山區短波和超短波應急指揮通信系統*

(四川大學 電氣信息學院，成都 610065)

1 引 言

5·12汶川特大地震發生后，重災區通信設施嚴重受損，地震導致的山體滑坡掩埋了山區道路，交通完全中斷，抗震救災工作非常被動。由于縣以及縣以下單位沒有應急指揮通信設備，地震后十多個小時，還有多個縣城杳無音訊。工業和信息化部迅速總結了地震中的應急通信問題，5月下旬，批準了“中國應急通信規劃”，相繼啟動了國家通信網應急指揮調度系統、應急短波通信系統、應急寬帶衛星通信系統等重點項目[1-2]。

中國是一個多山的國家，山區面積占全國國土總面積的69.1%。山區更易遭受各種災害，災害的發生往往導致交通中斷，信息的傳遞和搶險救災的指揮只能依靠通信系統，研究山區應急通信指揮系統對山區的防災減災具有著特別重要的意義。

2 汶川地震中的應急指揮通信狀況

2.1 汶川地震對通信造成的損害以及應急通信修復

汶川特大地震造成四川、甘肅、陜西省內3 811個電信局所、29 064個移動基站(含小靈通基站)受災，累計損毀線路24 056 km，倒桿斷桿117 057根。受地震的影響，汶川縣、黑水縣、茂縣、理縣、平武縣、青川縣、北川縣通信完全中斷，只能依靠海事衛星電話與外界取得通信聯系[3]。

汶川地震發生當天，工業和信息化部成立了以李毅中部長為組長的國家抗震救災應急指揮領導小組，緊急啟動應急預案[4]。各電信運營商在工業和信息化部的統一部署下，全力投入抗震救災工作。5月13日13時，通過衛星電話在北川搶險救災指揮部現場撥通了與外界的第一個電話，13日18時30分，開通了30路通信電路、8M視頻通信，恢復北川對外聯系；13日7時55分，通過衛星電話發回了青川災損的情況， 21時50分基本恢復縣城通信；14日8時40分，理縣固話、小靈通、寬帶通信全面恢復；15日13時55分，全面恢復汶川固定電話、小靈通和寬帶的對外通信；16日18時20分，打通平武的通信光纜；16日21時45分，茂縣通信打通。截至5月20 日早上8時， 8個重災縣轄下的201個鄉鎮中有146個通信基本正常。

2.2 汶川地震的應急指揮通信

汶川地震發生后的最初幾天時間，應急指揮通信基本上依賴中國衛通和交通部中國交通信息中心提供的衛星電話或其它的衛星通信終端，中國電信、中國聯通、中國移動最初為應急指揮通信提供的服務，也需通過衛星終端完成轉發和中繼。

對于公眾的信息傳遞主要依靠廣播。在省會成都市，5月12日14時55分，成都人民廣播電臺開始廣播與地震相關的信息，發布政府公告，廣播災區求救和救援信息。5月12日16時10分，成都市公安部門派出廣播車上街廣播，代表成都市人民政府廣播公告。

2.3 汶川地震應急指揮通信暴露的主要問題

(1)地震后的第一時間，山區基本沒有指揮通信工具。由于縣以及縣級以下單位沒有應急指揮通信設備，交通中斷導致外部的應急通信設備無法在短期內送入，地震發生后，重災區縣級單位與上級機關失去聯系。部分山區鄉村，在地震過后一周都得不到消息；

(2)應急通信設備嚴重不夠?？拐鹁葹牡那皟商?，指揮機構通信工具依靠總數兩千多臺的衛星電話。由于受災面積大，搶險救災需要部隊、通信、交通、電力、醫療等多部門參與，兩千多臺的衛星電話遠遠不能滿足通信需求；

(3)缺少面向公眾的廣播通信。突發事件發生后，廣播通信可能是公眾了解事件信息、政府信息，組織搶險自救的唯一通信工具。汶川地震中，很多受災地區沒有廣播信息；

(4)指揮通信信息容易被他國竊取。地震剛開始，指揮通信完全依賴衛星通信?？墒切l星通信使用的衛星大都為國外衛星，通信信號容易被他國竊取，影響到國家安全。

3 建設山區應急指揮通信系統的必要性

3.1 我國山區的基本概況

中國是一個多山的國家，山區(包括丘陵和高原)面積達663.6萬平方公里，占全國國土總面積的69.1%。山區人口約6.74億，占全國總人口的55.7%。山區的土地資源、生物資源、水能資源、礦產資源是我國經濟發展的基礎，山區在國家安全方面具有重要的戰略地位。維護山區的穩定、發展，對國民經濟發展和國防建設來說具有非常重要的意義。

3.2 山區應急指揮通信系統的重要作用

(1)山區應急指揮通信系統關系到國家安全。目前，國際形勢復雜，恐怖勢力增強，而山區容易成為恐怖勢力的根據地，山區應急指揮通信系統是應對潛在恐怖襲擊的通信保障，山區應急指揮通信的建設關系到國家安全；

(2)山區應急指揮通信可能成為緊急狀態下山區與外界信息傳遞的唯一通道。汶川地震震壞了山區與外界聯系的道路，由于沒有應急指揮通信系統，幾個山區縣城在震后十多個小時仍然杳無音訊；

(3)山區應急指揮通信是突發事件后山區統一指揮的基礎；山區應急指揮通信是外部救援力量迅速到位、合理有效分配的保障；山區應急指揮通信是發布政府消息、安撫民心、穩定社會秩序、迅速組織救災力量的有力保證。

3.3 山區應急指揮通信應具備的特征

汶川地震損毀線路24 056 km，受災山區的固定電話完全中斷，由于移動蜂窩通信的基站和交換機依賴有線通信，移動蜂窩電話也完全中斷。因此，山區應急指揮通信系統應不含有線通信模塊。

山區應急指揮通信系統應使用國內通信系統。應急指揮通信內容必然包含國家機密，在搶險救災動用軍隊時，還包含國防機密。包含國家機密和國防機密的通信信號，如果通過國外的通信載體傳輸，通信信號容易被截獲，就可能給國家安全帶來影響。

突發事件的處理需要在第一時間發布指揮部的各種消息，穩定民心，組織搶險力量，征集搶險物質，應急指揮通信應能將這些信息通知到事發地的所有人。

4 山區應急指揮通信的基本架構

4.1 應急指揮通信系統總體架構

根據我國的行政劃分，山區應急指揮通信系統可以分為省級應急指揮通信系統、縣級應急指揮通信系統、鄉級應急指揮通信系統和村級應急指揮通信系統。市級應急指揮通信系統與縣級應急指揮通信系統類同，城市的行政區以及城市的各級部門、參與搶險救災的各種機構的指揮通信系統與鄉級應急指揮通信系統類同，城市的街道應急指揮系統與村級應急指揮通信系統類同。省應急指揮通信系統結構如圖1所示。

圖1 省應急指揮通信系統結構

4.2 應急指揮通信系統業務需求

省級指揮中心與縣級指揮中心需要協調的部門多，軍隊、醫療、專業搶險隊、通信、運輸、電力、新聞等部門都要與縣級指揮中心溝通。因此，縣級與省級指揮通信除了語音業務外，還需數據業務與圖像、視頻業務。帶有圖像、視頻業務的指揮通信系統，將有助于省級指揮中心詳細了解災情險情，還可以提供遠程救援和遠程醫療。

縣級指揮中心與鄉級指揮中心至少應該有語音業務，最好還有視頻業務。鄉級指揮中心與村級指揮中心應該有語音業務。村級指揮中心需要廣播業務，用于向公眾傳遞政府信息。

4.3 山區應急指揮通信系統通信方式

根據山區可能遇到的災情、險情、恐怖襲擊的分析，考慮到山區大多經濟實力較差、缺少專業通信人才的特點，山區應急通信指揮系統應該滿足的基本要求為：通信信道為無線信道；通信距離遠、成本低、易于維護；使用、維護簡單；遇到災情、險情受損后，容易迅速恢復；指揮信息覆蓋面廣，能夠覆蓋到村級單位；通信內容可以加密。

汶川地震中，由于光纜與基站的損壞，重災區的固定電話、移動蜂窩電話、網絡全部中斷，而且，通信中斷后短期內恢復困難?？梢?，現有的固定電話、蜂窩移動通信以及大靈通、小靈通都不能作為山區應急指揮通信工具。

衛星電話和衛星通信在抗震救災指揮系統中發揮了巨大作用，衛星通信方式應是指揮通信的最佳選擇。但是，使用衛星通信作為指揮通信系統面臨幾個問題：衛星電話信號不穩定；衛星通信成本高，不適合大范圍使用；我國自己的通信衛星無法滿足應急通信指揮需求，如果租用國外的衛星，存在泄密的危險?；谝陨蠋讉€原因，山區的應急指揮通信目前還不能采用衛星通信方式。

汶川地震指揮系統中，除了衛星通信外，還有兩種通信方式發揮了巨大作用。其一是短波電臺，另一種就是超短波對講機。某武警部隊使用了短波電臺，保證了抗震救災時指揮通信通暢；都江堰市公安局的對講機系統，幾乎是當地救災搶險中唯一可以使用的指揮通信工具。

短波信道不容易遭到破壞，電臺架設簡單，容易維護，通信內容可以加密，通信成本低，適合縣級指揮中心與省級指揮中心的通信[5]。超短波通信終端比短波通信終端更便宜，使用維護也更方便，但是，由于主要采用地波傳輸，傳輸距離不太遠，適合于縣級指揮中心與鄉、村指揮中心的應用[6]。

4.4 山區應急指揮通信系統組成

根據以上分析，山區應急指揮通信系統組成如圖2所示。

圖2 山區應急指揮通信系統結構

(1)省級指揮中心與縣級指揮中心之間建立短波通信

以短波通信方式作為省級指揮中心與縣級指揮中心之間的應急指揮通信系統的優點主要有：短波通信傳播距離遠；傳輸通道依靠電離層，不容易遭到破壞；設備操作與維修維護比較簡單；設備價格便宜，適合于多套備份；架設簡單、迅速，在系統遭破壞時，能夠迅速恢復；可以傳播語音和數據，傳輸信息可加密；功率較低，對電源要求低。在現有的通信技術條件和山區人力物力條件的基礎上，短波通信是縣級單位與省級單位之間山區應急指揮通信系統較好的通信方式。

(2)縣應急指揮中心與鄉、村應急指揮中心建立超短波數字集群通信系統

數字集群通信系統是多個用戶(部門或群體)共用一組無線電信道，并動態地使用這些信道的專用移動通信系統。集群通信系統具備特有的調度功能、組呼功能以及快速呼叫等特性,在應急通指揮信系統中具有重要作用。

超短波數字集群通信系統需要無線基站。無線基站的選址除了考慮能滿足通信方面的要求，還需考慮基站所處場地的地址條件，避免山體崩塌或滑坡造成的不利影響。另外，基站的設計還應具有良好的抗震性能，為了確?；灸懿婚g斷工作，建議采用太陽能電池供電。

這樣構成的超短波數字集群通信系統，平時可以作為縣內各部門辦公通信工具，在突發事件時組成縣里的應急指揮通信系統，不必為維護應急指揮通信系統增添額外的開支。

(3)鄉應急指揮中心與村應急指揮中心建立無線廣播系統

無線廣播系統用于向公眾廣播政府公告、發布救援信息、組織人力物力投入自救工作。無線廣播系統組成結構如圖3所示，供電方式為太陽能電池供電。鄉指揮中心將指揮信息通過無線發送終端發送出去，村指揮中心通過無線接收終端收到指揮信息，并通過高音喇叭進行廣播，搶險救援的相關信息就可以通知到每個人。

圖3 鄉與村之間的無線廣播系統結構

5 結束語

根據對當前通信技術水平的分析，綜合災情、險情可能會遇到的困難，山區應急指揮通信系統可以采用如下方式：省應急指揮中心與縣應急指揮中心采用加密的無線短波通信方式，縣應急指揮中心與鄉應急指揮中心以及村應急指揮中心采用超短波數字集群通信，鄉應急指揮中心與村應急指揮中心采用無線廣播系統。這樣的山區應急指揮通信系統，指揮信息可以根據需要下發到各個層次，具有成本低、易于維護、覆蓋面廣、組網簡單等特點。整個系統采用無線信道，無論什么樣的突發事件，通信信道都不會遭到破壞，可以滿足突發事件下山區應急指揮通信的要求，其中，超短波數字集群通信系統與無線廣播系統可以用于日常通信。

參考文獻：

[1] 中國應急通信規劃開始組織實施[EB/OL]. 2008-05-30 [2010-03-31].http://it.sohu.com/20080530/n257187891.shtml.

China Began to Organize the Implementation of Emergency Communications Plan[EB/OL]. 2008-05-30 [2010-03-31].http://it.sohu.com/20080530/n257187891.shtml. (in Chinese)

[2] 徐超,甘信建. 舉全省之力完善應急通信建設[J]. 通信世界周刊,2008(45)：B6-B7.

XU Chao,GAN Xin-jian.Perfect the Construction of Emergency Communications.Communications[J]. World Weekly,2008(45)：B6-B7.(in Chinese)

[3] 莫思特,李碧雄.從汶川地震通信問題談平流層應急通信的應用[J]. 電訊技術,2009,49(5):30-32.

MO Si-te, LI Bi-xiong. Application of Stratosphere Emergency Communication According to Communication During Wenchuan Earthquake[J].Telecommunication Engineering,2009,49(5): 30-32.(in Chinese)

[4] 李毅中部長指揮通信系統抗震救災[EB/OL]. 2008-12-18[2010-03-31].http://www.sc.gov.cn/scszfxxgkml-2/sbgt-64/gkxx/ldxx/200812/t20081218-454439.shtml.

Minister Li command The Ministry of Industry and Information to Earthquake Relief [EB/OL]. 2008-12-18[2010-03-31]. http://www.sc.gov.cn/scszfxxgkml-2/sbgt-64/gkxx/ldxx/200812/t20081218-454439.shtml.(in Chinese)

[5] 李國建,張海勇,槐萬景.短波跳頻電臺組網研究[J].火力與指揮控制,2006,31(3):5-8.

LI Guo-jian,ZHANG Hai-yong,HUAI Wan-jing. Research on Networking of Shortwave Frequency Hopping Communications[J]. Fire Control and Command Control,2006,31(3): 5-8.(in Chinese)

[6] 陳占榮.山區超短波無線電通信鏈路的設計[J].電訊技術,1998,38(5):54-58.

CHEN Zhan-rong. VHF Radio Communication Link Design in Mountain Area[J]. Telecommunication Engineering,1998,38(5):54-58. (in Chinese)