三维多元应急通信网络构建研究

洪　旭，柳虔林，丁洪伟，何　敏

(云南大学　网络与通信工程实验室，昆明　650091)



三维多元应急通信网络构建研究

洪旭，柳虔林，丁洪伟，何敏

(云南大学网络与通信工程实验室，昆明650091)

应急通信保障是事关社会稳定、国家安全的重要工作。结合我国实际，提出了一种新型的三维多元应急通信网络架构模型，并介绍了有线通信、短波和超短波通信、卫星通信这三维的关键技术和组网要点。通过此模型概念的提出能够对我国应急通信研究提供有益借鉴，以促进我国在应急通信领域的发展。

应急通信;三维多元;网络构建；卫星通信

在重大灾害，尤其是重大地质灾害发生时，通信很可能会立即中断，仅仅依靠任何单一通信方式都无法快速有效和外界建立联系。近几年通信领域迎来了前所未有的发展，3G普及，4G也已经进入商用阶段。应急通信正是在这样的基础上发展和成熟起来，在汶川“5·12”大地震、云南鲁甸“8·03”地震等重大自然灾害的抢险救援中，及时搭建应急通信通道，传递灾区详情和受灾信息，在抢救生命财产发挥了重要作用。在灾情发生时，如何第一时间构建应急通信网络体系，本文在前人研究的基础上，探讨应急通信的新的研究方法及研究思路，为应急通信研究的进一步发展提供有益的建议和尝试。

1　三维多元应急通信网络

三维即有线通信[1]，短波、超短波通信[2-4]，卫星通信三位一体；多元则是各种通信手段如短波通信、电台、有线电话和卫星电话等多元结构集体发挥作用。通信网络架构图如图1所示。

图1　三维多元通信网络架构图

从图1可以看出三维多元应急通信的基本思想，就是有效整合现有资源，多位一体，有效解决单一作战、各自为政的局面，最大限度地发挥各自的作用和优势，以最短的时间迅速构建一套完整性强、效率高的应急通信系统网络。

1.1有线通信

有线通信是起步最早、技术最成熟、使用最广泛的通信技术。在应急通信系统中，有线通信是成本最低、搭建最简单、能最快发挥效用的通信方式，在现代应急通信网络中仍然占据重要位置。使用最广泛的有线通信技术有军用程控电话机、有线传真机、野战PDH光端机和PCM设备[5-6]等。程控电话机及传真机设备技术简单就不过多介绍，下面重点介绍PDH光端机和PCM设备的组网。利用PDH光端机进行组网的一个简单模型如图2所示。

设备GX-TEL120即是光端机设备，用此种设备组网结构简单清楚、效率极高，能够快速地组建应急通信中急需的程控电话机和以太网络[7]。另外，我们也可以利用PCM设备进行组网，如图3所示。

图2　利用PDH光端机组网示意图

图3　PCM设备组网示意图

由图2和图3可以看到，PDH光端机和PCM设备组网架构差别不大，都可以快速组建起应急通信所急需的程控电话和以太网络。

1.2短波与超短波通信

在应急通信中，虽然有线通信架设简单，但在重大灾害发生时，环境破坏严重，在应对复杂地形和环境以及远距离通信时，架设线路极为困难。这时，需要通过短波和超短波通信来弥补以上不足。短波和超短波通信在扩展性和设备的易维护性上也优于有线通信[8]。目前在抢险救灾的应急通信应用中，架设超短波电台、移动电台、移动应急通信车和手机等是最常用也是最有效的短波通信应用设备。如在云南鲁甸“8·03” 地震中，抢险人员首先架设的就是调频电台(FM)，及时通过广播向灾区传递通知等信息。移动应急基站通信车具有架设方便、机动灵活、功能齐全、覆盖范围广等特点，近年来被广泛应用于自然灾害和紧急事件的抢险救援中。图4即移动应急基站通信车应用的简单图示。

图4　移动应急通信指挥车使用图示

1.3卫星通信

卫星通信系统具有三维无缝覆盖能力、独特灵活的普遍服务能力、覆盖区域的可移动性、广域复杂网络构成能力、广域Internet交互连接能力、特有的广域广播与多播能力以及对应急救灾的快速灵活与安全可靠的支持能力等，已经成为实现全球通信不可或缺的通信手段之一。现使用的卫星通信系统有北斗通信卫星，其具有发送短信功能，发生灾害和紧急情况时通过北斗终端发送短信就可以传递出信息。除北斗通信卫星外，欧星电话、铱星电话、全球星电话等是抢险救灾的主要力量。军方使用的主要有基于KU频段的便携卫星站，包括TBW-020(主要用于传输视频)、TBV-016(传输语音)，TBW-001(传输语音、传真)等。卫星通信网络组成如图5所示，卫星联合通信网络如图6所示。

图5　卫星通信网络图

图6　卫星通信组网

2　结束语

本文简单介绍了有线通信、短波和超短波通信、卫星通信的关键技术及组网要点，简要阐述了三种技术在应急通信组网中发挥的作用，并以此为基础提出了一种新型的三维多元应急通信网络模型。中国是个自然灾害多发的国家，地震、泥石流、台风等灾害往往造成巨大的破坏，给人民生命财产安全造成巨大损失。灾害发生时，快速架设应急通信网络，及时建立受灾区域和外界联系非常重要。我们要加大力度研究和发展应急通信，尽快建立起三维一体的应急通信网络，最大限度地发挥应急通信的作用与优势。

[1]张雪丽，王睿.应急通信新技术与系统应用[M].北京：机械工业出版社，2010.

[2]慕娟，赵华东，赵延安.短波通信的发展及现状[J].中国科技信息.2012，(5)：37.

[3]HOLIS J，PECHAC P.Elevation dependent shadowing model for mobile communications via high altitude platforms in built-up areas [J] .IEEE Transactions on Antennas and Propagation，2008，56(4) ：1078-1084.

[4]CHITI F，FANTACCI R.Abroadband wireless communications system for emergency mnagement [J].IEEE Wireless Communications，2008，7(6):8-14.

[5]柳虔林.预备役部队信息化建设应解决好几个问题[J].北京：军队指挥自动化，2007(3).

[6]范楷.新一代应急指挥调度通信系统研究[J].通信技术，2011，44(3):41-43，47.

[7]ANDREW S.Tanenbaum.Computer Networks[M].3rd. London:Prentice Hall，1996.

[8]ANSARI N，ZHANG C.Networking for critical conditions[J].IEEE Wireless Communications，2009，7(4):73-81.

Study on the Construction of Emergency Communication Network

HONG Xu， LIU Qianlin， DING Hongwei， HE Min

(Laboratory of Network and Communication Engineering，Yunnan University，Kunming 650091，China)

As China’s natural disaster and various unexpected incidents occur frequently，the emergency communication guarantee has become an important work，which is related to social stability，national security.Based on this，combining the reality of our country，a kind of 3D multiple emergency communication network architecture model model is put forward.This model can provide beneficial reference for the study of China's emergency communication.Meanwhile，it can promote the development in the field of emergency communications in China.

emergency communication; three dimensional multiple; network construction

2014-12-12

洪旭(1989-)，男，硕士生，主要从事网络通信方面的研究。

TN915.1

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2016.01.011