重大地震灾害现场消防应急通信体系建设

■ 刘红达 山东省消防救援总队泰安支队特勤大队二站

重大地震灾害现场环境极为复杂，因此灾后救援常采用多体制协同联合作战，这便考验消防应急通信体系能否实现多方联动通信。如2008 年汶川地震，由于抢险救灾过程中通信网络中断，导致指挥中心与一线救援部队失联，严重影响救援任务的组织开展。本研究以重大地震灾害为背景，深入探究灾害现场如何构建应急通信体系，从而确保救灾部队指挥通道信息不间断，提高震后“黄金救援期”的作战能力。

一、地震对灾害现场通信的影响

（一）信号堵塞严重

在发生重大地震灾害后，在初期通信未中断前，会产生大量呼叫电话，且具备持续性特点，通信设备长时间满负荷运转超出本身信息承载量，从而出现设备异常通信中断。主要表现为灾害现场无信号，外部电话无法呼入。除此之外，网络信号也因信号中断无法连接，即便畅通上传速度也无法达到峰值水平，且伴随网络延迟。

（二）机房基站完全瘫痪

重大地震灾害后，城市电力设施遭受损毁，灾害现场电力持续性中断，通常情况下，信号基站在停电状态下会自动启动备用电源供电，但备用电源电力有限，只能维持短期通信需求，且满负荷运转会进一步加大备用电消耗，因此灾害现场的消防救援部队通常会采用350M 无线通信建立临时通信系统，实现短距离语音交流，且耗电量较少。但基站电力一旦瘫痪，无线通信也会受牵连，通信网络会产生较多盲点，给后期的救援造成巨大影响。

（三）信号中断

重大地震灾害往往伴随着大范围的基建设施崩溃情况，信号中断是首先面临的问题。究其本身原因主要是信号传输过度依赖光纤电缆，但这类信号传输介质较为脆弱，在遭受剧烈外力冲击时易产生损坏，且检修难度高、维修周期长，在大范围灾害环境中难及时恢复。

二、重大地震灾害现场通信体系建设环境分析

（一）时间地点无法确定

通常重大地震灾害产生时间随机、突发性强、难有效预测。为有效应对地震灾害后的信号中断情况，加强通信系统的应急反应能力并完善体系建设极其重要。地震灾害发生后，早一步建立通信体系便能早一步对外传送灾区灾情，唯有早做反应才能为后续的救援工作提供完整的灾情与物资需求信息。

（二）网络破坏程度不稳定

重大地震灾害事故往往会改变震源环境，延伸出许多阻碍救援的困难因素，因此完整且稳定的通信保障是应对灾区现场复杂情况的有力保障。频繁的灾区资源与人力调动完全依赖于应急通信体系，唯有确保应急通信体系的高强度与稳定性，才能完成信息的高质量传输，如此才能在瞬息万变的灾害现场及时作出反应。

（三）通信容量无法预测

地震灾害的突然发生会催生大量呼出与呼入信息流，由于通信流量的突然暴涨，会堵塞宽带，造成宽带流量紧张。除这类通信突发情况外，通信公司也无法快速筛除非官方通信以减轻网络压力，在此情况下如120、110、119 等救援电话无法接通，严重阻碍灾情救援进程。

三、地震灾害现场通信体系组建方式

（一）三级组网方式

三级网共分为一级、二级、三级三个部分，一级管网属于覆盖网，主要负责灾区的远距离信息传输，依靠350M 通信设备以及集群电台收发信号，同时也支持POC对讲设备。二级网主要支撑救援现场的指挥通信网络，实现指挥人员与救援人员的无线通信，主要依靠350M电台以及双频350M 电台，而搭建双频电台还另外需要中转信台的支撑，从而实现远距离信息传输。三级网主要支撑救援队伍的内部通信，主要实现短距离单频通信。

（二）集成通信方式

在重大地震灾害事故中，支撑远距离通信的基建设备往往易遭受破坏，导致远距离通信中断，灾区救援人员无法与远程指挥中心建立联系，而相关指挥人员也无法第一时间赶赴灾区现场，在灾区急需将第一手灾区情报向外传递的情况下，一级组网体系需要重新确立。即通过微型通信网络展开短波通信。

四、重大地震灾害现场消防应急通信体系建设

（一）350M 无线通信体系

1. 业务平台：通过通信体系中的综合业务平台实现人员与资源调度，同时开展语音、定位、短消息业务的整合。

2. 核心网：350M 无线通信体系的集群系统核心由演进的管理模块、核心网关、用户服务器、集群控制模组以及集群媒体模组搭建而成，且在不损耗自身核心网带宽资源的情况下实现1.4G 政务网、PDT 系统等核心网的功能融合。

3. 基站：350M 通信体系基站应用BBU+RRU（基带处理单元+ 射频拉远单元）架构。BBU 和RRU 的载体为光纤网络。华为公司为消防目前应用的主流频段研发了350M、340M 一体化基站。并且基站支持LTE、SUL、PDT 技术，并且可以实现350M、340M 双频段互联，真正实现宽窄频段的有效融合。与此同时，BBU 还能同时支持1.4G 频段RRU。

4. 终端：根据灾区实际需求不同，终端可根据救援队伍实现手持台、车载台、CPE、数据终端等设备通话。针对350M、340M 双频段，华为公司为此频段研发了手持终端设备，并且用时支持350M/340M/1430M/1447M及公网全频段。

（二）POC 无线对讲通信体系

1. 短波通信

POC 无线对讲设备在重大地震灾害现场起到了重要的信息交互作用。而短波通信作为POC 对讲设备的重要功能，其在应急通信体系中占据绝对重要地位。短波通信通常频段设置为3MHz ～30MHz，支持的通信距离为10 ～100 米。与其他通信手段相比，短波通信的信号传输速率低且语音存在失真问题。但在恶劣地质灾害环境下，当区域通信设备瘫痪时，依然可以通过短波通信的方式实现短距离信息渠道搭建，可作为后续通信体系搭建的补充单位，确保灾害现场有至少一种通信手段可以使用，从而为后续救援工作的开展提供通信保障支持。

2. 应急通信指挥车

应急通信指挥车作为支持通信设备的移动中转站，可将卫星、计算机网络等多种信号进行融合互联，进而组建区域性移动通信网络，此网络可配合短波通信组建临时指挥中心，对一定范围内的救援力量发挥指挥效能。

3. 自组网通信技术

自组网通信技术可充分发挥终端路由转发功能，在重大地震灾害地区基础通信设备被破坏的前提下展开自组网通信服务。在通信车以及短波通信技术加持下，通信终端可视情况移动，及时根据灾情变化实现不同需求的通信指挥功能，与此同时任何通信节点出现故障，自组网的其他节点依旧能够实现正常的通信功能，具有较强的抗毁性。在地震灾害现场，救援技术人员可利用移动卫星通信设备与地面光缆配置通信节点，从而以最快速度将灾区现场图像、灾情情况回传给指挥所。

（三）短波通信体系

1. 多网系融合设备的配备

为进一步解决短波通信的单一化问题，并强化短波通信体系的可靠性与稳定性，在必要阶段可融合多网系统设备，通过多网系统框架将短波通信设备与有线设备、卫星设备以及超短波设备进行体系化结合，通过多模组通信网络的搭建，实现短波通信手段的延伸与拓展，进而强化灾区现场的指挥调度能力。多网系融合系统通信示意图见图1。

图1 多网系融合系统通信示意图

2.网络遥控设备的配备

由于短波发射电台在工作过程中会产生较大辐射，长期运转可能会对周围人员和设备造成危害，为避免辐射对正常救援指挥行动开展的影响，可搭配网络遥控设备混合使用，如图2 所示。通过网络遥控设备可将短波电台的天线搭建在距离较远的位置，从而消除辐射对周围人和设备的影响，同时在两者相连后，可通过通信光缆将控制信号与音频信息快速传送至指挥中心，技术人员可远程对短波电台进行控制，提升设备效率及安全性。

图2 远端架设电台示意图

（四）大型专用卫星通信网络体系

一线救援部队可通过便携式数字集群基站在救援现场快速搭建PDT 信号覆盖区域，通过无线网格网络扩大PDT 信号覆盖面积，救援人员则大范围配备手持PDT 终端信号接收设备实现语音交流。之后可建立LTE 基站提供长期信号服务，一线救援人员则通过手持LTE 终端设备展开音视频通信，LTE 信号的覆盖面积相对于PDT 信号要小一些。PDT 与LTE 基站的投入使用均需要外网的支持，在卫星通信网络体系加持下，多台PDT 终端网络需要数据带宽的支撑，一台LTE 终端传输一次语音大约需要1Mbps 带宽，倘若配3 台LTE 终端，卫星通信网络就需要提供3Mbps 以上带宽。而在此需求下传统Ku 频段卫星难以达到带宽要求，而目前较为先进的Ka 频段高通量卫星则能满足通信带宽要求。

五、结语

综上所述，在重大地震灾害现场，消防应急通信体系建设对灾区救援指挥起到了关键作用，在搭建应急通信网络过程中，要强化信息系统的标准化与统一化，确保灾害发生后各单位部门之间能够第一时间高效联动，通过现代化应急通信体系技术为灾害现场提供持续的技术支持与保障。总之，在重大地震灾害发生后，首要任务便是遵循统一指挥、逐级汇报的原则快速开展通信网络搭建。各部门通信保障队伍要熟练开展通信体系建设任务，明确各环节设备的使用与养护。灾害来临时明确各部门分工，从而根据指挥命令快速恢复灾害现场的通信环境。