宽窄带融合通信系统在消防应急救援中运用分析

摘要：消防无线通信是保障灭火救援、指挥调度、突发事件处理、抢险救灾等工作任务顺利、高质量完成的关键，对此，需建立起消防应急救援中各参与主体之间的联系，以保证沟通、指挥效率。本文采用宽窄融合通信方式，确保救援工作时，各类信息的畅通传输。为保证系统建设有效性、科学性，先对消防无线通信网组网的构成进行说明，深入探讨影响通信组网成形原因。分析宽窄融合通信系统基本框架与构成，在此基础上，介绍系统构建时，应用到的宽带、窄带技术，并分析系统在消防应急救援中的具体运用。

关键词：宽窄带融合;通信系统;消防应急救援;PDT

一、引言

城市化的持续推进，提高消防接警出动频率，且对灾害现场在通信方面的需求也越来越高。当前，我国消防无线通信仍缺乏健全的通信组网，影响救援现场工作信息、指挥信息传输效率，甚至出现通信混乱问题。为实现各类通信问题的有效解决，则需重视起宽窄带融合通信系统的构建与应用，为指挥、协作信息的实时传输创设良好网络环境，以此处理应急救援现场通信障碍。

二、消防无线通信组网模式

其一，消防一级网。又叫做城市消防管区覆盖网，其作用是为不同部门通信设备的良好运行提供保障，比如消防大队、消防通信指挥中心以及车载电台、消防站固定电台。此外，各级消防指挥人员作业期间应用的手持通信设备也可以在通信网络覆盖范围内加入一级网中。若所使用的通信设备为车载电台，为获得良好通信效果，则需保证一级网覆盖范围始终大于城市消防管区地理面积80%以上。在构建消防一级网时，要求其具备信号覆盖面广、传输距离远的优势。其二，消防二级网即火场指挥网。当执行消防应急救援工作时，通过运行消防二级网，可确保火灾覆盖范围内，所有消防作战人员以及消防指挥人员彼此间通信设备的良性沟通。且应急救援时，不同参与主体之间的通信也可在二级网中实现，如抢险急救队、专职消防队等。但消防二级网对无线电台有着较高的要求，应保证电台具备良好兼容性，且信号传播距离不宜过长，建设的通道数量也要适中。其三，消防三级网。又称为消防战斗网。主要使用人员为火场各参战消防中队，主要作用是建立起不同参与应急抢险人员之间的联系，包括中队前后指挥员、指挥员与战斗班长、班长与水枪手、特勤抢险班所有战斗人员。消防三级网不需要远距离信号传输作为支撑，但应用到的通信电台数量以及信号传输通道数量较多，同时，在信号传输过程中还需具备极强的穿透能力。

三、影响消防无线通信网成形原因

其一，无线通信设备昂贵。以往所运行的通信系统构成包括移动台、中继台、基地台，而集群通信系统组成有基站、移动台、调度台、控制中心等。为保证系统的运行能够从真正意义上满足消防一级网建设、使用需求，就需投入大量先进性设备，并在设备相互作用下，发挥出各通信系统运行优势，但也无疑会增多建设总成本。其二，无线通信肌理复杂。当前我国无线通信频率稀有，且又受国家全面管控的限制，导致消防专用频率资源不足。早先开展的通信工作极易出现信道不足问题，尤其是同频信号，彼此间相互干扰严重。此外，并非所有无线通信电台都能够做到相互连通，若电台标准、制式不同，还会影响电台兼容性，而相同调制方式的通信设备也无法保证有效兼容。其三，制式标准类别多样。现阶段，国内、外设定的数字通信标准有较大差别，且种类繁多，常参照的专用数字集群技术标准有DMR、TETRA、Go Ta等[1]。

四、宽窄融合通信系统设计

消防单位宽窄融合通信系统构成有宽带P-LTE基站、窄带PDT基站，融合网管、融合核心网设备、模拟常规中转台、统一指挥调度中心等，各机构的相互作用打造出消防宽窄融合通信组网方案。既能够建立起宽窄系统、专网宽带系统间的联系，实现系统通信，还可以借助公网有效补充寬窄网无法覆盖的区域，从而达到专网业务连续性的效果，促使消防应急救援工作中各类信息的快速转发与融合。

融合核心网借助多媒体融合通信（MUC）平台连通宽带、窄带系统，MUC平台是多种复杂技术的集成应用，能够对底层复杂的异构网络组网细节进行有效屏蔽，实现通信管道透明化传输，以此打破不同异构通信系统间的通信局限性，包括宽带专网系统、窄带系统、宽带公网系统等，打造出一个极具兼容性的一体化融合通信系统。

消防指挥调度系统由多个系统组成，包括公网宽带、专网宽带、数字集群、融合模拟常规等系统，且各系统之间能够有效连通，实现对消防应急救援现场的远程、实时指挥，并对工作人员进行跟踪调度与管理。指挥调度系统的运行可统一指挥多模终端用户以及PDT终端用户，系统具有组呼、单呼等功能模块。

融合网络管理系统可连接起宽带系统与窄带系统，做到对不同终端用户的集中管理，还可对用户开组、开户、混合编组管理。此外，系统具备对设备的管理功能，并全过程监管网络中的告警信息[2]。

五、宽窄融合通信技术研究

（一）双模同号技术

智能多模终端建设时，应用到多类别技术，如窄带DMR/PDT、宽带LTE等技术，可看做成宽窄带相互融合的产品，能够建立起公网、专网之间的联系，同专网对讲机进行良好通信，也可实现与公网设备的实时沟通，还能够同时执行数据业务、语音业务。多模终端主要功能是接入宽带公网对讲系统以及PDT窄带系统，具体操作如下：在不同系统中接入相同号码，系统可对业务类型进行细致分析，依托于分析结果，自动呼叫相对应的终端，无论终端设置于宽带亦或是窄带系统，均能够保证终端号码的唯一性。

针对窄带系统未覆盖区域，可借助多模终端来对不同部位窄带信号的强弱情况进行精准检测，并实现网络的自动切换，确保信号传输活动能够在网络覆盖范围广的区域内执行，增强应急信号传输畅通性。此外，多模终端具备极强的数据传输功能，为消防应急救援人员作业提供可靠、及时的数据支持，实现对应急救援工作的快速处理。采取双模同号双通的策略，可使多模终端所拥有的宽窄融合优势充分发挥，以此达到各系统间语音信号相互对接的效果。其中，谈及的双模同号双通策略如下：多模终端使用一个号码，接入到窄带系统;多模终端的注册主要有两项内容即多媒体业务注册、语音业务注册;当终端被设置在仅有窄带信号，没有宽带信号的区域时，终端只能够在窄带系统中注册语音业务。但若设置于兼容宽带与窄带的区域，需在宽带系统中注册多媒体业务，而窄带系统中注册语音业务;终端位于纯宽带区域时，应在宽带系统中同时注册两项业务。

（二）宽窄互通加密技术

语音各终端的加密主要指宽带终端、双模终端、窄带终端相互连通并传输语音信息时，会将信息内容转化为密文，再传输至各终端内部，这一过程中，不涉及解密的环节，可实现对语音信息的有效保护，而在解密时，系统、网络均不参与，二者的职能只有信息透传。通常来说，端与端加密时常用的加密方法有两种即软、硬加密方式，其中，软加密系统构成包括加密Lib库、MDM服务器、密钥加载客户端。双模终端在库的帮助下加密、解密音视频信息，再由宽、窄带系统透传已加密的信息，利用客户端将信息传输至服务器，最后由服务器遵循终端管理策略将信息下发给各终端。硬加密系统由MDM、加密TF卡、密钥管理系统组成。具体工作流程如下：将加密TF卡插入到双模终端中，以此加、解密宽带音视频，再由宽带系统透传加密后信息。密钥管理则利用密钥管理系统中的加密策略实现密钥的实时更改，通过移动终端管理系统将最终密钥下发至终端TF卡上，便于密钥创建、删除等操作的执行[3]。

六、消防应急救援中宽窄带融合通信系统的实际运用

（一）系统应用实例一

为实现消防应急救援的快速响应，保持救援现场与指挥中心信息的畅通，全面提升指挥员指挥效率，洛阳消防支队便应用宽窄带融合通信系统。救援时，采用两种沟通方式即公网对讲、应急自组网对讲，并建立起无线局域专网，以此增强救援现场通信畅通性，还可在系统以及先进通信技术的帮助下，借助公网GSM链路实现指挥中心与救援人员之间的实时沟通。实际作业时，两条链路可以相互补充，并在融合通信平台的支撑下，达到互联互通的目的，将现场视频、语音信息快速、完整地传输给指挥作战中心。

若在救援时只需传输语音信号，可以运行窄带数字无线自组网，其优势表现为不需借助通信网络以及其他外部设备也可实现信息的有效传输，同时，还能在全地形状况、全天候下使用。系统运行中，使用的每台通信及辅助性设备均可视为通信工具，也是通信中继，采用无线多跳自组网的方式为灾害现场作业人员提供易拆易建、安全可靠、即用即通的语音通信组网覆盖，即使是在较为复杂的救援条件下，也可保证语音通信质量。如果救援过程中，通信设备发生故障，系统可在第一时间自主完成可连接设备的搜索与组网，还能够结合现场实际情况实现局域网的灵活组建。同时，各类型组网如树状、链状、网状组网均可以灵活部署，从而构建出随需而动、随欲而通的语音通信网络。该系统也可被用于复杂特殊环境的应急救援工作中，如野外山区、地下车库、楼宇密集等区域，并获得良好通信效果。

（二）系统应用实例二

沈阳消防研究所将消防救援局重点攻关项目“城市灾害事故现场消防通信技术及系列装备研究”作为依据，秉持新旧相容、宽窄融合、公专互补基本原则，实现对消防应急救援现场通信组网的快速建设与完善，同时，还将通信信号覆盖到多个盲区，达到跨网络、跨频段、跨系统互联互通的目的，并从根本上解决实时通信指挥调度难题。运行的消防宽窄融合通信系统构成包括宽带与窄带自组网基站、前和后指挥调度终端、消防单兵融合通信终端，被应用于大范围消防应急救援现场中，实现对现场应急通信的全天候保障。系统的使用实现了现场信号覆盖设备、融合互通设施、后端融合通信平台等多设施的互联互通、快速部署、全面融合，以此解决应急抢险、灭火救援、人员搜救工作中遇到的数据、语音、视频信号低效率、缺失性传输的问题[4]。系统具体构造如下：2台宽带、窄带自组网基站、1台车载型宽带自组网基站、10台融合通信终端、1套音视频通信调度平台软件、1台服务器与交换机、1台防火墙。系统具备多方面的功能：可实现宽窄带专网信号快速、大范围自组网覆盖，还能达到不同网络彼此间融合互通的目的，包括专网、公网、集群网络、常规网络。同时，应急救援现场生成的视频信息能够在第一时间回传给消防指挥中心，并由指挥人员对各类通信资源进行集中、可视化调度，还可全面融合单兵音视频通信。

宽窄带融合通信系统以及所配置设备均达到防尘、震动、防水、跌落检验标准，并配有无线电发射设备型号核准证、PDT入网检测报告等，已在当地消防应急救援工作中使用，并获得较为理想的通信效果。

（三）系统应用实例三

1.消防无线专网运行缺陷

上海消防应急救援指挥中心运行的无线调度系统构成为“350M模拟+Tetra+公网图传”，而350M模拟无线专网运行时间长达10年，设备老化严重，且频率利用率低，只能够实现语音信号的传输。此外，系统最初设计时，由于科技仍存有较大限制，因此，系统缺乏先进通信技术作为支撑，影响系统运行效率以及通信效果。同时，系统所使用的网络与市民处于相同局域网，致使系统运行整体稳定性较差。

现决定对无线指挥调度系统进行改良，科学融合PDT技術与通信技术，以此增强语音通信的可靠性，还赋予系统终端定位功能，支持基于地理位置的调度。能够同时接收到不同作业区域的音视频信息，并保证信息的安全性[5]。

2.宽窄带融合通信系统建设

基于PDT打造的宽窄带融合通信系统运行频点为350M，作业模式为集群同播，实际建设时，针对各PDT基站设置6个频点，其中1个为控制信道+定位上报信道，其余频点为业务信道。为不同编组分配相应的优先级，以保证消防指挥中心调度信息的畅通性。现如今，上海已建设有105个基站，实现网络的全范围覆盖，并有继续扩建、完善趋势，实现现有模拟通信网络向数字网络的转型。LET网络为1.4G，计划建设3000余座，现已完成2000座，其余基站仍在建设中，只要终端设备支持LET制式，在缴纳运营商服务费后便可投入使用。

350MPDT基站的特点主要表现在三方面：其一，SDR基站可同时兼容MTP、PDT;其二，在宽窄带融合通信系统的支撑下，可实现MTP、PDT业务的充分融合，并达到系统级统一指挥到单站互通混编;其三，将模拟集群业务迁移至系统中，实现模数的平滑过渡。

PDT基站与核心网优势如下：PDT基站覆盖范围广且灵敏度高，基站安装时较为灵活;高度集成的电信级核心网可起到电信级交换容量的作用，能够为超过百万的运营商网络提供服务;支持分布式安装，无信号损耗，基站覆盖范围广。与以往运行的基站相比，PDT基站使用缆线长度可超过30km，而在信号传输过程中，既能够保障传输效率与质量，还不会造成过多损耗。核心网运行服务器体积较小，方便安装，且性能良好;二次开发接口较为完善，可同时连接指挥调度平台、接处警平台、应急救援任务管理平台;支持LET宽带集群系统与PDT窄带系统互联互通，还可对各系统进行统一调度与管理;有效结合5G公网、LET专网、PDT专网，实现应急救援现场信息的实时备份与传输，确保无线通信畅通。

七、结束语

消防通信的工作职能是为应急救援作战指挥信息的完整、快速传递提供保障，是应急救援工作中的重要组成。现如今，火灾事故现场环境越发复杂，增大消防救援工作开展难度，且不利于各救援小队与指挥中心的实时沟通。对此，就需打造宽窄融合通信系统，并将其科学、有效应用于救援工作中，确保灾害现场通信信号的畅通，还可实现现场图像、语音的传输，为指挥中心决策的制定提供可靠参考。

作者单位：史洋    枣庄市消防救援支队

参  考  文  献

[1]马志伟，孙岩.警用无线宽窄融合通信应用研究[J].数字通信世界，2021（02）：31-33.

[2]许炜，曾凡海.基于宽窄带融合技术的融合通信系统及其在移动警务中的应用[J].警察技术，2019（02）：11-13.

[3]祁正达.公安无线专网的宽窄带融合[J].计算机与网络，2020，46（12）：1.

[4]谌德军，孙志昆，姚怡，等.便携式宽窄带融合卫星通信终端在应急通信的应用及实践[J].卫星应用，2021（12）：5.

[5]张成斌.基于宽窄融合的无线统一调度系统设计和实现[J].计算机与网络，2020，46（3）：4.