“軍民一體化”應急體系下新型協(xié)作通信應用模式研究

徐亞沖，趙越

（1.中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081；2.保密通信重點實驗室，四川 成都 610041）

1 引言

中國的國防科技政策主要是自主創(chuàng)新和軍民結合、寓軍于民。在國際上，“軍民結合、寓軍于民”也稱“軍民一體化”，是指將國防工業(yè)與民用工業(yè)基礎結合起來。因此，軍用品和民品生產(chǎn)可以共享普通的技術、制造設備與程序、人員與管理技術，以同時滿足國防建設與民用商業(yè)需求。

近年來，為保障應對重大突發(fā)事件通信急需，給前方及后方各級指揮員提供話音、數(shù)據(jù)和視頻通信保障，便于及時了解重大突發(fā)事件現(xiàn)場實況，提供分析判斷與決策的直接依據(jù)，增強對突發(fā)事件的處置能力，“軍民一體化”應急體系研究顯得愈發(fā)重要。特別是在汶川地震以后，該體系及其應用的發(fā)展迎來新一輪熱潮。

“軍民一體化”應急體系具備有線、無線、移動、衛(wèi)星、集群、定位等多種通信手段。在實際應用中，多種通信手段需要協(xié)作配合、互相補充。加強軍地通信互聯(lián)互通建設，需要實現(xiàn)多種通信保障縱橫互聯(lián)、上下貫通，建成集偵察預警、指揮控制、通信保障一體化的信息系統(tǒng)。目前，“軍民一體化”雖然受到廣泛關注，但政府的政策制定、軍民企業(yè)的科研規(guī)劃尚處于起步階段，缺乏對大量、高價值的共性技術進行充分分析與利用，與世界強國相比有較大差距。值得注意的是，與傳統(tǒng)的協(xié)作通信不同，“軍民一體化”應急體系需要承載于各自的通信基礎設施之上，由于軍事通信的重要性和特殊性，在業(yè)務運行體系中需要區(qū)分軍事通信和民用通信使用通信資源的優(yōu)先級以及安全保密等級，對不同等級的業(yè)務采取不同的通信實現(xiàn)方式和安全防護機制。下面將針對“軍民一體化”應急體系下的協(xié)作通信應用模式展開研究。

2 系統(tǒng)設計

協(xié)作一詞源于拉丁語的“協(xié)同”和“工作”，因此它蘊含著“協(xié)同”的概念。協(xié)同是一個共同致力于實現(xiàn)共同目標的實體或個人團體的策略。協(xié)作通信本質是分布式多節(jié)點的資源共享。如果能夠有效地發(fā)揮協(xié)作通信的資源共享優(yōu)勢，將會對應急通信系統(tǒng)起到強有力的支撐和增加作用。多模式協(xié)作通信往往由多個相互獨立又互為補充的通信設備構成，由于沒有集中的網(wǎng)絡管理與信息服務機制，各通信設備缺乏統(tǒng)一的組網(wǎng)接入控制與數(shù)據(jù)傳輸格式。為了促進多模式協(xié)作通信和系統(tǒng)融合，往往使用網(wǎng)絡互聯(lián)控制設備實現(xiàn)各類通信體制在網(wǎng)絡層的互聯(lián)互通，統(tǒng)一使用IP地址格式標識通信節(jié)點，對數(shù)據(jù)報文在傳輸信道進行封裝，維護封裝格式與路由地址，以便在通信節(jié)點間的傳輸，并且在系統(tǒng)盤內擴展各種新的通信設備，簡化網(wǎng)絡配置。

應急通信系統(tǒng)主要包括衛(wèi)星通信、短波通信、超短波圖像傳輸、3G視頻傳輸?shù)葻o線傳輸信道，其組成框圖如圖1所示：

圖1 應急通信系統(tǒng)組成框圖

2.1 多模式協(xié)作配合

衛(wèi)星通信是應急通信系統(tǒng)的核心組成部分，在應急指揮車和固定指揮中心之間完成話音/傳真、數(shù)據(jù)、視頻信息的雙向傳送，為應急指揮通信系統(tǒng)提供主要的傳輸通道。

衛(wèi)星通信不受環(huán)境影響、傳輸距離遠且傳輸帶寬可以根據(jù)需要動態(tài)調整，適應應急救援指揮通信多業(yè)務傳輸需求。其擔負信息匯集、災情會商、遠程傳輸、多業(yè)務傳輸?shù)裙δ?，采用FDMA方式，具有方便靈活、運行可靠、擴展能力強、設備成本較低、使用與維護方便的特點。數(shù)據(jù)、話音、圖像信息采用IP方式接入衛(wèi)星通信系統(tǒng)，經(jīng)解調器調制后進行發(fā)送。

應急通信系統(tǒng)能夠連續(xù)不間斷地將覆蓋區(qū)域情況及時、有效地傳送到指揮中心，通過衛(wèi)星通信、短波通信、超短波圖像傳輸、3G視頻傳輸、PSTN等連續(xù)實現(xiàn)話音、視頻、數(shù)據(jù)、無線圖傳、傳真等業(yè)務的通信保障。

在該系統(tǒng)中，多種無線通信模式和有線通信模式圍繞衛(wèi)星通信這一中心協(xié)作配合，互為補充，充分滿足了“平戰(zhàn)結合”的建設要求。

2.2 局部協(xié)作配合

中型應急通信車不僅可以進行應急通信，還可以作為移動應急指揮中心。

圖2顯示了局域網(wǎng)拓撲結構模型。該網(wǎng)絡通過衛(wèi)星、地面有線、車輛間的無線傳輸以及單兵圖傳的多項手段，高效及時地將圖像、話音、數(shù)據(jù)等業(yè)務上傳指揮中心以供決策，并可與地面固定網(wǎng)絡進行通信聯(lián)絡，保障了應急通信的“第一時間”的及時性和“覆蓋面廣、容量大”的高效性需求。

2.3 多模式共用

前述中型應急通信車可視為車載節(jié)點，主要包括衛(wèi)星通信、短波通信、集群通信、超短波COFDM傳輸系統(tǒng)、3G視頻傳輸、現(xiàn)場語音接入及交換等。

其中，衛(wèi)星通信系統(tǒng)是應急通信的必要保證，在應急指揮車和固定指揮中心之間完成話音/傳真、數(shù)據(jù)、視頻信息的雙向傳送，為應急指揮通信系統(tǒng)提供主要的傳輸通道。而其它短波通信、集群通信、3G視頻傳輸、車載超短波COFDM傳輸系統(tǒng)利用了現(xiàn)有網(wǎng)絡配置相應終端設備加以實現(xiàn)。

3 新型協(xié)作通信應用模式

車載節(jié)點現(xiàn)有衛(wèi)星通信方式為“動中通”，其供電方式主要為油機和市電，輔以UPS。從提高網(wǎng)絡覆蓋能力、增強傳輸能力、軍民共用的角度出發(fā)，立足現(xiàn)有協(xié)作通信應用模式，未來“軍民一體化”應急體系建設可考慮地面站升級改造、增加“靜中通”車載節(jié)點/便攜終端節(jié)點/移動手持終端節(jié)點等相結合的新型協(xié)作通信應用模式。

3.1 建設建議

針對前述建設思路，圖3給出了新型應急通信系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖。該系統(tǒng)立足于已有FDMA技術體制，兼顧衛(wèi)星移動通信體制。其中虛線部分為建議增加部分，主要為“靜中通”、便攜終端以及手持終端、移動便攜終端。該系統(tǒng)綜合考慮多種通信體制，并向“設備小型化、乘坐空間最大化”方向發(fā)展。

3.2 多平臺配合

移動應急平臺是固定應急指揮中心指揮調度工作的必要延伸和補充，是可移動的分指揮中心。在突發(fā)事件發(fā)生后，移動應急平臺能迅速到達事發(fā)現(xiàn)場，連接災難現(xiàn)場和安全區(qū)域指揮中心，以便及時準確地上報突發(fā)事件情況，并在固定應急指揮大廳遠程進行現(xiàn)場指揮、調度和決策。

移動應急平臺在“玉樹抗震救災”、“舟曲救災”、“王家?guī)X礦難救援”等重大事件中承擔了通信保障任務。新型應急通信系統(tǒng)可圍繞大型移動應急平臺，增設“二類底盤+擴展方艙”的大型機動指揮通信車，多平臺配合，以提升應對大災、特大災、局部沖突等的局域應急能力。

3.3 融合協(xié)作通信模式研究

針對具體的車載節(jié)點，以下3點融合協(xié)作通信模式可供研究：

（1）終端融合

圖2 局域網(wǎng)拓撲結構模型

圖3 新型應急通信系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖

采用動靜結合的手段，即“動中通”和“靜中通”相互配合、互為補充，同時研究GEO衛(wèi)星移動通信中衛(wèi)星移動通信網(wǎng)與LTE乃至4G網(wǎng)絡的終端融合技術。北斗二代升級后，中國自主導航技術將上升到一個新臺階，可針對該技術展開民用化和小型化研究。

（2）網(wǎng)絡融合

針對衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的總體技術方案、空中接口體制、承載業(yè)務類型和地面網(wǎng)絡現(xiàn)狀，研究與地面網(wǎng)絡互聯(lián)互通并具有后向兼容性的信關站整體架構。

（3）全IP設計與信息安全

目前已有的衛(wèi)星通信終端及調制解調器等業(yè)務設備可支持IPv4協(xié)議，下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將推動通信設備的全面升級，以支持IPv6協(xié)議。因此，應針對下一代互聯(lián)網(wǎng)的全IP設計，研究其中的IP加速、隧道技術、鑒權加密等業(yè)務和信息安全核心問題。

4 新型應急通信體系研究

以上指出的“軍民一體化”應急體系初具規(guī)模，今后將依托國家應急法案，廣泛借鑒各單位的先進經(jīng)驗，并在用戶單位的指導和要求下展開新型應急通信體系的研究，如將“星地一體化”建設思路逐步向“天空地一體化”思路演進。適當引入光通信地面終端、無人機、船載、手持終端等移動設備，以提升整體應急通信能力。

（1）衛(wèi)星移動通信

衛(wèi)星移動通信是利用衛(wèi)星作為移動通信信號中繼設備，實現(xiàn)移動用戶之間、移動用戶與固定用戶之間的相互通信，可為地面通信系統(tǒng)難以覆蓋地區(qū)的用戶提供大跨度、大范圍、遠距離漫游和機動靈活的移動話音、短報文和數(shù)據(jù)傳輸、視頻上傳業(yè)務。衛(wèi)星移動通信業(yè)務的顯著特點是可提供不受地理環(huán)境、氣候條件限制的通信服務。衛(wèi)星移動通信服務適用于地面通信網(wǎng)絡覆蓋不完善、通信質量無法保證甚至無法提供服務的海洋、山區(qū)、災區(qū)、航空和偏遠地區(qū)，是地面蜂窩系統(tǒng)和地面固定網(wǎng)覆蓋的補充及延伸。

（2）衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)和寬帶化

隨著歐美等國家對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務廣泛投入并取得了成功的運營，近年來國際寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)技術進入了新的發(fā)展期，基于Ka頻段的寬帶衛(wèi)星通信已成為固定衛(wèi)星通信的發(fā)展方向。寬帶通信衛(wèi)星與以往的通信衛(wèi)星最大的區(qū)別是提供的業(yè)務由低速業(yè)務和話音業(yè)務變?yōu)镮nternet和多媒體業(yè)務。發(fā)展我國寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)符合我國國情和當前現(xiàn)實，是解決各領域對于寬帶多媒體業(yè)務通信急切需求的必經(jīng)之路。

（3）衛(wèi)星光通信

衛(wèi)星光通信就是用激光進行衛(wèi)星間通信，使衛(wèi)星間通信容量大為增加，而衛(wèi)星通信設備的體積和重量卻大大減小，同時也增加了衛(wèi)星通信的保密性。衛(wèi)星光通信系統(tǒng)主要由光源子系統(tǒng)、發(fā)射/接收子系統(tǒng)、瞄準/捕獲/跟蹤子系統(tǒng)組成，此外還包括伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。

5 跨行業(yè)、跨區(qū)域合作

5.1 配合公共安全等熱點行業(yè)

應急通信體系建設是一項長期復雜的研究課題，需要多行業(yè)配合，共同研究既符合國家規(guī)定又能滿足地方政府需要的特色應急通信應用模式。新型協(xié)作應急通信應用模式的研究服務于國民經(jīng)濟信息化主戰(zhàn)場，今后將繼續(xù)在安全電子、交通電子、能源電子、通信網(wǎng)絡、衛(wèi)星導航、天線伺服等熱點行業(yè)，服務覆蓋行業(yè)與企事業(yè)及社會管理信息化、工業(yè)自動化、公共安全和應急管理、能源、交通、金融等國民經(jīng)濟各領域。

5.2 從局部熱點輻射周邊地區(qū)

在行業(yè)應急領域，局部地區(qū)的發(fā)展可促進周邊地區(qū)的協(xié)調發(fā)展，而周邊地區(qū)的發(fā)展又能起到反向推動作用。因此，“軍民一體化”應急體系建設，特別是新型協(xié)作應急通信應用模式的研究需要與各省區(qū)相互配合，共同尋求提高，從局部熱點逐步輻射并覆蓋到周邊地區(qū)。

6 結束語

應急通信是我國應急體系建設中重要的組成部分，應急通信系統(tǒng)能保障應對重大突發(fā)事件通信急需，給前方及后方各級指揮員提供話音、數(shù)據(jù)和視頻通信保障，便于及時了解重大突發(fā)事件現(xiàn)場實況，提供分析判斷與決策的直接依據(jù)，增強對突發(fā)事件的處置能力。本文通過在“軍民一體化”應急體系下對協(xié)作通信應用模式展開研究，給出了建設建議、新型通信體系和跨行業(yè)、跨區(qū)域的研究內容，對于應急通信的行業(yè)建設具有一定的啟發(fā)作用，后續(xù)將結合實際深入開展研究。

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