裴勃生

【摘要】 ? ?近年來的消防救援實(shí)踐表明，如何在原有通信系統(tǒng)中斷的情況下實(shí)現(xiàn)短時間、有效性的通信，是消防救援面臨的突出性通信問題，也是影響消防救援活動開展的關(guān)鍵所在。本文以地震、臺風(fēng)、洪澇、泥石流等重大公共性突發(fā)事件下，消防救援隊伍面臨的通信難題為背景，提出衛(wèi)星轉(zhuǎn)公網(wǎng)信號系統(tǒng)在保障消防救援通信能力和效果方面的應(yīng)用情況，為補(bǔ)足消防救援中通信中斷的短板提供相應(yīng)的技術(shù)性思路和方法參考。

【關(guān)鍵詞】 ? ?衛(wèi)星 ? ?手機(jī)公網(wǎng) ? ?消防救援

在現(xiàn)代化的應(yīng)急救援體系構(gòu)建中，如何保障通信中斷特殊情況下的通信能力，是需要重點(diǎn)突破的技術(shù)性難題。2020年，中國移動通信有限公司提出了，在開展地震、洪澇等災(zāi)害救援中，面臨斷電、斷手機(jī)公網(wǎng)、斷路等“三斷”情況，通過現(xiàn)場布設(shè)運(yùn)營商的Femto基站，通過衛(wèi)星便攜站接入到中國移動通信主干網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害事故現(xiàn)場手機(jī)信號覆蓋的目的和功能，為被困人員報警和消防救援人員實(shí)施精準(zhǔn)救援提供強(qiáng)有力的基礎(chǔ)支持。顯然，中國移動提出的這種技術(shù)模式對應(yīng)的就是衛(wèi)星轉(zhuǎn)公網(wǎng)信號系統(tǒng)在消防救援作業(yè)中的應(yīng)用場景，而這也符合當(dāng)前我國在一些重大災(zāi)害救援中所面臨的現(xiàn)實(shí)性通信需求。

一、衛(wèi)星通信系統(tǒng)簡介

衛(wèi)星通信，是為兩個或兩個以上的地球站之間進(jìn)行信息交互與傳輸活動，提供無線電波發(fā)射或傳播的中繼站。簡而言之，衛(wèi)星通信就是地球上（包括地面、水面和低層大氣中）的無線電通信站之間利用人造衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電波，以此來實(shí)現(xiàn)兩個或多個地球站之間通信的一種通信方式。在通信方面，衛(wèi)星通信具有五個方面的優(yōu)勢，即：覆蓋區(qū)域大，通信距離遠(yuǎn);通信成本與通信距離無關(guān);通信容量較大，適用于多種業(yè)務(wù);機(jī)動靈活。當(dāng)然，衛(wèi)星通信也具有設(shè)備復(fù)雜、有時延的缺點(diǎn)。目前，按照衛(wèi)星通行的通信波段，可以將其劃分為C波段、Ku波段、Ka波段等。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)是基于衛(wèi)星通信設(shè)備的基礎(chǔ)上構(gòu)建的有機(jī)性系統(tǒng)。目前的衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要有三部分構(gòu)成。

第一，通信衛(wèi)星。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，通信衛(wèi)星通常作為無線電通信的中繼站，主要用于轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，進(jìn)而建立多個地球站之間的通信關(guān)系。

第二，地球站。地球站主要用于地面的通信，其主要有天線、發(fā)射和接受、地面通信設(shè)備、終端、通信控制以及電源等組成。目前，使用較多的地球站是移動式、固定式和便攜式。

第三，監(jiān)測管理。主要用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的通信性能的檢測與控制。

在實(shí)際的衛(wèi)星通信系統(tǒng)運(yùn)行過程中，地球站與通信衛(wèi)星之間會進(jìn)行信息的接收與發(fā)送，而衛(wèi)星系統(tǒng)的傳輸方式分為上行和下行兩種鏈路，其中上行鏈路負(fù)責(zé)向衛(wèi)星發(fā)送信號，下行鏈路負(fù)責(zé)接受衛(wèi)星信號。

就消防救援作業(yè)而言，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的應(yīng)用主要體現(xiàn)為衛(wèi)星便攜站和衛(wèi)星通信與手機(jī)運(yùn)營商結(jié)合模式在消防救援通信保障方面的應(yīng)用，而這種模式是對傳統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)優(yōu)勢的挖掘和利用，符合消防救援作業(yè)的通信保障需求。

二、衛(wèi)星便攜站在消防救援中的應(yīng)用情況

衛(wèi)星便攜站，是輕型衛(wèi)星通信便攜設(shè)備。從2008年汶川地震后，消防救援隊伍就開始大量部署衛(wèi)星電話、衛(wèi)星便攜站用于日常救援的應(yīng)急通信，主要在斷電、斷手機(jī)公網(wǎng)、斷路等“三斷”條件下，搭建網(wǎng)絡(luò)通信鏈路的作用。在通信性能方面，衛(wèi)星便攜站的體積一般比較小，且易攜帶，且具有機(jī)動、靈活、快速反應(yīng)的特點(diǎn)。同時，便攜站具有支持話音、數(shù)據(jù)和實(shí)時圖像傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)的功能，可以為消防救援工作開展提供質(zhì)量好的通信服務(wù)，通常擔(dān)負(fù)著現(xiàn)場信息收集、處理、傳遞的重要任務(wù)。

圖1是衛(wèi)星便攜站的應(yīng)用拓?fù)鋱鼍?。通過該圖可以看出，便攜站主要有指揮中心、衛(wèi)星通信站和消防救援現(xiàn)場通信終端三部分組成，這與一般性的衛(wèi)星通信站架構(gòu)相似，所不同的就是便攜站。相比于車載站而言，衛(wèi)星便攜站的機(jī)動性更強(qiáng)，其可以由單兵背負(fù)至車輛無法到達(dá)的現(xiàn)場，并且不需要復(fù)雜的搭設(shè)作業(yè)，就可以迅速架設(shè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)，這使得消防救援應(yīng)急通信業(yè)務(wù)開展的技術(shù)門檻降低了很多。同時，衛(wèi)星便攜站具有遠(yuǎn)距離傳輸?shù)墓δ埽梢詾槠h(yuǎn)地區(qū)消防救援作業(yè)提供遠(yuǎn)程、實(shí)時、直觀、準(zhǔn)確的信息傳輸業(yè)務(wù)。

三、衛(wèi)星轉(zhuǎn)公網(wǎng)信號系統(tǒng)在消防救援中的應(yīng)用探索

衛(wèi)星轉(zhuǎn)公網(wǎng)信號系統(tǒng)，是在衛(wèi)星便攜站應(yīng)用的基礎(chǔ)上，由通信運(yùn)營商提出的面向應(yīng)急救援現(xiàn)場的通信系統(tǒng)。在“三斷”的應(yīng)急救援場景下，消防救援通信人員，利用衛(wèi)星便攜站、手機(jī)運(yùn)營商Femto 基站、自組網(wǎng)設(shè)備等搭建救援手機(jī)通信信號覆蓋，為現(xiàn)場救援工作人員、被困人員等提供手機(jī)公網(wǎng)信號業(yè)務(wù)支持，使被困人員和消防救援人員可以通過手機(jī)公網(wǎng)信號系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時通信。圖2為衛(wèi)星轉(zhuǎn)公網(wǎng)信號系統(tǒng)應(yīng)用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

衛(wèi)星轉(zhuǎn)公網(wǎng)信號系統(tǒng)主要具有三方面的功能。首先，在消防救援現(xiàn)場搭建應(yīng)急救援公用通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場通信功能的恢復(fù)。衛(wèi)星轉(zhuǎn)公網(wǎng)信號系統(tǒng)具有衛(wèi)星基站的接受和傳送功能，可以為救援現(xiàn)場的救援人員與被困人員、救援人員與救援人員、救援人員與指揮中心之間搭建實(shí)時信號傳輸支持。其次，輔助消防救援決策。由運(yùn)營商開發(fā)的衛(wèi)星轉(zhuǎn)公網(wǎng)信號系統(tǒng)在FEMTO基站側(cè)增加了本地網(wǎng)管服務(wù)器，網(wǎng)管可以實(shí)時收集目標(biāo)區(qū)域的受困手機(jī)用戶數(shù)量和IMSI值，并通過特定的屏幕終端呈現(xiàn)出來，為指揮中心和救援人員測算受災(zāi)區(qū)域范圍內(nèi)的被困人員數(shù)量，根據(jù)現(xiàn)實(shí)的被困人員數(shù)量，確定各個受災(zāi)區(qū)域的受災(zāi)嚴(yán)重程度，從而制定更加科學(xué)合理的救援方案提供了詳細(xì)信息獲取的渠道。例如，指揮中心在通過分析手機(jī)信號分布區(qū)域的特點(diǎn)以后，就可以將主要的救援力量分配到人員相對密集的區(qū)域進(jìn)行迅速作業(yè)，提高消防救援的效率和效果，在最短時間內(nèi)救出被困人員。第三，衛(wèi)星轉(zhuǎn)公網(wǎng)信號系統(tǒng)為被困人員提供了手機(jī)公網(wǎng)信號服務(wù)，使救援人員可以向現(xiàn)場被困人員群發(fā)或者單發(fā)救援短信，了解被困人員所處的環(huán)境狀況和身體狀況，引導(dǎo)救援力量盡快到達(dá)被困地區(qū)實(shí)施救援。同時，被困人員也可以通過手機(jī)通話的方式向指揮中心或者救援人員傳遞自己具體的被困位置，提高消防救援的定位準(zhǔn)確性。

四、結(jié)束語

雖然通信基站的持續(xù)建設(shè)，提高了消防救援的通信保障能力。但在遇到地震、臺風(fēng)、洪澇、泥石流等突發(fā)重大自然災(zāi)害時，斷電、斷手機(jī)公網(wǎng)、斷路等“三斷”情況對原有的通信系統(tǒng)造成了致命性的威脅，原有的通信系統(tǒng)往往瞬間出現(xiàn)癱瘓，造成災(zāi)區(qū)成為信息孤島?？紤]到通信在消防救援中的重要性，以及“三斷”情況下消防救援通信保障的重要性，有必要結(jié)合當(dāng)前的技術(shù)手段和設(shè)備，搭建專門針對“三斷”等特殊情況的信號服務(wù)系統(tǒng)，解決特殊情況下的消防救援通信難題。

本文通過研究發(fā)現(xiàn)，由手機(jī)運(yùn)營商、通信運(yùn)營商面向消防救援場景提出的衛(wèi)星轉(zhuǎn)公網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建的方案，符合特殊情況下消防救援現(xiàn)場快速通信保障的需求，并且該方案具有的便攜性、靈活性、機(jī)動性等特點(diǎn)，為在偏遠(yuǎn)地區(qū)開展消防救援作業(yè)提供了強(qiáng)有力的信號傳輸功能，使消防救援效率和效果的提高有了更強(qiáng)大的技術(shù)支持。

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