重大地震災(zāi)害現(xiàn)場消防應(yīng)急通信體系建設(shè)

■ 劉紅達(dá) 山東省消防救援總隊(duì)泰安支隊(duì)特勤大隊(duì)二站

重大地震災(zāi)害現(xiàn)場環(huán)境極為復(fù)雜，因此災(zāi)后救援常采用多體制協(xié)同聯(lián)合作戰(zhàn)，這便考驗(yàn)消防應(yīng)急通信體系能否實(shí)現(xiàn)多方聯(lián)動(dòng)通信。如2008 年汶川地震，由于搶險(xiǎn)救災(zāi)過程中通信網(wǎng)絡(luò)中斷，導(dǎo)致指揮中心與一線救援部隊(duì)失聯(lián)，嚴(yán)重影響救援任務(wù)的組織開展。本研究以重大地震災(zāi)害為背景，深入探究災(zāi)害現(xiàn)場如何構(gòu)建應(yīng)急通信體系，從而確保救災(zāi)部隊(duì)指揮通道信息不間斷，提高震后“黃金救援期”的作戰(zhàn)能力。

一、地震對災(zāi)害現(xiàn)場通信的影響

（一）信號堵塞嚴(yán)重

在發(fā)生重大地震災(zāi)害后，在初期通信未中斷前，會(huì)產(chǎn)生大量呼叫電話，且具備持續(xù)性特點(diǎn)，通信設(shè)備長時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)超出本身信息承載量，從而出現(xiàn)設(shè)備異常通信中斷。主要表現(xiàn)為災(zāi)害現(xiàn)場無信號，外部電話無法呼入。除此之外，網(wǎng)絡(luò)信號也因信號中斷無法連接，即便暢通上傳速度也無法達(dá)到峰值水平，且伴隨網(wǎng)絡(luò)延遲。

（二）機(jī)房基站完全癱瘓

重大地震災(zāi)害后，城市電力設(shè)施遭受損毀，災(zāi)害現(xiàn)場電力持續(xù)性中斷，通常情況下，信號基站在停電狀態(tài)下會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)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(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)進(jìn)一步加大備用電消耗，因此災(zāi)害現(xiàn)場的消防救援部隊(duì)通常會(huì)采用350M 無線通信建立臨時(shí)通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)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(huì)受牽連，通信網(wǎng)絡(luò)會(huì)產(chǎn)生較多盲點(diǎn)，給后期的救援造成巨大影響。

（三）信號中斷

重大地震災(zāi)害往往伴隨著大范圍的基建設(shè)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(zhì)較為脆弱，在遭受劇烈外力沖擊時(shí)易產(chǎn)生損壞，且檢修難度高、維修周期長，在大范圍災(zāi)害環(huán)境中難及時(shí)恢復(fù)。

二、重大地震災(zāi)害現(xiàn)場通信體系建設(shè)環(huán)境分析

（一）時(shí)間地點(diǎn)無法確定

通常重大地震災(zāi)害產(chǎn)生時(shí)間隨機(jī)、突發(fā)性強(qiáng)、難有效預(yù)測。為有效應(yīng)對地震災(zāi)害后的信號中斷情況，加強(qiáng)通信系統(tǒng)的應(yīng)急反應(yīng)能力并完善體系建設(shè)極其重要。地震災(zāi)害發(fā)生后，早一步建立通信體系便能早一步對外傳送災(zāi)區(qū)災(zāi)情，唯有早做反應(yīng)才能為后續(xù)的救援工作提供完整的災(zāi)情與物資需求信息。

（二）網(wǎng)絡(luò)破壞程度不穩(wěn)定

重大地震災(zāi)害事故往往會(huì)改變震源環(huán)境，延伸出許多阻礙救援的困難因素，因此完整且穩(wěn)定的通信保障是應(yīng)對災(zāi)區(qū)現(xiàn)場復(fù)雜情況的有力保障。頻繁的災(zāi)區(qū)資源與人力調(diào)動(dòng)完全依賴于應(yīng)急通信體系，唯有確保應(yīng)急通信體系的高強(qiáng)度與穩(wěn)定性，才能完成信息的高質(zhì)量傳輸，如此才能在瞬息萬變的災(zāi)害現(xiàn)場及時(shí)作出反應(yīng)。

（三）通信容量無法預(yù)測

地震災(zāi)害的突然發(fā)生會(huì)催生大量呼出與呼入信息流，由于通信流量的突然暴漲，會(huì)堵塞寬帶，造成寬帶流量緊張。除這類通信突發(fā)情況外，通信公司也無法快速篩除非官方通信以減輕網(wǎng)絡(luò)壓力，在此情況下如120、110、119 等救援電話無法接通，嚴(yán)重阻礙災(zāi)情救援進(jìn)程。

三、地震災(zāi)害現(xiàn)場通信體系組建方式

（一）三級組網(wǎng)方式

三級網(wǎng)共分為一級、二級、三級三個(gè)部分，一級管網(wǎng)屬于覆蓋網(wǎng)，主要負(fù)責(zé)災(zāi)區(qū)的遠(yuǎn)距離信息傳輸，依靠350M 通信設(shè)備以及集群電臺(tái)收發(fā)信號，同時(shí)也支持POC對講設(shè)備。二級網(wǎng)主要支撐救援現(xiàn)場的指揮通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)指揮人員與救援人員的無線通信，主要依靠350M電臺(tái)以及雙頻350M 電臺(tái)，而搭建雙頻電臺(tái)還另外需要中轉(zhuǎn)信臺(tái)的支撐，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離信息傳輸。三級網(wǎng)主要支撐救援隊(duì)伍的內(nèi)部通信，主要實(shí)現(xiàn)短距離單頻通信。

（二）集成通信方式

在重大地震災(zāi)害事故中，支撐遠(yuǎn)距離通信的基建設(shè)備往往易遭受破壞，導(dǎo)致遠(yuǎn)距離通信中斷，災(zāi)區(qū)救援人員無法與遠(yuǎn)程指揮中心建立聯(lián)系，而相關(guān)指揮人員也無法第一時(shí)間趕赴災(zāi)區(qū)現(xiàn)場，在災(zāi)區(qū)急需將第一手災(zāi)區(qū)情報(bào)向外傳遞的情況下，一級組網(wǎng)體系需要重新確立。即通過微型通信網(wǎng)絡(luò)展開短波通信。

四、重大地震災(zāi)害現(xiàn)場消防應(yīng)急通信體系建設(shè)

（一）350M 無線通信體系

1. 業(yè)務(wù)平臺(tái)：通過通信體系中的綜合業(yè)務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)人員與資源調(diào)度，同時(shí)開展語音、定位、短消息業(yè)務(wù)的整合。

2. 核心網(wǎng)：350M 無線通信體系的集群系統(tǒng)核心由演進(jìn)的管理模塊、核心網(wǎng)關(guān)、用戶服務(wù)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(wǎng)帶寬資源的情況下實(shí)現(xiàn)1.4G 政務(wù)網(wǎng)、PDT 系統(tǒng)等核心網(wǎng)的功能融合。

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

4. 終端：根據(jù)災(zāi)區(qū)實(shí)際需求不同，終端可根據(jù)救援隊(duì)伍實(shí)現(xiàn)手持臺(tái)、車載臺(tái)、CPE、數(shù)據(jù)終端等設(shè)備通話。針對350M、340M 雙頻段，華為公司為此頻段研發(fā)了手持終端設(shè)備，并且用時(shí)支持350M/340M/1430M/1447M及公網(wǎng)全頻段。

（二）POC 無線對講通信體系

1. 短波通信

POC 無線對講設(shè)備在重大地震災(zāi)害現(xiàn)場起到了重要的信息交互作用。而短波通信作為POC 對講設(shè)備的重要功能，其在應(yīng)急通信體系中占據(jù)絕對重要地位。短波通信通常頻段設(shè)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(zhì)災(zāi)害環(huán)境下，當(dāng)區(qū)域通信設(shè)備癱瘓時(shí)，依然可以通過短波通信的方式實(shí)現(xiàn)短距離信息渠道搭建，可作為后續(xù)通信體系搭建的補(bǔ)充單位，確保災(zāi)害現(xiàn)場有至少一種通信手段可以使用，從而為后續(xù)救援工作的開展提供通信保障支持。

2. 應(yīng)急通信指揮車

應(yīng)急通信指揮車作為支持通信設(shè)備的移動(dòng)中轉(zhuǎn)站，可將衛(wèi)星、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等多種信號進(jìn)行融合互聯(lián)，進(jìn)而組建區(qū)域性移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，此網(wǎng)絡(luò)可配合短波通信組建臨時(shí)指揮中心，對一定范圍內(nèi)的救援力量發(fā)揮指揮效能。

3. 自組網(wǎng)通信技術(shù)

自組網(wǎng)通信技術(shù)可充分發(fā)揮終端路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，在重大地震災(zāi)害地區(qū)基礎(chǔ)通信設(shè)備被破壞的前提下展開自組網(wǎng)通信服務(wù)。在通信車以及短波通信技術(shù)加持下，通信終端可視情況移動(dòng)，及時(shí)根據(jù)災(zāi)情變化實(shí)現(xiàn)不同需求的通信指揮功能，與此同時(shí)任何通信節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，自組網(wǎng)的其他節(jié)點(diǎn)依舊能夠?qū)崿F(xiàn)正常的通信功能，具有較強(qiáng)的抗毀性。在地震災(zāi)害現(xiàn)場，救援技術(shù)人員可利用移動(dòng)衛(wèi)星通信設(shè)備與地面光纜配置通信節(jié)點(diǎn)，從而以最快速度將災(zāi)區(qū)現(xiàn)場圖像、災(zāi)情情況回傳給指揮所。

（三）短波通信體系

1. 多網(wǎng)系融合設(shè)備的配備

為進(jìn)一步解決短波通信的單一化問題，并強(qiáng)化短波通信體系的可靠性與穩(wěn)定性，在必要階段可融合多網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備，通過多網(wǎng)系統(tǒng)框架將短波通信設(shè)備與有線設(shè)備、衛(wèi)星設(shè)備以及超短波設(shè)備進(jìn)行體系化結(jié)合，通過多模組通信網(wǎng)絡(luò)的搭建，實(shí)現(xiàn)短波通信手段的延伸與拓展，進(jìn)而強(qiáng)化災(zāi)區(qū)現(xiàn)場的指揮調(diào)度能力。多網(wǎng)系融合系統(tǒng)通信示意圖見圖1。

圖1 多網(wǎng)系融合系統(tǒng)通信示意圖

2.網(wǎng)絡(luò)遙控設(shè)備的配備

由于短波發(fā)射電臺(tái)在工作過程中會(huì)產(chǎn)生較大輻射，長期運(yùn)轉(zhuǎn)可能會(huì)對周圍人員和設(shè)備造成危害，為避免輻射對正常救援指揮行動(dòng)開展的影響，可搭配網(wǎng)絡(luò)遙控設(shè)備混合使用，如圖2 所示。通過網(wǎng)絡(luò)遙控設(shè)備可將短波電臺(tái)的天線搭建在距離較遠(yuǎn)的位置，從而消除輻射對周圍人和設(shè)備的影響，同時(shí)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(shù)人員可遠(yuǎn)程對短波電臺(tái)進(jìn)行控制，提升設(shè)備效率及安全性。

圖2 遠(yuǎn)端架設(shè)電臺(tái)示意圖

（四）大型專用衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)體系

一線救援部隊(duì)可通過便攜式數(shù)字集群基站在救援現(xiàn)場快速搭建PDT 信號覆蓋區(qū)域，通過無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)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(shè)備實(shí)現(xiàn)語音交流。之后可建立LTE 基站提供長期信號服務(wù)，一線救援人員則通過手持LTE 終端設(shè)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(wǎng)的支持，在衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)體系加持下，多臺(tái)PDT 終端網(wǎng)絡(luò)需要數(shù)據(jù)帶寬的支撐，一臺(tái)LTE 終端傳輸一次語音大約需要1Mbps 帶寬，倘若配3 臺(tái)LTE 終端，衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)就需要提供3Mbps 以上帶寬。而在此需求下傳統(tǒng)Ku 頻段衛(wèi)星難以達(dá)到帶寬要求，而目前較為先進(jìn)的Ka 頻段高通量衛(wèi)星則能滿足通信帶寬要求。

五、結(jié)語

綜上所述，在重大地震災(zāi)害現(xiàn)場，消防應(yīng)急通信體系建設(shè)對災(zāi)區(qū)救援指揮起到了關(guān)鍵作用，在搭建應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)過程中，要強(qiáng)化信息系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化與統(tǒng)一化，確保災(zāi)害發(fā)生后各單位部門之間能夠第一時(shí)間高效聯(lián)動(dòng)，通過現(xiàn)代化應(yīng)急通信體系技術(shù)為災(zāi)害現(xiàn)場提供持續(xù)的技術(shù)支持與保障?？傊谥卮蟮卣馂?zāi)害發(fā)生后，首要任務(wù)便是遵循統(tǒng)一指揮、逐級匯報(bào)的原則快速開展通信網(wǎng)絡(luò)搭建。各部門通信保障隊(duì)伍要熟練開展通信體系建設(shè)任務(wù)，明確各環(huán)節(jié)設(shè)備的使用與養(yǎng)護(hù)。災(zāi)害來臨時(shí)明確各部門分工，從而根據(jù)指揮命令快速恢復(fù)災(zāi)害現(xiàn)場的通信環(huán)境。