背负式融合通信指挥调度系统在应急救援现场应用及实践

文|邸勇 华为技术有限公司

一、实现意义

如何在自然灾害、消防救援、森林灭火、园区等重大安全事故救援现场，道路和地面通信基础设施损毁或缺少的条件下，快速开展现场多媒体应急通信指挥调度保障，同时将现场部分实时多媒体数据传输到后方指挥中心，是当前我国应急通信保障发展建设面临的重要难题。基于目前科技发展的能力，卫星通信不受地域影响，是实现人口分布稀疏地域自然灾害应急通信远距离传输保障的最佳选择，但受其地面笨重的应急指挥箱以及昂贵的个人卫星终端设备的限制，无法做到人手一部的配置服务，而依赖集成成熟的地面车载3G/4G专网移动通信的系统也因涉及系统庞大，往往因为交通中断无法快速、便捷地运送到应急现场，导致应急通信保障往往在应急事件突发至少数小时后才能部署解决应急救援人员普遍接入网络。

为了进一步实现应急救援现场多媒体业务的普遍接入与卫星通信保障应急现场与指挥中心的通信畅通,中国卫通协同华为公司开展了基于卫星便携站+背负式融合通信指挥调度系统的应用与实践，以用户实际的轻便、快捷、低成本普遍接入的应急指挥保障响应等场景的实际需求为导向，依托我国自主研发的宽带卫星便携系统与华为自主知识产权的背负式融合通信指挥调度系统的深度融合，开展了新一代现场前方应急指挥调度系统的场景探索，针对广东地区应急消防等特殊应用场景进行深度挖掘分析，为应急救援提供成本低、接入快、体验佳的多业务普遍接入的通信服务，并满足便携运输、快速部署临时热点的应急通信需求，形成了支撑应急救援现场快速应急通信的新能力，满足未来全域覆盖、全时通信的要求。

二、创新方案

本方法针对偏远地区现场应急通信盲区的实际需求，依托我国成熟的宽带卫星互联网及地面4G移动互联网技术，采用背负式卫星便携站+背负式融合通信指挥调度系统，建立应急救援现场的通信专用网络，支撑多媒体融合通信(包含：语音、图片、视频监控、视频会商、宽窄带物联、位置定位、集群组播、PTT指挥调度等多种业务)，具体的方案及创新点如下。

1.新技术—背负式融合通信指挥调度系统支撑应急救援业务

背负式融合通信指挥调度系统基于便携融合通信一体化设计理念，使用了全新的地面移动通信系统集成，通过自主高集成的SOC芯片，将基站、核心网、调度服务器集成在一个盒子里，并通过IP直接对接卫星便携站，整个系统集成在一个背包，同时通过手持PAD完成卫星系统的一键式对星、现场的指挥调度以及与后端指挥中心的视频会商等业务。系统容量支持500个宽窄带业务连接，提供本地20路高清视频及指挥中心4路高清视频的回传，其建设和维护的成本大幅降低，真正意义上实现前方现场指挥部宽带无缝双向接入（见图1）。

图1 背负式融合通信指挥调度系统构成

（1）背负式融合通信指挥调度系统

背负式融合通信指挥调度系统提供完整的应急通信前方指挥部的所有功能，让应急通信网络保障时间从数小时减少到10min，使得应急救援的效率提升数十倍，通信保障的成本大幅降低；同时，借助地面移动终端的小型化及多样化，使其建设和维护成本大幅降低，而接入终端容量及类型的成倍增加，能够满足各类宽带业务的接入以及可穿戴物联、环境监测的接入。创新的背负式融合通信指挥调度系统与传统车载机动式前方指挥系统的对比见表1。

表1 背负式融合通信指挥调度系统与车载式前方指挥部

（2）机动化网络覆盖

灵活便捷的背负式融合通信指挥调度系统实现应急通信盲点网络覆盖，可以快速解决偏远地区宽带通信盲区和信号中断的难题，提升宽带通信网络覆盖能力。

2.新能力—背负式融合通信指挥调度系统实现了应急现场救援人员的安全保障

背负式融合通信指挥调度系统可以满足救援过程中实时跟踪每一个救援人员的通信能力，通过本地移动通信网络及卫星回传实现不间断的话音、数据、图像和视频等多媒体业务传输，满足应急通信和移动条件下的通信需求。超小型化的移动通信模组可以集成到各类应急救援的工具及可穿戴防护设备中去，系统能自动采集救援现场的环境数据、工具及救援设备的状态以及定位(见图2 )。

图2 背负式融合通信指挥调度系统业务能力

背负式融合通信指挥调度系统可满足前方指挥员与前方指挥部或后方指挥中心系统的视频会商，通过PAD人机交互快速搭建现场通信热点，同时通过便携式卫星站快速将现场图像、视频传至指挥中心，实现总部和现场一线的高清视频会议，讨论救援现场的下一步策略。

背负式融合通信指挥调度系统具有实时采集应急救援人员的位置信息以及生命体征数据信息的实时通信能力，在指挥员的PAD上及指挥中心的大屏上，基于GIS位置地理信息系统实时显示救援人员位置及生命体征状态，实时连接及保障救援人员安全。

背负式融合通信指挥调度系统能够及时回传救援现场的多路视频以及各类物联数据，以配合应急部指挥中心后端系统的卫星监测大数据人工智能（AI）服务，可根据现场的环境监测数据借助大数据算法判断灾情态势的发展，给出领导决策依据，以下达前方指挥员下一步操作指令。可根据救援人员的生命体征数据实时给出救援人员健康状况评估，在关键时刻直接给出救援人员撤退的告警指令，以便保障现场救援人员的安全。

3.新场景—海上应急保障及部队野战训练

背负式融合通信指挥调度系统基于IP67全防护便携设备能力，能轻松应对高盐雾、沙尘、危化品及矿业、高海拔(＞5000m)的救援场景，保障政府应急部门特殊场景应急通信需要，满足全域覆盖、全时通信、低成本普遍接入的要求。

基于背负式融合通信指挥调度系统普遍接入能力，在无陆地基站信号的情况下，通过海上应急指挥船装备该套系统，快速实现方圆10km海面的无线宽带网络覆盖，借助应急船载系留式无人机还可实现对应急船周边30～80km的全天时、全天候、多功能水面用户应急通信接入。海上应急通信不同于陆地应急通信保障，海上应急通信保障通常需要面对海上基础通信设施缺乏、海上工况环境恶劣等不利条件，并且海上应急事件通常具有事发突然、应急响应窗口短、后果严重等特点。海上应急通信对可靠性、快速反应要求极高，对应急通信覆盖范围要求大，同时还涉及多部门多系统的协同，这就使海上应急通信体系的建设成为一项庞大的系统工程(见图3 )。

图3 背负式融合通信指挥调度系统应用在海上救援

通过背负式融合通信指挥调度系统普遍接入方式，能够在野战训练、大规模车队行军无固定无线基站信号的情况下，通过多辆战地车及多个单兵背负运输,快速实现方圆上百公里的野战演练场，全天时、全天候、多业务、大容量的应急通信接入无线宽带网络覆盖。部队野战应急通信不同于营地宽带通信，可能会面对数公里基础通信设施缺失的山地、高海拔、沙尘、高温、高寒等极端恶劣环境，需要承载士兵的语音信息、生命体征信息、现场的战事态势视频、多部队协同指挥调度信息、上级指挥信息，以及战地车、无人机等各类装备的定位及状态监测数据的普遍接入，同时还要提供各级连队现场指挥部与基地指挥中心的信息互联等诉求，真正实现全地形、全天候的多媒体可靠融合通信(见图4 )。

图4 背负式融合通信指挥调度系统应用在部队野战训练

三、应用效果

背负式融合通信指挥调度系统的融合测试依托我国自主可控的Ka宽带卫星通信网络、背负式卫星便携站及全自主创新的背负式融合通信指挥调度系统，中国卫通协同华为公司开展了“Ka便携站+MiniRapid背负式微系统”的融合调测及业务验证。其中,在MiniRapid背负式融合通信指挥调度系统的无线覆盖范围内，用户可通过专网手机快速接入微基站网络，并正常进行通话和上网，下行速率最高可达44Mbit/s，上行可达8Mbit/s，能够成功接入互联网进行各种业务应用（微信、网页、视频等），同时测试验证能将高清、高码率的现场实时视频回传到指挥中心，视频码率超过6Mbit/s。

四、推广建议

背负式融合通信指挥调度系统轻便、易用，不仅具有便携卫星站的覆盖广、容量大、成本低、抗灾强和部署快等优势，而且又有地面移动网络的低成本普遍接入、本地大容量多媒体融合通信及指挥调度等优势。在通信网络基础设施瘫痪或者遭到不可抗力破坏难以短时间修复、地面交通中断的场景中，以及人员聚集型大型活动中，通过便携卫星站+背负式融合通信指挥调度系统，承载现场多媒体融合通信及前后方指挥调度等综合业务有着不可替代的优势，能够有效保障救援及突发紧急事务的行业客户应急通信需要。

基于卫星宽带通信网络与地面LTE 4G专网的有效融合，解决了洪涝、地震、台风等自然灾害及重大高速交通事故、危化品事故的现场救援的网络覆盖难题，后续还可应用在政府军队行业客户的野战训练、海上救援等工作上，满足全域覆盖、全时通信的要求。