一種高可靠的應(yīng)急機(jī)動(dòng)融合通信平臺(tái)

謝劍穎

（廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引 言

廣東省內(nèi)臺(tái)風(fēng)、暴雨、洪澇等自然災(zāi)害頻發(fā)，破壞能力強(qiáng)且影響范圍廣，在應(yīng)對(duì)不及時(shí)的情況下可能發(fā)展為重特大自然災(zāi)害。部分地區(qū)在遭受極端災(zāi)害時(shí)，通信設(shè)備進(jìn)水短路、供電中斷等極易導(dǎo)致通信故障，無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常通信。通信中斷后，災(zāi)區(qū)淪為通信孤島，人員傷亡和災(zāi)情信息無(wú)法及時(shí)向外界反饋，應(yīng)急管理部門(mén)在未能準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)情的情況下往往難以及時(shí)開(kāi)展針對(duì)性救援工作，人們的生命財(cái)產(chǎn)安全受到嚴(yán)重威脅[1]。

目前，廣東省部分應(yīng)急職能部門(mén)仍沿用原安監(jiān)、消防、森林防火的應(yīng)急通信體制，各地市的應(yīng)急通信能力存在較大差距。從整體上講，各級(jí)應(yīng)急職能部門(mén)雖然具備一定的機(jī)動(dòng)應(yīng)急保障能力，但仍存在一定問(wèn)題。一是通信車(chē)底盤(pán)陳舊，無(wú)法適應(yīng)各類(lèi)惡劣現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境；二是對(duì)公網(wǎng)依賴(lài)較嚴(yán)重，極端條件下的綜合保障能力不足；三是多種通信手段互通存在壁壘，無(wú)法實(shí)現(xiàn)融合互聯(lián)；四是衛(wèi)星通信裝備和體制相對(duì)落后，星地常態(tài)化保障效果欠佳。基于此，加強(qiáng)廣東省機(jī)動(dòng)能力建設(shè)既是全國(guó)應(yīng)急管理工作的總體需要，也是提升廣東省應(yīng)急管理能力的迫切需求。

1 整體設(shè)計(jì)原則

在國(guó)家應(yīng)急管理部的總體規(guī)劃指導(dǎo)下，以全局意識(shí)、系統(tǒng)思維開(kāi)展應(yīng)急機(jī)動(dòng)融合通信平臺(tái)的規(guī)劃與建設(shè)，在整體設(shè)計(jì)過(guò)程中參考以下原則。

（1）多手段融合綜合保障，確保緊急情況下的可靠聯(lián)通。開(kāi)展公網(wǎng)、衛(wèi)星、370 MHz集群、短波等多種通信手段融合應(yīng)用的論證，規(guī)范各類(lèi)通信手段的應(yīng)用場(chǎng)景，確保緊急情況下能夠通得上、通得好。

（2）選用進(jìn)口先進(jìn)底盤(pán)，充分保障車(chē)載移動(dòng)平臺(tái)的機(jī)動(dòng)性能。開(kāi)展進(jìn)口主流品牌新一代底盤(pán)的選型論證，保證越野性能和機(jī)動(dòng)性能強(qiáng)悍，可以適應(yīng)廣東省內(nèi)絕大多數(shù)地形，同時(shí)符合“國(guó)六”排放標(biāo)準(zhǔn)。

（3）強(qiáng)化衛(wèi)星通信能力建設(shè)，夯實(shí)省級(jí)衛(wèi)星通信網(wǎng)基礎(chǔ)。開(kāi)展基于Ku波段、Ka波段以及天通體制的衛(wèi)星車(chē)載站、便攜站等通信裝備論證，提升機(jī)動(dòng)通信的衛(wèi)星組網(wǎng)能力。

（4）加強(qiáng)音視頻會(huì)商能力建設(shè)，支撐應(yīng)急指揮決策前移。開(kāi)展車(chē)載集成視頻監(jiān)控、音視頻處理、音視頻會(huì)商平臺(tái)等論證，突出機(jī)動(dòng)平臺(tái)的指揮辦公屬性，支撐應(yīng)急指揮決策向事故現(xiàn)場(chǎng)前移，保障應(yīng)急處置的時(shí)效性。

2 應(yīng)急機(jī)動(dòng)融合通信平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

應(yīng)急機(jī)動(dòng)融合通信平臺(tái)包括車(chē)載任務(wù)平臺(tái)、車(chē)載公用平臺(tái)，其中車(chē)載任務(wù)平臺(tái)包括融合通信、衛(wèi)星通信、短波通信、5G通信以及370 MHz集群等系統(tǒng)，車(chē)載公用平臺(tái)包括底盤(pán)、車(chē)廂等[2-5]。通過(guò)構(gòu)建應(yīng)急機(jī)動(dòng)融合通信平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)與省市級(jí)的后方應(yīng)急指揮中心、前方救援現(xiàn)場(chǎng)的互聯(lián)互通，有效保障各類(lèi)應(yīng)急救援、搶險(xiǎn)救災(zāi)等任務(wù)順利開(kāi)展。

2.1 融合通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過(guò)在機(jī)動(dòng)通信車(chē)部署融合通信調(diào)度平臺(tái)、視頻監(jiān)控調(diào)度平臺(tái)、融合通信調(diào)度機(jī)、音頻網(wǎng)關(guān)、集群網(wǎng)關(guān)、視頻融合網(wǎng)關(guān)、視頻接入工作網(wǎng)關(guān)以及會(huì)話(huà)邊界控制器等，構(gòu)建車(chē)載融合通信系統(tǒng)[6]。融合通信系統(tǒng)支持370 MHz集群、視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控等不同類(lèi)型的媒體接入，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的交互融合和綜合調(diào)用，達(dá)到應(yīng)急指揮的統(tǒng)一會(huì)控、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一網(wǎng)管，完成通信資源最優(yōu)配置，解決重大事故的協(xié)同指揮救援問(wèn)題。

融合通信系統(tǒng)邏輯框架如圖1所示。

圖1 融合通信系統(tǒng)邏輯框架

融合通信系統(tǒng)的平臺(tái)架構(gòu)主要包括資源層、接入層、平臺(tái)層以及應(yīng)用層。

（1）資源層。資源層包含面向業(yè)務(wù)需求的各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，包括視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控、370 MHz數(shù)字集群等。結(jié)合服務(wù)的集成技術(shù)，在原有業(yè)務(wù)功能的基礎(chǔ)上通過(guò)整合實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)資源綜合調(diào)用。

（2）接入層。接入層主要通過(guò)各類(lèi)接入網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)與各類(lèi)系統(tǒng)的對(duì)接，消除不同通信類(lèi)型的差異，使得上層平臺(tái)和應(yīng)用調(diào)用與底層基礎(chǔ)資源之間實(shí)現(xiàn)透明傳輸。

（3）平臺(tái)層。平臺(tái)層是整合融合通信調(diào)度的核心，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)通信資源的整合與綜合調(diào)用，完成業(yè)務(wù)控制和具體的應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯協(xié)調(diào)[7-9]。

（4）應(yīng)用層。應(yīng)用層面向具體應(yīng)用場(chǎng)景需求提供不同的應(yīng)用服務(wù)，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的統(tǒng)一會(huì)控、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一網(wǎng)管。

2.2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)

通過(guò)在機(jī)動(dòng)通信車(chē)部署Ku衛(wèi)星天線(xiàn)、Ka衛(wèi)星天線(xiàn)、寬帶調(diào)制解調(diào)器、天通終端以及一體化便攜衛(wèi)星終端等構(gòu)建衛(wèi)星通信系統(tǒng)，為車(chē)載應(yīng)用場(chǎng)景、便攜應(yīng)用場(chǎng)景等提供寬窄帶衛(wèi)星接入能力。針對(duì)該系統(tǒng)，建議采用國(guó)內(nèi)自主可控的融合衛(wèi)星通信體制，可以適應(yīng)多種平臺(tái)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，為用戶(hù)提供視頻監(jiān)控、視頻會(huì)商等業(yè)務(wù)。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)的具體優(yōu)勢(shì)包括4個(gè)方面：一是快速對(duì)星、精準(zhǔn)跟蹤、遮蔽消失后快速恢復(fù)以及受雨衰影響較小等；二是不會(huì)受到地理環(huán)境、氣候條件等因素的限制，可實(shí)現(xiàn)覆蓋全球的海、陸、空一體化通信；三是具有良好的可擴(kuò)展性，能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)升級(jí)改造的要求；四是支持在靜止?fàn)顟B(tài)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的實(shí)時(shí)不間斷衛(wèi)星鏈路通信。

2.3 短波通信系統(tǒng)

通過(guò)在機(jī)動(dòng)通信車(chē)部署125 W短波車(chē)載電臺(tái)、20 W短波便攜電臺(tái)、短波雙極天線(xiàn)，構(gòu)建短波通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)最終應(yīng)急保底通信。新一代短波電臺(tái)基于射頻寬開(kāi)化、中頻寬帶化、硬件通用化等典型軟件無(wú)線(xiàn)電（Software Defined Radio，SDR）架構(gòu)設(shè)計(jì)方案，可以快速、可靠地為用戶(hù)提供短波通信，具備話(huà)音清晰、小型化設(shè)計(jì)、自主選頻、速率自適應(yīng)、接口豐富以及全天候使用等功能特點(diǎn)。同時(shí)，通過(guò)配備不同類(lèi)型的天線(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)0～2 000 km內(nèi)的應(yīng)急通信互聯(lián)[10]。

短波通信作為遠(yuǎn)程通信的主要手段之一，具備全頻段快速自主選頻和自動(dòng)鏈路維護(hù)，人工干預(yù)少，確保復(fù)雜外部環(huán)境下作戰(zhàn)信息及時(shí)可靠傳輸。為了適應(yīng)短波電磁環(huán)境抖動(dòng)、傳輸瞬間深衰落特性，采用參數(shù)優(yōu)選、實(shí)時(shí)信道檢測(cè)、自動(dòng)重傳（Automatic Repeat Request，ARQ）等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)傳業(yè)務(wù)在復(fù)雜電磁環(huán)境中的高效可靠傳輸。除此之外，通過(guò)采用業(yè)界卓越的語(yǔ)音增強(qiáng)技術(shù)，大幅提升短波模擬話(huà)音效果。

2.4 370 MHz集群通信系統(tǒng)

通過(guò)在機(jī)動(dòng)通信車(chē)部署370 MHz集群基站及手持臺(tái)，構(gòu)建370 MHz集群通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急指揮現(xiàn)場(chǎng)的區(qū)域調(diào)度通信。

370 MHz集群通信系統(tǒng)是無(wú)線(xiàn)信道共用的調(diào)度系統(tǒng)，具有信道利用率高、通話(huà)保密性好以及接續(xù)速度快等優(yōu)點(diǎn)，支持基本單呼、組呼、廣播呼叫、緊急呼叫等功能，能夠滿(mǎn)足應(yīng)急人員的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度需求。370 MHz集群固定基站采用一體化設(shè)計(jì)，內(nèi)置基站控制模塊、電源模塊、信道模塊等，提供多載頻的警用數(shù)字集群（Police Digital Trunking，PDT）通信能力，支持多鏈路的聯(lián)網(wǎng)與備份。370 MHz手持臺(tái)提供組呼、個(gè)呼、全呼等標(biāo)準(zhǔn)集群功能，支持短信、長(zhǎng)短信等數(shù)據(jù)應(yīng)用。

2.5 5G通信系統(tǒng)

通過(guò)在機(jī)動(dòng)通信車(chē)部署一套公網(wǎng)5G 客戶(hù)終端接入設(shè)備（Customer Premise Equipment，CPE）設(shè)備來(lái)構(gòu)建5G通信系統(tǒng)，為機(jī)動(dòng)通信車(chē)提供5G公網(wǎng)接入能力。5G CPE設(shè)備支持全網(wǎng)通5G網(wǎng)絡(luò)制式，能夠?qū)崿F(xiàn)多卡多鏈路備份和鏈路切換功能，在任一鏈路發(fā)生異常時(shí)自動(dòng)切換到正常鏈路，支持在高速移動(dòng)下的高速數(shù)據(jù)通信。

3 機(jī)動(dòng)通信車(chē)設(shè)計(jì)

綜合考慮廣東省的地理環(huán)境、路況等，采用進(jìn)口沃爾沃底盤(pán)作為裝載平臺(tái)，滿(mǎn)足整車(chē)通信要求和承重要求。改裝后整車(chē)尺寸為12 000 mm×2 500 mm×3 990 mm（長(zhǎng)×寬×高），符合《道路車(chē)輛外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》（GB 1589—2016）的要求。機(jī)動(dòng)通信車(chē)集通信保障、照明監(jiān)控、會(huì)議辦公、供配電以及智能警示等功能于一身，車(chē)內(nèi)分為駕駛區(qū)、操作區(qū)、會(huì)議區(qū)、設(shè)備區(qū)以及倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)，各區(qū)互不干擾。方艙擴(kuò)展后，會(huì)議區(qū)約24 m2，能夠確保最多25人參會(huì)。照明升降區(qū)在車(chē)廂后部，安裝升降桿與照明攝像系統(tǒng)。車(chē)廂兩側(cè)下部設(shè)裙圍箱，箱內(nèi)安裝支撐腿及控制部分、蓄電池、電纜盤(pán)等。考慮到車(chē)頂攝像機(jī)、照明、警燈以及天線(xiàn)等設(shè)施，設(shè)計(jì)后梯和車(chē)頂工作平臺(tái)，方便車(chē)頂維護(hù)檢修。此外，對(duì)支撐腿、車(chē)廂副梁等連接處進(jìn)行加強(qiáng)。

機(jī)動(dòng)通信車(chē)內(nèi)部會(huì)商區(qū)配置木制會(huì)議桌，兩側(cè)側(cè)拉箱體上各設(shè)置2套翻轉(zhuǎn)座椅，會(huì)議室拉箱收攏后可在行車(chē)中使用。設(shè)置3組標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備機(jī)柜，機(jī)柜底部和后部與車(chē)體之間安裝減震器，機(jī)柜總設(shè)計(jì)高度為108 U。機(jī)柜中部設(shè)置操作平臺(tái)，操作平臺(tái)臺(tái)面采用密度板貼皮噴漆工藝。機(jī)動(dòng)通信車(chē)內(nèi)部布局如圖2所示。

圖2 機(jī)動(dòng)通信車(chē)內(nèi)部布局

機(jī)動(dòng)通信車(chē)車(chē)頂安裝Ku衛(wèi)星天線(xiàn)、Ka衛(wèi)星天線(xiàn)、集群天線(xiàn)、短波天線(xiàn)、云臺(tái)攝像機(jī)以及全景攝像機(jī)等，車(chē)廂兩側(cè)下部設(shè)裙圍箱，在起到側(cè)部防護(hù)裝置作用的同時(shí)，確保車(chē)輛外觀(guān)整體性良好，箱內(nèi)可安裝一部分設(shè)備，充分利用車(chē)輛空間。機(jī)動(dòng)通信車(chē)車(chē)頂如圖3所示。

4 結(jié) 論

基于廣東省應(yīng)急領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，根據(jù)先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合的原則設(shè)計(jì)了一套適應(yīng)性較強(qiáng)的應(yīng)急機(jī)動(dòng)融合通信平臺(tái)。該平臺(tái)可以有效應(yīng)用于各類(lèi)應(yīng)急事件處理，具有較好的借鑒意義。