應(yīng)急通信綜合組網(wǎng)技術(shù)方案研究

劉澤亮+胡中豫+明月

摘要：本文運用異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的思想，提出一種應(yīng)急通信綜合組網(wǎng)的技術(shù)方案。該方案采用衛(wèi)星通信網(wǎng)作為廣域網(wǎng)接入、無線Mesh網(wǎng)絡(luò)做無線局域網(wǎng)覆蓋、無線WiFi網(wǎng)絡(luò)連接短波綜合接入設(shè)備與移動智能終端的組網(wǎng)方式，可達(dá)到多種通信手段融合互通、多種網(wǎng)系綜合集成、多種業(yè)務(wù)綜合保障的目的，非常適合于應(yīng)急通信條件下實時與多任務(wù)的特點。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急通信；綜合組網(wǎng)；異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合

近年來，自然災(zāi)害等各類突發(fā)事件頻繁發(fā)生，所造成的影響非常惡劣。應(yīng)急通信作為國家應(yīng)急體系的重要組成部分，在應(yīng)急保障中發(fā)揮著舉足輕重的作用。我們運用異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的思想，進(jìn)行應(yīng)急通信綜合組網(wǎng)技術(shù)方案的研究，可實現(xiàn)應(yīng)急條件下多種通信手段融合互通、多種網(wǎng)系綜合集成、多種業(yè)務(wù)綜合保障，必將成為未來應(yīng)急通信發(fā)展的一種趨勢。

1方案技術(shù)原理

1.1衛(wèi)星通信網(wǎng)作為廣域網(wǎng)接入

當(dāng)重大災(zāi)害發(fā)生后，交通、電力與地面通信設(shè)施均可能遭受嚴(yán)重?fù)p壞。在這種情況下，要充分發(fā)揮應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的功能，就必須綜合現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，有效集成各種通信手段，包括無線自組網(wǎng)、蜂窩網(wǎng)、因特網(wǎng)、短波網(wǎng)等，特別是利用衛(wèi)星通信網(wǎng)構(gòu)建空間通信鏈路、作為廣域網(wǎng)接入這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因為災(zāi)害救援現(xiàn)場的集群通信網(wǎng)、MANE等網(wǎng)絡(luò)可通過衛(wèi)星中繼的方式，繼續(xù)擔(dān)負(fù)災(zāi)區(qū)應(yīng)急通信保障任務(wù)，還可以對次生災(zāi)害發(fā)出報警，保持政府救援機構(gòu)與災(zāi)區(qū)的通信聯(lián)絡(luò)，提供救援隊伍的通信設(shè)備，恢復(fù)受災(zāi)群眾與外界的聯(lián)系，讓外界實時了解災(zāi)情和救援進(jìn)展等。由此可見，將地面通信網(wǎng)與衛(wèi)星通信網(wǎng)互聯(lián)，進(jìn)行應(yīng)急通信綜合組網(wǎng)，構(gòu)建一體化的應(yīng)急通信綜合保障體系，將有效形成無縫覆蓋的立體化的應(yīng)急通信服務(wù)區(qū)，實現(xiàn)快捷順暢的應(yīng)急通信保障。

1.2無線Mesh網(wǎng)絡(luò)做無線局域網(wǎng)覆蓋

無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是通過無線鏈路把用戶節(jié)點、路由器節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點三個部分連接起來，構(gòu)成的一個多跳的移動自組織網(wǎng)絡(luò)。它基于IP協(xié)議，具有無中心、自組網(wǎng)、容量大、速率高、覆蓋廣、成本低等特點，與現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)可兼容互通，方便提供因特網(wǎng)的寬帶接入、無線局域網(wǎng)覆蓋，為靜止或移動終端都能提供網(wǎng)絡(luò)連接。在Mesh網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，各用戶終端可通過相關(guān)的無線技術(shù)連接到蜂窩網(wǎng)、WiFi網(wǎng)、WiMAX網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、短波/超短波通信網(wǎng)和無線傳感網(wǎng)，不同網(wǎng)絡(luò)根據(jù)其支持的協(xié)議選擇與Mesh網(wǎng)關(guān)互聯(lián)，而Mesh網(wǎng)關(guān)可通過無線多跳與視距范圍外的路由器、因特網(wǎng)核心網(wǎng)或PSTN網(wǎng)建立聯(lián)系，實現(xiàn)整個應(yīng)急區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的無縫覆蓋。

1.3無線WiFi網(wǎng)絡(luò)連接通信設(shè)備

近年來，無線WiFi網(wǎng)絡(luò)正在引領(lǐng)著世界時尚潮流，它憑借網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍較廣、建設(shè)費用低、傳輸速度快、安全可靠等優(yōu)點，廣受人們所歡迎，在世界各國得到了廣泛運用。目前，世界上已經(jīng)將IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)稱為WiFi。其中，IEEE 802.11a及IEEE 802.11g標(biāo)準(zhǔn)的傳輸速率可達(dá)到54Mb/s，而IEEE802.11n可以將傳輸速率提高到300Mb/s以上，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍可擴(kuò)大到幾平方公里。在應(yīng)急通信保障中，我們也可以在WiFi網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，將各類基礎(chǔ)通信設(shè)備與智能終端進(jìn)行互聯(lián)，達(dá)到簡潔高效的通信效果。

2方案整體架構(gòu)

2.1硬件設(shè)備

本技術(shù)方案借鑒異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的思想，采用衛(wèi)星通信網(wǎng)作為廣域網(wǎng)接入，以應(yīng)急指揮車為基本結(jié)構(gòu)單元，利用無線Mesh網(wǎng)絡(luò)作無線局域網(wǎng)覆蓋，綜合集成無線IP視頻采集系統(tǒng)、無線IP語音通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)、災(zāi)情信息發(fā)布系統(tǒng)等應(yīng)急通信設(shè)備，再用無線WiFi網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)短波綜合接入設(shè)備與移動智能終端的有效互聯(lián)。除此之外，再輔以網(wǎng)絡(luò)接入接口、高性能計算機和供電系統(tǒng)等配套設(shè)備，可快速實現(xiàn)突發(fā)事件救援現(xiàn)場應(yīng)急通信的綜合組網(wǎng)，能為救援隊伍和受災(zāi)群眾提供及時可靠的應(yīng)急通信保障。方案整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)方面主要包括：災(zāi)情監(jiān)測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、IP視頻處理系統(tǒng)、IP語音處理系統(tǒng)、語音系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、用戶管理系統(tǒng)、信息發(fā)布及交流系統(tǒng)、信息安全系統(tǒng)、數(shù)據(jù)備份存儲系統(tǒng)等。

2.3方案功能

該方案可實現(xiàn)以下功能：

（1）構(gòu)建災(zāi)害現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)平臺（網(wǎng)絡(luò)管理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)發(fā)布平臺）；

（2）實現(xiàn)與后方的網(wǎng)絡(luò)通信；

（3）可召開視頻會議；

（4）可進(jìn)行單兵圖像、數(shù)據(jù)采集；

（5）筆記本電腦、PDA等設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入；

（6）應(yīng)急流動災(zāi)情觀測網(wǎng)絡(luò)接入；

（7）具有WiFi功能的智能手機通話，而無需運營商的網(wǎng)絡(luò)支持。

3短波綜合接入設(shè)備

在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)覆蓋下的WiFi網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，接入一種短波通信綜合接入設(shè)備，該設(shè)備以應(yīng)急通信保障的組織運用為目的，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，通過WiFi技術(shù)實現(xiàn)短波通信設(shè)備與移動智能終端的有效互聯(lián)，提供一種方便指揮員使用的通用通信和指控手持操作終端。這種終端依托多信道適配器，屏蔽用戶與各種通信設(shè)備的聯(lián)系，使用戶進(jìn)行各種通信和指控作業(yè)時，不需要直接操作通信設(shè)備即可完成所需業(yè)務(wù)，可以大幅提升用戶的操作靈活性。該設(shè)備軟硬件可剪裁，具有軟件代碼小、高度智能化、響應(yīng)速度快等特點，非常適合于應(yīng)急通信條件下實時與多任務(wù)的特點。

3.1短波綜合接入設(shè)備的結(jié)構(gòu)

短波綜合接入設(shè)備主要由主機與智能手機及其應(yīng)用軟件組成。其中主機包括1個主控單元、1個業(yè)務(wù)傳輸單元、1個信道適配單元和1個電源管理單元。組成框架如圖2所示。

（1）主機

主機是綜合接入設(shè)備的核心，由主控單元、業(yè)務(wù)傳輸單元、信道適配單元和電源管理單元4個部分組成。經(jīng)過WiFi連接智能手機后，通過手機應(yīng)用程序控制完成網(wǎng)絡(luò)接入和對等通信模式的切換功能、短消息、短語音、聲碼話、電子郵件、代碼指揮、專項語音、應(yīng)急協(xié)調(diào)、文件傳輸、數(shù)據(jù)廣播接收等功能。

其中，主控單元是系統(tǒng)軟件的硬件支撐平臺，是主機的核心部分。主要完成對其它單元的控制，使各單元組成有機整體，同時實現(xiàn)對系統(tǒng)外接設(shè)備的監(jiān)視、控制、調(diào)度、管理等功能，充分發(fā)揮各單元的通信功能；業(yè)務(wù)傳

輸單元在主控單元控制下完成各種類型的業(yè)務(wù)傳輸，包括專網(wǎng)建鏈和信息散布服務(wù)功能，完成高速數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)功能和聲碼話功能，完成有線電話、有線數(shù)據(jù)傳輸功能，完成移動3G網(wǎng)絡(luò)下的數(shù)據(jù)、語音和視頻等業(yè)務(wù)功能；信道適配單元是應(yīng)急終端與外接設(shè)備進(jìn)行連接的核心模塊，可通過無線方式和有線方式連接各種外部設(shè)備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)；電源管理單元完成D/C變換，為整機其它單元提供穩(wěn)定的直流電源。

（2）智能手機應(yīng)用軟件

智能手機應(yīng)用軟件是綜合接入設(shè)備的客戶端，為用戶提供各項服務(wù)的操作和現(xiàn)實，滿足用戶的各種應(yīng)用需求，主要為用戶通訊錄管理、短消息收發(fā)、短語音收發(fā)、電子郵件收發(fā)、代碼指揮、專項語音通信、聲碼話、文件傳輸、數(shù)據(jù)廣

播接收等具體功能。該軟件可運行于安卓智能手機操作系統(tǒng)。

3.2短波綜合接入設(shè)備的功能

短波綜合接入設(shè)備可實現(xiàn)以下功能：

（1）在專網(wǎng)選頻接入方式下，提供通用網(wǎng)絡(luò)語音服務(wù)、通用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)接口，內(nèi)置電子郵件、文本短信等信息服務(wù)，通過配接短波綜合終端可為用戶提供應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)語音、電子郵件、文本短信和代碼指揮等功能。

（2）在專網(wǎng)選頻對等通信方式下，通過專網(wǎng)選頻快速建鏈技術(shù)，實現(xiàn)同一子網(wǎng)內(nèi)現(xiàn)場用戶之間的對等通信，提供專網(wǎng)協(xié)同語音服務(wù)和專網(wǎng)協(xié)同數(shù)據(jù)服務(wù)接口，完成現(xiàn)場用戶間的專網(wǎng)協(xié)同語音通信和自定義數(shù)據(jù)信息交互。

（3）擴(kuò)展設(shè)備接口，適配多種通信方式。同時增加數(shù)據(jù)路由交換，提供數(shù)據(jù)加密傳輸服務(wù)、語音加密傳輸服務(wù)。完成短消息、微信短語音、聲碼話、電子郵件、代碼指揮、專項語音、網(wǎng)絡(luò)電話、網(wǎng)絡(luò)視頻、有線電話、有線數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)廣播接收等功能。

（4）嵌入應(yīng)急指揮信息系統(tǒng)軟件后，為指揮員提供在線/離線地圖展示、導(dǎo)航定位、災(zāi)情接報、位置上報、態(tài)勢共享、威脅告警、標(biāo)圖標(biāo)繪、預(yù)案管理、資源管理等服務(wù)。

4結(jié)束語

由于現(xiàn)階段我國應(yīng)急通信系統(tǒng)建設(shè)還存在諸多需要解決的問題，關(guān)于應(yīng)急通信的體制機制和法律法規(guī)尚未健全，各種應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)制式不夠統(tǒng)一，通信手段之間還不能實現(xiàn)有效的互聯(lián)互通，通信運營商之間的合作機制尚未完善，因此，應(yīng)急通信綜合組網(wǎng)技術(shù)的研究還有較長的路要走。本文提出的應(yīng)急通信綜合組網(wǎng)的技術(shù)方案，是對應(yīng)急通信保障模式的一次探索，其科學(xué)性和實用性還有待繼續(xù)論證，需要在實踐中經(jīng)歷一個認(rèn)識、深化和完善的過程。

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