背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)在應急救援現(xiàn)場應用及實踐

文|邸勇 華為技術(shù)有限公司

一、實現(xiàn)意義

如何在自然災害、消防救援、森林滅火、園區(qū)等重大安全事故救援現(xiàn)場，道路和地面通信基礎(chǔ)設(shè)施損毀或缺少的條件下，快速開展現(xiàn)場多媒體應急通信指揮調(diào)度保障，同時將現(xiàn)場部分實時多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶蠓街笓]中心，是當前我國應急通信保障發(fā)展建設(shè)面臨的重要難題?；谀壳翱萍及l(fā)展的能力，衛(wèi)星通信不受地域影響，是實現(xiàn)人口分布稀疏地域自然災害應急通信遠距離傳輸保障的最佳選擇，但受其地面笨重的應急指揮箱以及昂貴的個人衛(wèi)星終端設(shè)備的限制，無法做到人手一部的配置服務，而依賴集成成熟的地面車載3G/4G專網(wǎng)移動通信的系統(tǒng)也因涉及系統(tǒng)龐大，往往因為交通中斷無法快速、便捷地運送到應急現(xiàn)場，導致應急通信保障往往在應急事件突發(fā)至少數(shù)小時后才能部署解決應急救援人員普遍接入網(wǎng)絡(luò)。

為了進一步實現(xiàn)應急救援現(xiàn)場多媒體業(yè)務的普遍接入與衛(wèi)星通信保障應急現(xiàn)場與指揮中心的通信暢通,中國衛(wèi)通協(xié)同華為公司開展了基于衛(wèi)星便攜站+背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)的應用與實踐，以用戶實際的輕便、快捷、低成本普遍接入的應急指揮保障響應等場景的實際需求為導向，依托我國自主研發(fā)的寬帶衛(wèi)星便攜系統(tǒng)與華為自主知識產(chǎn)權(quán)的背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)的深度融合，開展了新一代現(xiàn)場前方應急指揮調(diào)度系統(tǒng)的場景探索，針對廣東地區(qū)應急消防等特殊應用場景進行深度挖掘分析，為應急救援提供成本低、接入快、體驗佳的多業(yè)務普遍接入的通信服務，并滿足便攜運輸、快速部署臨時熱點的應急通信需求，形成了支撐應急救援現(xiàn)場快速應急通信的新能力，滿足未來全域覆蓋、全時通信的要求。

二、創(chuàng)新方案

本方法針對偏遠地區(qū)現(xiàn)場應急通信盲區(qū)的實際需求，依托我國成熟的寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)及地面4G移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用背負式衛(wèi)星便攜站+背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)，建立應急救援現(xiàn)場的通信專用網(wǎng)絡(luò)，支撐多媒體融合通信(包含：語音、圖片、視頻監(jiān)控、視頻會商、寬窄帶物聯(lián)、位置定位、集群組播、PTT指揮調(diào)度等多種業(yè)務)，具體的方案及創(chuàng)新點如下。

1.新技術(shù)—背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)支撐應急救援業(yè)務

背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)基于便攜融合通信一體化設(shè)計理念，使用了全新的地面移動通信系統(tǒng)集成，通過自主高集成的SOC芯片，將基站、核心網(wǎng)、調(diào)度服務器集成在一個盒子里，并通過IP直接對接衛(wèi)星便攜站，整個系統(tǒng)集成在一個背包，同時通過手持PAD完成衛(wèi)星系統(tǒng)的一鍵式對星、現(xiàn)場的指揮調(diào)度以及與后端指揮中心的視頻會商等業(yè)務。系統(tǒng)容量支持500個寬窄帶業(yè)務連接，提供本地20路高清視頻及指揮中心4路高清視頻的回傳，其建設(shè)和維護的成本大幅降低，真正意義上實現(xiàn)前方現(xiàn)場指揮部寬帶無縫雙向接入（見圖1）。

圖1 背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)成

（1）背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)

背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)提供完整的應急通信前方指揮部的所有功能，讓應急通信網(wǎng)絡(luò)保障時間從數(shù)小時減少到10min，使得應急救援的效率提升數(shù)十倍，通信保障的成本大幅降低；同時，借助地面移動終端的小型化及多樣化，使其建設(shè)和維護成本大幅降低，而接入終端容量及類型的成倍增加，能夠滿足各類寬帶業(yè)務的接入以及可穿戴物聯(lián)、環(huán)境監(jiān)測的接入。創(chuàng)新的背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)與傳統(tǒng)車載機動式前方指揮系統(tǒng)的對比見表1。

表1 背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)與車載式前方指揮部

（2）機動化網(wǎng)絡(luò)覆蓋

靈活便捷的背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)應急通信盲點網(wǎng)絡(luò)覆蓋，可以快速解決偏遠地區(qū)寬帶通信盲區(qū)和信號中斷的難題，提升寬帶通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力。

2.新能力—背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)了應急現(xiàn)場救援人員的安全保障

背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)可以滿足救援過程中實時跟蹤每一個救援人員的通信能力，通過本地移動通信網(wǎng)絡(luò)及衛(wèi)星回傳實現(xiàn)不間斷的話音、數(shù)據(jù)、圖像和視頻等多媒體業(yè)務傳輸，滿足應急通信和移動條件下的通信需求。超小型化的移動通信模組可以集成到各類應急救援的工具及可穿戴防護設(shè)備中去，系統(tǒng)能自動采集救援現(xiàn)場的環(huán)境數(shù)據(jù)、工具及救援設(shè)備的狀態(tài)以及定位(見圖2 )。

圖2 背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)業(yè)務能力

背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)可滿足前方指揮員與前方指揮部或后方指揮中心系統(tǒng)的視頻會商，通過PAD人機交互快速搭建現(xiàn)場通信熱點，同時通過便攜式衛(wèi)星站快速將現(xiàn)場圖像、視頻傳至指揮中心，實現(xiàn)總部和現(xiàn)場一線的高清視頻會議，討論救援現(xiàn)場的下一步策略。

背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)具有實時采集應急救援人員的位置信息以及生命體征數(shù)據(jù)信息的實時通信能力，在指揮員的PAD上及指揮中心的大屏上，基于GIS位置地理信息系統(tǒng)實時顯示救援人員位置及生命體征狀態(tài)，實時連接及保障救援人員安全。

背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)能夠及時回傳救援現(xiàn)場的多路視頻以及各類物聯(lián)數(shù)據(jù)，以配合應急部指揮中心后端系統(tǒng)的衛(wèi)星監(jiān)測大數(shù)據(jù)人工智能（AI）服務，可根據(jù)現(xiàn)場的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)借助大數(shù)據(jù)算法判斷災情態(tài)勢的發(fā)展，給出領(lǐng)導決策依據(jù)，以下達前方指揮員下一步操作指令?？筛鶕?jù)救援人員的生命體征數(shù)據(jù)實時給出救援人員健康狀況評估，在關(guān)鍵時刻直接給出救援人員撤退的告警指令，以便保障現(xiàn)場救援人員的安全。

3.新場景—海上應急保障及部隊野戰(zhàn)訓練

背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)基于IP67全防護便攜設(shè)備能力，能輕松應對高鹽霧、沙塵、危化品及礦業(yè)、高海拔(＞5000m)的救援場景，保障政府應急部門特殊場景應急通信需要，滿足全域覆蓋、全時通信、低成本普遍接入的要求。

基于背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)普遍接入能力，在無陸地基站信號的情況下，通過海上應急指揮船裝備該套系統(tǒng)，快速實現(xiàn)方圓10km海面的無線寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋，借助應急船載系留式無人機還可實現(xiàn)對應急船周邊30～80km的全天時、全天候、多功能水面用戶應急通信接入。海上應急通信不同于陸地應急通信保障，海上應急通信保障通常需要面對海上基礎(chǔ)通信設(shè)施缺乏、海上工況環(huán)境惡劣等不利條件，并且海上應急事件通常具有事發(fā)突然、應急響應窗口短、后果嚴重等特點。海上應急通信對可靠性、快速反應要求極高，對應急通信覆蓋范圍要求大，同時還涉及多部門多系統(tǒng)的協(xié)同，這就使海上應急通信體系的建設(shè)成為一項龐大的系統(tǒng)工程(見圖3 )。

圖3 背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)應用在海上救援

通過背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)普遍接入方式，能夠在野戰(zhàn)訓練、大規(guī)模車隊行軍無固定無線基站信號的情況下，通過多輛戰(zhàn)地車及多個單兵背負運輸,快速實現(xiàn)方圓上百公里的野戰(zhàn)演練場，全天時、全天候、多業(yè)務、大容量的應急通信接入無線寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋。部隊野戰(zhàn)應急通信不同于營地寬帶通信，可能會面對數(shù)公里基礎(chǔ)通信設(shè)施缺失的山地、高海拔、沙塵、高溫、高寒等極端惡劣環(huán)境，需要承載士兵的語音信息、生命體征信息、現(xiàn)場的戰(zhàn)事態(tài)勢視頻、多部隊協(xié)同指揮調(diào)度信息、上級指揮信息，以及戰(zhàn)地車、無人機等各類裝備的定位及狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的普遍接入，同時還要提供各級連隊現(xiàn)場指揮部與基地指揮中心的信息互聯(lián)等訴求，真正實現(xiàn)全地形、全天候的多媒體可靠融合通信(見圖4 )。

圖4 背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)應用在部隊野戰(zhàn)訓練

三、應用效果

背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)的融合測試依托我國自主可控的Ka寬帶衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)、背負式衛(wèi)星便攜站及全自主創(chuàng)新的背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)，中國衛(wèi)通協(xié)同華為公司開展了“Ka便攜站+MiniRapid背負式微系統(tǒng)”的融合調(diào)測及業(yè)務驗證。其中,在MiniRapid背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)的無線覆蓋范圍內(nèi)，用戶可通過專網(wǎng)手機快速接入微基站網(wǎng)絡(luò)，并正常進行通話和上網(wǎng)，下行速率最高可達44Mbit/s，上行可達8Mbit/s，能夠成功接入互聯(lián)網(wǎng)進行各種業(yè)務應用（微信、網(wǎng)頁、視頻等），同時測試驗證能將高清、高碼率的現(xiàn)場實時視頻回傳到指揮中心，視頻碼率超過6Mbit/s。

四、推廣建議

背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)輕便、易用，不僅具有便攜衛(wèi)星站的覆蓋廣、容量大、成本低、抗災強和部署快等優(yōu)勢，而且又有地面移動網(wǎng)絡(luò)的低成本普遍接入、本地大容量多媒體融合通信及指揮調(diào)度等優(yōu)勢。在通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施癱瘓或者遭到不可抗力破壞難以短時間修復、地面交通中斷的場景中，以及人員聚集型大型活動中，通過便攜衛(wèi)星站+背負式融合通信指揮調(diào)度系統(tǒng)，承載現(xiàn)場多媒體融合通信及前后方指揮調(diào)度等綜合業(yè)務有著不可替代的優(yōu)勢，能夠有效保障救援及突發(fā)緊急事務的行業(yè)客戶應急通信需要。

基于衛(wèi)星寬帶通信網(wǎng)絡(luò)與地面LTE 4G專網(wǎng)的有效融合，解決了洪澇、地震、臺風等自然災害及重大高速交通事故、危化品事故的現(xiàn)場救援的網(wǎng)絡(luò)覆蓋難題，后續(xù)還可應用在政府軍隊行業(yè)客戶的野戰(zhàn)訓練、海上救援等工作上，滿足全域覆蓋、全時通信的要求。