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区域应急通信系统

时间:2021-07-20 10:04 作者:admin 分享到:
       区域应急通信系统是在应急区域现场建立的通信系统,是应急通信的“急先锋”和“最前沿”。区域应急通信系统必须能够快速赶赴现场、能够在现场复杂的环境下构建起稳定的通信网络、能将现场信息通过接口送至远程传输系统,进而传送至后方指挥中心。为此,区域应急通信系统必须具备部署快捷、使用方便、可扩展性强、适应复杂地形环境等基本特点。
      本章主要针对覆盖范围为几千米至几十千米的区域应急通信,分别介绍几种典型的通信系统及组织应用方式,包括无线传感器网络和自组织网络、浮空平台、集群移动通信及微波通信等。
5.1区域应急通信系统概述
       区域应急通信系统中的“区域”的含义是指自然灾害或突发事件发生的地点或地区,最典型的覆盖范围一般为几千米到几十千米。本章所指的区域应急通信系统,主要是满足局部区域覆盖的通信系统。
       在实际应用中,区域通信系统通常是和远程通信系统紧密结合的。这是因为在大多数情况下都需要将区域现场信息远程传送到后方的指挥中心,如一台应急通信车,可能带有多个单兵背负式移动终端,同时还有卫星通信系统。前者的任务是将现场信息(如视频)传至车上的接收系统,后者的任务是把车上接收到的现场信息通过卫星信道传至后方指挥中心。这里,区域通信系统的概念,实际上也可看成是从完成不同任务的角度定义的。因此,从这个角度讲,上述的应急通信车就同时具有区域应急通信系统和远程通信系统的功能。
       最简单的区域应急通信系统可能就是如同上述的一台应急通信车。它的区域通信功能是构成点对多点的通信系统。如果要求覆盖大的区域,就需要部署多个这样的小区域系统,并把它们连接起来,构成一个类似多基站的网络,从而实现
大区域的覆盖。
5.2应急无线自组网链路
5.2.1同播无线链路
1.设备描述
       本设备提供覆盖延伸和链路接力功能,利用窄带无线链路连接其他背负式应急一体机和无人值守室外基站,也可以通过IP网络直接与近端或远端应急中心互联。同播无线链路拓扑图如图5.1所示。
 
 
无线链路拓扑图
 
图5.1同播无线链路拓扑图
 
2.设备功能
       窄带无线链路系统作为背负式一体机的重要链路单元,支持PDT/DMR数字常规组呼语音覆盖、组呼短信、报警和遥晕等功能;通过增加附件可实现模拟常规语音覆盖功能。也可通过IP网络连入远端中心,接入应急调度平台,支持应急调度业务。
 
功能描述
功能描述
 
5.2.2自组网
       为强化应急通信保障能力,满足应急情况下现场复杂地形的通信全覆盖,有效应对在山区、高层建筑、隧道等复杂环境下的语音通信和视频传输,满足现场100%覆盖的要求。本设备结合OFDM调制解调技术、网络传输技术、动态宽带自组网技术及融合通信技术,推出全新的现场应急通信解决方案。
自组网功能的特点如下。
1.快速自组网
       开机即用,无须配置。快速完成现场各节点之间通信链路的建立。最多可支持16个节点之间的语音、图像和数据的通信,各节点随时加入或退出网络,不影响网络通信。
2.网络健壮、快速自愈
       不依赖于某一个单一节点的性能。如果节点出现故障、受到干扰或退出,数据包将自动路由到备用路径继续进行传输,整个网络的运行不会受到影响。
3.非视距传输
       采用编码正交频分复用调制,其中囊括了正交多载波等先进技术,具备抗多径干扰能力强、非视距传输距离远及衍射和穿透性能优等优点,尤其适用于密度较高的城市、森林和山区等视线极易受阻的环境。
4,链路冗余和通信负载均衡
       网络可以根据每个节点的通信负载情况动态地分配通信路由,从而有效地避免了节点的通信拥塞。
5.融合一体化通信传输
       支持最高12Mb/s的点对点传输速率。可以与无线图传、集群语音、常规语音设备及卫星、GSM、LTE、野战光缆等链路设备进行无缝连接,从而进行设备之间视频、语音和数据的一体化高速传输。
该解决方案设备主要由前端融合通信节点、同频自组网节点和现场指挥平台、现场指挥调度的PAD/笔记本式计算机等设备组成。自组网连接图如图5.2所示。
 
图5.2自组网连接图
自组网连接图
 
1)前端融合通信节点。
       按照PDT数字标准推出的数/模便携式通信节点,采用内嵌式紧凑设计,不仅具备同频自组网节点功能,并能在现场最前端实现语音覆盖和视频接入,同时配备多个1OOMb/s高速网口,提供有线/无线混合组网和丰富、便捷的扩展应用。
       主要应用:该设备支持单兵背负、壁挂、支架支撑等各种携带或固定方式,在前线采集数据,并负责前端作战小组之间的专网语音覆盖。同时,可以将前线的语音、视频回传到移动指挥部(现场指挥平台);可以通过现场指挥平台对前端作战小组进行语音调度,可以对前端各节点图像进行调度。
2)同频自组网节点。
3)现场指挥平台。
       现场指挥平台为一体化指挥平台,便携移动性强,可在较为复杂的环境下快速抵达事发现场,建立现场应急指挥部,从而实现视频、音频的综合语音调度。
       指挥平台可提供网络内所有节点的配置、监控和管理功能:可以同时实现视频监控调度、语音呼叫、地图定位等功能;自动侦测网络拓扑,可以动态更新当前网络设备个数,实时监控网络质量和设备电池电量等;提供环境监测功能,可根据具体环节进行组网通信节点的部署,保证通信链路健壮可靠。
       该平台可以支持现场PDT/Tetra/MPT集群、数字常规、卫星电话、GSM、PSTN等各种终端的接入,并实现对上述终端的综合指挥调度,可用于组建上述各种通信网络融合的指挥调度会议,指挥平台配备的PAD可通过WiFi接入平台实现多制式语音调度,可以通过自组网通信系统与前端融合通信节点互通,从而实现PDT集群或数字常规转信台等语音调度系统的IP互联指挥调度。典型应用场景如图5.3所示。
       调度员可以在现场指挥平台监控现场所有通信节点的链路状态、组网形态,可以对前端综合通信节点的语音通信、Mesh通信设备进行配置和控制,能够支持通过GSM/LTE等连接与后方的调度指挥系统进行语音和视频的互联互通。设备采用一体化便携设计,可以支持笔记本式计算机或PAD操作。
典型应用场景
 
 
5.2.3宽带Mesh
1.设备概述
        宽带Mesh设备基于4G和5G蜂窝无线通信系统的先进技术,面向承载专网集群综合业务而设计,具有部署便捷、组网灵活、吞吐率高、可靠性强等特点,具备端到端的业务质量和安全保障,支持室内外放装部署,车载、机载移动部署,单兵便携部署等多种应用场景,能够单独组网或和蜂窝基站、有线网络混合组网,是公共安全、政务专网、应急通信、企业专网及军事战术网等应用的利器。
2.设备特色
(1)链路特性
  1. 多天线:支持1T2R/2T2R,频谱效率高,接收能力强。
  2. 信道编码:采用Turbo码,相比卷积码具有更高的编码增益。
  3. AMC:自适应调整调制和编码方式,提升无线链路的稳健性。
  4. HARQ:重传分集增益,增加链路稳健性,减少时延抖动。
  5. 功率控制:提升功率效率,减小干扰,降低设备功耗。
(2)业务特性。
  1. QoS:根据业务类型(语音、数据、视频等)、用户优先级定义业务服务质量等级。
  2. 专用承载:为不同的业务数据流建立相应的专用承载,赋以对应的QoS等级。
  3. QoS调度:根据QoS等级对不同专用承载进行差异化调度。
  4. 传输模式:单播、组播、广播等多种传输模式,同步系统支持同播。
(3)安全特性。
  1. 加密:支持Snow3G、AES(advancedencryptionstandard,高级加密标准)空口加密;支持IPSec(IP安全协议);支持信令完整性保护;支持第三方加密算法。
  2. 鉴权:支持USIM、AKA认证。
  3. WiFi:支持WPA/WPA2加密;支持EAP-SIMEAP-Radius认证。
(4)平台特性。
  1. 处理能力:吞吐量高达1OOMb/s以上。
  2. 工作模式:LTE小基站和Mesh双模。
  3. 工作波形:OFDM、UFMC(unirersalfilteredmulti-carrier,通用滤波多载波)、单载波等多种波形。
  4. 工作带宽:支持连续或非连续频谱,频谱利用灵活。
  5. 射频指标:3GPP标准,灵敏度小于一103dBM。
(5)易用特性。
  • 支持车载和室外安装场景使用。
  • 智能自组网,部署安装简便。
  • 支持Mesh节点多跳级联。
  • 组网结构灵活、稳健,根据网络拓扑智能选择路由。
  • 业务承载和管理承载分开,支持端到端的QoS保障。
  • 全IP网络,易于管理和兼容绝大多数终端设备。
  • 管理维护自带Web、cli,同时支持Hytera统一网管系统管理。
  • 支持WiFi覆盖或4G公网数据回传。
3.外部接口
  • WiFi模块接口(可选支持):支持Build-inPCIEWiFi模块,覆盖范围为50m,支持多终端接入。
  • UE模块接口(可选支持):支持Build-inPCIe3G/4GUE模块。
  • 以太网接口:lx光口,lx电口。
  • 电源接口:(9-36)V、DC通用便携电池,车载逆变。
  • AISG接口:支持电调天线,先进算法调整天线方位和俯仰角度,增强无线链路质量,减少干扰。
  • GNSS接口:内置GNSS接收模块,N型接口。
  • Mesh天线接口:2T2R支持MIMO,2T4R(TBD)。
4.Mesh场景介绍
LTE应急网络回传
       (1)方案介绍:LTE网络回传主要应用在LTE基站离核心网比较远且不易布光纤的情况,这时Mesh节点可以做S1链路回传,保证LTE基站能顺利接入核心网。应急网络回传方案如图5.4所示。
应急网络回传方案
图5.4应急网络回传方案
      (2)解决难题:解决设置站点布线难的问题。LTE在布置站点时,受施工限制,如可能在山顶,或是有湖泊阻隔,或是只是临时应急建站,如果拉光纤布网线,费时费力、成本高昂且有安全风险,这时用Mesh做无线回传,桥接基站与核心网,能够有效地解决实施问题。
      (3)方案优势:成本低,快速易部署,不受地理条件限制,不需要光纤拉远。
5.LTE应急通信拓展
(1)方案介绍:如图5.5所示,LTE基站只能覆盖2km,如果此时在6km或10km外有应急通信需求,Mesh设备可以做LTE的覆盖延伸。可在离LTE基站覆盖区域内架设一个LTECPE+Mesh设备MeshC,在LTE基站4km和8km处各架一个MeshA和MeshB两个节点,则在这两处的终端设备用户A和用户B可以通过WiFi接入LTE网络。应急自组网回传方案
 
(2)解决难题:有效地实现了覆盖延伸,传统基站覆盖距离有限,如果在远点需要做局部覆盖,采用传统的增加基站的方法,会增加很多成本,采用Mesh做覆盖延伸,有效地解决了覆盖盲区问题。
(3)方案优势:节约成本,快速部署,无须光纤或网线,通过无线将覆盖距离有效延伸。
5.2.4便携式数字中继台
      便携式数字中继台如图5.6所示。
便携式数字中继台
1.便携式数字中继台设备的特色
(1)小巧便携:采用内嵌式紧凑设计,主机厚度仅为41mm,质量小于3kg;内置双工器,可选内置mini双工器,内部空间更紧凑,体积更小巧。
(2)外挂电测安装设计:可选外挂式大容量电池,方便快捷安装与更换,满足超长待机、无间断通信的使用需求。
(3)应用灵活多变:提供便携的携带及安装选配件,方便移动背负式携带,可结合数字设备及数字调度系统组建灵活的现场移动指挥网。
(4)应急接线口:满足在应急情况下的电源接入。
(5)IP67防护等级:支持IP67防护等级,可在Im水深浸泡30min而不影响设备的正常使用。
(6)质量可靠,紧固耐用:品质严格符合中华人民共和国国家军用标准GJB150A—2009标准,并通过了超加速老化测试,在恶劣工作环境中都可以发挥优异性能。
(7)直观的操作面板:主机操作面板纸袋信道显示各种状态指示灯、信道调节按键、音频接口,可外接手持传声器。
2.便携式数字中继台的主要功能
(1)可选智能电池。可选10AH智能锂电,50%工作循环、高功率发射情况下,可获得至少8h以上的工作时间。符合标准SMBusl.l通信规则,可实现对电池状态的全方位监控(如剩余电量预测,相对容量百分比,电池使用状态记录等);同时,具备良好的电池维护功能,可最大限度地延长电池使用寿命;智能的充电管理方案,可自动对电池电量进行补充,使其设备处于随时待命状态;三重电芯保护功能,确保充电过程更加安全、可靠。
(2)远程诊断与控制。通过PC(personalcomputer,个人计算机)应用软件可实现对远程(由IP端口连接到因特网)及本地(由USB)中转台的监控、诊断和控制,从而提高工作效率。RDAC软件支持多站点网路连接,允许管理员监控接入网路的中转台。
(3)双时隙语音输出,方便监听和录音。数字模式双时隙语音输出,可无间断记录系统的通话状况。
(4)灵活的IP组网。IP中继站互联可以将多个位置分散的相同或不同频段的中转台通过IP网路连接起来,形成一个不受地域限制的无线通信网络,移动终端可以在该网络下自动漫游,实现语音和数据的通信。
(5)16个信道。支持最多16个信道,且每个信道都允许有效地对讲机网络控制,可以使用RDACPc工具、中转台前面板信道旋钮或中转台尾针来完成信道的切换。
(6)模拟/数字背靠背。通过背靠背的应用方案可支持模拟和数字对讲机在不通的工作模式下实现互通,从而确保模拟用户向数字的平滑过渡。
(7)GPS定位。内置GPS定位模块,支持GPS数据传输。同时,便于应急指挥中心对移动小网位置信息进行实时监控。
3.移动指挥场景图
       突发事件,应急处置人员需第一时间抵达现场,快速组建现场移动指挥网,高效指挥现场指挥人员,保证关键任务顺利地完成。
       现场移动指挥网(图5.7)由一套数字对讲机、便携式数字中转台及调度软件组成,其组网灵活,功能丰富,满足在移动现场的快速组网、高效指挥的需求。
现场移动指挥网
图5.7现场移动指挥网

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