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淺析:車載應急通信系統(tǒng)在突發(fā)公共衛(wèi)生事件中的角色

2020-03-14 09:53:54

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  隨著通信網(wǎng)絡的發(fā)展和廣泛應用,人們對通信網(wǎng)絡的依存也越來越高。然而,突發(fā)事故引起的通信終端也頻繁出現(xiàn)。此次武漢新冠肺炎疫情爆發(fā)以來,應急通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的構(gòu)建成為行業(yè)內(nèi)關(guān)注的要點。其中,車載應急通信系統(tǒng)作為應急通信最為廣泛的一種應用手段,如何在此類突發(fā)公共衛(wèi)生事件中進一步發(fā)揮作用,成為在疫情應急通信應對中亟需面對的問題。

  一、應急通信的現(xiàn)狀和分類

  1、應急通信基本情況

  近年來,各行各業(yè)基于自身行業(yè)需求的不同,紛紛在應急通信方面加大了投入建設(shè)行業(yè)內(nèi)部應急通信系統(tǒng),包括水利防汛、交通運輸、公安消防、公共衛(wèi)生等領(lǐng)域。

  目前專網(wǎng)行業(yè)應急通信系統(tǒng)的應用,主要是為了提高出事現(xiàn)場的指揮調(diào)度能力,即時實現(xiàn)與指揮中心的通信,有效提高當?shù)氐耐ㄐ耪{(diào)度能力。此次武漢新冠肺炎疫情爆發(fā),面對這類突如其來的緊急疫情,牽涉到的武警部隊、衛(wèi)生、交通、物資管控等部門和機構(gòu),在通信指揮中都需要通過語音、電話、圖形、視頻等業(yè)務。

  應急通信手段,在突發(fā)性自然災害或傳染性公共衛(wèi)生疾病爆發(fā)時,能夠替代地面通信系統(tǒng)受到破壞時使用,尤其在此次疫情當中,為避免感染者的二次傳染,無線通信的方式成為重要的通信渠道,讓醫(yī)護人員和應急救援人員得到了安全保障。

  2、應急通信分類

  從工作服務類型來分,應急通信主要包括了日常服務、及時應急(為突發(fā)事件提供保障)和戰(zhàn)時應戰(zhàn)。

  從應急任務的性質(zhì)來分,應急通信可以分為應急服務和應急保障。其中,應急服務可以包括商業(yè)社會活動和內(nèi)部的業(yè)務支撐。應急保障主要是體現(xiàn)在社會性的責任,包括重大通信事故、突發(fā)公共衛(wèi)生事件、戰(zhàn)爭軍事演習等。

  從事件的歸屬來看,一是對外的事件保障,二是對內(nèi)的時間保障。對內(nèi)又包括了業(yè)務支撐、業(yè)務重大事故。對外主要是應對突發(fā)公共時間、戰(zhàn)爭、突發(fā)國事活動和商業(yè)活動等。

  從功能上來看,應急通信系統(tǒng)可分為:可獨立組網(wǎng),即完成各種非常規(guī)情況下的應急機動通信保障任務,替代各種運營商公眾陸地移動網(wǎng)中的故障移動交換局、故障基站(可參考北峰mesh無線自組網(wǎng)系統(tǒng));此外用以增加各運營商公眾陸地移動網(wǎng)的容量和覆蓋范圍。

  二、車載應急通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概況

  1、CDMA網(wǎng)絡基站子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

  車載應急通信系統(tǒng)由移動交換子系統(tǒng)和基站子系統(tǒng)組成,也可以根據(jù)需要只配置其中的部分網(wǎng)元,其他網(wǎng)元利用所使用地區(qū)的陸地移動通信系統(tǒng)來完成。車載應急通信系統(tǒng)采用CDMA制式,目前的車載應急通信系統(tǒng)車身內(nèi)大多只配置了移動基站子系統(tǒng)。

  CDMA無線子系統(tǒng)包括基站(BTS)、基站控制器(BSC)、分組控制功能實體(PCF)和接入認證(AN-AAA)等節(jié)點。

  BTC主要負責無線網(wǎng)絡管理、無線資源管理及移動性管理。通過碼速變換單元實現(xiàn)8K、13K、8K EVRC語音編碼信號與64kbit/s PCM信號的交換,協(xié)助完成BSC與MSC間的電路管理。此外,通過控制和支持BTS、MS的功率控制,與PCF配合完成與分組數(shù)據(jù)有關(guān)的無線信道控制功能。

  BTS主要負責支持無線接口Um、提供CDMA系統(tǒng)正向和反向各種邏輯信道、提供全向或扇形小區(qū)覆蓋、正向信道功率控制和反向信道對MS的功率控制、空間分集和路徑分集接收和軟切換扥功能。

  PCF用于轉(zhuǎn)發(fā)無線子系統(tǒng)與PDSN之間的消息,采用和BSC合設(shè)方式。接入認證(AN-AAA)負責接入級的接入認證,原則上與AAA合設(shè)。

  2、傳輸系統(tǒng)的多渠道應用

  車載應急通信系統(tǒng)的傳輸接入方式,可采用PCM 2M傳輸方式、HDSL傳輸方式、微波傳輸方式、光傳輸方式和衛(wèi)星傳輸方式等。

  根據(jù)需求類型和服務的定位,應用場景為高突發(fā)話務量,對傳輸寬帶的要求較高,且不在很偏遠地域使用的地方,一般采用微波傳輸方式或光傳輸方式加以實現(xiàn),微波傳輸方式也被車載應急通信系統(tǒng)廣泛應用。不過應對突發(fā)災難、重要任務保障等緊急情況時,往往會面臨傳輸資源匱乏、條件惡劣、微波和光傳輸方式無法使用等情況,配置衛(wèi)星通信系統(tǒng)可有效改善這類問題。

  以衛(wèi)星通信方式為例,簡述應急通信系統(tǒng)的傳輸原理

  衛(wèi)星車所載BTS的傳輸電路通過衛(wèi)星電路回傳到各機動局所在地的固定地面站,再通過地面電路調(diào)度送到所接入的BSC,但具體送入哪個BSC 將主要取決于突發(fā)現(xiàn)場所處位置和BTS所選用的設(shè)備。

  選定衛(wèi)星合適的頻段。由于C頻段屬于衛(wèi)星通信與微波通信共用頻段,在很多地區(qū)都有4/6 GHz 微波通信系統(tǒng)的應用。因此,可能存在的各類干擾較多;另外,相同增益的C頻段天線尺寸較大,不適合車載站的使用,但其受雨衰影響相對較小。Ku頻段作為衛(wèi)星通信的專用頻段目前較少存在信號干擾問題,給固定站選址和車載站選擇使用場地都提供不少便利;Ku頻段的天線尺寸較小,適于車載站的使用,方便于車載站的安裝、運輸和調(diào)測,缺點是受雨衰影響較大,需要通過增大系統(tǒng)的余量來補償雨衰的影響。由于應急通信車一般是有人值守站,可隨時根據(jù)天氣情況調(diào)整系統(tǒng)發(fā)射功率。從維護、管理的角度出發(fā),建議選擇使用Ku 頻段。

  傳輸容量的考慮。衛(wèi)星傳輸一般應用于常規(guī)傳輸手段無法解決的場景,如緊急任務、抗震救險、無覆蓋區(qū),其對話務的需求量不大。一般可按1~2M考慮。