5G通信技術(shù)在消防通信指揮中應(yīng)用的展望

易劍鋒

摘要：消防救援隊(duì)伍作為防范化解重大安全風(fēng)險(xiǎn)、應(yīng)對(duì)處置各類災(zāi)害事故的主力軍和國(guó)家隊(duì)，穩(wěn)定可靠的通信技術(shù)和及時(shí)準(zhǔn)確的調(diào)度指揮，對(duì)于提升消防救援隊(duì)伍實(shí)戰(zhàn)化水平，安全高效履行職責(zé)使命起到了至關(guān)重要的作用。隨著5G通信技術(shù)的完善和推廣應(yīng)用，給消防通信指明了全新的發(fā)展方向，探索建設(shè)基于5G通信技術(shù)的消防應(yīng)急通信保障和指揮調(diào)度體系勢(shì)在必行。

關(guān)鍵詞：5G;消防;通信;指揮

當(dāng)前社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、科技、文化的發(fā)展迅速，災(zāi)害事故的類型和規(guī)模也發(fā)生了改變，消防救援工作的難度也隨之增加，尤其是對(duì)消防的通信指揮提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。隨著5G技術(shù)的應(yīng)用，為消防通信指揮的高效聯(lián)絡(luò)、動(dòng)態(tài)跟蹤、智能研判和科學(xué)調(diào)度提供了技術(shù)支撐。

一、5G通信技術(shù)簡(jiǎn)介

（一）什么是5G技術(shù)

5G是第五代移動(dòng)通信技術(shù)的簡(jiǎn)稱，是繼4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系統(tǒng)之后的全新一代通信系統(tǒng)。5G的性能目標(biāo)是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接。未來(lái)發(fā)展還會(huì)進(jìn)一步的提高系統(tǒng)容量，逐步增加大規(guī)模設(shè)備接入數(shù)量。ITU IMT-2020規(guī)范要求速度高達(dá)20 Gbit/s，可以實(shí)現(xiàn)寬信道帶寬和大容量MIMO[1]。

（二）5G技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

高速率。數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，最高可達(dá)10Gbit/s，比當(dāng)前的有線互聯(lián)網(wǎng)要快，比先前的4G LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)快100倍。對(duì)比于4G，5G的數(shù)據(jù)信息貨運(yùn)量更高、延遲更低、移動(dòng)化更強(qiáng)。依據(jù)OpenSignal今年二月公布的匯報(bào)，目前全世界4G網(wǎng)速均值為16.9Mbps（2.11MB/s），4G網(wǎng)速更快的國(guó)家擁有45Mbps（5.625MB/s）上下的平均速率。

低延時(shí)。LTE網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)使移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延邁進(jìn)了100ms的關(guān)口，使對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較高的應(yīng)用如游戲，視頻，數(shù)據(jù)電話成為可能。而5G網(wǎng)絡(luò)延遲低于1毫秒，基本上實(shí)現(xiàn)同步，為更多對(duì)時(shí)延要求極致的應(yīng)用提供生長(zhǎng)的土壤[2]。

容量大。超大網(wǎng)絡(luò)容量，提供千億設(shè)備的連接能力，滿足物聯(lián)網(wǎng)通信[3]。實(shí)現(xiàn)人與物，物與物等之間的連接，使用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將城市設(shè)施、家居生活、物流狀態(tài)等融于一體，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的快速普及。

頻段高?，F(xiàn)有的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)使用的是相對(duì)較低的頻段，低頻段的好處是傳播性能強(qiáng)，運(yùn)營(yíng)商使用較少基站就能達(dá)到相對(duì)較好的覆蓋效果。但美中不足的就是低頻段的連續(xù)頻率資源非常寶貴，受限于高頻段的傳播性能，很多高頻段資源沒有被使用，而5G的其中一個(gè)特點(diǎn)就是高頻段，正好利用現(xiàn)有的資源。

二、消防通信指揮的現(xiàn)狀

目前，消防救援隊(duì)伍主要依靠多個(gè)系統(tǒng)的協(xié)作來(lái)完成通信指揮工作，其中第四代移動(dòng)通信技術(shù)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、數(shù)字集群指揮系統(tǒng)、350M無(wú)線通信系統(tǒng)等都有所貢獻(xiàn)，但由于各系統(tǒng)之間底層架構(gòu)不同，并不能完全實(shí)現(xiàn)共通，這也是消防救援通信指揮上的難點(diǎn)。主要表現(xiàn)在下面幾個(gè)方面。

（一）通信效果差

現(xiàn)有的4G技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)主要存在通信距離短、信號(hào)覆蓋面積低、網(wǎng)絡(luò)頻點(diǎn)少、抗干擾能力弱等問題，4G圖傳和布控球在有的地方使用效果差，尤其是地下建筑、偏遠(yuǎn)地區(qū)比較明顯。目前，消防救援工作中最常用的是350M無(wú)線通信系統(tǒng)，此系統(tǒng)常用在滅火救援一線，通信效果良好，能反饋一線消防救援人員的信息，然而在遠(yuǎn)距離通信或者遇到高山、峽谷、強(qiáng)干擾的情況時(shí)，350M無(wú)線對(duì)講系統(tǒng)的信號(hào)會(huì)大幅度削弱，不利于消防救援工作的順利展開?；跀?shù)字集群技術(shù)的PDT對(duì)講系統(tǒng)能夠在一定程度上提高信息通信的距離和質(zhì)量，但在基站布點(diǎn)少或者沒有布點(diǎn)的地區(qū)就無(wú)法使用。

（二）系統(tǒng)之間融合性差

目前，消防主要通信手段有350M無(wú)線通信系統(tǒng)、4G圖傳、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、布控球、PDT對(duì)講系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和通信信道上并不統(tǒng)一，需要在不同的場(chǎng)所使用不同的設(shè)備，且設(shè)備之間不兼容?，F(xiàn)有通信方式增加了消防的配備成本，同時(shí)也不利于日常使用?，F(xiàn)場(chǎng)視頻的傳輸需要用到的圖傳和布控球使用的是4G指揮網(wǎng)絡(luò)，信息報(bào)送所用的手機(jī)是4G網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場(chǎng)指戰(zhàn)員需要借助350M無(wú)線通信系統(tǒng)，各系統(tǒng)不能做好很好的融合，存在信息不對(duì)稱或者重復(fù)上報(bào)等問題，嚴(yán)重影響通信指揮工作的質(zhì)量和效率，不利于保障受災(zāi)群眾和消防救援一線工作人員的人身財(cái)產(chǎn)安全。

（三）可拓展性有限

在科技不斷更新進(jìn)步的今天，各級(jí)消防救援指揮中心開始逐步建設(shè)功能更加強(qiáng)大適應(yīng)新時(shí)期通信指揮要求的指揮平臺(tái)，希望逐步實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)輔助分析、可視化決策指揮、自動(dòng)化圖文收集等指揮需求。然而，現(xiàn)有通信技術(shù)大多使用老舊技術(shù)，相對(duì)落后且跟不上現(xiàn)有軟件和硬件的發(fā)展水平，一線采集、傳遞回來(lái)的信息無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效利用，這在很大程度上局限了消防救援現(xiàn)場(chǎng)的指揮工作，不利于消防救援工作的順利開展。

三、5G通信技術(shù)在消防通信指揮應(yīng)用的難點(diǎn)

5G通信技術(shù)雖然已經(jīng)開始使用，并且也帶來(lái)了不錯(cuò)的反響，但是要在消防通信指揮中很好的應(yīng)用此系統(tǒng)，還是存在許多難點(diǎn)。主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

（一）協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)難統(tǒng)一

從當(dāng)前消防隊(duì)伍通信設(shè)備的配備來(lái)看，設(shè)備品牌、型號(hào)不統(tǒng)一， 設(shè)備之間的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)不一致，導(dǎo)致通信設(shè)備無(wú)法完美匹配，各設(shè)備之間無(wú)法通用。雖然5G通信技術(shù)已經(jīng)逐漸在各領(lǐng)域應(yīng)用，但運(yùn)用到消防通信指揮上，也只是解決通信速度和穩(wěn)定性問題，各系統(tǒng)不匹配的問題依然存在。還是會(huì)出現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備之間、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的孤立通信的問題，對(duì)消防通信指揮和信息化發(fā)展產(chǎn)生制約。

（二）5G建設(shè)進(jìn)度不統(tǒng)一

雖然許多一線城市已經(jīng)引入了5G系統(tǒng)，并依據(jù)此系統(tǒng)建立了相關(guān)系統(tǒng)，這對(duì)于消防指揮調(diào)度的使用十分有利。但是東西部城市、一二三線城市、發(fā)達(dá)與落后地區(qū)的發(fā)展不均衡，有的地方5G建設(shè)相對(duì)較晚甚至還未開始，配套使用也相對(duì)滯后，這就會(huì)導(dǎo)致相同的新產(chǎn)品，各個(gè)地方使用的效果不一樣，有的地方甚至不能使用，這給5G在消防的推廣應(yīng)用造成了障礙。

（三）配套硬件及軟件系統(tǒng)不成熟

各級(jí)消防指揮中心逐步實(shí)現(xiàn)消信息化是趨勢(shì)，那么基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集、現(xiàn)場(chǎng)音視頻的上傳以及大數(shù)據(jù)輔助決策等功能的實(shí)現(xiàn)就更需要穩(wěn)定高速的通信網(wǎng)絡(luò)支持，5G通信技術(shù)理論上可以滿足通信速度和穩(wěn)定性的要求?，F(xiàn)階段與5G通信技術(shù)相配套的硬件及軟件配備還未起步，所以5G在消防的推廣應(yīng)用還需要硬件及軟件系統(tǒng)的配套發(fā)展，才能進(jìn)一步發(fā)揮5G高速率通信的優(yōu)勢(shì)。

四、5G在消防通信指揮中應(yīng)用的具體策略

（一）建立配套的標(biāo)準(zhǔn)體系

5G技術(shù)被譽(yù)為移動(dòng)通信技術(shù)的革命，消防的實(shí)戰(zhàn)往往距離遠(yuǎn)，接入5G網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)設(shè)備也會(huì)不同的基站及網(wǎng)絡(luò)信號(hào)中移動(dòng)和切換。因此，建立覆蓋全國(guó)的蜂窩是推動(dòng)消防救援通信指揮水平提升的重要基礎(chǔ)。與此同時(shí)，我國(guó)從部局、總隊(duì)到消防站都要建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的消防通信信息體系，為消防救援指揮設(shè)備在蜂窩中的移動(dòng)提供統(tǒng)一支持，避免重復(fù)建設(shè)和不合格建設(shè)，為消防救援工作的信息化創(chuàng)造條件。要從頂層設(shè)計(jì)開始，為消防救援隊(duì)伍的信息化建設(shè)做好準(zhǔn)備工作。

（二）建強(qiáng)與5G技術(shù)相匹配的通信設(shè)備

5G通信技術(shù)的應(yīng)用為消防的通信指揮打下了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，消防隊(duì)伍要加快對(duì)能夠與5G技術(shù)相匹配的消防通信裝備的研發(fā)和裝配，各級(jí)指揮中心的操作平臺(tái)、衛(wèi)星地面站、通信指揮車、各類圖傳等設(shè)備的研發(fā)和裝配都要逐漸提上日程，爭(zhēng)取與5G技術(shù)下的消防通道信息體系建設(shè)同步普及，確保各級(jí)消防救援隊(duì)伍及時(shí)使用到新技術(shù)和新裝備，保質(zhì)保量的完成現(xiàn)場(chǎng)通信和指揮調(diào)度，提高消防救援工作的質(zhì)量和效率。

（三）健全消防指揮大數(shù)據(jù)平臺(tái)

現(xiàn)在已進(jìn)入數(shù)據(jù)時(shí)代，誰(shuí)能采集更多更有用的數(shù)據(jù)并加以分析處理就能搶占互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的先機(jī)，5G的推廣使用為消防信息采集提供了很好的技術(shù)基礎(chǔ)，然而怎么采集和使用數(shù)據(jù)并且應(yīng)用到實(shí)戰(zhàn)指揮調(diào)度中，為指揮調(diào)度提供良好的決策輔助，成了消防需要研究的重要問題。應(yīng)用5G技術(shù)可將一線人員、裝備、現(xiàn)場(chǎng)情況的信息收集起來(lái)，采用大數(shù)據(jù)分析及時(shí)推演災(zāi)害事故可能的發(fā)展方向和程度，提前做出預(yù)警指揮，做好充分的準(zhǔn)備工作，爭(zhēng)取現(xiàn)場(chǎng)救援的每分每秒，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

（四）完善通信設(shè)備的互聯(lián)互通

各級(jí)指揮中心要因地制宜，完善通信網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的建立，加強(qiáng)通信指揮設(shè)備之間配套使用的研究和實(shí)踐。要加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)中心控制機(jī)房、PDT基站、通信指揮車、衛(wèi)星地面站、融合通信平臺(tái)等消防基礎(chǔ)通信平臺(tái)之間的融合研究，并積極對(duì)接5G設(shè)備，與5G設(shè)備同步推進(jìn)，爭(zhēng)取在5G通信設(shè)備推廣使用時(shí)，各平臺(tái)之間能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，真正實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵通信裝備的全面覆蓋。

（五）規(guī)范指揮中心運(yùn)行秩序

一切救援作戰(zhàn)指揮的根本，在于解決前后互通、上下靈通、聯(lián)動(dòng)直通等關(guān)鍵問題，通過精確識(shí)別、精細(xì)定位、精準(zhǔn)調(diào)派，最終實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一指揮、可視指揮、高效指揮。立足已有平臺(tái)，依托5G通信前沿科技，用單兵圖傳畫面、無(wú)人機(jī)監(jiān)控畫面、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)繪圖和3D建模，為及時(shí)掌握信息、科學(xué)決策提供準(zhǔn)確依據(jù)。探索建立全新消防救援指揮系統(tǒng)，包括指令控制、現(xiàn)場(chǎng)通信和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等綜合性功能，涵蓋若干子系統(tǒng)，全面實(shí)現(xiàn)電子化、數(shù)字化、集約化，共享聯(lián)接社會(huì)應(yīng)急部門，自上而下隨時(shí)調(diào)度集結(jié)力量，提高指揮效率。構(gòu)建集研判、調(diào)度、決策、處置、傳遞于一體的專業(yè)化、職業(yè)化作戰(zhàn)指揮體系。

五、結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，消防隊(duì)伍面臨的滅火救援和處置各類災(zāi)害事故趨于復(fù)雜，5G技術(shù)在消防通信指揮建設(shè)中進(jìn)行應(yīng)用是時(shí)代發(fā)展的必然，是進(jìn)一步提升消防救援隊(duì)伍快速反應(yīng)、精準(zhǔn)指揮、高效滅火救援的關(guān)鍵。國(guó)家綜合消防救援隊(duì)伍應(yīng)當(dāng)積極進(jìn)行5G技術(shù)的探索應(yīng)用，逐步提升消防救援隊(duì)伍通信指揮的信息化程度，確保消防隊(duì)伍及時(shí)準(zhǔn)確地處置應(yīng)對(duì)各類災(zāi)害事故。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡貴鴻，樊宏亮，曾炳豪.5G大規(guī)模陣列天線的傳輸協(xié)議之空口協(xié)議探討[J].數(shù)字化用戶，2019，25（26）：8.

[2]王歡軍.5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)分析及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃思考[J].大科技，2018（9）：273-274.

[3]楊凌，高楠.5G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用趨勢(shì)[J].電信技術(shù)，2017（5）：30，33.