浅析应急通信技术特点及发展趋势

摘要：近年来，随着自然灾害的越来越多，军事化竞争愈发严重，以及互联网的不断加速发展，人们生活追求越来越高，对于应急通信的需求不断攀升。面对突发性紧急情况，如何综合利用各类通信资源、融合各种通信手段提供服务支撑，有效发挥保障作用，笔者结合我国应急通信技术发展实际，对常见应急通信技术进行了介绍，并对特点进行了分析，最后展望了应急通信技术的发展趋势。

关键词：应急通信;通信技术;特点分析;发展趋势

一、引言

我国作为全球自然灾害最严重的国家之一，灾害风险交织叠加、不断加剧，造成的损失日趋严重，面临着更加复杂的严峻形势和巨大挑战。地震、洪水、泥石流、台风、暴雨等自然灾害及恶劣天气一旦发生，可能造成受灾地域公网瘫痪、道路受阻和电力中断，这不仅会影响灾区民众的通信，更会影响到灾害救援行动的开展。因此，加快推进应急通信技术研究，提高极端条件下应急通信保障能力，对灾难发生时保障灾区能够与外界保持通信联络至关重要。

二、应急通信概述

应急通信，一般是指在发生重大自然灾害或者突发性紧急情况时，综合利用各种信息通信手段，为有效应对自然灾难、处置突发事件、保障大型集会和重大活动等提供通信业务和服务支撑，是一种具有临时性、快速响应的特殊通信机制。应急通信除了需要满足时间突发性、地点不确定性、业务紧急性和信息多样性等要求外，还须具备部署快速、易于安裝、健壮性好、扩展性强、成本合理等特点，并提供可靠的信息传输服务[1]。

通过分析应急通信需求，主要有两个方面：一是消防、公安、应急等应急救援队伍的关键通信需求，对通信的可用性、可靠性、安全性等要求高，即专用通信;二是人民群众的普通通信需求，即公众通信。因此，应急通信的根本任务是必须同时满足应急救援队伍和受灾百姓通信“双畅通”;应急通信的重点是运营商保“面”重“修复”、应急队伍保“点”重“重构”，即电信运营商以大面积恢复保民生、保人群密集区域的公众通信为目标;应急救援队伍以抵达重灾区时立即自主构建区域内应急通信能力为目标。

三、常见的应急通信手段及其特点

目前常见的应急通信手段主要有卫星通信、短波通信、集群移动通信、蜂窝移动通信、微波接力通信等。这五种通信手段均采用无线电通信方式，具有传播距离远、覆盖面广、机动灵活等优势，适用于突发紧急情况下的应急通信保障，是不可缺少的应急通信手段。

（一）卫星移动通信

卫星移动通信，是指使用移动通信终端，通过人造地球卫星转发信号达成的无线电通信，是一种特殊的微波中继通信。目前卫星通信采用Ka、Ku、X、C、L等频段。根据近几年抢险救灾保障经验可知，卫星移动通信凭借通信覆盖广、传输容量大、对地形地貌和距离因素不敏感、组网快速灵活、线路稳定可靠等独特优势，成为应急救援中最快捷、最有效的应急通信手段;其缺点是频段资源紧张、终端设备昂贵、传输延迟大。在断路、断网、断电的极端条件下，卫星通信是担负指挥调度、音视频回传、视频会议、互联网接入的主要手段，也是支撑PDT集群、LTE专网、Mesh自组网的手段，形成多手段融合的应急通信网络，在应急通信领域具有不可替代的优势。常见的卫星移动通信系统包括海事卫星移动通信系统（Inmarsat）、铱系统（Iridium）、全球星系统筹，在全球的应用非常广泛，具有全球覆盖、通信质量高、可随时通信、终端便携可移动等特点。

除上述几种国外典型的卫星移动通信系统之外，我国自主研发了卫星移动通信系统，包括：“天通一号”卫星移动通信系统，与地面通信系统构建形成有效覆盖任务地域陆、空、天一体的移动通信网系，系统自主可控且覆盖范围广，用户终端携带使用方便;高通量卫星通信，频率资源丰富，系统容量大，可作为应急通信常规卫星通信手段，支持多路高清视频传输，应急高速宽带通信保障能力得到有效提升;北斗卫星系统，作为有源卫星定位与通信系统，可实现连续实时导航、定位、测速以及短报文通信、位置报告等功能，适应多种气候环境和地形条件下的使用要求，在灾害应急救援中有广阔的应用前景。

（二）短波通信

短波通信是利用波长为100-10米（通信频率为3-30MHz）的电磁波达成的通信，其通信距离可达几百公里甚至上千公里，具有通信距离远、建立迅速、便于机动、抗毁性强等特点，通信自主性比卫星通信更强，从近几年抢险救灾实践看，在固定通信设施严重损毁的复杂恶劣环境条件下，短波通信都发挥了重要作用，已成为完善国家应急通信体系建设的关键环节。由于电离层易受太阳辐射、太阳黑子、地磁活动等影响而不断变化，造成短波信道传输条件复杂多变，是最恶劣无线信道之一[2]。

随着我国无线电事业的飞速发展，无线电设备数量激增，电磁信号逐渐分布整个频域、覆盖整个空域、占满整个时域，短波通信自扰互扰的程度也日趋严重。近年来，短波通信系统逐渐将自适应技术、猝发传输技术、差错控制技术和数字信号处理技术等先进技术融入其中，同时国内外针对短波通信的数据传输、链路建立、抗干扰和综合组网等方面也开展了大量的研究工作，有效解决了短波信道条件下信息传输有效性和可靠性的问题。当前，短波通信系统在应急通信领域应用中还存在天线架设不够合理、过于依赖公网不够重视短波通信系统、短波通信设备的陈旧和老化、操作人员知识不够牢固、短波频段使用不够规范等问题，导致短波应急通信网络无法有效发挥自身价值。

（三）集群移动通信

集群通信，是指多个用户共用一组无线信道的专用移动通信技术，能够实现组呼、单呼、广播以及短消息和分组数据传输业务，适用于应急指挥调度;集群移动通信系统，是指按照动态信道指配的方式，采用频率共用技术，实现多用户共享多信道的无线电移动通信系统，具有群组通信、一呼百应、组呼信道共享、呼叫快速建立、接续时间非常短、可区分多种优先级等特点，其缺点是其覆盖范围有限;同时集群对讲机终端种类丰富，专业特点强，适用于指挥调度、应急联动等不同的应急场景，是应急通信中不可或缺的组成部分。随着数字技术的快速推广，数字集群通信系统具有频率利用率高、提供话音与数据集成服务、以及网络控制管理更加有效灵活等优点，社会各级对其需求愈加迫切，已逐步取代模拟集群通信系统。

从2008年开始，我国自主研制了我国自主知识产权的警用数字集群（PDT，Police Digital Trunking）通信系统，与APCOP25、TETRA等国外技术体制相比，PDT标准下产品支持不同厂家互联互通、国密算法安全加密;2019年应急管理部在370MHz频段采用PDT标准，开展全国PDT系统建设，以满足应急通信、指挥调度方面的需求。目前非常流行的公网对讲POC集群技术，在应急通信领域还处于辅助阶段。

（四）蜂窝移动通信

蜂窝移动通信，是把服务区划分为若干个小区，小区内使用较小功率的基站发射机实现有效、无缝覆盖，规划设计时小区通常是六角蜂窝状，整个网络覆盖形似蜂窝而得名;优点是话音质量高、低延迟、高容量，缺点是依赖于地面基站和馈电设备，抗毁性较弱。20世纪70年代，贝尔实验室突破性地提出了蜂窝网络的概念，移动通信领域已经由1G时代发展到5G时代，即将到来的6G网络将以地面蜂窝网络为基础，融合卫星、空中平台等多种非地面通信在实现空天地一体化无缝覆盖方面发挥重要作用。基于蜂窝移动通信系统，可通过车载移动基站构建任务地域的公众通信网络，依托公众通信网络构建虚拟指挥专网实现群组通信，从而开展应急通信服务保障。升空平台通信是使用无人机、飞艇、系留气球等升空平台搭载的通信设备或系统达成无线电通信，具有灵活性高、快速部署、不受地面环境及灾害影响等优势，可实施空中转信、通播。2020年木里森林火灾，翼龙无人机从贵州安顺飞往四川木里地区，实现了国内首次大型无人机应急通信实战演练;2021年汛期，我国南方各省市普遍發生洪涝灾害，采用“卫星+翼龙无人机”的应用模式在抗汛救灾过程中发挥作用明显，虽然不可能完全取代蜂窝移动通信，但在很多场景（航空航海通信、应急救灾、边远地区宽带覆盖）中却能形成有效补充。

（五）微波中继通信

微波中继通信（也称微波接力通信），是利用微波的视距传播特性，采用中间站转接的方式达成的无线电通信。微波中继通信具有通信容量大、抗干扰能力强、保密性良好、投资小和建设周期短等优点，缺点是只能视距传播，在远距离通信时必须采取中继方式增强通信，设计微波线路时，除考虑传输衰落外，还需考虑来自系统内部的越站干扰、旁瓣干扰和系统外部干扰。微波通信主要采用PDH 和SDH 的数字通信方式;微波中继通信系统的组成可以是一条主线，中间有若干支线，通信线路上设有微波终端站及若干中继站、分路站及枢纽站。随着移动通信的快速升级，微波设备逐步转变为移动回传的主力，微波通信能够实现光纤网络补网，提高光网成环率，当光缆因自然灾害被毁时，能够实现中断业务的紧急恢复，在配合补偿光纤完善方面发挥作用日趋明显。

四、发展趋势分析

面对新形势、新任务和新要求，随着新一代通信技术不断发展成熟，应急通信在抗灾救灾、维稳处突、重要事件等任务服务保障中地位作用更加突出，因此，建立健全应急通信保障体系，更新迭代应急通信技术和装备，提升应急通信保障能力，是当前需要认真研究和探索的重要课题。

（一）天地一体、立体保障的应急通信网络

以5G、区块链、大数据、物联网、云计算、SDN等高新技术为支撑，综合运用专网、互联网、无线通信网、卫星、无人机、单兵装备等通信手段，构建空天海地一体化的立体应急通信网络，实现信息网络多手段融合、公专互补、宽窄结合、智能优选，支撑远距离应急通信保障和扁平化应急指挥;构建“高通量卫星+机动公网基站”网络，局地机动快速恢复公网通信，比如采用“卫星+空中平台”融合通信模式，破除地形环境、自然灾害等对设施建设的限制;在无公网、卫星资源和电磁环境复杂的情况下，无人机空中平台搭载通信设备，可与多个空中或地面设施自行组网，不局限于既设网络环境，为应急分队构建蜂窝式局域网。除此以外，空中平台作为一个集成平台，还能将人工智能、大数据、云计算、5G、传感器等智能技术与设备融为一体，让应急通信变得更加智能、精准和顺畅。

（二）广域异构、互联互通的多域通信网络

为向陆、海、空、天多域大规模用户提供全域覆盖、随遇接入的通信服务，广域一体化信息网络是未来的发展趋势。短波通信需要与超短波通信、卫星通信、光通信等系统实现综合组网，发挥各自优势和特长，实现信息的高效顺畅传输。网络化的通信方式将能极大地提高短波通信的效率，提高信息传输的准确度与精准度、以及短波通信抗干扰、抗监测能力;将短波通信的信息转换、传输、分析与大数据、云计算等新技术结合，更好地为军事、民用以及应急通信等领域提供通信保障，提升信息服务支撑效能。

（三）高效融合、信息互享的无线通信网络

采用“公专互补、宽窄融合、机固结合”的多维组网形态，充分利用PDT数字集群、Mesh自组网、LTE宽带专网等多种技术手段，满足不同场景下语音、视频、数据的高速传输需求。建设固定部署专用无线通信系统，探索“宽窄融合”“公专融合”和“共网建设”模式，建设广域覆盖的数字集群网络，形成一张公专结合、宽窄融合的无线通信网，支撑应急管理常态减灾和紧急救灾的通信保障需求。2022年北京冬奥会，北京赛区1.4GHz B-TrunC宽带集群网与张家口赛区350M PDT窄带集群网完成对接，通过宽窄融合实现跨省互联互通，极大提升了指挥调度效率和智能管理水平，在国际重大赛事中树起了标杆。

（四）应急通信装备更加标准化、融合化、小型化

虽然当前应急通信装备体系基本成型，但应急通信装备还存在诸多困难：装备品牌、数量众多，装备标准规范不统一;不同体制的设备，功能重复，性能参差不齐;设备间无法互联互通，难以满足实战要求。下一步发展方向包括：一是装备技术体制、接口标准化，保证不同制式、不同厂家、不同设备间的互通和安装。二是装备平台化，可将智能手机作为研发平台，强化卫星终端与智能手机的集成，可以便携化、手持化、可穿戴化，推动天地一体化发展，实现终端的无盲区通联。三是装备小型化、集成化，提高设备机动能力和综合组网能力，整合业务功能，聚合通信手段，减少操作流程，缩短应急响应时间，提升综合保障效能。

五、结束语

目前，单一通信技术运用已然无法胜任应急通信需求，必须着眼快速通、全域通、协同通需求，紧盯云计算、大数据、5G、物联网等新技术发展，加大应急场景下通信技术研究和装备研发，合理配置通信资源，实现直达末端、扁平高效的指挥协同和应急处置能力，为应急救援指挥提供统一高效的通信保障。

作者单位：肖强    中国人民解放军78167部队

参  考  文  献

[1]付荣国.应急通信技术浅析[J].信息系统工程，2016（04）：87-88.

[2]任国春.现代短波通信[M].北京：机械工业出版社，2020.