应急通信技术精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇应急通信技术，期待它们能激发您的灵感。

篇1

近年来，随着通信技术、计算机技术、微电子技术的发展和大型自然灾害产生的巨大影响，对应急通信的需求更显迫切，所以对应急通信的研究成为研究的热点之一。本文介绍了应急通信的概念、特点和主要方式，并对地震现场应急通信的特点和需求进行了专门阐述，希望为地震应急通信深入研究提供有益的参考。

关键词：

应急通信；地震应急；地震现场通信

我国幅员辽阔，地理、气候条件复杂，是全球遭受自然灾害最严重的国家之一，灾害种类多、发生频率高、损失严重[1]，特别是地震这种自然灾害。由于我国位于世界两大地震带――环太平洋地震带与欧亚地震带之间，受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压，地震断裂带十分活跃，具有地震活动频度高、强度大、震源浅、分布广等特点[2]，近年来汶川8.0级、玉树7.1级、雅安7.0级、鲁甸6.5级等破坏性地震相继发生，对通信基础设施造成了严重的破坏，给抢险救灾工作带来了很大的困难。应急通信是突发性紧急事件时通信需求的基础保障，建立并完善先进的应急通信系统是面对地震等突发性紧急事件时抢险救灾的重要工作内容，因此，对应急通信的研究具有极其重要的意义。

一、应急通信概述

现代意义的应急通信一般是指为应对自然或人为突发性紧急情况时，综合利用各种通信资源，保障信息传递、紧急救助或指挥调度等工作顺利开展所需的一种通信手段，它是一种暂时性、快速响应的特殊通信机制。应急通信除了需要满足时间突发性、地点不确定性、业务紧急性和信息多样性等要求外，还须具备部署快速、易于安装、健壮性好、扩展性强、成本合理等特点[1]，并提供可靠的信息传输服务。应急通信不是一种通信方式，而是一组支持不同应急需求、具有不同属性的通信方式，其功能结构图如图1所示。从应急通信功能结构图可以看出，应急通信根据通信需求不同可分为多种应急通信系统，如：（1）支持国家重大突发事件监视和预测的通信系统；（2）支持地方发现和处理突发事件的通信系统；（3）支持灾区最高指挥员实施现场指挥的通信系统；（4）支持现场抢救的通信系统；（5）现场电视转播系统；（6）灾区现场应急通信技术支持系统；（7）灾区群众自救和呼救应急通信；（8）灾区群众对外通信等。

二、应急通信主要方式

目前，应急通信主要采用的通信方式基本为两种，即有线和无线。

2.1有线通信。有线通信分为公用通信网和专用通信网。公用通信网最常见的是互联网，特点是覆盖的范围广，通信的容量大，承载的业务种类繁多，其性能也稳定，费用还低廉，是遭受一般自然灾害情况下应急通信最基本的信息传递手段，但其经受大灾害的冲击能力有限，紧急事态下在优先权方面的能力也很不足。因此，公用通信网抗大灾的能力有待继续提高[3]，目前国内外对基于公用通信网的应急通信研究也很少。专用通信网是专业部门使用的专用网络，如各国政府部门、军队等的专用网络。当紧急事态下对公用通信网实施强制管制时，专用通信网是保障消息传递、上下级命令、应急指挥等的一种重要通信手段，但专用通信网在覆盖能力、互通性及宽带业务提供能力方面存在很大的不足，难以满足如地震等重大灾害通信的需求[4]。

2.2无线通信。无线通信是利用电磁波信号可在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式，不需要专门布线，不受“线”的制约，在其信号所覆盖的范围内可方便接入，并可以实现在移动中的通信。因此，相较于有线通信，无线通信具有抗毁能力强、组网简单、灵活快速等特点，是处置各种紧急突发事件时最常用的通信方式。无线通信主要有：短波通信、超短波通信、微波通信、集群通信、无线局域网和卫星通信。

2.2.1短波通信。短波通信是一种依靠电离层反射进行传播的无线电通信技术，其波长在100米～10米之间，频率范围为3～30MHz。短波通信其通信距离较远，是远程通信的主要手段，并具有组网灵活、抗毁性和自主通信能力强、运行成本低廉等优点[5]，但由于短波传播所依赖的电离层高度和密度易受地形、地物、昼夜、季节、气候等因素影响，所以短波通信的稳定性较差，噪声较大。随着数字信号处理技术、扩频技术、差错控制技术及自适应技术的进步，以及超大规模集成电路技术和微处理器的出现与广泛应用，短波通信的发展及使用进入了一个新的阶段。短波通信最常见的是短波电台，目前，短波电台已实现数字化和小型化，具有体积小、重量轻等特点，特别是车载短波电台机动灵活，可随时随地架设，是应对紧急突发事件一种行之有效的应急通信手段。

2.2.2超短波通信。超短波通信也是利用电离层进行传播的一种无线电通信技术，其波长在10米～1米间，频率范围为30～300MHz(或扩展到1000MHz)，常用的有70MHz、150MHz、4MHz、9MHz等。超短波电离层传播有散射传播和透射传播两种主要形式，由于地面吸收较大和电离层不能反射，因此其主要特点是视距直线传播，同时有一定的绕射能力，工作频带较宽。超短波通信的缺点是频段频率资源紧张，并且传输距离短，一般只用于近距离战术通信，比如美国的“辛嘎斯”（SINCGARS)分组无线网和挪威的“战术数字通信”(TADKOM)系统[6]。超短波通信最常见的是超短波电台，与短波电台相比，具有通信频带宽、容量大、信号稳定等优点，是近距离无线电通信广泛使用的主要装备。

2.2.3微波通信。微波通信是使用微波进行传播的一种无线电通信，其波长在1毫米～1米间，频率从1GHz到30GHz，采用直线传播，反射能力强，不被电离层反射，可通达各种距离，中继距离一般50公里左右，可在各种艰难的环境中快速部署开通，具有通信容量大，通信质量稳定，受外界干扰小，抗毁能力强，小范围部署速度快等优点，能够提供电话、电报、传真、数据、图像等多种业务[4]，所以非常适合于应急通信。但由于微波的频率高，波长短，在空中传播特性与光波相近，基本就是直线前进，遇到阻挡会被反射或阻断，因此微波通信的主要方式是视距通信，超过视距以后需要中继转发。

2.2.4集群通信。集群通信是指利用信道共用和动态分配等技术实现多用户共享多信道的无线电移动通信，其最大特点是通信采用PTT(PushToTalk)方式，以一按即通的方式接续，被叫不需摘机即可接听，且呼叫接续速度快，并支持群组呼叫功能；同时，由于采用了信道共用和动态分配技术，用户具有不同优先级和特殊功能，可实现通信时一呼百应。因此，集群通信具有组网快捷、灵活，指挥调度功能强，支持优先级控制等功能，特别适合作为一种指挥中心到现场及突发事件现场应急指挥专网的应急处置通信手段，其主要缺点是网络的覆盖范围有限。目前，主要的集群通信技术标准有：欧洲的Tetra、美国的iDEN、中国的GT800和GOTA。

2.2.5卫星通信。卫星通信是指利用人造地球卫星作中继站来转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行通信，实际上是微波接力通信的一种特殊形式[7]，具有覆盖范围广且无缝隙覆盖、通信距离远、抗毁能力强、机动能力强、建立通信链路快、容易部署等优势[6]。因此，卫星通信既可用于平常的地面固定线路传输备份线路，又能够在紧急情况下快速建立广域网的通信链路，所以非常适合地震等突发事件紧急情况下对应急通信广度的需求。卫星通信的缺点是传输时延大，资源稀缺，存在盲区，容量有限，易受天气等因素干扰，且使用成本很高。

2.2.6无线局域网通信。无线局域网通信主要是利用射频技术使用电磁波在空中进行通信连接，实现发送和接收数据，具有组网灵活、易扩展、安装便捷、移动性好，配置简单、成本低等优点。IEEE802.11WLAN标准工作小组已经推出了802.11a/b/g/n等标准协议，理论最高传输速率可达600Mbps，正在研究中的802.11ac协议是一个新的802.11无线局域网通信标准，将通过5GHz频带进行通信，可实现1Gbps多站式无线局域网通信或最大理论传输速率2.34Gbps。无线局域网通信所能覆盖的范围从室内几十米到室外几百米，有效传输距离可达20km以上。目前随着对无线局域网关键技术和无线组网方式的研究越来越深入，基于无线局域网的应急通信研究也越来越多，典型的是基于无线自组网技术应用，主要有ADHOC网、无线传感器网和无线Mesh网。

三、地震现场应急通信

破坏性地震往往会对通信基础设施造成破坏，甚至损毁，使受灾地区对外通信中断，成为完完全全的信息孤岛[2]，给救灾组织、指挥调度、人员搜救、次生灾害预防等工作造成重大困难。因此，地震现场要利用各种通信资源，快速有效地实现灾情信息的传递上报，为救灾组织、辅助决策、指挥调度等提供支持。

3.1地震现场应急通信需求。地震现场应急通信需求主要分为以下六类：1）灾区指挥长实施指挥的通信需求，主要是要以现场指挥部为中心，配置覆盖整个灾区的通信网络，从而指挥部可以实现对灾区所有参与现场抢救的群体指挥调度。2）支持现场抢救的通信需求，用来实现现场抢救群体的领导者与群体成员之间协调。3）灾区现场应急通信技术支持系统需求，主要是用来实现灾区现场各种通信技术及系统之间互通，并延长传输距离。4）震情监测通信需求，主要用来实现流动监测等专业设备业务数据的传输。5）灾区民众自救和呼救的通信需求，主要用来实现灾区群众自救和呼救。6）现场转播通信需求，用来实现对灾区现场状况转播，方便后方掌握更多灾区信息。3.2地震现场应急通信功能。地震现场应急通信需要实现的主要功能有：1）现场指挥部能够实现与后方指挥部音视频、数据、图片等的传输。2）现场指挥部能够实现对灾区各救援群体的语音、数据通信功能。3）各救援群体间能够实现相互的语音、视频、图片传输等功能。4）能够实现现场的快速通信组网。

四、结语

我国目前正进入经济社会发展的关键阶段，应急通信对我国的国民经济发展和社会的稳定具有重要意义，特别是自2008年汶川、玉树等大地震后，我国对建立应急通信网络体系的重视程度大大提高，已经把建立应急通信网络体系作为事关国家安危的重要课题来抓，因此，加强对应急通信的研究具有极其重要的现实意义。

参考文献

[1]王成.应急通信技术综述[J].科技信息,2009(27):42-73.

[2]付荣国,肖飞.基于无线Mesh网络技术的应急通信技术应用[J].防灾减灾工程学报,2014,34(6):778-783.

[3]姚春华,武莹.公用通信网抗大灾害能力亟需提高[J].世界电信,2009,9:49-50.

[4]丁锐.专用通信网在应急通信中的地位[J].中国无线电,2012,3:31.

[5]孙月光,李健.关于四种应急通信手段运用的思考[J].数字技术与应用,2011,5:102-103.

[6]王海涛.短波自组网及其军事应用[J].现代军事,2007,1:39-41.

篇2

[关键词]短波应急通信网；协作通信技术；应用

中图分类号：X14.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0035-02

当发生紧急情况或战争的时候，短波通信可以借助较高的自主通信能力和抗毁能力来实现信息的有效传输。与其他波长电波对比可以发现，短波以其独特的绕射能力和传播特性，可以有效的进行远距离通信。将协作通信技术引入到短波应急通信网中，不仅方便了维护工作的开展，而且还能有效的节约成本，并且具有较强的实用性。因此，需要根据短波应急通信网的优缺点，来对其进行全面的分析，以更好的提高短波应急通信网基本性能。

1.短波应急通信网概述

1.1 短波应急通信网定义

随着科学技术的不断发展，当发生紧急情况或战争的时候，大部分通信设备是无法进行信息传播的。此时，借助短波应急通信网可以有效的解决上述问题。虽然移动通信网络与资源无法进行有效的共享，但是所研发的短波应急通信网能够有效的贯穿于党政军民警，能够有效的实现部队与地方分用、分建的短波资源，从而保证生产工作的顺利进行。通过对短波应急通信网的有效构建，不仅能够有效的应对突发事件，而且还能推动各部门之间的有效协作，为处理突发事件奠定了良好的基础，同时还推动了我国国家和国防安全的建设。

1.2 短波应急通信网设计模型

通常情况下，短波应急通信网设计模型由上级指挥调度中心和前线应急现场两部分构成，上级指挥调度中心又包括计算机终端、大功率短波电台和语音终端构成。而前线应急现场包含有若干便携式背负式小功率短波电台，并且每一台短波电台都借助短波信道进行有效的链接。同时，前线应急现场能够对现场的实际情况给予全方面的了解和掌握，并将所获取的信息及时的上传至上级指挥调度中心，从而为抢险救灾和指挥调度等重大决策提供全方位的信息。图1描述的短波应急通信网设计模型。

1.3 短波应急通信网拓扑结构

短波应急通信网的拓扑结构将会对网络延时、系统性能、经济性等指标产生一定的影响，其主要是借助传输媒介把各种设备的物理布局有效的衔接在一起。通常情况下，短波应急通信网拓扑结构选择了分层分布式的多星状拓扑结构，其不仅能够避免由于局部故障而诱发的全网瘫痪现象，而且还具有较高的传输率和可靠性。短波应急通信网拓扑结构一般是由短波业务管理层、网络管理层和移动终端用户层等构成，其中短波业务管理层和网络管理层借助光纤介质来进行数据的传输，移动终端用户层包括车载模式电台和手持模式电台，其能够保持用户之间的人机通信，一旦发生紧急情况可以在较短的时间内实现盲区通信。短波业务管理层的主要工作是做好短波资源的管理，并为移动短波用户提供分布抗毁、随遇入网等业务的交换与控制功能，从而更好的实现用户数据的移动性管理和安全性管理，为短波应急通信网提供身份寻址和识别功能。同时，短波业务管理层选用了分布式布置的方式来进行各区域中心站的布置，具有成本低、安装位置灵活、抗毁性强、覆盖能力强等优势。将负荷分担机制引入到中心站间不仅能够提高其处理能力，而且还可以对用户的数据进行有效备份，从而提高了接入网的服务质量和可靠性；此外，还可以根据网络负荷状态和实时通信质量，来优选出最佳频率的短波资源动态，这样一来就可以创建出具有较强生存能力的短波应急通信防御网络。

在短波应急通信网中，高级别网管需要做好整个网络频率的调整和分配工作，并借助分层、分级的方式进行管理，其能够对所有短波通信资源进行系统的指挥和规划，从而保持同层之间相互补充，各层之间权责明确。短波应急通信网选择军民平时分管分用的方式来进行短波资源的管理，并实施了战时统管统用制度，从而有效的打破了应急救援中各自为战的现象。同时，短波应急通信网能够准确的为接入用户提供音频、视频、文字等灾情信息，能够实现对数据资源的有效备份和恢复，避免业务量过大或某设备通信故障而引起系统无法正常工作。

1.4 短波应急通信的常用手段

在重大自然灾害、战争等突发事件发生后，借助各种通信资源来确保紧急救援工作的顺利开展，并为其提供非常规的通信手段，即所谓的短波应急通信，其具有操作简单、组网快、性能稳定等特点。而广播电视网、移动通信网等常规通信网络组网非常复杂，而且在遇到突发灾害时其性能波动比较大，无法更好的完成应急通信。目前，短波应急通信一般选择无线方式，常用的短波应急通信手段有数字集群移动通信网、卫星通信网、短波通信网、微波接力通信网等四大类，他们均具有通信设备开通巡视、机动性好、抗毁能力较强等优势，现对其进行一一介绍。

（1）数字集群移动通信网。其具有快速响应、调度、安全保密等特点，选择了半双工通信方式来实现语音的有效传输，并且支持用户优先、群呼和组呼等功能，但是其所能覆盖的范围有限。

（2）卫星通信应急网。其具有传输环节少，覆盖面大，不受地物、地形和夂虻纫蛩氐闹圃迹通信距离远等特点，能够实现无缝隙覆盖信息网，但是对于卫星的控制与发射技术相对比较复杂，而且通信和造价资费比较高。

（3）微波接力通信网。其一般是借助微波地面视距传播的方式来实现接力站转接信号，从而更好的进行数据信息的远距离传输，其具有通信可靠性高、传输容量大等优势，可以更好的满足各种电信业务，有效地克服自然条件所带来的通信不便。但是微波接力通信绕射能力相对比较差，而且传输时容易受到外界的干扰，超过视距须中继才能完成转发，因此传输损耗比较大。

（4）短波通信网。其一般是借助天线向高空进行发射，当传播的过程中遇到电离层后就会发生发射作用并顺利的射回地面，并从地面反射回电离层，该过程中不需要构建中继枢纽就可以顺利的进行远程通信。短波传统通信方式具有机动性强、远距离通信、使用灵活等特点，因此在自然灾害和战争抗毁性强等领域得到了广泛的应用。但是其通信容量小，可供使用频带窄，而且容易受到多径效应、路径衰耗、电离层衰落等因素的影响，具有较差的通信效果和通信稳定性。

2.协作通信技术概述

2.1 协作通信技术定义

通常情况下，在无线信道中包含了多种移动通信形式，其会在一定程度上降低通信过程中信息传递速度，对数据传递的效率和质量产生一定的影响。同时，无线网络用户所涉及到的节点逐渐增多，但是宽带有限，从而增加了无线网络的业务量，因此对通信质量和信息传输效率提出了较高的要求，在一定程度上影响了无线通信技术的发展。然而，随着科学技术的不断发展，选择空域资源的多通信技术，可以有效的提升信息传递速率，以确保在实际的应用中新型无线通信技术更好的发挥其优势。而协作通信技术一般是以目的节点、源节点及中继节点等为基本的构成要素，并且中继信道的三个节点得以顺利工作的重要基础，在整个通信领域中得到了广泛的应用。在中继信道中，源节点负责发送系统中的信号，并且在系统运行过程中，中继节点不但要对系统源节点中的信号与信息给予发送，而且还需要对自身的信号与信息进行发送，并且在具体运行过程中，能够实现彼此天线的共享，从而有效的节省了信号发送所需要的资源，实现了系统间的协作性。

2.2 协作通信技术方案

协作通信技术主要是以中继为基础，现实生活中常见的技术方案有以下几个方面：（1）放大-转发方式（AF）：其一般需要先放大中继节点并接收到伙伴发送的信号，然后在将信号转发给接收端。（2）解码-转发方式（DF）：借助中继节点对伙伴发送的信号进行译码，然后重新进行信道编码调制并对其进行转发。（3）编码协作方式（CC）：其通常是把协作分集和信道编码有效的结合在一起，借助协作的方式来实现不同节点负责发送不同的编码码字，从而实现编码和分集的增益。

2.3 协作分集技术

在进行无线通信过程中，由于系统会遭受多径传输的影响，从而引起接收信号的强度发生随机变化，即所谓的深衰落，其会使通信质量出现明显的下降。虽然上述现象可以通过增大天线尺寸、发信功率等方法给予有效的改善，但是在实际应用过程中缺乏可行性。而协作分集技术可以有效的改善衰落过程中所造成的影响，其能够在不同的支路上接收承载相关性很小的信号，并借助合并技术将各支路信号进行处理后输出信噪比最佳、幅度较大的信号，有效的改善了系统的性能，降低了接收端深度衰落的概率，在协作通信系统中，常见的协作分集技术有：（1）频率分集：其能够实现在不同频率上发送同一信号来实现频率分集，在发送过程中要求其发送频率间隔适当的超过信道相干带宽，这样一来可以有效的确保传输信号衰落过程中独立不相关。但是具有较低的带宽利用率。（2）时间分集：在不同时隙上进行同一信号发送时能够完成时间分集。但是其具有较低的频谱利用率。（3）空间分集：又被称之为天线分集，其通常是把多个天线分别安置在发射端和接收端，以更好的实现相同信号的收发。由于空间分集能够有效的降低带宽利用率，因此对于推动高速无线通信的发展具有十分重要的意义。为了尽可能的提高发射信号的独立性，可以选择全向天线以更好的确保天线间距足够远。根据接收端和发射端天线数目，可以分为单输入多输出系统、单输入单输出系统、多输入多输出系统、多输入单输出系统。

与时间分集和频率分集相比，空间分集可以有效的提高其分集增益，从而达到改善系统传输性能，有效的对抗无线信道衰落，降低传输误码率，提高系统容量。

3.短波应急通信网中协作通信技术的应用

3.1 协作系统模型的构建

在进行短波信息传递过程中，将协作模式信息通信技术引入到了便携式的天线和电台中，其可以更好的实现彼此互享天线和电台，不仅可以提升系统对信息的存储容量，而且还可以提高信息传递和传输的安全性和高效性。而在短波应急通信网中，需要做好协作系统模型的构建工作，本文⒒岫MISO型协作模型进行分析，在该模型中协作便携式形式的信息的车载电台与传递电台可以使用同一根天线，以更好的实现对信息的有效传递。假设两个电台是中继选择的主要协作对象，在协作传输信号过程中，便携式电台 A、B能够被有效的

破译出来。设x2=（x1x2x3…xn）、z2=（z1z2z3…zn）分别属于便携式电台 A、B进行发送的数据，并且其下脚标i个分组，hi=（h1ih2ih3i…hni）（i=1，2）代表了发射天线i到车载式电台接收天线这段距离上的信道特征。nj=（n1jn2jn3j…nnj）（j=1，2），代表了接受天线j在不同时间段内所能接收到的不同噪声分量。同时，如果在特定的时间内各子中信道特殊属性保持不变，则说明该模式可以有效的提高信息传递的稳定性和安全性。

3.2 系统中信道容量分析

实际上，短波信道容量是进行短波应急通信网优劣的主要评价标准，而协作系统模型通常是在断臂衰落信道的基础上建立起来的，而且在衰落信道中所存储的信息存在不确定性，需要通过对衰落信道进行计算才可以掌握各态历经中断容量与信息容量，而后者可以对编码自身的增益给予直观的反映，而在整个系统运行中，中断容量可以对子集合增长的数量和数值给予充分的反应。因此，需要对协作通信 MISO模型中所涉及到的信道容量进行准确的计算，在该模型汇总由于信息接收方仅包含一根天线，并且将多根天线安装在了发射端，从而有效的实现了协作法分集，其 信道容量的公式如下：

式中，hi代表的是第i根电台与发射天线的复增益。与传统短波信息网络相比，协作通信技术可以适当的提高整个系统运行过程中的信燥比，而且还能实现对信息中断容量的有效扩张，并随电台与发射天线数量的增加而保持线性增长。通过对相关数据进行计算和分析可以发现，借助协作通信技术，可以使中断容量与信道容量随着电台与发射天线数值的不断增长而逐渐升高。同时，借助协作通信技术可以更好的提高通信系统自身的容量，一旦遇到紧急情况或战争的时候，能够实现数据信息的有效传输，有效的提高了数据传输的安全性。

3.3 协作通信系统能量效率分析

在短波应急通信网中引入协作信息技术，可以提高信息传输的稳定性和安全性，从而确保紧急情况或战争情况下，相关信息的有效传输。但是，协作通信技术所涉及到的能量效率方面还需要进一步的研究。因此，需要对无协作传输和协作传输过程中所需要的能量消耗情况进行对比，从而更好的推导出协作通信能量效率。通常情况下，在确保传输质量的同时，如果无协作传输和协作传输比值小于1，则代表协作传输可以有效降低对能量的消耗。通过相关研究可以发现，在进行协作通过过程中，当车载电台与原电台之间的距离小于10km时，将会导致整个系统协作相应增益值低于1，并且短波应急通信网未出现明显的增益，从而说明在对信息和数据进行远距离传输过程中，借助协作通信技术，可以有效的降低发送功率效果，即所谓在进行短距离信息传输过程中，与无协作传输的电台相比，协作通信技术所具有的优势并不明显，但是在进行远距离信息的传输过程中，电台系统能耗会出现明显的下降，因此需要具体情况对其进行具体分析。

4.结束语

总之，当遇到紧急情况或战争时，短波应急通信网具有较强的自主通信能力和抗毁能力，能够确保数据信息的有效传输，并且在数据传输过程中选择协作通信技术，可以有效的提高其通信传输的安全性和稳定性，尤其是在进行远距离信息传输过程中，电台系统的能耗得到明显的下降，从而为短波应急通信网的构建提供了一定的意见和参考。

参考文献

[1] 黎伟.基于短波应急通信网中协作通信技术的研究[J].通讯世界，2017，8（1）：143-144.

篇3

因为卫星通信具有不受到实践地点以及环境等影响的限制，其在传输上具有远距离传输、容易开通以及组建网络方式灵活，可以实现多个地址之间的连接，同时可对图像数据以及语音进行双向传输等优势，越来越受到应急通信的欢迎。在突发性灾害发生时，地面通信系统到致命的破坏，外界需要对灾区信息进行了解，就需要借助于卫星应急通信手段对重要信息和数据进行传输，使得相关部门或者指挥中心可以得到更为准确的情报，这对救援工作的顺利执行具有重要的意义，因此卫星通信系统为主的应急通信系统的建立具有重要的作用。

2VSAT卫星通信传输技术简介

目前，国内有三类传输体制被应用到卫星通信系统中，其分别是：TDM/TDMA、MF-TDMA和SCPS/DAMA。

2.1TDM/AlohaTAMA

TDM/AlohaTAMAZ体制作为一个纯星状的卫星通信网络，其系统中心站是利用出向广播TDM载波，在远端站进行接收，并在其中选择信息进行发送，使得可以有出境的信道；同时在主站进入境内的方向，借助于Aloha机制进行远端站以竞争的方式进行TDMA载波发送，以有入境信道的产生，这种信道的建立方式借助于碰撞后对信息的重新发射来保证通信的可靠性的。其主要特点在于：第一，多个远端站点以竞争和碰撞的形式进行重新发射，因此并不适用于通信效率低、系统通信时间延长以及对信息实时要求很好的情况；第二，由于这种体制使得每一个端站都要占据一个带宽，于是无论有没有业务数据的处理都要占用信道，使得信道复用效率会大大降低；第三，由于此类卫星系统是单一的网络系统，因此要借助于庞大的中心站进行广播信道传播以及小站进行信号接收，这存在着带宽比较大以及建设成本高等问题。

2.2MF-TDMA

MF-TDMA是在传统的时分多址方式的基础上发展出来的，其原理是将原来系统中一个高速TDMA载波以不同速率的小TDMA载波进行分解后，网络的所有站点可以根据实际通信对这些小载波进行选择通信。这种方式的特点有：第一，系统可以进行跳频和调速处理，这是由于多址方式对一个网络中不通速率和不通频率的载波进行信息接收和发射的支持，使得网络系统在处理信息时变得更加灵活方便；第二，单一平台上可以进行单跳、全网状以及星型和混合型的拓扑结构。这是MF-TDMA的TDMA体制的优势显示出来的，其可以适用于全网状业务的应用以及同时可以配置成星状业务的应用等，但不是十分适用于树状业务的应用；第三，系统是借助于TDMA的成帧格式对信息进行传输的，就需要对帧同步要有严格的建立；第四，系统的固定突发包以及固定帧的设计，使得对于带宽的利用上效率变低；第五，TDMA载波的速率不能过低，目的在于使得TDMA帧的效率得以提高；第六，纯TDMA体制比较昂贵，因此在选择卫星网络时要注重价格的选择。

2.3SCPC/DAMA

在对原来的FDMA技术进行改造后的SCPC/DAMA，可以使得每个信道上按照占用需求进行载波方式上对2个节点之间的通信。在该系统中，设置有专门对系统中信道的建立与释放的信令广播信道。远端站点支持对DAMA按照需要进行分配来对信息回传，可以借助于SCPC方式对任意两点进行通信处理。这种方式也具有一些特点，第一，SCPC/DAMA体制采用的是频分多址的处理方式，比TDMA通信的效率高很多；第二，SCPC/MADA体制的系统可以借助于DAMA按照需求进行反向回传分配，使得卫星带宽可以节约和提高对空间信道资源的使用率；第三，业务信道采用连续的载波方式，使得载波进行中断后恢复以及对系统进行加密更加便利；第四，SCPC体制的中心站建网初期费用比较低；第五，根据系统的设置对信道的申请分配自动的实现；第六，适用于星型、多级星型等网络传输方式。

2.4各种传输技术的比较

三种传输技术中，从对卫星通信网络的可以扩展性以及对网络应对位置业务的能力提升和对拓扑建设性能等方面进行综合分析，SCPC/DAMA系统具有较强的扩展性和灵活性，因此对网络进行建设时应该主要采用SCPC/DAMA系统。

3卫星应急通信网络系统的实现

根据某大型电网公司对卫星应急通信建设的要求，采用SCPC/DAMA系统进行系统建设，使得其中的每一个站点都能够和上一级节点站之间进行通信，并且可以根据业务上的不同需求对卫星信道链接进行自动的建立和断开，可以基于使用业务的传输流量的大小关系使得卫星带宽可以随时自动的调整。各个站点之间都要发射一个SCPC载波来建立双方向的卫星信道。当然，卫星的链路也能够采用非对称的信道方式，也即上行速率和下行的速率可以不一样的。电网应急通信建设方案中，可以对电网的调度中心建立其一个“一发射和六十接收”的中心站点，在各个厂站点上建立其“一发射和两接收”的远程端站点，各个厂站点之间可以直接的进行通信。加入后期需要在一个远端站和另一个远端站之间建立直接通信关系，只需要在原有的远端站上对系统进行升级处理即可，采用系统临时分配的子载波进行数据通信。

4结束语

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目前常用的无线传输方式主要有WLAN、数字微波、卫星通讯、3G、4G公众网等。卫星通讯系统每套数十万元，造价昂贵；WLAN和数字微波通信技术属于基站局域网方式，需要建立多个中心基站进行覆盖，由于消防队辖区范围广阔，采用WLAN或微波扩频通信方式覆盖辖区需要大量建设基站，建设投资规模之大对于消防队来说是不可想象的，即使建成，高额的维护成本也将是消防难以承受的；3G（即第三代移动通信技术）经过多年的普及，已为整个社会提供了几乎无处不在的无线接入服务，它们的网络几乎覆盖了我们火灾事故救援可能出现的所有现场，但其数兆的速率不足以支持流畅的高质量的视频传输；4G（即第四代移动通信技术）能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等，其100Mbps以上的传输速率完全足够支持火灾事故救援现场指挥部与指挥中心之间的任何多媒体信息传送。

2可行性分析

2.14G通信技术

4G通信技术即第四代移动通信技术，外语缩写：4G。该技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式。4G是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4G能够以100Mbps以上，峰值1Gbps的速率下载数据。很明显，在无线数据传输方面4G有着不可比拟的优越性。

2.2移动GIS技术

空间信息技术和4G技术的结合是GIS应用发展的必然趋势。特别是空间信息技术的长足发展，GPS系统定位精度已经能达到厘米级。PDA智能手机、车载终端等智能移动设备的出现、4G网络与各种移动终端设备广泛结合，为GIS的移动应用提供了良好的支撑环境，GIS正由桌面PC向移动终端发展。这种终端设备处于移动状态下使用的地理信息系统即为移动GIS。移动GIS使用我们可以通过移动终端设备随时随地获得相关地理信息服务。这种GIS与4G网络的有机结合为移动用户基于位置的信息获取、信息交换、信息和信息共享提供了便捷、经济的技术途径。

2.3无线视频传输技术

最新全IP视频传输技术在摄像机内置Web服务器，直接提供以太网端口。这些摄像机生成高质量JPEG或MPEG4、H.264数据文件可通过4G网络，实时传送到指挥中心。

3安全性分析

消防应急指挥系统依托消防指挥专网，涉及到网络安全保密问题，系统安全、稳定、可靠性至关重要。运营商成熟无线专网安全认证技术APN（网络接入点名称）可以限制非法SIM卡用户登录，实现UIM卡、用户名、密码、IP地址绑定功能，有效限制非法用户登录专网，从技术上完全可以保障网络安全。

4系统设计

基于4G通信技术的消防应急指挥系统以计算机网络和4G通信技术为基础，集地理信息系统（GIS）、全球卫星定位系统（GPS）、视频监控、无线网络传输（4G）、计算机辅助决策、数据库管理等技术于一体，具有消防现场应急指挥、消防力量实时调度、消防车辆、人员、物资等动态管理等功能。基于GIS系统，使现场位置、环境、水源、道路、图像、视频、力量分布、物资储备等辅助决策信息有机集成，分级分层显示，为指挥员实时、直观、全方位、多层次获取决策信息提供便捷。这种基于4G技术的消防应急指挥系统是一个以统一的坐标系为基础，以基础地图数据、消防专题信息数据、属性信息数据为资源，以计算机网络为载体，以GIS、GPS、实时视频传输等现代信息技术为支撑，实时服务于调度指挥等工作的消防管理手段。

5主要功能

（1）消防力量动态管理。通过GPS、GIS系统，实时获取每一台消防车辆、消防员的实时位置，有效掌握消防力量的动态分布，为及时、就近调集力量提供依据。（2）报警定位。接处警人员通过报警人提供的信息与GIS定位信息比对，有效判断报警信息真伪，避免无效出警，节约消防资源。（3）就近调派消防力量。通过辅助决策系统圈点满足现场需要的就近消防力量、规划到达的最近最便捷路线，指导现场人员就近使用水源、物资，为有效处置火灾事故争取宝贵的时间。（4）实时掌握现场人员动态。对于进入危险场所的救援人员，可通过GIS系统实时监视其动态，为增援、救助、搜寻提供直观依据。（5）信息共享。实时将现场环境、力量分布、救援过程等视频、图像、数据信息上传至指挥专网，使用各级指挥员、领导、专家通过台式电脑、笔记本、PAD、智能手机等各种方式随时随地掌握现场情况，为现场指挥员提供远程技术支持。（6）移动指挥。通过无线接入，将接处警终端部署至移动指挥车上，使指挥车具备指挥中心的所有功能，实现随时随地移动指挥。

6优越性分析

（1）投资小，见效快。可以充分利用移动运营商现有的网络资源，部署方便快捷，无需昂贵的基站、卫星地面站等基础建设维护及传输线路、卫星信道租用等费用，实施成本低，建设周期短，可谓投资小，见效快。（2）覆盖范围广，易扩展。经三大运营商多年建设，4G网络现已基本覆盖县级以上城市，3G网络几乎覆盖了消防救援可能出现的所有现场，而灭火救援现场主要集中在县级以上城市，技术上可以采用3G、4G互为备份，优先使用4G网，4G网失效时降低视频传输质量，使用3G网，这样前端设备就可任意部署在公众3G、4G移动通信网络信息覆盖的任何地方，具有极强的机动拓展能力。（3）数据传输可靠度高。三大运营商网络的重叠覆盖，互为备份，在任何地点，都不会出现因某个运营商的服务中断而导致数据传输中断，效保证了系统信息传送的稳定、持续、可靠性。

7缺点及对策

移动运营商的基站依靠埋地光缆交换信息，依靠地方电网提供能源。如果出现地震等大型灾害事故导致大范围光缆断裂或大面积长时间的停电事故，所有3G、4G网络将可能全部中止服务，此时基于3G、4G移动通信网络的消防应急救援指挥系统将无法工作。不过按照已有的统计数据来看，能达到破坏程度的灾害事故发生的概率还是极低的。更何况消防部队大多都配备了卫星通信设备，全国消防部队可用卫星链路资源32M主要用于保障全国性的大型灭火救援事故现场通信或重大活动。

8应用价值

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[关键词]应急通信技术；通信技术；发展；应用

中图分类号：TN91 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）08-0387-01

应急通信最先应用于军队，从早期的同频单工电台到现在的车载、机载、舰载的各种野战系统，无不体现了军用应急通信系统在部队战备行动、训练施工、抢险救灾、应付突发事件中的重大作用。应急通信还广泛应用于邮电无线机动通信以及公安110、119、122、医疗120报警等众多领域。所有这些系统，都表明了应急通信在保卫人民生命财产安全中的重要地位和作用。

1 应急通信技术发展

应急通信技术与通信技术、计算机技术、微电子技术的发展密切相关，是现有的通信技术的集合。它利用各种通信的特点互相补充，构成有无线通信相结合的多手段、多路由的通信网络，充分利用车载短波、微波、蜂窝移动电话、集群通信、卫星地球站等通信设施组成机动通信系统，各系统既能独立使用，又能互相联网，以便在遇有突发事件时，机动通信车迅速到达现场，提供话音、数据、图像等多种业务，真正做到快速反应、协调配合、统一作战。

应急通信所采用的各种通信方式和特点分别为：

1.1 有线通信

覆盖范围广，通信容量大，业务种类多，性能稳定，是邮电通信的基本手段，也是应急通信信息采集和通信指挥的主要手段。然而有线通信以光缆、电缆为主，受到地理条件的限制且抗毁能力差，一旦被摧毁，通信将会阻断且很难恢复。

1.2 无线通信

以104～3×1012Hz频率的电磁波传输信息，早期以中、短波为主，本世纪40、50年代后，超短波、微波通信业务得到迅猛发展，移动通信的出现使得人们“通信不受时空限制”的愿望成为现实。无线通信抗毁能力强，具有机动灵活、组网方便的优点，是应急通信的有效手段。

主要包括：

（1）短波通信

短波频率范围3～30MHz，它依靠电离层反射进行传播，抗毁能力强，投资省见效快，是任何其它无线通信无法比拟的，因而在应急通信中具有特别重要的使用价值。小型短波电台机动灵活，可以随时随地架设；车载单边带具有快速反应能力，一旦遇有突发事件，即可出动通信车，系统亦可接入公用网，提供电话、电传、人工电报及传真等业务。短波通信虽具有以上优点，但却存在传播媒质不稳定，干扰大，可靠性差，通信容量小等缺点，因而只能用于低层次的通信联络。

（2）超短波通信

超短波频率为30～300MHz（或扩展到1000MHz），是移动通信使用的频段，常用的有70MHz、150MHz、450MHz、900MHz等。超短波基本上是视距直线传播，具有一定的绕射能力，不被高空电离层反射，因而可实现频率的地域复用。蜂窝移动电话系统将需要服务的区域分为半径约1.5～15km的若干基地站区，其频率可以在不同蜂房内多次复用，因而可在一定频率带宽范围内构成大容量系统，具有信道容量大，组网灵活等优点。集群移动电话系统是专用的无线调度通信系统，由于它采用程控交换和频率集中管理，将多个信道动态地分配给众多的用户共享，因而与以往的一对一对讲、单信道的一呼百应以及进一步的选呼和多信道的自动拨号等专用无线调度相比，具有信道利用率高，系统性能价格比优等突出优点。

（3）微波通信

微波频率从1GHz到30GHz，采用直线传播，其绕射能力弱，反射能力强，但不被电离层反射，因而用作定点通信。微波中断可以通达各种距离，中继距离一般为50公里左右，具有通信容量大，受外界干扰小，抗毁能力强等优点。微波通信可与有线网直接相连，提供电话、电报、传真、数据、图像等多种业务，数字微波的保密性更适于应急通信。一点多址微波系统是利用无线电传输实现用户业务自动转接的区域性通信，其通信覆盖范围可达300～500km，适于人口稀少、居民分散、远离市区的郊县、农村、山区使用。

（4）卫星通信

卫星通信是微波接力通信的一种特殊形式，它利用人造地球卫星的微波中继器进行地球上（包括地面、海洋和空中）无线电台、站之间的通信。卫星通信系统通信容量大、覆盖面广，通信距离远（其一跳的距离可达18000公里，相当于400个微波站的中继距离），传输性能稳定可靠，具有多址联接能力，地面站可设在任何地方，不受地理条件的限制，因此不论平时、战时都是理想的通信手段。甚小地球站（VSAT）卫星通信系统对于连接大量分散点或边远地区的小容量通信更有吸引力，在应急通信中亦有广泛应用。

2 接警功能

当有110、119/122报警电话呼入时，数字程控调度机将话音和主叫号码分配到空闲的接警工作台，席位计算机通过用户号码资料库查询，显示主叫号码、姓名、单位、地址等信息。接警员摘机对报警人进行身份证实，同时对警情进行登录，数字、文字、图像由接警员按系统提供的接警记录空白表格进行案情录入、编辑、归档处理，语音记录由数字录音系统自动完成。对于技防系统，一旦探测设备（探头、传感器等）产生报警，报警控制单元立即通过专用线路、电话线路或无线信道将信号传送给公安指挥中心。公安指]中心的技防接口计算机对报警信息进行确认，查找相应数据库，将报警点信息传送给处警工作台，同时通过控制设备自动启动防范系统（如打开电源自动摄像、录像或启动灭火设备等）进行预处理。

处警功能：处警员根据警情查询有关公安专用数据库信息，并通过电子地图、GPS定位、视频监控等系统对警情进行分析判断，同时进行警力的指挥调度。调度操作简便，一键到位。例如对于某警员，只需操作一键到位键和用户键，即可实现对其办公电话、手机、住宅电话、BP机进行自动顺序拨号呼叫。调度的组呼、多方通话、会议以及用户状态监视功能为警力的有、无线指挥调度提供了方便。

警情归档：完成对警情及处理情况的进一步补充、查询、统计、编辑、打印，将处理结果存档。视频监控系统是一种警用实时动态信息系统，它利用光纤、微波链路以及闭路有线电视信道进行图像传输，实现对辖区范围内的交通路口、车站、广场、码头等重要场所的全方位、全天候监视，并可实现报警联动，即在被监视点报警的同时自动摄像、录像。公安指挥中心可配置电视墙、大型投影显示屏、录像、印像等设备对各监控点进行实时监视，通常采用树型结构三级组网，第一级为公安指挥中心，第二级为交警和各分局、第三级为各派出所。第一级（公安指挥中心）可对所管辖各区的监视于视频监控，没有完善的信令标准，为了保证对各级监控点摄像机、云台动作的控制，视频监控设备应尽量采用同一厂家的产品。