武警部队无线通信系统效能评估研究

武晓真，巩青歌

（1.武警工程大学研究生大队，西安 710086；2.武警工程大学信息工程学院，西安 710086）

0 引言

武警部队现有的通信手段主要有无线通信、有线通信、光通信、运动通信和简易通信5 种。其中，无线通信网具有建立迅速、便于机动，能够同运动中的、方位不明的或是被自然阻隔的部队保持通信联络的特点，是武警部队担负各类执勤任务中最主要的通信手段之一。

随着部队信息化建设的不断推进，无线通信网也在不断发展与完善，现已建成了覆盖全国的短波通信网；在各任务部队建成覆盖住训区域的超短波通信网；在一些大（中）城市建设数字集群基站，实现了区域内部队的超短波入网；支队（团）以上单位均配备有卫星通信装备，可实现与上级及友邻的通信联络；部分支队（团）以上单位装备综合指挥车，便于机动指挥；此外，随着职能任务的不断拓展和高新技术的发展，逐步给各级配发了基于公网（4G）的单兵图传系统，进而形成了具有武警部队特色的无线通信体系。

武警部队无线通信系统（下文提到的“无线通信系统”即为“武警部队无线通信系统”）就是运用各类无线通信手段实现通信的一种方式。无线通信系统的作用发挥在很大程度上决定部队指挥通信是否高效，使得无线通信系统效能评估成为了急需研究的课题。无线通信系统效能是指通信保障单元在预定或规定的作战使用环境下，由通信人员或通信装备通过无线通信手段满足作战人员通信需求以及完成其他规定任务的能力。

无线通信系统装备种类多、更新速度快，各任务部队的装备情况具有差异化、多样性，且其效能不仅与人员数量、装备数质量情况等有关，还与人员素质、友邻通信、周围环境因素等诸多随机和模糊因素有关，所以，无线通信系统效能评估是一个多指标的复杂问题。对于该类综合评价问题，目前通常采用层次分析法（AHP）和模糊综合评价法来解决。

据此，以城市环境下的重大活动安保任务为例，结合任务部队通信保障实际，构建无线通信系统效能评估模型，对无线通信系统效能进行科学评估，查找出无线通信系统的短板，为无线通信系统规划建设提供指导意见。

1 无线通信系统效能指标体系构建

无线通信系统效能指标体系构建需遵循科学性、系统性、可操作性和可结合性的原则，本文主要从评估目标（无线通信系统）的构成出发，根据任务部队的反馈情况，分析其影响因素，并反复征求专家意见，构建一套系统全面的指标体系，构建过程如图1 所示。

图1 评估指标确定流程图

考虑到按照指挥层级建立指标体系容易忽略各种通信手段重要程度的差异化，所以，从通信手段方向建立指标。另外，在指标确定过程中，有两点考虑，特此说明：1）因部分旅团级单位未配备综合指挥车，且综合指挥车的通信功能亦可以用其他指标来衡量，所以未将此项单独纳入指标体系；2）因各单位无线通信装备种类普遍较多且差异较大，在通联能力的评估上多以主观判定为主。

按照上述步骤进行筛选优化，构建了包含3 个一级指标、10 个二级指标、34 个三级指标的无线通信系统效能指标体系，如下页图2 所示。

图2 无线通信系统效能指标体系

1.1 通信指挥能力

通信指挥能力是通信指挥员及其指挥机关遂行各类（作战及其他军事行动）通信保障任务的指挥能力。主要衡量指标有通信指挥人员业务能力、通信规划能力以及协同能力。

1.1.1 通信指挥人员业务能力

通信指挥人员业务能力是影响通信指挥能力的关键因素，包括人员数量、工作经验、参加大型演训活动情况等。

人员数量：满编为优、缺编率＜15%为良、15%≤缺编率＜30%为中、缺编率≥30%为差。

工作经验：在相应岗位上平均工作5 年（含）以上为优、3 年（含）到5 年为良、1 年（含）到3 年为中、1 年以内为差。

参加大项演训活动情况：平均参加5 次以上为优、3～4 次为良、2 次为中、1 次或没有为差。

1.1.2 通信规划能力

通信规划能力是指各类通信联络规定、通信保障预案、信息通信保障方案是否齐全合理，通信方式协同能力，编携配装是否合理。

方案是否完备：方案齐全且合理为优、方案不齐全或不够合理为良（二者只有其一）、方案不齐全且不够合理为中、方案不齐全或不合理为差。

通信方式协同能力：按照任务地域环境及任务需要，科学选用多种通信手段，确保重点、兼顾全局，做到此断彼通，进而保证重点方向通信畅通、行动分队通信有效。能够做到手段多样、通信畅通的为优，仅做到通信畅通的为良，做到手段多样但通信不够畅通的为中，其他为差。

编携配装情况：编携配装充足且合理为优、不充足但分配合理为良、分配不够合理为中、其余为差。

1.1.3 协同能力

协同能力是指我方与战区、公安等协同单位的通联能力。主要考虑与友邻的传输手段是否多样、效果是否达到预期、演练是否经常。

协同手段：与友邻协同手段4 种以上（含4 种）为优、3 种为良、2 种为中、1 种或没有为差。

与友邻通信效果：通信效果好为优、能实现部分（一半以上）通信手段的联络为良、能进行通信联络为中、其余为差。

演练情况：每年8 次以上为优、5～7 次为良、2～4次为中、1 次或没有为差。

1.2 通联能力

通联能力是指运用通信载体实现信息传递的能力，是衡量无线通信能力的主要指标，分为短波通信效能、超短波通信效能、卫星通信效能、动态勤务系统效能。

1.2.1 短波通信效能

短波通信是利用波长10 m～100 m、频率3 MHz～30 MHz 的电磁波进行无线电通信的一种通信手段，也是唯一不受网络枢纽和有源中继体制约的远程通信手段。短波传播的主要形式为地波或天波传播，受地形、地物的影响较小，其特点是覆盖范围广、远程通信能力强、运用模式多样、通信成本较低。短波通信是保障指挥部之间及主要行动方向通信的重要手段，其三级指标有：报话务员业务能力、装备技术性能、通信环境、短波频谱管理。

报话务员业务能力：短波电台的应用对操作者的业务水平要求比较高，其短波通信效能与频率选用、电台位置选择、天线架设方位、架设标准以及通信方式的选用都有着较大的关系。

装备技术性能：短波通信技术主要有自适应技术、短波通信电子防御技术（以短波扩频通信技术为主体，包括短波跳频和自适应跳频技术）等短波信道技术，调制解调器、差错控制技术等短波通信终端技术以及短波通信设备数字化、网络化技术；另外，采用高质量、强方向性的天线，也可以大大节省发射机的功率或降低对接收设备的要求，提高抗干扰性。因此，装备技术性能的高低，将直接影响短波通信的质量。

通信环境：包括季节更换、昼夜交替、气候变化、经纬度变化等因素以及地形环境、电磁环境，极大程度的影响建链能力及通信质量。

短波频谱管理：按照国际规定，每个短波电台占用3.7 KHz 频率宽带，而整个短波频段可利用的频率范围只有28.4 MHz（1.6 MHz～30 MHz），通信空间十分拥挤。同时由于天线性能、电台型号、通信方式以及通信环境等因素的影响，实际工作中能够使用的信道资源更少，而分配到武警旅团级单位的资源更是非常紧张，所以，短波频谱的管理将直接影响短波无线电的正常使用。

1.2.2 超短波通信效能

超短波通信一般是利用30 MHz～300 MHz 的无线电波传递信息的通信，相对短波来说，整个超短波的频带宽度为270 MHz，通信频带较宽，传输信号稳定，主要用于通话，亦可用于传递图像或数据等。在遂行任务中，超短波电台是数量最多、使用最为频繁、跨越指挥层级最多的通信装备。其三级指标有：操作者业务能力、装备编配情况、通信环境、组网能力。

操作者业务能力：掌握和使用超短波电台的人员80%以上为非通信专业人员，操作者如操作不熟练或不正确（如长时间按发射键或按发射键后未停顿1 s 通话等），容易造成通信信道无法正常工作、通信效果不佳等情况，所以，操作者的业务能力将直接影响超短波电台的效能发挥。

装备编配情况：超短波电台装备主要分为手持台、基车台以及转信台，手持台小巧便携，简单易用，但发射功率低，单台通信距离大约3 km～5 km；而基车台功率有所提高，通信距离加大，但便携性、易用性方面不及手持台；转信台发射功率较大，通信距离约30 km～50 km，但由于设备体积相对较大，携带及开设不够便捷。根据实际任务，理想状况下是可以实现指挥所到单兵的直接指挥，根据超短波电台的配备情况可以进行如下评定：可以配备至小组或单兵为“优”，可以配备至班为“良”，可以配备至排为“中”，不能满足以上配备为“差”。

通信环境：超短波短距离传输信号较好，但因超短波电台功率普遍较小、且波长较小，受高山及高大建筑物等地形地物影响大，电磁波通过山岳、丘陵、丛林地带和建筑物时，会被部分吸收或阻挡，且极易受到其他电磁信号干扰，使通信困难或中断。根据实际通信效果进行如下判定：传输距离≥3 km 且通话清晰为“优”，1 km≤传输距离＜3 km 且通话清晰为“良”，传输距离＜1 km 且通话有轻微杂音为“中”，传输距离＜1 km 且杂音较大为“差”。

组网能力：使用频率与友邻、公安的频率有部分邻近重叠，且在任务行动中我方根据行动方向不同通常划分几个不同频道，这就给科学选用频率频道提出了较高要求。同时，科学组网可以合理利用指定的频道，借助手持台、基车台以及转信台等设备的科学搭配，增大通信距离，扩大通信容量，同时也可以进行专向指挥，清晰指挥关系，从而避免各指挥网之间的相互干扰。

1.2.3 卫星通信效能

武警卫星通信网具有全时空、全地域、大容量、机动性强等独有的特性，且具有很高的安全保密性能，可实现话音业务、电视会议、高质量图像传输、数据广播业务和IP 数据业务等多种业务传输，同时也是执行任务的保底通信手段。其三级指标有：卫星操作员业务能力、装备技术性能、通信环境、频谱管理能力。

卫星操作员业务能力：虽然现在很多卫星设备都搭配了“一键对星”天线，但卫星通信设备站型多，设备构成复杂，故障多样，从卫星搭设、入网联通、退网撤收再到对于一些故障问题的排除都对操作者提出了较高要求。

装备技术性能：卫星通信装备主要有4 类6 种站型：固定站（中心固定站/ 总队固定站）、车载站（枢纽指挥车、综合指挥车、综合通信车）、便携站和背负站。固定站是1 种建设完成固定不动的卫星站，它负责卫星网与地面网的互联互通，起着关口站的作用，能够实现业务通信和网络管理两个方面的多种功能；车载站的本质是将卫星通信设备安装在机动车平台上的1 类卫星站，配置有天线自动跟踪设备，可以在运动中实现图像实时采集与传输；相比于前两种站型，便携站和背负站设备集成度高、技术先进，具有体积小、重量轻、功能强等特点，可以解决大量分散用户之间的保密话音通信、保密图像通信。如此多的卫星通信站型，都有着各自的特点，甚至1 种站型选用什么类型的天线，也会直接影响卫星通信系统的效能。

通信环境：影响卫星通信的主要因素有：地形地物、电磁干扰、空间干扰（邻星干扰、相邻信道干扰）、自然干扰（雨衰、日凌、电离层闪烁、卫星蚀）等，这些因素对卫星通信质量有着较大影响。

频谱管理能力：卫星通信射频部分工作在Ku波段（14.00 GHz～14.50 GHz、12.25 GHz～12.75 GHz），部分工作在L 波段（950 MHz～1 450 MHz），通过网管系统对卫星转发器信道和功率资源进行管理，从功能上将信道分为：控制信道、窄带业务信道、宽带业务信道。每种信道具备不同的功能，担负不同的任务，更是应用于不同的通信保障背景。

1.2.4 动态勤务系统效能

根据近几年通信技术的发展以及职能任务需要，武警部队充分发挥军民融合优势，引入可视化指挥调度平台、4G 图传终端（手持、车载）、执勤记录仪、高清布控球等4G 动态勤务设备，构建4G 动态勤务系统，丰富了通信手段，提高了通信能力。动态勤务系统能实现高速移动条件下实时语音、数据、视频无线传输，具有图像质量高、语音质量好、通信距离远、安全保密性较强等特点；但是其通信质量受运营商基站信号影响较大。其三级指标有：操作者业务能力、设备编配情况、通信环境、平台管理能力。

操作者业务能力：掌握和使用各类4G 终端的人员大部分为执勤人员而非通信专业人员，操作者如操作不熟练或是操作不正确，可能会导致语音通话不畅或是视频效果不佳等情况，将直接影响通信效果。

设备编配情况：主要是判定4G 动态勤务设备数量能否满足执勤任务的多样化需要：满足任务需要且有15%的机动数量为优，满足任务需要但机动数量不足15%为良，基本满足任务需要为中，不能满足任务需要为差。

通信环境：受周围运营商网络、电磁环境、建筑物的阻碍以及自然环境等因素影响。此外，在人员密集区域（如重要会议场所）网络易堵塞，通信质量也会受到影响，差的网络环境可以使4G 终端设备无法正常收发信号。

平台管理能力：一方面是可视化指挥调度平台可以根据需要划分群组，应用于不同行动方向，清晰指挥关系，进而避免各指挥网之间的相互干扰；另一方面，平台受接入带宽影响，对4G 终端设备的开机数及语音、视频通话的并发数都有一定的限制，如超出限制，可能会让平台运行不畅甚至陷入瘫痪，故此，平台的容量及终端的使用状况将决定整个平台能否顺畅运行。

1.3 预备能力

预备能力是指建立通信预备队以及通信抢修队，并预留一定的通信装备，以应付通信联络突然出现的各种情况，从而力争主动，力避被动，保持通信联络持久性和不间断。预备能力是保证通信保障顺利实施的关键指标，其二级指标有：人员储备能力、预留装备情况、装备维修能力。

1.3.1 人员储备能力

通信预备队，就是在保障当前通信联络任务的前提下，掌握和控制一定数量的人员，适时机动，以应付突发情况。要求人员军政素质过硬、一专多能，数量上一般为现有通信编制的15%～20%。影响因素有：通信预备队人员数量情况、人员搭配情况及人员业务水平。

1.3.2 预留装备情况

预留通信装备是在全面组织的基础上，装备技术要求性能良好、适应野战要求、便于机动、并能与现行通信系统兼容使用。影响因素有：预留装备数量是否充足、质量是否完好、装备能否快速投入使用等。

1.3.3 装备维修能力

通信装备使用中不可避免的会出现故障或是损坏，影响正常通信，这就要求通信维修人员及时进行维修，重新投入任务中。主要影响因素为：维修人员的维修能力以及装备零配件是否充足、返修率的高低。

2 建立评估模型

目前，国内外建立的评估方法有数百种之多，这里对于常用的一些效能评估方法进行分析。表1概括了几种常用效能评估方法的特点和使用范围。

表1 几种常用效能评估方法的特点和适用范围

评估模型以评估方法为依据，尽可能建立具有直观、可理解、可拓展的评估模型。在层次化结构的指标体系模型建立之后，将评估目标分解成多个互不相关的指标，并利用层次分析法（AHP）计算相应权重，最后用模糊综合评价法实现对总目标的评估。

2.1 确定指标权重

指标权重是指评估对象各个指标在整体中价值的高低和相对重要的程度以及所占比例的大小量化值。指标权重的确定也是效能评估的关键点，运用层次分析法和1～9 比例标度法（如下页表2），结合专家组意见，构建各指标重要程度两两比较矩阵，然后根据权重求解方法计算各评价指标的权重值，并进行一致性检验。

表2 比例标度法

1）通过专家对两两指标间的重要程度进行比较，可构造判断矩阵如下：

其中，aij表示第i个因素相对于第j个因素的比较结果。

2）将A中每一个列向量归一化得到：

3）归一化：

4）计算Aw

5）计算最大特征根

6）为保证结论科学合理，对构造的判断矩阵进行一致性检验。一致性检验步骤如下：

Step 1 计算一致性指标：

Step 2 查找平均随机一致性指标RI，如表3 所示。

表3 平均随机一致性指标

Step 3 计算一致性比例：

Step4 当CR＜0.1 时，则该矩阵有满意的一致性；否则，重新修改矩阵中的元素，直到满意为止。

根据专家组意见，得到A 的判断矩阵：

进而可求出相应权重向量w=（0.591 7，0.333 2，0.075 1）T。

经过计算，该判断矩阵完全满足一致性检验要求。

同理，根据专家组意见，可得出判断矩阵B1、B2、B3、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10（此处不作体现），以此再得出相对应的二级指标权重w1、w2、w3以及三级指标权 重w11、w12、w13、w14、w15、w16、w17、w18、w19、w20。各指标相对上一级的权重结果如下：

经过计算，以上判断矩阵均完全满足一致性检验要求。

2.2 模糊综合评价法原理

2.2.1 选择评估专家

在对无线通信系统进行效能评估时，评估专家应包括单位领导（通常为参谋部首长）、专业人才（信息通信科业务熟悉的参谋）以及技术骨干3 个方面的人员，避免片面单一。

2.2.2 设立评语集

评语集是评估专家对评估对象可能作出的各种评价结果组成的集合，用V来表示。根据研究对象的实际，共设4 个评语，评语集V=｛v1，v2，v3，v4｝T=｛优，良，中，差｝T。其中，评估等级（百分制）如表4所示。

表4 评估等级

2.2.3 确定专家评估意见

将专家给出的评测结果进行汇总，利用算数平均法处理，形成三级评价指标的评价矩阵R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34。

2.2.4 一级综合评估

引入公式：

可计算出10 个二级指标的评价向量。

再由：

计算出一级指标的评价向量。

2.2.5 综合评估

根据上一步骤可以表示出评估对象的评价矩阵，引入公式：

从而根据隶属度最大原则作出评价。

3 无线通信系统效能评估实例

根据以上模型，以某机动支队在担负某城市重大活动安保任务的实例来进行评估。我们设立了由10 位专家组成的专家组，根据此次任务的通信保障实际进行评测打分，如表5 所示。

表5 专家组对通信指挥能力各因素打分

根据表5，可以得出10 位专家分别对评估因素D1的评价：

进行算数平均可以求出：

同上，可以求出：R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34（限于篇幅，这里不做体现）。

根据式（1），可以求出二级指标Ci的评价向量Ci'：

再根据式（2），求出一级指标Bj的评价向量Bj'：

最后，引入式（3），求得：

向量A'中各值分别表示无线通信系统效能在各评估等级上的隶属度，为了数据的直观形象，本文采用具体分数来描述评估结果。在征询专家意见的基础上，把评估等级的计算分值确定为：优-95、良-85、中-70、差-45。进一步选用加权平均法，对得到的综合评价结果A'进行处理，得到最终评估分数S。

因此，该支队在任务中的无线通信系统效能评估最终得分是80.24 分，为良好。

4 结论

本文构建了武警部队无线通信系统效能指标体系，并采用层次分析法以及综合模糊评价法进行评估，最终结合任务实例验证了方法的可行性。通过计算过程以及最终结果来看，该支队在无线通信系统的通信指挥能力建设方面良好，但是协同能力较为薄弱；通信装备操作使用较为熟练；但在与友邻通联方面，演练不经常；保障能力方面仍有很大不足，预备队人员数量不足、选拔较为随意，不能遵循素质过硬、一专多能的原则，在通信装备的维修上有很大欠缺，严重缺乏相关专业人员。另外，通过对比4 种无线通信手段可以发现，动态勤务系统建设较好，在城市区域内执勤发挥作用明显，而受城市环境影响，超短波通信手段通信效果不够理想，而短波、卫星通信作为指挥所重要通信手段，通联效果较为稳定；分析得出，每一种通信手段都各有它的局限性，也有着各自的适用环境，单独靠一种通信手段想实现全时通全域通是不现实的，在保障任务过程中，要根据任务实际，综合运用多种通信手段，实现此断彼通、互为备份的通信保障。

此次实例评估很有代表性，反映了该单位在遂行任务中无线通信保障的短板弱项。通过科学的评估手段，我们找到了提高无线通信系统效能的关键点，为部队抓好无线通信系统建设提供了指导性意见，为如何保障好执勤战斗任务中的指挥高效提供了指导建议。