應急通信發(fā)展現(xiàn)狀和技術手段探析

胡 蓉，王 芳，吳建飛，吳露露，劉培顯

（1.75841部隊，湖南 長沙 410007；2.國防科技大學電子科學學院，湖南 長沙 410000）

近年來，我國應急通信技術水平不斷提高，在出現(xiàn)暴雪、地震、新冠疫情等災害時，均展現(xiàn)出較強的通信能力，但是相較于我國社會發(fā)展相關規(guī)定還是有一定的差距與不足，因此，我國應急通信能力急需快速地發(fā)展和提高。

1 應急通信在應急處置工作中發(fā)揮重要作用

在當前環(huán)境下，應急通信除了應用于軍事領域中，在日常救災（火災、地震等）中也被廣泛應用，可以說應急通信背負著“平時服務、急時應急、戰(zhàn)時應戰(zhàn)”的使命，對于維護國家安全和人民生命財產安全都具有重大意義。救援應急現(xiàn)場采用“以中短波通信為主，多種通信系統(tǒng)軟件綜合性網絡”多種通信方式共存的手段，凸顯短波信號在災害戰(zhàn)爭中的“保底”作用，實現(xiàn)多通信間的備份使用，及時做好現(xiàn)場救援信息的傳送，實現(xiàn)應急緊急通信。在突發(fā)公共事件應急管理中，緊急通信是突發(fā)事件、搶險救援等主要的信息傳送方式，是滿足突發(fā)性以及規(guī)模性救援的相關規(guī)定，充當傳送第一手消息的“先峰”角色，是決策者獲取信息并有效處理事件的中樞神經[1]。

2 應急通信技術發(fā)展現(xiàn)狀

由于國外的相關技術起步較早，一些國家或地域已經建立了頗具規(guī)模的應急通信系統(tǒng)。在地震多發(fā)的日本，需要做好時刻應對自然災害的準備，因此日本國內建設了大規(guī)模的應急通信網絡體系，主要由無線網絡、衛(wèi)星通信和移動通信三者構成，并與當?shù)氐姆罏木仍畽C構聯(lián)通，以保障救災的效率。在2001年，美國開始加大投入建設應急通信網絡，建立了一套相對完善的應急通信網絡體系，并與政府的救援服務直接關聯(lián)在一起。我國應急通信網建設前期缺乏統(tǒng)一管理，建設比較零散且沒有統(tǒng)一規(guī)劃。長期性緊急通信的建設大多數(shù)是在公安消防領域，在2008年修定的《消防法》確定了消防部隊的職責和使命，隨著網絡系統(tǒng)的不斷建設，在公安系統(tǒng)的155 Mbps基礎上，消防部隊安全網絡系統(tǒng)實現(xiàn)了網絡與業(yè)務的融合。在20世紀90年代，主要是無線窄帶網絡的建設，構建以35 MHz的通信系統(tǒng)；到2015年，無線寬帶網絡和應急網絡的建設，采用移動通信、應急橋接等手段，完成互聯(lián)網大數(shù)據(jù)的通信，同年工信部規(guī)劃選用1.4 MHz頻道建設應急網絡通信，到目前為止已有多城市實現(xiàn)應急、交通和城管的建設，但缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，使得建設維護成本較大，資源浪費比較嚴重；在衛(wèi)星通信方面，主要以公安、消防和水利等建設應急專用衛(wèi)星通信網，在2010年統(tǒng)一租用23 MHz的專用衛(wèi)星頻道資源，2016年實現(xiàn)寬帶網絡的擴容；無線自組網建設于20世紀70年代，主要為分布式、集中式、混合式網絡結構；現(xiàn)階段，我國的緊急通信方式以集群通信為主，一旦通信基站、連接點遭受到毀壞將會受到比較大的影響。盡管近年來中國應急通信技術快速發(fā)展，但是由于各地區(qū)經濟水平發(fā)展存在差異，導致各地應急通信水平具有的差異性。

3 從技術手段看我國相關領域的發(fā)展方向

3.1 無線集群通信

在應急通信中，語音通信是一種最基本的通信方式，窄帶數(shù)據(jù)集群技術在語言層面有著較強的能力，該系統(tǒng)又分成TETRA數(shù)據(jù)群集和PDT數(shù)據(jù)群集。使用比較廣泛的是TETRA數(shù)據(jù)群集，但由于其數(shù)據(jù)加密插口不對我國開放，因而在使用的過程中會存在一定的安全風險。PDT數(shù)據(jù)群集系統(tǒng)是我國自主研發(fā)的網絡通信模組，在國內廣泛地使用。

3.2 IP互聯(lián)互通技術

IP語音通信技術利用相關的軟交換技術和信號處理技術來達到應急通信目的。在實際場景中，該技術可以形成一個互聯(lián)互通的指揮系統(tǒng)，將不同的設備聯(lián)通組成統(tǒng)一的通信平臺，從而實現(xiàn)統(tǒng)一調度與指揮。

3.3 衛(wèi)星通信技術

衛(wèi)星通信技術是運用數(shù)據(jù)通信衛(wèi)星作為信息內容進行傳送的通信技術。當出現(xiàn)緊急狀況時，若現(xiàn)場沒有任何可以使用的地面通信設施或因出現(xiàn)突發(fā)性的自然災害，導致地面通信設施被毀壞，就可申請利用衛(wèi)星通信技術進行應急通信，以輔助事件的處理或開展救援工作。利用衛(wèi)星通信技術開展應急通信的優(yōu)勢在于該技術不受地面通信設施限制，即便災害事故發(fā)生在交通落后的偏遠地區(qū)，也可以使用衛(wèi)星通信技術進行呼叫救援。衛(wèi)星通信也可細分為多種，包含VSAT衛(wèi)星通信技術、MFTDMA無線通信技術和SCPC/DAMA無線通信技術。

3.4 移動應急通信車

根據(jù)移動應急通信車類型，可以將其分為以下幾種：小型、中型以及大型應急通信車。其中，小型主要是越野性能比較好的SUV，靈活性和機動性較好，經過改裝后具有一定的涉水功能，一般用于處理具有時效要求的通信任務。中型主要是以豐田斯柯達類客車以及五十鈴700P的載貨車為主，客車具有一定的載貨能力，相較于小型車輛可以攜帶一定的物資和設備，也可作為應急指揮部，在車頂上安裝靜中通或動中通天線保持通信，但難以適應復雜路況。

然而應急通信車亦存在弊端，例如汽車作為交通工具本身會在地面環(huán)境較差、道路不佳等情況下很難發(fā)揮出自身的優(yōu)勢，并亦受到其天線所掛高度的限制，使得實際的通信范圍有限。各類通信技術之間可相互融合，移動應急通信車可作為衛(wèi)星通信的地面接收部分，同時這種衛(wèi)星通信方式還能與靜態(tài)的地面接收設備配合使用，使得信息的接收和處理能力得到增強。

3.5 關于應急電臺

關于應急電臺的發(fā)展，短波通信技術在災害、戰(zhàn)爭中有“保底”的作用。短波通信的是利用電離層的反射實現(xiàn)無線通信，由于通信的質量會受電離層本身的特性影響，在復雜多變的環(huán)境中會影響數(shù)據(jù)傳輸質量的穩(wěn)定性。隨著移動通信、微型計算機以及微電子技術的快速發(fā)展，短波通信的質量和數(shù)據(jù)信息傳輸速度也在不斷提升，加速了短波通信技術的發(fā)展。短波無線電通信具有較強的“生命力”，即便是在較為苛刻的環(huán)境條件下，短波通信也能夠較好地發(fā)揮作用，這對于應急通信而言意義重大。作為無線集群技術類型的應急電臺已被廣泛應用于部隊通信與消防通信等領域，國家無線電管理局規(guī)定了若干個頻段以供特定部門應急電臺使用，規(guī)范了應急電臺的使用范圍，以避免不必要的信號干擾。

3.6 一體化便攜設備

隨著現(xiàn)代通信技術的不斷發(fā)展，便攜式的一體化設備已經變成緊急通信行業(yè)不可或缺的組成部分，例如：一體化基站設備、背包式通信衛(wèi)星設備等，都可以由1人或多人攜帶，其攜帶方式包括機載、車載或者徒步攜帶。作為便攜式設備，只需要將其送至事故現(xiàn)場，即可保證基本的應急通信能力?？傮w來說，該設備具有便于攜帶的優(yōu)勢，但缺點與應急電臺類似，提供的通信能力受限。

3.7 新興應急通信技術

不同的應急通信手段適用于不同場景，并凸顯出自身的優(yōu)缺點。隨著物聯(lián)網技術的快速發(fā)展，一些基于物聯(lián)網技術衍生的應急通信技術被廣泛應用于各領域。例如，在自然災害監(jiān)測領域，運用物聯(lián)網和人工智能在傳感器方面的優(yōu)勢，結合大數(shù)據(jù)技術處理數(shù)據(jù)，配合已有的應急通信技術手段，就能夠構成一個較為完整的監(jiān)測預警、事發(fā)處理、事后備查監(jiān)測可視化體系。

應急資源調配是應急指揮中的重要組成部分，在應對突發(fā)性緊急事件時，資源能否合理利用，關系到整個事件的處理效果?，F(xiàn)行的IP互聯(lián)互通技術可以運用智能終端進行便捷化的調度指揮，但是該技術只支持語音通信互聯(lián)，因此具有一定的局限性。RFID技術則可實現(xiàn)無接觸信息傳遞，可自動地按照約定好的協(xié)議對電子標簽進行識別。

無線傳感網絡技術能夠有效打破應急信息感知系統(tǒng)在野外惡劣環(huán)境下的限制。由于在無人作業(yè)的情況下，設備運行中的通信電量與計算儲存能力都較為有限，其給應急信息感知傳輸過程帶來巨大困難。在無線傳感網絡中，傳感器節(jié)點可以在無人干預的前提下，利用自身的電池供電來實現(xiàn)信息采集和多次跳轉傳遞，這種自組織網絡十分便捷，且無須人為作業(yè)，因此可將該技術應用于不適合人力參與的危險場景中，例如有毒氣體檢測、山頂滑坡探測和救援人員生命體征的探測等。

4 結束語

我國應急管理系統(tǒng)的建立，代表著中國信息安全管理體系往前邁開了重要的一步，實現(xiàn)了緊急抗災救災力量和資源的融合，建立起統(tǒng)一、靈活的具有中國特色的突發(fā)事件應對系統(tǒng)，最終提升我國防災救災能力。應急通信作為應急管理系統(tǒng)的神經中樞，已引起世界各國的重視。應急通信體系是一個長期的工程項目，多部門管理系統(tǒng)規(guī)范性發(fā)展，以建立起適合我國獨特的應急通信管理系統(tǒng)。同時，隨著各種管理體系的發(fā)展以及新技術的應用，利用新方式實現(xiàn)應急通信，使得應急通信系統(tǒng)在我國防災減災宣傳抗災中起到關鍵作用?！?/p>