用發信機負責將收到信息發射出去。整個傳輸過程不需要借助電纜或光纖等有線傳輸介質，只需通過中繼站將發信終端站與收信終端站相連，這就使數字微波通信在災情發生時，可以有效實現無線通信網絡的快速建立。相較于傳統有線通信，數字微波通信部署靈活，抗災能力更強[3]。

2.5 天線方向性強、增益高

根據天線實際研究成果來看，在天線面積不變的情況下，天線的增益效果與工作波長平方呈現反比。天線工作的波長平方越小，天線的增益越強。微波通信的工作波長相對較短，有助于適當地縮小天線尺寸。其結合集成電路的應用，能夠減少設備體積，降低設備功耗，便于實現設備的微型化，使得數字微波通信的撤收及轉移都比較容易。同時，微波通信一般采用高增益與方向性強的面狀天線，增益越高，微波作用的距離就越遠，所需要的發射功率也就越小。

3" 數字微波通信在消防應急通信保障中

的應用價值

應急通信一般是指由于人為的或自然的突發性緊急情況導致通信需求驟增時，利用各種通信資源來保障救助救援和必要通信所需的一切通信方法和手段，是一種為應對人為或自然緊急情況而提供的暫時性的特殊通信機制。

消防應急通信是指消防救援隊伍為了保障各類救援行動的順利展開，充分利用有線、無線各種通信手段來保障各類指揮信息順暢，克服環境制約有效指揮的通信活動。消防應急通信通過技術設備和通信人員兩者的有機結合，實現在各種突發性緊急情況下消防救援隊伍內部上下級之間、前后方之間，以及隊伍與軍、警和其他部門之間的溝通聯絡，便于信息傳遞和作戰指揮。消防應急通信具有如下特點。

（1）消防應急通信的時間和地點具有隨機性。突發性緊急情況的時間、地點不可預知或在有限時間內預知，消防救援隊伍不可能提前做好通信準備，這就需要采取必要的技術措施快速建立臨時通信網絡來提供應急通信保障。

（2）消防應急通信的保障方式具有不確定性。消防應急通信面臨的災害類型多樣，現場不利因素多且復雜，突發緊急情況的多樣性決定了在消防應急通信的保障方式選擇上具有明顯的不確定性。

（3）消防應急通信的容量需求的不均衡及不可預測性。通信網絡本身受災害破壞的程度具有不確定性，即使原有通信網絡完好，也可能因為災情出現局部網絡擁塞癱瘓情況。

目前，消防救援隊伍經常使用的應急通信保障方式以衛星通信和光纖通信為主，數字微波通信與衛星通信和光纖通信相比較有著一些明顯的優點。

3.1 可解決衛星通信中存在的問題

衛星通信一般是指以人造地球衛星作為中繼站，進行無線電信號轉發或反射，實現多個地球站之間互聯互通的一種通信方式。衛星通信是在微波通信和航天技術基礎上發展起來的，是微波通信向太空中的拓展，是利用計算機技術實現其控制的先進通信方式。由于衛星通信具有通信距離遠、覆蓋面積大、便于多址連接、通信頻帶寬、傳輸容量大、線路可靠、通信質量高等特點，各種通信制式的衛星電話、衛星便攜站、動中通等衛星通信設備在消防救援現場獲得廣泛應用。但衛星通信也存在傳輸延遲大、使用費用高昂、衛星信道帶寬有限、架設易受大型建筑物或山區影響以及信號在室內設施內無法使用等方面的問題。數字微波通信與衛星通信相比較，具有使用帶寬大、運行成本低、使用環境適應性強等優點。

3.2 與光纖通信相比較的優勢

光纖通信是指以半導體發光二極管或半導體激光器為光源，將電信號轉換成光信號，在光導纖維中進行傳輸，再通過接收端的半導體檢測器件還原出原來的電信號的一種通信方式。光纖通信因傳輸容量大、傳輸衰耗低、抗干擾能力強等優點，在電力通信、鐵路通信、有線電視和數據通信等方面都獲得了廣泛的實際應用。在消防應急通信保障中，光纖通信多用于應急通信網絡干線的鋪設。但光纖通信也存在諸多缺陷。光纖受當前制造技術及其自身物理特性的限制，抗拉強度低，在鋪設時不能彎曲半徑過大，在實際使用過程中受地形影響較為明顯。光纖線路的連接困難，要使光纖的連接損耗小，兩根光纖的纖芯必須嚴格對準。由于光纖的纖芯很細，加之石英的熔點很高，需要使用專門的熔纖工具。光纖屬于有線通信傳輸介質，在災害救援現場使用時還需克服災害救援現場人員相對混亂的影響，注意加強對光纖線路的保護和巡檢，確保通信線路安全。而數字微波通信相比于光纖通信而言，雖然傳輸速率沒有光纖通信快，但是在部署靈活性、建設成本和線路安全方面比光纖通信具有優勢。

在當前信息技術及計算機技術向數字化高速發展的背景下，數字微波通信主要采用數字信號傳輸方式，可以在消防救援現場較為快速、便捷地與其他通信網絡實現互聯互通，構建完善的現場應急通信保障網絡，滿足互操作性和網絡資源共享，進一步提升信息傳輸效率與質量，滿足消防救援現場復雜的通信保障需求。

4" 數字微波通信在消防通信保障中的具

體應用

4.1 數字微波圖像自組網

當災害事故發生時，如果事故現場公網信號消失或減弱，消防救援隊伍可以馬上通過微波圖像自組網傳輸系統組建一套現場無線圖像傳輸網絡，利用機載、車載、背負式基站/中繼站，搭建空天地一體的現場圖像自組網絡，將單兵采集到的現場圖像情況傳到指揮中心，中心通過圖像綜合平臺進行遠程調控。當發生重特大地質災害時，長航時無人機、系留無人機、旋翼無人機配合便攜式天線塔高點、地面補給點等多種方式組合架設自組網基站，構建“空中、高點、地面”一體化應急通信保障網絡，可實現遠距離、大面積自然災害現場音視頻通信網絡全覆蓋。指揮人員能夠根據直觀的圖像信息判斷現場情況，及時調整救援方案，提升救援效率。

4.2 數字微波定向傳輸系統

在災害事故現場，利用點對點的SDH數字微波傳輸系統、PDH數字微波傳輸系統實現數字微波定向傳輸，能夠為公網運營商與專網用戶之間提供快速的業務接入服務，建立起完善的網絡連接，確保通信暢通，方便一線救援人員及時將現場災情、救援進度等信息傳輸至后方指揮部，為增援人員提供救援思路，搜集現場詳細信息，分析匯總救援現場情況，為指揮人員決策提供有效信息支持，確保救援工作快速、有序開展。數字微波定向傳輸系統主要用于突發性緊急情況下干線光纖傳輸系統受到損壞，以及由于其他原因不適合使用有線傳輸設備的救援場景，可作為消防應急通信網絡干線傳輸的備份及補充。

5" 結束語

數字微波通信是一種現代化通信方式，具有頻帶寬容量大、抗干擾能力強、信道安全性高等特點。微波采用中繼遠距離傳輸的方式可以確保穩定良好的通信質量，有效克服地形地貌影響，在信息傳輸穩定性和抗災性方面具有其他通信方式不可比擬的優勢，因此，數字微波通信可被廣泛地應用于消防應急通信保障中，建立完善的應急通信體系，為進一步提高應急通信保障的穩定性奠定堅實基礎。■

參考文獻

[1] 楊平．數字微波通信的優點及其在應急通信中的應用[J]．信息通信，2018（12）：175-176.

[2] 楊曉偉．數字微波通信的優點及其在應急通信中的應用[J]．長江信息通信，2021（12）：192-194.

[3] 王萍．數字微波通信在應急通信中的有效應用[J]．數字通信世界，2022（3）：106-108.