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四大应急通信系统手段对比

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文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2014-07-01 17:10:00

 

 信息时代,通信已经成为人们工作、生活中不可或缺的重要组成部分。尤其在重大自然灾害发生时,更加凸显出通信的关键作用。作为和水力、电力一样的重要基础设施,通信是报告灾情、组织实施救援必不可少的技术手段。可以说,保障灾难发生后的通信畅通,就是保住了灾区救援、尽量降低灾害损失的生命线。
 
  出现突发性紧急情况时,综合利用各种通信资源,保障救援、紧急救助和必要通信所需的通信手段和方法,被人们称作“应急通信”。应急通信并不是独立存在的新技术,而是很多技术在应急方面的特殊应用。面对不同的紧急情况,需要的应急通信技术手段也不尽相同。
 
  一个完整的应急通信过程通常涉及应急指挥中心、公众通信网/专用通信网、现场三个关键环节: 公众通信网/专用通信网是应急通信的网络支撑,用于紧急情况报警、应急指挥中心与现场的通信连接等; 应急通信现场要保障指挥通信,通常以无线方式为主,使用集群、卫星、应急通信车等技术手段,快速部署通信网络,提供通信保障。
 
  就地震、水旱等自然灾害来说,首先要做的一般就是通过应急手段保障指挥通信; 同时,对自然灾害可能引发的通信网络本身故障造成的通信中断,需要启动应急预案,利用各种管理和技术手段尽快恢复通信,保证用户正常使用通信业务。在通信恢复后,需要保障重要通信和指挥通信、应急指挥中心与救援现场间的通信畅通; 及时疏通灾害地区通信网的话务量,防止网络拥塞,保证正常使用; 此外,可通过互联网、短信等通信方式及时向外发布信息。
 
  下面先容几种常用的应急通信技术手段。
 
一、卫星通信
 
  卫星通信是地球站之间通过通信卫星转发器所进行的微波通信。面对地震、台风、水灾等自然灾害,卫星通信能够发挥不可替代的重要作用,在陆地、海缆通信传输系统中断,以及其他通信线缆未铺设到之处,它能帮助人们实现信息传输。由于受自然条件的影响极小,因此卫星电话等通信手段可以作为主要的救灾临时通信设备。
 
  卫星通信工作在微波波段,主要用于长途通信,利用高空卫星进行接力通信。
 
  通信卫星通常可分为同步通信卫星和非同步通信卫星。其中,高轨道同步通信卫星是运行在约36000km上空的静止卫星。位于印度洋、大西洋、太平洋上空的三颗同步卫星,信号基本可以覆盖全球。卫星的高度高,要求地球站发射机的发射功率也要大、接收机灵敏度要高,天线增益高。一些覆盖一个地区或国家的通信卫星高度则可以低一些。
 
  非同步通信卫星为运行在500~1500km上空的非静止通信卫星,采用多颗小型卫星组成一个星座,如果能够实现在世界任何地方上空都能看到其中一颗星,则这个星际通信就可覆盖全球。低轨道通信卫星主要用于移动通信和全球定位系统。
 
  卫星通信的主要业务包括卫星固定业务、卫星移动业务和VSAT业务。
 
  (1)卫星固定业务
 
  卫星固定业务使用固定地点的地球站开展地球站之间的传输业务。提供固定业务的卫星一般使用对地静止轨道卫星,包括国际、区域和国内卫星通信系统,在其覆盖范围内提供通信与广播业务。覆盖我国的国内卫星包括中星1、6、6B、9、20、22号,中国鑫诺1、3号,亚洲1A、2、3S、4号,亚太1、2R号等十几颗静止卫星。
 
  在应对地震等灾害时,带有卫星地球站的应急通信车可以利用国内静止卫星的转发器,给灾区对外界的通信和电视转播提供临时传输通道。
 
  (2)卫星移动业务
 
  卫星移动业务与地面移动通信业务相似,可以提供移动台与移动台之间、移动台与公众通信网用户之间的通信。国际上目前可以使用的卫星移动通信系统主要包括两类: 对地静止轨道(GEO)卫星移动通信系统主要用于船舶通信,也可用于陆地通信,其中波束覆盖到我国的系统有国际海事卫星系统和亚洲蜂窝卫星系统; 非静止轨道(NGEO)卫星移动通信系统目前覆盖全球的只有三个—“铱星”、“全球星”和轨道通信系统。
 
  (3)VSAT业务
 
  甚小天线地球站(VSAT)系统,是指由天线口径小、并用App控制的大量地球站所构成的卫星传输系统。VSAT系统将传输与交换结合在一起,可以提供点到点、点到多点的传输和组网通信。VSAT系统大量用于专网通信、应急通信、远程教育和“村村通”工程等领域。
 
  地震中,通过临时架设VSAT网络,可以在已修复的移动通信基站或临时架设的小基站与移动交换机之间提供临时通信链路,恢复灾区的移动通信。
 
二、无线集群通信
 
  无线集群通信源于专网无线调度通信。与专网调度相比,集群调度具有共用载频、共用设施(机房、移动交换机、基站、天线、电源等)、共享覆盖区、共享通信业务、分担费用等优点。
 
  无线集群通信与公众移动电话的不同点在于: 集群通信以组呼为主,用户之间有严格的上下级关系,用户根据不同的优先级占用或抢占无线信道,呼叫接续快(300ms~500ms),且以单工、半双工通信为主要通信方式。
 
  (1)组呼为主
 
  无线集群通信可以进行一对一的选呼,但以一对多的组呼为主。集群手机面板上有一个选择通话组的旋钮,用户使用前先调好自己所属的通话小组,开机后即处在组呼状态。一个调度台可以管理多个通话小组,在一个通话组内所有的手机均处于接收状态,只要调度员点击屏幕组名或组内某个用户按PTT键讲话,组内用户均可听到。调度员可对部分组或全部组发起群呼(广播)。
 
  (2)不同的优先级
 
  调度员可以强插或强拆组内任意一个用户的讲话,且不同用户有不同的优先级,信道全忙时,高优先级用户可强占低优先级用户所占的信道。
 
  (3)按键讲话
 
  在无线集群通信中,其无线终端带有PTT(Push To Talk)发送讲话键,按下PTT键时打开发信机关闭收信机,松开PTT键时关闭发信机打开收信机。
 
  (4)单工、半双工为主
 
  无线集群通信中为节省终端电池与少占用户信道,用户间通话以单工、半双工为主。
 
  (5)呼叫接续快
 
  从用户按下PTT讲话键到接通话路时间短,但对指挥命令而言,若漏去一两个字,有可能会造成重大事故。
 
  (6)紧急呼叫
 
  无线集群终端带有紧急呼叫键,紧急呼叫具有最高的优先级。用户按紧急呼叫键后,调度台有声光指示,调度员与组内用户均可听到该用户的讲话。
 
  无线集群通信技术在正常情况下,用于公安、交通、大型企业等的通信联络; 在战争、灾难等情况下,则可用于应急指挥、调度。在抗震救灾工作中,无线集群通信可用于指挥、调度灾区的救援、医护、安置、公安、物质供应、后勤等各部门的工作,从而使灾区的抢救工作得以有序进行。
 
  目前,我国正在从模拟集群通信向数字集群通信过渡,常见的数字集群技术体制主要有基于GSM技术的HUAWEIGT800、GSM-R,基于CDMA技术的中兴GoTa,摩托罗拉的TETRA等。
 
三、地面微波通信
 
  微波通信是用微波作为载体传送信息的一种通信手段。微波是指波长1m~1mm或频率为300MHz~300GHz范围内的电磁波。
 
  地面微波中继通信具有通信容量大、传输质量高等优点,但随着光纤通信的出现,微波通信在通信容量、质量方面的优势不复存在。然而,在地震、洪水等自然灾害发生时,常常伴随着通信光缆的断裂; 这时候,微波通信就能够大显身手,通过微波线路跨越高山、水域,迅速组建电路,替代被毁的支线光缆、电缆传输电路,在架设线路困难的地区传输通信信号。另外,在修复公众网基站、架设应急无线集群基站、联通交换机之间的E1电路等方面,地面微波也可以发挥重要的作用。
 
四、无线电台
 
  无线电台在救灾过程中也能发挥重要作用,其中以城市广播为主。此外,军用无线电台和个人电台(业余电台)同样能发挥作用。
 
  通过城市FM和AM广播,无线电台可以向受灾群众传送外界的关心,同时受灾群众通过收音机也可以了解到当地的受灾和救灾状况。虽然无线电台并不能进行对讲通信,但也能间接起到灾区与外界互动的作用。
 
  通过军用和个人业余无线电台也可以进行应急通信。其中业余无线电台简称业余电台( Amateur Radio station),是经过国家主管部门正式批准,业余无线电爱好者为了试验收发信设备、进行技术交流和探讨、通信训练和比赛而设立的电台,只设收信设备者为业余收信台,简称“SWL”(Short wave listener)。目前在全世界范围约有300多万部业余无线电台,且绝大部分是个人业余电台。
 
  短波电台受自然条件影响很小,因此可以作为重要的救灾临时通信设备。短波在应急通信中非常适用: 适合县乡一级的应急通信需要,不需依靠额外的传输介质,且传输距离可达几百公里,机动性好、成本低。
 
  要建立一套全方位、立体的应急通信体系,需要充分利用各项技术的优势,针对不同需求,灵活组织协调。目前,应急通信体系建设已经在全球范围获得了各国政府的高度重视。ITU、IETF、ATIS等国际标准化组织也在积极进行应急通信相关标准的研究。我国也正式启动了应急通信相关标准的研究,针对个人紧急情况和公众紧急情况分析应急通信的需求,对紧急业务路由和定位、公网支撑应急通信、集群通信、视频监控、无线自组织、安全等各个方面进行研究。
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