通信系統(tǒng)在安檢搜爆工作中的應(yīng)用

■文/天津市公安局特警總隊 劉昕 張萍

關(guān)鍵字：應(yīng)急通信 安檢搜爆

1 引言

隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，高層建筑、地下工程、大型公眾聚集場所與日俱增，進而帶來安檢搜爆任務(wù)愈來愈多地呈現(xiàn)立體化、大空間、大跨度的態(tài)勢。安檢搜爆現(xiàn)場的特殊性和復(fù)雜性對現(xiàn)場安檢人員與移動指揮中心之間的通信提出了更高的要求，現(xiàn)場指揮網(wǎng)作為指揮員與安檢人員之間的通道，也是現(xiàn)場“上令下達”和“下請上報”的重要技術(shù)手段。如何利用當(dāng)前的技術(shù)手段構(gòu)建高效的應(yīng)急通信指揮系統(tǒng)，實現(xiàn)安檢搜爆現(xiàn)場實時音視頻采集、上傳、共享及安檢人員之間的多點通信，已成為當(dāng)前安檢搜爆應(yīng)急通信領(lǐng)域急需解決的問題。

2 無線通信系統(tǒng)在安檢搜爆工作中的重要性

在安檢搜爆工作中，由于現(xiàn)場工作環(huán)境復(fù)雜，通訊設(shè)備信號受到屏蔽干擾，導(dǎo)致安檢人員無法及時與現(xiàn)場指揮員進行同步聯(lián)系，無線Mesh 正好解決了這個難題。無線Mesh 技術(shù)曾是一項軍事技術(shù)，戰(zhàn)場上的移動網(wǎng)絡(luò)需要很高的數(shù)據(jù)速率、很低的被檢出概率和防止人為干擾的能力，而Mesh 技術(shù)就具備了這些能力。

3 安檢搜爆工作中無線通信的現(xiàn)狀

一是在安檢搜爆工作中，指揮員無法同時掌握多個安檢人員的現(xiàn)場實時搜爆情況。安檢人員深入搜爆現(xiàn)場，危險的環(huán)境隨時可能對其生命安全構(gòu)成威脅，指揮員無法對安檢人員的具體搜排爆位置進行準確、及時地掌握。

二是如果現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)可疑狀況，指揮員不能第一時間通過視音頻掌握詳細資料，指揮員與安檢人員不能進行雙向的音視頻溝通。

三是安檢人員面臨的現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，特別是當(dāng)任務(wù)地點過于偏僻時，還可能面臨無網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋等問題?，F(xiàn)有通信器材在高層、地下、隧道、大型綜合體等復(fù)雜環(huán)境下應(yīng)用時，存在信號覆蓋范圍小、信號損耗衰落大、抗多徑效應(yīng)能力差、帶寬受限等缺點，無法完全解決信息傳輸穩(wěn)定的問題。

四是通信聯(lián)絡(luò)質(zhì)量是決定安檢搜爆成功與否的重要因素之一。在重大安全保衛(wèi)工作中，由于參與人員較多、涉及面廣，會出現(xiàn)信息渠道不暢通導(dǎo)致不能有效對接，指令來源混亂導(dǎo)致不能有效落實等問題，因此，復(fù)雜環(huán)境下開展應(yīng)急通信指揮需要靈活快速地組建獨立專網(wǎng)，為安檢人員與現(xiàn)場指揮部之間打造穩(wěn)定的寬帶通信鏈路，實現(xiàn)現(xiàn)場音視頻及數(shù)據(jù)信息的實時共享傳輸。無線多跳自組網(wǎng)技術(shù)，正是解決“最后一公里”通信難題的有效手段。

4 組網(wǎng)技術(shù)

無線Mesh 網(wǎng)絡(luò)是一種新無線局域網(wǎng)類型。與傳統(tǒng)的WLAN 不同，無線Mesh 網(wǎng)絡(luò)中的AP(Access Point,接入點)可以采用無線連接的方式進行互連，并且AP 間可以建立多跳的無線鏈路。

傳統(tǒng)的單跳無線通信網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)節(jié)點只具備AP 功能，如果用于組網(wǎng)的任何一個AP 發(fā)生故障，網(wǎng)絡(luò)中其他的AP 都將不能承擔(dān)通信任務(wù)，網(wǎng)絡(luò)將陷入癱瘓狀態(tài)；Mesh 網(wǎng)絡(luò)的無線多跳自組網(wǎng)技術(shù)，可以與其他網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)無縫對接協(xié)同通信，是一個動態(tài)不斷擴展的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議架構(gòu)，任意的兩個設(shè)備均可以借由多條無線鏈路保持互聯(lián)互通。在Mesh 網(wǎng)絡(luò)中，用于組網(wǎng)的任何無限設(shè)備節(jié)點都同時具備AP 和路由器的功能，每個節(jié)點都可以發(fā)送和接收信號，每個節(jié)點都可以與一個或者多個對等節(jié)點進行直接通信。在Mesh 網(wǎng)絡(luò)中，如果某個節(jié)點的AP 發(fā)生故障，可以重新再選擇一個AP 進行通信，數(shù)據(jù)仍然可以高速地傳遞。

Mesh 網(wǎng)絡(luò)具備的優(yōu)勢：

1）自配性、自愈合性：無線Mesh 網(wǎng)絡(luò)中AP 具備自動配置和集中管理能力，簡化了網(wǎng)絡(luò)的管理維護，同時具備自動發(fā)現(xiàn)和動態(tài)路由連接，消除單點故障對網(wǎng)絡(luò)的影響，提供冗余路徑。

2）健壯性：實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)健壯性通常的方法是使用多路由傳輸數(shù)據(jù)。Mesh 網(wǎng)絡(luò)比單跳網(wǎng)絡(luò)更加健壯，具備不依賴于某個單一節(jié)點的性能。在Mesh 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，由于每個節(jié)點都有一條或幾條傳送數(shù)據(jù)的路徑，如果最近的節(jié)點出現(xiàn)故障或者受到干擾，數(shù)據(jù)包將自動路由到備用路徑繼續(xù)進行傳輸，整個網(wǎng)絡(luò)的運行不會受到影響。

3）平衡負載：在單跳網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備必須共享AP，如果幾個設(shè)備要同時訪問網(wǎng)絡(luò)，就可能產(chǎn)生通信擁塞并導(dǎo)致系統(tǒng)的運行速度降低。而在多跳網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備可以通過不同的節(jié)點同時連接網(wǎng)絡(luò)，因此不會導(dǎo)致系統(tǒng)性能的降低，Mesh 網(wǎng)絡(luò)還可提供更大的冗余機制和通信負載平衡功能。

4）高帶寬：無線通信的物理特性決定了通信傳輸?shù)木嚯x越短就越容易獲得高帶寬，因為隨著無線傳輸距離的增加，各種干擾和其他導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的因素也會隨之增加，因此選擇經(jīng)多個短跳來傳輸數(shù)據(jù)將是獲得更高網(wǎng)絡(luò)帶寬的一種有效方法。Mesh 結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)、信號能夠避開障礙物的干擾，使信號傳送暢通無阻，消除盲區(qū)。

5 應(yīng)急通信系統(tǒng)

安檢搜爆現(xiàn)場要求無線應(yīng)急通信系統(tǒng)集便攜性、快速部署易于安裝、續(xù)航力高等特點于一體。針對安檢搜爆現(xiàn)場的復(fù)雜性、突發(fā)性等特點，在執(zhí)行安檢搜爆工作中，現(xiàn)場指揮網(wǎng)的構(gòu)建是最佳技術(shù)保障，解決現(xiàn)場存在的通信不暢、通信盲區(qū)等問題。

5.1 應(yīng)急通信系統(tǒng)

根據(jù)實戰(zhàn)特點，通信自組網(wǎng)的部署分為指揮車、其他協(xié)同車輛、安檢搜爆人員組三大模塊。

通信指揮車作為通信指揮的核心（即現(xiàn)場指揮中心），可同時搭載車載式綜合指揮箱、應(yīng)急通信綜合指揮系統(tǒng)、車載式自組網(wǎng)單兵和車載式衛(wèi)星接收站。車上指揮員通過“應(yīng)急通信綜合指揮平臺”查看本次任務(wù)的全部信息，并通過“車載式單兵”向其他三大模塊發(fā)出任務(wù)指令，與各模塊之間建立快速通暢的音視頻，圖文信息交互共享，進而實現(xiàn)科學(xué)、高效的現(xiàn)場指揮。通信指揮車將采集到的前方作戰(zhàn)信息通過“車載式衛(wèi)星接收站”或“公網(wǎng)”傳輸給后方指揮中心，供上級領(lǐng)導(dǎo)決策。

其他協(xié)同車輛（如120 醫(yī)療救護車、后勤車等）可同時搭載便攜式綜合指揮箱、應(yīng)急通信綜合指揮平臺、車載式自組網(wǎng)單兵，完成協(xié)同作戰(zhàn)任務(wù)。

安檢搜爆人員組可通過自身背負的“便攜式自組網(wǎng)單兵”與其他各模塊實現(xiàn)音視頻、圖文信息交互共享，其隨身攜帶的各種終端設(shè)備所采集的圖像、語音和數(shù)據(jù)信息也通過“便攜式自組網(wǎng)單兵”回傳至現(xiàn)場指揮中心。

5.2 應(yīng)急通信系統(tǒng)的特點

1）無中心快速無線自組網(wǎng)，快速部署。針對安檢搜爆的實際情況，系統(tǒng)要通過單兵、車、機器人、無人機、120 醫(yī)療救護車等，迅速搭載多個不同形態(tài)的通信節(jié)點，高效自組成網(wǎng)，即刻實現(xiàn)音視頻信息共享，創(chuàng)造最佳通信環(huán)境；無須架設(shè)復(fù)雜的中心基站，無須進行復(fù)雜的系統(tǒng)配置，現(xiàn)場加電后自動組網(wǎng)建立通信；面對復(fù)雜的內(nèi)部及地下結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)無線多跳網(wǎng)絡(luò)的特性，能有效解決因遮擋造成的通信不暢或盲區(qū)問題，保證安檢人員與指揮人員能夠可靠、及時地進行無線通信。

2）非視距傳輸能力。系統(tǒng)電臺采用波束成行、收發(fā)復(fù)用、收發(fā)分集等技術(shù)，具備非常強的遠距離信號傳輸能力；在同等環(huán)境下，其數(shù)據(jù)傳輸速率要達到60Mbps；在無線傳輸能力的表現(xiàn)上，在城市環(huán)境中要傳輸1-1.5Km，在開闊地環(huán)境中要傳輸10-30Km。

3）集群對講?？蓪崿F(xiàn)語音、視頻、數(shù)據(jù)的“三合一”傳輸共享；實現(xiàn)PTT 集群對講功能，可外接各種高保真通話器與骨傳導(dǎo)耳機。

4）具備雙向音視頻傳輸與共享功能。傳統(tǒng)通信方式僅具有單向音視頻傳輸功能，安檢人員可將現(xiàn)場采集到的音視頻傳輸給指揮中心，但是指揮中心無法將音視頻信息傳輸給安檢人員，安檢人員之間也無法相互發(fā)送音視頻。而在安檢搜爆中，現(xiàn)場情況往往十分復(fù)雜，僅憑單一的對講機通話，指揮員與安檢人員之間無法快速、準確地判斷對方所處環(huán)境，雙方的溝通仍然存在一定障礙。雙向音視頻傳輸功能是高效溝通與科學(xué)作戰(zhàn)的基礎(chǔ)，系統(tǒng)可實現(xiàn)任意通信節(jié)點之間的雙向音視頻傳輸，通過這項功能，指揮中心與安檢人員之間、安檢人員相互之間、安檢人員與其他單元（如車、機器人、無人機、救護車）之間都可以相互發(fā)送音、視頻。

5）室內(nèi)定位及3D 快速建模。安檢人員深入搜爆現(xiàn)場，危險的環(huán)境隨時可能對其生命安全構(gòu)成威脅，因此，指揮中心需要及時準確掌握安檢人員的具體搜爆位置。借助安檢人員穿有具備定位功能的鞋墊，指揮中心通過系統(tǒng)平臺，可以查看到安檢人員的實時位置與行動軌跡，快速建立3D 模型，安檢人員的所在位置及活動軌跡在此3D 模型場景上得到清晰地呈現(xiàn)。當(dāng)安檢人員的生命安全遭遇威脅時，指揮中心可以調(diào)度離該安檢人員最近的安檢人員對其進行施救，確保救援及時。

6）可聯(lián)外網(wǎng)。系統(tǒng)具備4G 公網(wǎng)、4G 專網(wǎng)、Mesh、Wi-Fi 等多種網(wǎng)絡(luò)接入能力，可快速搭建，互聯(lián)互通，為各級指揮員的科學(xué)決策提供有力信息技術(shù)支撐。

6 結(jié)語

利用無線Mesh 通信技術(shù)在安檢搜爆現(xiàn)場構(gòu)建臨時通信指揮系統(tǒng)，對于解決安檢搜排爆現(xiàn)場通信信號無盲區(qū)全覆蓋的難題，具有重要的現(xiàn)實意義。無線Mesh 通信技術(shù)的應(yīng)用，可大力提高安檢搜爆隊伍應(yīng)急通信保障水平，切實保障安檢人員的生命安全。