孫慧洋 ?王為民 ? 劉超
?
摘?? 要：，主要應用的寬窄帶通信技術和裝備，包括警用數字集群通信系統（PDT）、寬帶通信系統、窄帶自組網通信系統和寬帶自組網通信系統等。結合各類應急事件的發生環境和不同處置方式，重點分析了上述技術和裝備在現場的綜合應用，同時，也提出了部分有待解決的問題。
?
關鍵詞：寬窄帶通信系統?? 應急組網?? PDT?? 寬帶通信?? 寬帶自組網?? 窄帶自組網
?
?
一、概述
隨著我國社會進步和經濟快速發展，人民群眾對于公共安全的要求日益提高，，還需要處置各種應急事件，包括反恐處突、搶險救災、重大安保等任務。，保障現場通信暢通對于事件處置具有至關重要的作用。
不同應急事件發生環境、處置方式的差異對于現場通信應急組網提出了不同的要求。特別是處置發生在復雜惡劣的自然環境、高大建筑物內部、基礎設施大范圍損毀等情況下，，應具備攜行方便、操作簡單、快速組網、兼容互通等基本要求。
，主要有便攜式的窄帶通信、寬帶通信、窄帶自組網和寬帶自組網等幾種主要的技術和裝備可以應用并起到良好效果。
?
二、多種寬窄帶通信技術和自組網技術
當前，、350兆頻段專用頻率資源和1.4G頻段、公用頻段等可用頻率資源。按信號帶寬劃分，基本可以分為窄帶通信技術和寬帶通信技術兩大類。
（一）窄帶通信技術及便攜式裝備
，。，主要特點是大區制、可系統互聯和統一網管、安全加密、使用國產聲碼器等。
PDT標準采用TDMA雙時隙技術，12.5kHz信道間隔、4FSK調制、數據傳輸速率為9.6Kb/s。每個TDMA幀長為60ms，由兩個30ms的時隙組成，通常一個呼叫使用時隙1而另一個呼叫使用時隙2。呼叫由一系列時隙組成。使用基站的系統，移動臺應與該基站的時隙同步。語音、數據與控制信令使用的突發為264比特。
PDT系統及終端的大規模使用，。同時，PDT系統具有的業務功能也在日常工作中廣泛應用，廣大干警可熟練操作終端和使用各類功能。有鑒于此，各類廠商多是應用PDT技術開發便攜式窄帶通信系統，即便攜式PDT基站。此類裝備不僅具有PDT集群功能，還多兼容數字常規或模擬常規等工作模式，支持PDT手持臺入網工作。在應急處置現場，可以通過便攜方式，快速進入現場，建立PDT網絡，支持手持臺入網。相比于寬帶技術，由于其在工作頻段、發射功率、功耗、對既有設備的兼容性等方面存在的優勢，可以為應急現場提供廣覆蓋的以語音通信為主，兼有短消息和定位信息等功能的應急組網系統。
（二）寬帶通信技術及便攜式裝備
為更好的支持數據業務的應用，。當前，比較成熟的專業寬帶通信技術及裝備基本以LTE技術為基礎，增大上行傳輸能力，通過提供集群功能或者加載具有行業使用特色的應用軟件為行業用戶提供寬帶通信服務。LTE關鍵技術主要包括OFDM（正交頻分復用）技術、MIMO（多輸入多輸出）技術、鏈路自適應、小區間干擾控制、多媒體廣播業務、載波聚合技術、CoMP（多點協調傳輸技術）、Relay（中繼）技術等。
部分廠商基于340兆頻段開發的圖傳裝備也通過不斷的技術演進具有了組網能力，支持多路視頻多點圖傳。
根據國家無線頻率管理規定，，也可以使用340兆寬帶圖傳裝備。在應急情況下，寬帶通信設備最主要的業務需求就是現場視頻回傳至各級指揮中心。當前不同頻段的寬帶通信系統都具有一體化便攜式裝備，包括通信基站和核心網設備，天饋系統和供電系統也進行了改進，不僅支持車載使用，也可以野外架設，甚至單兵背負使用。此類裝備基本都能夠支持多用戶視頻傳輸，能夠兼容大多數常見的視頻采集設備入網工作，并且具備快速組網能力以及網絡管理能力，可以為用戶提供穩定可靠的網絡覆蓋和豐富的寬帶應用，提升應急處置現場的信息化水平。
（三）自組網技術及便攜式裝備
為應對日益復雜的應急處置環境，除傳統的寬帶通信技術和窄帶通信技術外，還出現了窄帶自組網和寬帶自組網通信技術及裝備。此類技術和裝備將寬窄帶技術分別與自組網技術結合，在保留了窄帶通信信號覆蓋范圍廣、寬帶通信數據傳輸能力強的特點之外，進一步突出了網絡組織的移動性和靈活性特點。
自組網技術簡單說就是網絡由多個移動基站或終端組成，無網絡中心，不依靠固定的基礎設施，網絡具有一定的自主能力。自組網具有網絡拓撲結構動態變化、采用分布式控制方式、具有自組織性、多跳通信等顯著特點。當前，有多種技術應用到自組網裝備的研發中，主要包括Ad hoc自組網技術、Mesh自組網技術、基于LTE技術的自組網、WIFI自組網技術、Zigbee自組網技術等。
較為成熟的窄帶自組網技術和裝備，主要是利用TDMA多時隙特點結合同播技術，將空余時隙作為跳接中繼資源完成多跳通信。窄帶自組網技術和裝備的優勢主要體現在能夠在較大范圍內或終端節點之間距離較遠的情況下，通過多跳快速建立通信鏈路，并且支持現有手持臺入網工作。
寬帶自組網技術和裝備種類很多，主要是利用不同自組網技術，實現寬帶業務的應用。同時，裝備使用的工作頻率以1.4G頻段和340兆頻段為主。在使用時，需要使用專用終端支撐系統全業務功能，也可以由普通終端設備采用無線WIFI方式或者有線方式接入網絡節點。
但是，應注意到自組網技術也有自身的缺點，在快速組網的過程中，建立的傳輸鏈路穩定性、噪聲干擾、信道干擾等因素制約了傳輸帶寬，使得終端獲得的實際傳輸帶寬遠小于理論值。一些應用Ad hoc技術、Mesh技術的自組網，還會出現跳接一個節點，傳輸帶寬減半的情況。
，寬帶和窄帶自組網裝備已經推出了多種便攜形態，支持車載、單兵背負、機載等不同的使用方式。考慮到為應急處置現場提供更加豐富的通信業務，各裝備制造商進一步將自組網裝備與寬帶系統或窄帶系統融合，形成一體化裝備。該類型裝備既可以作為網絡節點參與組網，又可以為節點本地提供寬帶系統業務或窄帶系統業務，形成了融合組網模式，提高了網絡整體提供業務的能力和承載用戶的能力。
?
三、多種技術在典型應急處置現場的應用
面對應急現場環境的復雜性和未知性，參與處置的現場指揮員需要將多種通信技術綜合應用，發揮不同技術裝備的優勢和特點，以期更好的應對應急組網的挑戰。下面結合幾種典型場景，分析說明不同裝備的應用特點。
（一）城市高大建筑物內部應急處置現場
隨著城市建設快速發展，建筑群或單體超大型建筑幾種越來越多，。這些建筑物內部結構復雜，對于無線通信信號的屏蔽和遮擋作用十分明顯。在發生公共安全突發事件時，快速建立能夠可靠覆蓋建筑物內部及事發熱點的應急通信網，將現場多源信息反饋到指揮中心是精準處置的前提條件。
?
?
在此類情況下，可由多個小組攜帶窄帶自組網裝備對建筑物內部進行大范圍搜索和探查，充分利用警員現有的手持臺。在各小組搜索行進中，進行窄帶自組網的架設，可以快速形成建筑物內部的語音通信網，保障基礎信息和情況摸排和搜集，確定事發地點。語音通信的建立，可以為指揮員部署行動，調動警力提供支撐。進一步處置過程中，由具體處置小組攜帶寬帶自組網設備，建立處置熱點和前線指揮中心間的寬帶鏈路，集中無線頻率資源將現場視頻實時傳送至指揮中心。，建立與上級指揮中心和周邊協同警力的信息通路。
?
?
（二）復雜地形環境下應急處置現場
，需要綜合利用寬窄帶技術、自組網技術各自的優勢，建立穩定的應急通信網，保障任務順利完成。
復雜地形環境下，各任務小組間協同作戰、任務小組與指揮中心間的信息反饋受地形環境的影響容易出現通信不暢或中斷的情況，原有的通信基礎設施很難發揮作用。單一使用寬窄帶集群系統和寬帶通信系統組網，網絡架構相對復雜，對隨時處于移動中的各任務小組支撐作用有限，而單一使用自組網技術，也無法支撐大范圍、多人員指揮調度，提供的業務功能也不能滿足使用需求。針對上述問題，可以按任務類型和業務需求配發不同技術的通信裝備，建立多層次的綜合性網絡。
（1）負責大范圍搜索、協同作戰的小組主要使用窄帶自組網便攜裝備，為小組與指揮中心和小組間通信提供保障。窄帶自組網裝備便于攜帶，組網簡單，單節點跳接距離遠，小組攜帶少量裝備即可保障遠距離通信。在裝備有條件架高的情況下，通信距離還會成倍增加。同時，窄帶自組網裝備能夠提供語音通信，可以滿足各小組間協同通信要求，滿足將前方情況反饋給指揮中心的需求。如果配合使用無人機或浮空平臺，可進一步減少信號盲區，保障多跳鏈路暢通。
?
（2）確定若干重點關注區域后，處置小組利用寬帶自組網的數據傳輸能力快速將前方視頻傳送至前線指揮員，供指揮中心決策，進行指揮調度。寬帶自組網便攜裝備，突出自身在快速組網、寬帶視頻傳輸等方面的優勢，避免承擔遠距離通信覆蓋以及小組間語音通信等任務。在此情況下，該裝備視頻傳輸質量根據實際需求實時動態調節，在無線帶寬資源有限的情況下，避免過多接入其他終端及數據應用，優先保障前方態勢展示。
?
?
（3）在通過視頻了解前方情況后，根據任務分布范圍、參與人員及單位情況，利用便攜式裝備，快速建設窄帶集群通信網絡和寬帶通信網絡，以便建立可靠穩定的應急通信網，支持多部門、多人員、大范圍協同處置的需求。窄帶集群通信系統可以擴大應急網的覆蓋范圍，在無線資源緊張、參與人員快速集結等情況下，很好的利用警員配發的手持臺、車載臺等設備，可靠保障處置過程中的語音通信，并提供豐富的集群調度功能。寬帶通信系統可以在前線指揮、熱點地區、人員裝備集中區快速架設，為這些區域提供穩定可靠的寬帶數據應用，可以高效的匯集多源信息和數據，快速處理，為態勢研判提供數據支撐。各通信基站間的鏈路可以由地面寬帶自組網、寬帶衛星、浮空通信平臺、微波散射等提供支撐。
?
?
四、當前技術和裝備在應急使用中存在的問題
通過上述分析，以現有技術發展而來的適合應急組網應用的寬窄帶通信技術、自組網技術以及便攜式裝備，，在一定程度上解決了應急組網的難題。但是，在使用過程中，上述技術和裝備暴露了存在的一些問題，亟待解決。
（一）應急組網使用的寬窄帶通信系統應進一步提升功能和性能
當前，大多數在應急情況下使用的寬窄帶系統所具有的功能和性能對比常規系統均有下降，特別是在系統的指揮調度功能、網絡管理功能、用戶數等方面尤為明顯。同時，對于用戶權限管理的設置，或照搬常規系統，或過于簡化，沒有針對應急處置任務需求開發設計，給用戶在應急現場使用造成不便。
（二）應急使用的寬帶通信系統和自組網系統應統籌規劃頻率
，寬帶通信系統和裝備常用的1.4G頻段為多部門共用，其他頻段為公用頻率。而自組網裝備所用頻率就更加混亂。在應急情況下，常常出現不同行業或不同政府部門組建各自的通信網絡，裝備所用頻率相同或相近，極易產生干擾問題，影響使用。
（三）相關裝備在快速架設過程中操作還需進一步簡化
在前期的使用過程中，部分裝備暴露出組網設置復雜，技術難度較大，一線人員無法快速通過簡單操作實現組網。部分自組網裝備，需要攜行人員反復尋找合適的跳接位置，裝備不能夠自動完成信號強度檢測和確定節點最佳放置位置，僅靠簡單的場強提示，很難讓一線干警快速完成網絡架設。還有部分便攜式寬帶通信系統，單臺設備即為一套系統，多臺設備同時組網應用時，相當于多個獨立系統互聯使用，對用戶管理、業務應用造成不變。或者，便攜裝備僅相當于基站，工作時需要各個獨立基站通過鏈路連接至核心網設備，在應急情況下，對鏈路要求過高、壓力過大，很難支撐多種寬帶業務開展使用，無法保障網絡服務質量。
（四）裝備便攜性和自持力還應加強
雖然為支持應急組網使用，大多數裝備可以車載、機載或背負攜帶，但是結合實戰要求，還需要在不降低裝備性能的前提下，提高裝備集成度和自持力。參與應急處置的一線警員，除需要攜帶武器、處置工具、輔助裝備外，還需要背負或攜帶各類通信裝備。有鑒于此，各廠商在設計裝備的時候，應盡量研制集成度高、功能完善、重量輕便、能夠自帶電池長時間工作。
（五）應加強系統和終端的安全保密能力
目前，在應急組網的情況下，用戶和廠商對于通信安全還不夠重視，沒有認識到信息安全的重要性。實際上，應急事件的處置更加需要保障通信安全，防止信息泄露。一方面，在處置過程中，可能會有多個單位參與，共用通信系統，。另一方面，由于大量使用臨時架設的裝備和通信頻率，犯罪嫌疑人和破壞分子極有可能實施監聽和干擾，。
?
五、總結和建議
通過上述分析，綜合應用各類通信技術和裝備，，進一步改進現有技術、研制新型裝備，寬窄帶通信技術、，必將發揮更大的作用。對于現在出現的一些問題，，加大相關裝備的實戰試用力度以盡快摸索出組網應用模型，加快針對復雜電磁環境下警用抗干擾及隱蔽通信技術的研究，以發現和解決應急處置現場頻率亂用問題和干擾問題。
??
參考文獻：
[1] 孫慧洋,任旭東,胡皓.PDT系統與3.3GHz LTE寬帶系統融合應用[J].警察技術,2017,No.162(03):30-33.
[2] 孫慧洋..移動通信,2014,v.38;No.359(01):59-60.
[3] 王為民,孫慧洋,潘冀寧,時浩,蔣慶生,符東昇,劉光耀,朱振榮,曹輝,周昕,吳利平,錢志紅,孫兵兵. PDT/TD-LTE多模集群通信終端[Z].項目立項編號:2013EG153073,鑒定日期:2015-11-06.
[4] 丁遠晴. .信息通信,2016, No.9.
[5] 于偉峰.寬窄帶集群融合通信解決方案[J].電信網技術,2015,No.247(01):10-13.
[6]?徐貴森,王瑜琦,錢志紅,蔣慶生.淺析數字集群寬帶化發展趨勢[J].移動通信,2013,No18: 25-29.
?
