時間:2022-09-25 21:43:57
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇衛星通信論文范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
MAC層有MAC-Idle、MAC-Shared、MAC-DTM、MAC-Dedicated四個狀態[4]。它們之間的轉換圖如下。
1.1MAC-Idle狀態MAC-Idle狀態中不存在TBF,MES監視CCCH上子信道的相關傳呼。MES可能采用DRX(非連續接收)監視CCCH。在MAC-Idle狀態,上層可請求傳輸一個上層PDU(協議數據單元),這就會觸發在PDCH上建立一個TBF并由Idle狀態轉入MAC-Shared狀態,或者有可能通過RRC流程或者是RLC/MAC流程在DCH上觸發建立一個TBF,MES會在完成建立DCH后由Idle狀態轉入MAC-Dedicated狀態。
1.2MAC-Shared狀態在MAC-Shared狀態中,MES分配無線資源提供TBF用于在一個或多個PDCH上產生點到點連接。TBF用于在網絡和MES之間單向傳輸上層PDU。在MAC-Shared狀態,上層可請求傳輸一個上層PDU,這就會通過RRC流程在DCH上觸發建立一個TBF,這將會使MES由MAC-Shared狀態轉入MAC-DTM狀態。當上行鏈路和下行鏈路中的TBF都被釋放時,MES返回到MAC-Idle狀態。當重新配置PDCH到DCH的所有無線承載,釋放完PDCH上所有的TBF并建立第一個DCH時,MES將會由MAC-Shared狀態轉入MAC-Dedicated狀態。
1.3MAC-DTM狀態在MAC-DTM狀態MES將無線資源分配給一個或多個DCH和一個或多個PDCH。在MAC-DTM狀態當所有在PDCH上上行或下行的TBF都被釋放之后,MES進入MAC-Dedicated狀態。在釋放了所有的DCH之后,MES進入MAC-Shared狀態。在釋放了所有的PDCH和DCH之后,MES進入MAC-Idle狀態。
1.4MAC-Dedicated狀態在MAC-Dedicated狀態MES分配無線資源以提供一個或多個DCH(專有信道)。在釋放掉所有的DCH之后,由MAC-Dedicated狀態轉入MAC-Idle狀態,當從DCH到PDCH(分組數據物理信道)的所有無線承載都被重新配置以后,MES將會在釋放完所有的DCH并在PDCH上建立第一個TBF時由MAC-Dedicated狀態轉入MAC-Shared狀態。
1.5MAC層對組呼的支持由于GMR-1系統的MAC層不支持組呼功能,所以要對MAC層做一些改變。我們設計了組呼模塊,它和單呼模塊是并列的關系。根據邏輯信道的映射和MAC層的狀態來區分單呼和組呼兩個模塊通道。組呼工作在電路域,只跟DCH有關,跟PDCH無關[5]。所以在MAC狀態機中加入兩個狀態,分別是MAC-Ready-Gcc(組呼控制)狀態和MAC-Dedicated-Gcc狀態。工作在MAC-Dedicated-Gcc狀態下的主/被叫移動臺,正常接收MACDATA,狀態不變;在釋放掉所有DCH后,由MAC-Dedicated-Gcc狀態轉入MAC-Idle狀態。主叫移動臺發起組呼時,RRC層利用原語參數配置MAC層狀態;接收下行報文時,MAC層根據MAC-Dedicated-Gcc狀態將消息遞交給上層組呼模塊。圖4是主叫用戶的組呼MAC轉移圖。被叫側成員移動臺根據接收到的NCH邏輯信道通知MAC層轉入MAC-Dedicated-Gcc狀態,工作在組呼模塊。流程如圖所示。圖5是被叫成員移動臺組呼MAC狀態轉移圖。集群組呼中,網絡要向多個成員移動臺發送尋呼通知消息,因此需要采用廣播的方式發送。我們增添NCH為組呼通知信道。由于系統資源有限,這里我們借用未配置的CBCH邏輯信道的位置來配置NCH邏輯信道,NCH邏輯信道的突發結構和調制解調編解碼方式與CBCH邏輯信道保持一致。例如,如果BCCH指派CBCH使用第一幀,則NCH使用2、3、4幀,如果BCCH指派CBCH使用第1、2幀,則NCH使用3、4幀,余此類推。
2MAC層PTT競爭隨機接入回退策略
當組呼講話方釋放組呼上行信道時,講話方用戶在上行DACCH(專有隨路控制信道)信道上發送“UPLINK_RELEASE”消息,表明講話完畢。當一個組呼中有幾個用戶要同時講話時,會產生講話權的競爭。組呼成員也可能有不同的優先級,這時候需要一種競爭策略來解決[6]。以下舉例為組呼信道采用8時隙結構,編碼的話音為2.4kbits/s。網絡收到講話方上行信道的“UPLINK_RE-LEASE”消息以后,在組呼信道的下行信道的DACCH上向所有組呼移動臺發送“UPLINK_FREE”消息,表明上行信道空閑,允許新的講話方使用上行信道。需要講話的組呼用戶,在下行信道上收到“UP-LINK_FREE”消息以后,采用直接強占和隨機接入相結合的方式,在組呼上行信道發送“UPLINK_AC-CESS”消息,消息被封裝在NT5上,直接搶占第一幀,隨后的隨機時間選擇為T,回退的最大幀數為F,則T=40ms*F??紤]到2比特的用戶優先級,讓優先級高的用戶有較大的概率競爭成功,設用戶優先級為m,退的次數為n,回退的最大幀數為F,則F=(m+5)*n,其中m=1,2,3;n≥1。
當n=0的時候,四個級別的用戶都搶占第一幀,此時F=1。用戶優先級m和回退次數n與回退最大幀數F關系部分如表1所示。下面以用戶優先級m=0為例,隨后的隨機時間選擇為200ms(5幀),400ms(10幀),600m(15幀),和800ms(20幀)總計2s秒鐘的時間爭用上行信道,方法如圖6所示。按下PTT移動臺,在最初開始的一幀直接發送“UPLINKACCESS”請求,若有碰撞,隨機占用之后的5幀之一發送“UPLINKACCESS”請求,若還有碰撞,隨機占用后續10幀之一發送“UPLINKAC-CESS”請求,還有碰撞,隨機占用后續15幀之一發送“UPLINKACCESS”請求,一直到,隨機占用后續20幀之一發送“UPLINKACCESS”請求,任意幀周期,當下行鏈路由“UPLINKFREE”轉換成“UPLINKGRANT”時競爭結束。任何一個按下PTT的移動臺直接搶占最初的一幀發送“UPLINKACCESS”,在后續的2秒鐘的時間內又可以競爭上行信道四次,競爭期間,如果收到網絡在下行信道上發送“UPLINK_GTANT”,則競爭結束。
當網絡成功收到一個“UPLINK_ACCESS”消息以后,在組呼信道的下行DACCH信道上發送“UP-LINK_GRANT”消息,用于告知競爭成功用戶可以使用上行信道,其它用戶不再進行競爭,直到再次收到“UPLINK_FREE”消息為止。這里我們考慮的是有競爭沖突時,保證優先級高的用戶有較大的概率競爭成功。通過以上的描述,分析計算可得。從公式可以看出,優先級高的用戶,產生沖突的概率低,這樣就很好的保證了優先級高的用戶有較大的概率競爭成功。假設一個優先級為0、3的用戶,其競爭產生沖突的概率曲線如圖7所示。從圖中可以看出,優先級高的明顯比優先級低的沖突概率小,當n的取值逐漸變大,p越小,當n為5時,概率幾乎為零了。事實上,n值不能取很大,應為值越大,雖然沖突概率很小,但是從PTT按下到響應這個時延過大,這不是我們所期望的。所以這個退避算法兼顧了n值不能太大,沖突概率小。
3結語
衛星信號復用模塊的功能是:將船載北斗收發設備與其原配的控制終端設備進行分離;將信號根據不同策略復用為兩路數據信號;提供與數據采集終端的接口。圖1給出了衛星信號復用模塊與系統的其他部分的連接的方式。其中的北斗衛星通信天線完成北斗信號的收發、導航信號的接收以及雙向數字接口的信號交互;北斗控制終端是國內北斗星通公司開發的多用途控制設備,其功能涵蓋了導航、軌跡錄、報文收發和緊急情況下的報警呼救等;數據采集終端是本系統中的采集數據的收發系統,利用人工輸入海洋資源數據,并通過衛星信道將數據發回北斗整列控制中心。衛星信號復用模塊是各個模塊的通信中樞,完成設備對信道的申請和釋放,并且為各個工作子系統供電,系統對其工作穩定性和可靠性提出了較高的要求。圖2給出了衛星信號復用模塊的內部結構圖。其中RXD_T和TXD_T分別表示RS232電平的北斗衛星天線的數據收發信號;RXD_K和TXD_K表示北斗控制終端的RS232數據收發信號;RXD_C和TXD_C表示數據采集終端的數據收發信號。其結構比較簡單,但是在前期的設計和測試中發現了一系列可靠性問題。長時間地將數據采集終端以在線方式工作會造成衛星天線或者控制終端無法收發數據,因此在設計上采用了回饋電源模式,即當采集器不工作時,切換電路工作于信號直接切換模式,信道不受數據采集器控制。同時還發現當數據采集器不工作時,地線連接會造成數據串擾,所以在設計中采用了地線切換模式,當采集器不工作時將地線斷開。為了進一步提高可靠性,降低干擾,信號切換沒有采用有源的電子器件,而采用了電磁式繼電器,當采集器不工作時系統的信號處于機械切換模式。采取上述措施后,系統無響應和數據通信失敗的現象基本沒有出現。
2控制終端設計
控制終端是數據采集人員的操作設備,其功能是輸入采集的數據并且將數據發送。控制終端采用了ARM9架構的S3C2440作為核心處理器,利用自主開發的嵌入式操作系統,采用面向對象技術進行開發。其設計的模塊結構圖見圖3。S3C2440核心板上有SDRAM與NANFLASH,分別用于應用程序的執行和程序的存儲;北斗控制終端接口包含了北斗天線的串行控制口和電源;智能液晶顯示接口通過串口2將核心板的顯示控制數據傳遞給智能液晶模塊;陣列式掃描接口讀取操作人員的輸入鍵值用于數據控制??刂平K端的軟件結構圖見圖4。掃描鍵盤處理模塊驅動陣列式鍵盤,讀取用戶的輸入鍵值,并提交系統處理;智能終端GUI模塊負責用戶的圖形界面處理,主要功能包括控件界面繪制,事件響應以及消息傳遞;GPIO電路驅動模塊用于控制衛星信號復用模塊的北斗信號切換,以及北斗系統電源的管理;偽漢字空間的轉換模塊負責將采集到的數字信號映射到GB2312的漢字空間,以適應北斗衛星通道的數據傳輸;稀疏數組壓縮模塊解決了北斗數據包短,而采集數據量較大的問題,通過自定義的無損壓縮算法,將采集的數據高效率壓縮以適應北斗數據通道的特點;北斗數據編碼解碼模塊負責將處理好的數據以北斗規定的格式編碼和解碼;系統參數管理模塊負責管理存儲在智能終端中的系統參數,以配置不同的應用方案。
3偽漢字編碼方案
北斗衛星通信系統對用戶的級別做了嚴格限制,民用的北斗運營商普遍采用了內容過濾程序,即當發現傳輸內容為GB2312國標碼時,允許數據通過,當發現傳輸內容為非GB2312國際碼時不允許數據通過。數據采集的數據格式不符合GB2312編碼標準,因此在系統設計上遇到了數據無法傳遞的困難。為了解決上述問題,設計了偽漢字編解碼方案。其基本思路是:編碼時將原始的數據流進行分解,分配到多個漢字空間,解碼時從漢字空間提取出數據流,并且將拆分的數據進行合并。GB2312是北斗采用的漢字通信系統,用于民用終端的數據發送。GB2312中每個漢字由2個字節組成,第一個字節的范圍為176~247,而第二個字節的范圍為160~254。因此第一個字節的有效編碼空間為0~71,而第二個字節的編碼空間為0~94。為了簡化算法,將兩個字節的編碼空間都設置在0~63即2的6次方范圍內。實際上將數據看成一個Bit流,將8Bit為單位分解為6Bit為單位,其示例圖見圖5。圖中上方的8Bit的3個字節被看成24Bit的數據,在圖中部分解到4個字節,每個字節為6位,高2位補零。實際上上方的數據與中部的數據從Bit流看來都是24Bit。得到4個字節的6Bit數據后,在每個字節上加上176得到圖5中下部的數據,即偽漢字編碼。該編碼的范圍位于GB2312的范圍內,可用于北斗信號的數據傳送。解碼的過程與編碼的過程相反,不再敘述。在編碼的過程中還會遇到實際問題:圖5中演示的情況屬于比較特殊的情況,輸入的數據的字節數量是3的倍數,輸出的字節數量為4的倍數。現實的數據流不一定滿足上述要求,例如如果輸入的數據是4個字節,輸出需要的字節數是6個字節;如果輸入的是5個字節輸出的需要6個字節。這樣會給編解碼帶來巨大的困難。為了簡化編解碼,可以將數據進行特殊的處理,辦法是在傳遞的數據中增加一個數據的長度指示,并且將數據進行整數倍拼湊。其過程見圖6。在數據的頭部附加了一個長度指示器,其作用是當收到的數據后部附加的有PAD時可以將原始的數據提取出。PAD是附加在有效數據后面的無效數據,PAD的數量根據原始數據長度變化,其數量為0~2個。數據擴展的原則是將數據的整體長度擴展為3的倍數。這樣得到的偽漢字編碼的數據長度就是4的倍數,如此擴展的目的是有利于編碼和解碼。
4北斗數據通訊陣列與系統整體架構
由于北斗系統是軍民兩用系統,并且隨著用戶數量的增加,通信帶寬日益緊張,為了保障系統中的高級用戶權限,對用戶的收發信息的頻度做了限制,平均一分鐘才能發送一條信息。而對于接收信息的頻度卻沒有限制,所以信息的接收相對較快。由于北斗的信息通道采用了無驗證的協議,發送方無法得知接收方是否成功接收數據。為了保證通信的可靠性,本數據采集系統對北斗通信協議進行了改進。具體方法為:發送方發送消息后,從系統中獲取一個隨機變量用于產生延時,如果在規定的時間長度內沒有收到對方發來的驗證數據就繼續發送,直到成功收到接收方的驗證數據報。采用上述協議后,系統通信的可靠性得到了提高,但卻給北斗的通信系統帶來的嚴重負擔。特別是隨著采集系統數量的增加,控制中心的通信負擔日益加大,采集終端數據發送的成功率也大幅下降,嚴重影響了系統的正常工作。為了提高系統的數據吞吐率,利用北斗系統收發速率不平衡的特點設計了北斗衛星陣列,采用了單點接收設備以及多點發送的通信模式。當接受北斗設備收到采集系統來自海上的信息后,根據負載平衡的算法,從發送陣列中選擇一個空閑設備完成數據發送。如果沒有空閑設備就根據負載最少原則獲取北斗發送設備并將數據壓入發送消息隊列。采用北斗陣列和負載平衡算法后,數據的吞吐率提高,系統的反應速度加快,也提高了采集設備的用戶體驗。系統的整體結構見圖7。多個北斗設備通過統一的網關接入北斗應用服務器,相關的控制軟件運行在其上,負載解析和實現北斗設備的控制協議,系統的負載平衡以及將采集的數據回寫到數據庫服務器。系統決策服務器上運行的軟件負責解析數據,分析相關的資源信息,以及GIS的控制信息。Web服務器對通過VPN網關的遠程用戶提供了數據訪問服務,由于數據,對不同的用戶采用了硬件加密的認證模式,數據的傳輸也經過了加密通道的處理。
5實際應用
該研究項目經過多年的研發已經在海洋漁業資源、海洋生態和海洋安全方面得到廣泛應用。為了分析海洋漁業資源,在本終端上設計了漁業捕獲實時報告系統。具體方法是針對漁業捕撈的的各種船型,每種船型選擇常見的50種魚類,將魚類的名稱和圖片寫入終端。船員在捕撈結束后利用本終端將各種魚類的產量通過北斗發送給控制中心。其中的數據不僅有漁獲產量,而且還有捕撈的時間和地點,控制中心將數據記錄入數據庫后,結合相關的港口漁獲數據,以及海洋衛星遙感數據,可以分析海洋魚類的巡游規律,并且指導漁業生產。漁業管理部門也可以了解海洋整體上的生產情況,以便合理地進行生產管理。目前已經在南海生產漁船上安裝了近300套設備,大部分設備工作正常。圖8給出了第二代漁獲采集終端實物,圖9給出了GIS軟件上的安裝了設備的漁船的作業分布圖。該系統還用于漁場預測,結合衛星遙感信號得到的溫度、洋流和葉綠素等相關因素,根據終端傳回的數據,分析漁場并將得到的預報信息通過控制中心發送到終端上,從而指導漁業生產,減少資源消耗,提高經濟效益。圖10給出了漁場預報的樣圖。該設備還用于增值放流工作的檢測:為了保證漁業資源的穩定,需要人工放流魚種。為了跟蹤放流魚種的生長和巡游情況,放流前在部分魚種上留有標志,并且在放流前將標志與魚種信息記錄在數據庫中,當魚被裝有終端的漁船捕獲后,船員將魚的參數和標志編號輸入終端,通過北斗發回控制中心,相關的放流數據就可以進入軟件分析,從而得到放流的效果評估。目前本終端還具有了天氣預報信息的發送以及他國漁船越界捕魚事件報告的功能,可以在漁業安全和保護國家漁業資源等方面發揮作用。
6結束語
SOQPSK-TG信號可以在OQPSK的基礎上由CPM的形式表示。二進制序列映射為NRZ碼序列后進行預編碼,再將所得信息插值,經過脈沖成形濾波后積分得到相位調制信息,利用正余弦查找表取得基帶同相和正交分量,最后通過正交調制可以獲得SO-QPSK-TG信號。SOQPSK-TG與BPSK,QPSK,GMSK信號功率譜比較,如圖1所示。由于SOQPSK-TG調制方式相對傳統BPSK、QPSK調制方式消除了載波相位±π/2或±π的突變現象,相對于GMSK調制方式,載波相位不僅可以在±π/2內連續變化,還可以保持不變。因此從圖1中可以看出SOQPSK-TG調制方式功率譜密度更為緊湊,滾降速度快,頻譜利用率高,因此能夠滿足目前衛星通信領域對頻譜性能的要求。又因為其具有恒包絡特性,放大器的非線性對其解調影響不大,因此功率利用率高,滿足衛星對低功耗的要求。
2SOQPSK-TG的極化分集接收
經過高斯信道傳輸后的衛星接收信號可表示為,本文設計的極化分集接收系統首先通過ADC將接收的兩路圓極化信號(左旋極化、右旋極化)轉換為數字信號,然后經過自動增益控制環路(Au-tomaticgaincontrol,AGC)、差模環(Differentialmodeloop,DML)、最大比合并(Maximumratiocombining,MRC)、共模環、定時同步環路,得到解調信號,整體框圖如圖2所示。
2.1自動增益控制環路衛星通信信道衰落使得接收信號的包絡會產生起伏,幅度變化可以相差幾十分貝,本文給出的MRC算法、載波恢復算法和時鐘恢復算法都要求輸入端的兩路信號幅度保持恒定不變,可見AGC在系統中至關重要。因此需要通過AGC調節接收信號的增益,使接收機輸出電壓恒定或基本不變,提高系統性能。其數學模型如下A(n+1)=A(n)+βR-A(n)x(n[])(8)式中:A(n)為AGC的調節增益,R為增益門限,β為增益步長。經過當前時刻增益A(n)所得的信號A(n)x(n)與門限R作比較,若小于門限則會增大下一個時刻的增益A(n+1),同理若大于門限則減小下一時刻的增益,使輸出信號基本維持在門限附近。增益步長β越小,幅度收斂越慢,捕獲時間越長,誤差越小,即波形失真越??;反之β越大,收斂越快,捕獲時間越短,誤差越大。
2.2差模環到達接收機的兩路信號由于相位或本振頻率不一致會引入一定的相位偏移和頻率偏移,而MRC算法要求兩路信號同頻、同相后才能加權合并,取得增益,因此必須完成兩路信號的同頻同相處理。兩路信號經過下變頻、低通濾波后通過鑒相器將所得的誤差信號分為兩路,通過環路濾波器后以相反的極性調整數字控制振蕩器(Numericalcontrolledoscillator,NCO),使兩路信號以相反的方向被推到同一個公共頻率上,實現兩路信號的同頻同相鎖定。SOQPSK-TG信號的差模環算法模型推導如下,設經過AGC后的兩路信號分別。
2.3最大比合并常用的極化分集接收合并方式有3種:等增益合并、選擇合并和最大比合并。本文采用分集增益最佳的最大比合并算法[25],其原理是通過AGC所獲得的加權系數對兩路信號進行加權合并,使信噪比較大的一路獲得較大的權值,信噪比較小的一路獲得較小的權值。設so為合并輸出信號電壓,αi為各支路加權系數,si為各支路輸入信號電壓,N為支路個數。假設各支路噪聲不相干,因此合并輸出噪聲功率n2o應為各支路輸入噪聲功率n2i之和,可得合并輸出信噪比γo為當且僅當各支路信號電壓與加權噪聲功率之比相等時,輸出達到最大值,此時分集增益為N。
2.4共模環衛星相對地面的高速運動會使信號載波產生多普勒頻率分量,這就要求接收機有較強的頻移捕獲能力、較快的同步速度以及較高的同步精度。本文采用同相正交環算法對載波進行恢復。
3仿真驗證
仿真條件:信號中頻f0=32MHz,下變頻后載波fR=fL=4MHz,每周期采樣點數Nc=32,采樣率fs=128MHz,碼元個數Num=800,每個碼元采樣點數Ns=64,接收信號為正弦起伏包絡,起伏范圍為20dB,兩路輸入信號頻差Δf=2.56kHz,相差Δφ=π/4,多普勒頻移fd=6.4kHz,噪聲為高斯噪聲,信噪比SNR=15dB,各環路仿真結果見圖3~10。上述仿真結果表明,自動增益控制環路能夠較好地恒定輸入電平,如圖3,4所示;差模環、共模環能夠準確跟蹤兩路輸入信號頻差、相差及多普勒頻移,如圖5~8所示;最大比合并模塊能夠使得信噪比較差的一路得到補償,如圖9所示;最后的解調結果如圖10所示,在最大起伏為20dB條件下,通過分集接收實現了正確解調。為進一步驗證本文所提算法性能,圖11給出了分集接收SOQPSK-TG衛星通信系統與傳統BPSK衛星通信系統的性能對比結果。對比結果表明,極化分集SOQPSK-TG傳輸系統明顯優于傳統BPSK系統,在最大起伏為20dB條件下,可獲得5~10dB平均信噪比增益。
4結束語
衛星通信技術則是由使用圍繞地球的同步/非同步的通信衛星來做一個中間站進行一種遠距離通信的實現方式。它本質上是由微波通信以及航天技術之上發展新穎的無線通信的技術,而衛星通信技術自身采用的無線電頻率為微波頻段。從而產生的衛星通信技術,它的主要特點就是傳輸的距離遠,且頻率高。也因為衛星通信頻帶寬,且頻率高,變化范圍大的重要優點,衛星通信技術在我國的軍事建設和經濟發展等方面都具有深遠的意義。
我國的現今衛星通信技術的發展在擴展新的頻段,加強先可用的頻段的利用率以及現在公用干線的通信網都應該一步步轉向跟隨寬帶化的發展趨勢,能夠準確地利用衛星通信技術來建立我國的衛星寬帶業務以及數字化通信網絡。所以對于衛星通信網技術而言應該逐漸的走向小型化的、智能化的未來方向。從目前我國的計算機科技的水平來看,假設把設備功能全部換由軟件來進行操作實現,那么由于軟件的特點也就是需要按照一條條的指令來運行,就算我們采用多處理器的方式來進行協助共同運算,也沒有辦法真正保障高頻率情況下的處理能夠及時有效,也使得軟件無線電技術在衛星通信領域中的使用范圍明顯受到限制。基于以上原因,以下設計想法是為了能夠讓軟件無線電技術能真正應用在衛星通信方面。
首先我們所有的設備都需要經過模塊化處理,各個模塊分開保證控制功能,以及各個模塊之間的高速數據的交換問題。而信道設備以及接口設備的內部結構信道設備包括調制解調器、信道的編譯碼器和置亂器等,在總的CPU的控制之下,信道設備的具體參數值可以做到由軟件來進行定義處理。而將無線射頻的設備、信道設備和接口設計在衛星通信技術中也是十分關鍵的存在。再來考慮到了衛星通信技術有著多址方式,業務類型廣以及其頻率高且變化區域廣等各種優點,在信道設備和接口設備的設計選用模塊化的設計構思。各個模塊應該能夠各自擁有能定義自身功能的各個軟件接口,而選用的軟件接口更應保證標準化以方便各個不同供應商的生產。然后在各個模塊的具體設計上面,也要根據具體運算量大小,選擇不同的軟件接口功能。再來根據具體的各類應用環境,更加靈活地修改和使用數據幀結構,并且保證以軟件協同硬件兩相結合的方式實現。最后就是設備功能和系統功能的定義要靠網絡管理系統來最終實現。
伴隨著因特網大面積普及及現在移動網絡的迅猛發展,衛星通信技術絕對會在未來迎來更進一步的發展機會?,F在我國逐漸采用自主研發的通信衛星為主體,來建立完善的衛星通信系統。軟件無線電技術作為一個可利用在衛星通信方面的技術來說,也一定會伴隨衛星通信的腳步,成為加速我國科技發展的重要技術。
2結語
關鍵詞:移動雷達;應急通信;衛星通信
Thesatellitecommunicationofmobilemeteorologicalradarsystem
DouYiwen(BeijingmeteorologicalBureau,Beijing100089)
Abstract:Inordertotranslatemobileradar'sdatatoserverofBeijingmeteorologicalBureau.Thistextcomparedadvantagesanddisadvantagesofwirelesscommunication'smethod.Theaboveanalysisnaturallyleadsustothesystemofthesatellitecommunicationcreated.Theresultsshows:thesystemcansatisfythecommunicationrequirementofmobileradar.Thesystemhasagoodexampleforcreatingemergencycommunication.
Keywords:Mobileradar;Emergencycommunication;Satellitecommunication
1引言
隨著氣象信息自動采集的不斷發展,自動采集數據越來越成為氣象信息采集的主流。新一代天氣雷達系統,可以進行較大范圍降水的定量估測,獲取降水和降水云體的風場信息等,在短時災害性天氣預報和應急服務中發揮巨大的作用,特別是對風害和冰雹相伴隨的災害性天氣的監測和預警[1]。為了把移動雷達實時數據傳輸到北京市氣象局,通信方式的選擇成為信息采集的重要環節,目前氣象應用通信方式有很多種。如CDMA/GPRS/3G、北斗衛星、無線局域網(WLAN)、專線等,還有下面要討論的基于亞洲衛星通信線路。移動雷達對通信的主要需求是網絡質量可靠;帶寬至少要達到雙向2Mbps;移動雷達采集數據地點不固定。如何滿足移動雷達的要求是本系統需要解決的問題。
2通信方案的設計
2.1氣象信息傳輸通信方式對比分析
目前氣象應用通信方式有很多種,如CDMA/GPRS/3G、北斗衛星、無線局域網(WLAN)、專線等。由于天氣雷達數據量大,要求網絡質量高,固定地點天氣雷達的數據傳輸一般都是利用專線傳輸。表1是常用無線通信方式傳輸氣象數據的對比。無線局域網傳輸距離短,安全性差,一般只能作為數據的傳輸中繼;北斗衛星是我國自主研制的衛星導航定位系統,安全性高,用于傳輸字節少如自動站等的數據比較適合;CDMA/GPRS,運行成本低,但是其通信速率要求低,不能滿足雷達數據傳輸要求;3G下行速率理論值是2.8Mbps,實際傳輸效果沒有達到此值,而且網絡質量與基站覆蓋有很大關系。天氣雷達如果地點固定,而且在市內或縣城內,使用專線較好,有充足的時間建立專線的話,應用2Mbps專線傳輸雷達數據是一種好的選擇。衛星通信作為天氣雷達數據的備份是一種最佳選擇,因為它的網絡帶寬、移動性、實時性、開通周期等方面都能滿足要求。
2.2衛星通信特點分析
衛星通信是以人造通信衛星作為中繼的一種微波通信方式。衛星通信的優點:通信距離遠,建設成本與通信距離無關;不受地理環境影響;廣播方式,衛星覆蓋區域內的任何點可實現通信;通信容量大;可自發自收。衛星通信的缺點:信號極弱(毫微微瓦級),對技術和設備的要求較高;時延;多址問題;存在單一故障點;雨衰。
3衛星通信的應用
綜合考慮雷達數據傳輸的速率在2Mbps以上,支持視頻、移動、應急等方面的要求,選擇亞洲衛星通信是本系統的最佳選擇。本系統采用等效口徑為0.95m的偏饋型橢圓拋物面天線,天線面使用四片碳化纖維面板組成。天線系統工作在Ku頻段。天線控制系統內置高性能信標接收機,可在5分鐘內自動對星,通過對中衛一號、亞洲二號、亞洲三號、亞洲四號四個衛星兩種極化方式的上百次測試,尋星準確率100%,配置40W功放時具備傳輸速率大于等于3Mbps,保證傳輸速率大于等于2.048Mbps,完全具備傳輸多路話音、2路視頻圖像、2路數據的業務能力。圖1就是本系統建立的移動雷達衛星網絡結構圖。從圖中可以看到移動雷達系統采集數據到數據處理服務器(192.168.3.5/24)或模擬語音經過語音網關,通過網絡交換機和IP加速器(192.168.3.3/24),由調制設備(192.168.3.2/24)調制信號傳輸到衛星,再由衛星接收站傳送到地面,通過調制解調器(192.168.3.10/24)和IP加速器(192.168.3.11/24)指向路由器(192.168.3.1/24,192.168.2.1/24),由路由器轉發到防火墻(192.168.1.1/24),在防火墻上作語音網關和數據服務器NAT地址轉換。最后在服務器(192.168.2.254/24)上可以看到雷達系統上傳的數據,在電話終端上可以進行語音通話。這個網絡是雙向的,不僅數據可以雙向傳輸,而且在北京市氣象局可以監控到衛星通信系統的狀態。本系統因為經費有限,建立了電話通信模式,并留有視頻接口。
圖1移動雷達衛星網絡結構圖
4結論
本系統采用的亞洲衛星通信系統具有一鍵對星功能,天線能夠自動展開/收藏,自動定位、自動捕獲和自動跟蹤衛星,5分鐘內完成尋星任務并建立衛星通訊鏈路。在傳輸速率、網絡安全、天線對星時間、網絡接口、應急通信等方面都能滿足實時雷達傳輸數據的要求。
致謝:國家氣象信息中心網絡室和視頻與衛星室、西安瑞興通信有限公司、北京市人工影響天氣辦公室、北京市氣象信息中心、北京市大氣探測技術保障中心在系統建設中給予的大力支持。
參考文獻
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論文摘 要:消防通信規劃是城市消防規劃中的重要內容,本文論述了目前我國消防通信規劃的現狀及編制中存在的問題,詳細介紹了消防部隊信息通信體系建設的現狀和未來發展趨勢,分析了當前消防通信規劃編制和實施中的重點問題,為消防通信規劃編制工作提供參考建議。
1、前言
隨著我國應急救援體系的發展,消防部隊已逐步成為城市主要的應急救援力量,廣泛參與到自然災害、事故災難、社會安全事件等公共突發事件的應急救援處置中,并承擔了部分非緊急的社會救助任務。消防通信是消防部隊開展滅火救援行動的根本保障,是未來城市應急救援體系中信息通信的主要組成部分。美國911恐怖襲擊事件中警察和消防員未建立統一的通信手段而造成的慘痛教訓凸現出城市消防通信規劃的重要性,所以在城市消防規劃編制過程中合理規劃和部署消防通信的建設和發展,在規劃方針的指導下逐步建立和完善城市消防通信體系,是消防部隊在執勤備戰和災害救助中全面發揮應急救援能力的根本保障。
2、消防通信規劃的現狀
消防通信規劃的編制主要由城市規劃設計單位和消防部門共同完成。由于城市建設和通信技術的高速發展,各地消防通信系統也在不斷的擴展和升級,消防通信建設所依據的《消防通信指揮系統設計規范》等規范文件的要求與目前的應用現狀相差較大,內容滯后且不全面,對規劃編制的指導意義不夠充分,一些通信指揮系統雖已達到火災報警、火警受理、滅火救援通信調度等應用的基本要求,實際中卻不能滿足新形勢下消防部隊應急救援通信指揮的需求。并且由于消防通信規劃的專業性較強、技術要求高、涉及的領域廣泛繁多、基礎設施建設發展不均衡等方面的原因,使消防通信規劃的編制工作難以有效和深入開展,造成部分城市消防通信規劃的內容空泛、缺乏深度、可操作性較差,不能切實有效的指導城市消防通信建設和發展。此外我國的應急管理體系建設起步較晚,部分消防通信規劃內容僅片面集中于火災事故方面,缺乏城市應急救援總體發展的綜合考慮,造成消防通信建設與城市應急救援體系建設脫節。
3、消防通信建設現狀
消防部隊的信息通信建設按照公安部消防局信息化建設的總體規劃部署和具體要求展開,實施主要依靠當地政府財政撥款、當地公安部門和電信部門的通信網絡建設以及消防部隊自身的信息化裝備建設來完成,目前各級消防部隊均已形成了相對獨立的消防信息通信體系。以下將從基礎通信網、消防通信指揮中心、消防綜合業務信息系統等幾個消防規劃中涉及的重點方面具體展開論述。
3.1 基礎通信網絡
基礎通信網絡是消防通信和城市應急通信的基礎設施,網絡的建設直接決定了消防部隊的信息應用能力,所以基礎通信網絡的發展是消防通信規劃的重點。目前消防部隊依托公安信息網、公眾電信網、無線超短波通信網、衛星通信網等多種通信網絡傳輸語音、圖像和數據,形成了一套較為完整的消防通信網絡體系,以下歸納為計算機通信網、有線通信網、無線通信網、衛星通信和短波通信網等幾部分介紹。
3.1.1 計算機通信網
目前消防部隊各級單位均已接入了以公安信息網為基礎的計算機通信網,這一網絡是消防部隊數據通信的基礎網絡,承擔滅火救援指揮調度、消防綜合信息管理等大部分信息系統的數據傳遞,并可實現IP語音電話和視頻傳輸等多媒體應用。為保證調度指揮等重要信息的可靠傳遞,部分節點間還建立了指揮調度專線和備份網路。在消防通信規劃中應按照當地公安信息網和消防部隊自身信息通信的建設情況以及各級消防部隊的信息通信需求,合理規劃消防計算機通信網,確保網絡的全面接入和可靠暢通。
3.1.2 有線通信網
有線通信網包括報警電話接入和報警信息查詢專線、指揮調度專線、辦公市話網和公安專線網等通信網絡,是城市各級消防隊站獲知災害事故發生和傳遞調度指揮命令的基礎信息通信網絡。其中報警電話接入專線是用于接受公用電話網的報警和城市消防遠程監控系統的火警信號及相關信息的通信線路。報警信息查詢專線是用于獲取報警電話的位置、裝機人身份等信息的數據專線。指揮調度專線是用于連接火警受理終端、各消防站以及各相關聯動單位的通信專線。辦公市話網和公安專線網是消防部隊內部各級部門之間和與公安機關之間通信的辦公電話網。有線通信網是傳統的消防通信基礎網絡,目前各城市基本完成了消防有線通信網的建設,在消防通信規劃中應以未來網絡容量和性能的改進及發展等內容為主,確保消防有線通信網的完備可靠,保證消防部隊對災害事故快速響應和出動調集命令的有效傳達。
3.1.3 無線通信網
無線通信是消防部隊在滅火救援展開和進行過程中用于災害現場信息傳遞的主要通信方式。目前各級消防部隊普遍配備了用于現場通信的350MHz超短波無線常規通信設備,并利用轉信臺擴展網絡覆蓋的范圍。大部分城市還依托當地公安無線集群通信系統建立了消防集群通信網,北京、上海等地還建設了具備網絡容量大、通話質量高、應用功能多等特點的數字集群通信網。消防部隊以超短波無線通信為基礎構成了由城市消防通信指揮網、現場指揮網和滅火救援戰斗網組成的三級無線通信網絡,并且利用GPRS、CDMA、3G等公眾移動通信技術以及超短波、微波數傳設備等多種手段建立無線數據通信網,用于傳輸滅火救援現場的圖像和數據信息。此外公眾移動電話網也是消防部隊重要的輔助通信手段。合理規劃城市消防無線通信網,構建可靠的無線通信體系是消防部隊在滅火救援過程中戰斗力有效發揮的根本保證。
3.1.4 衛星通信和短波通信
在地震、泥石流等大型自然災害救援或野外應急救援中,依賴中繼站的常規無線通信網往往會受到傳輸距離和范圍、電力供給、極端環境影響等方面的局限,不能滿足消防部隊信息通信的需要,此時衛星通信和短波通信等應急通信方式成為救援現場最有效的信息通信手段。目前公安部消防局已對消防衛星通信體系做出總體的規劃和部署,并推進消防衛星通信網的建設,一些城市的消防部隊先后配備了“動中通”衛星通信設備、便攜衛星站、短波電臺等應急通信裝備,在玉樹地震和舟曲縣特大泥石流等自然災害救助和部分大型跨區滅火應急救援中顯現出極強的應急通信保障能力。消防衛星通信和短波通信是應急通信體系中的重要部分,是城市有效抵御極端災害的基礎保障設施。
3.2 消防通信指揮中心
消防通信指揮中心是消防部隊信息通信和作戰指揮的中樞,具有受理報警、滅火救援指揮調度、信息情報支持等功能,負責火災及其它災害事故的接處警受理和消防救援力量的調度指揮。按照公安部“三臺合一”的要求,目前我國大部分地級以上城市均已設置了包括治安、交通、消防在內的接處警指揮中心,建立了統一的集中受理和多部門聯動的接處警平臺,一些城市還進一步將醫療救護、安全生產等應急救援相關的領域納入其中,并形成城市綜合應急救援指揮中心。部分通信指揮中心還具備使用手機定位技術和GIS技術確定報警人的位置、使用短信平臺受理報警、即時監控救援力量的行動狀態、通過圖像監控系統獲取災害發生區域的現場狀況和交通狀況等功能。在消防通信規劃中應針對本地的實際情況,綜合考慮未來城市應急救援體系的發展,確定消防通信指揮中心的建設發展方案。
移動消防通信指揮中心是設置在專門的通信指揮車中并集成了消防通信指揮相關功能的移動指揮平臺,通常包括調度指揮臺、輔助決策信息系統、多種無線通信系統、火場圖像系統、視頻會議系統、現場廣播、供電及照明等其他輔助設備,是眾多救援力量參與的復雜災害事故處置現場中通信指揮的關鍵因素。按照城市規模和應急救援體系的建設情況,配置不同功能組件和不同移動及通信能力的消防通信指揮車是消防通信規劃中的重要問題。
3.3 消防綜合業務信息系統
消防綜合業務信息系統是包括了滅火救援指揮、消防監督管理、部隊管理和消防公眾服務等多種應用功能的信息系統集成,是消防通信中應用軟件的主要部分。按照消防部隊信息化建設總體規劃和部署,各級消防部隊將逐步推廣和應用包括消防基礎數據平臺、消防公共服務平臺及各消防綜合業務信息系統等部分的一體化業務平臺。目前各地統一按照公安部消防局部署方案的要求,逐步開展了消防監督管理、部隊管理和公眾服務等信息系統的推廣和應用,而對于消防基礎信息平臺、滅火救援指揮系統等面向滅火救援指揮和管理的信息系統,因受到基礎信息數據庫和通信基礎設施建設情況的局限,各地的應用程度差異較大。在消防通信規劃中,應將建立和完善城市地理信息、火災風險信息、危險源信息、水、電、生產、醫療救護信息等內容的城市應急救援基礎信息數據庫,以及按照城市應急救援的具體需求開展消防指揮調度系統、消防指揮決策系統、重大危險源評估系統、模擬演練等系統的應用納入到消防通信規劃中重點建設。
4、未來發展趨勢
隨著信息通信技術的高速發展,眾多高性能的通信技術將逐步應用于消防通信領域中,不斷推進消防通信的發展。目前第四代移動通信技術已進入實驗性應用階段,在不久的將來勢必將成為消防通信體系中高質量傳輸數據信息的重要手段。信息通信硬件設備的發展,使信息通信裝備的通信性能和移動性能不斷提升,設備成本將更加低廉,未來隨著多媒體單兵信息裝備的深入應用,使災害救援現場各級指戰員具備強大的信息通信能力,數字集群通信、衛星通信、微波數據通信等通信設備也將廣泛裝備到各級消防部隊中,逐步成為普遍配備的常規通信手段。隨著城市災害聯網監控系統的建設,消防通信指揮中心可以智能感知火災等災害事故的發生并及時獲取相關災情信息,極大的提高消防部隊對災害事故響應能力。此外物聯網、遙感技術、傳感器技術、Ad Hoc網絡等應用于消防領域,可以即時、全面、深入的獲得滅火和應急救援現場的災情狀況和救援實力狀況,實現天空地一體的消防通信體系和數字化指揮調度體系。在消防通信規劃中,應結合未來通信新技術的發展,合理規劃和部署城市消防通信建設。
論文摘 要:消防通信規劃是城市消防規劃中的重要內容,本文論述了目前我國消防通信規劃的現狀及編制中存在的問題,詳細介紹了消防部隊信息通信體系建設的現狀和未來發展趨勢,分析了當前消防通信規劃編制和實施中的重點問題,為消防通信規劃編制工作提供參考建議。
1、前言
隨著我國應急救援體系的發展,消防部隊已逐步成為城市主要的應急救援力量,廣泛參與到自然災害、事故災難、社會安全事件等公共突發事件的應急救援處置中,并承擔了部分非緊急的社會救助任務。消防通信是消防部隊開展滅火救援行動的根本保障,是未來城市應急救援體系中信息通信的主要組成部分。美國911恐怖襲擊事件中警察和消防員未建立統一的通信手段而造成的慘痛教訓凸現出城市消防通信規劃的重要性,所以在城市消防規劃編制過程中合理規劃和部署消防通信的建設和發展,在規劃方針的指導下逐步建立和完善城市消防通信體系,是消防部隊在執勤備戰和災害救助中全面發揮應急救援能力的根本保障。
2、消防通信規劃的現狀
消防通信規劃的編制主要由城市規劃設計單位和消防部門共同完成。由于城市建設和通信技術的高速發展,各地消防通信系統也在不斷的擴展和升級,消防通信建設所依據的《消防通信指揮系統設計規范》等規范文件的要求與目前的應用現狀相差較大,內容滯后且不全面,對規劃編制的指導意義不夠充分,一些通信指揮系統雖已達到火災報警、火警受理、滅火救援通信調度等應用的基本要求,實際中卻不能滿足新形勢下消防部隊應急救援通信指揮的需求。并且由于消防通信規劃的專業性較強、技術要求高、涉及的領域廣泛繁多、基礎設施建設發展不均衡等方面的原因,使消防通信規劃的編制工作難以有效和深入開展,造成部分城市消防通信規劃的內容空泛、缺乏深度、可操作性較差,不能切實有效的指導城市消防通信建設和發展。此外我國的應急管理體系建設起步較晚,部分消防通信規劃內容僅片面集中于火災事故方面,缺乏城市應急救援總體發展的綜合考慮,造成消防通信建設與城市應急救援體系建設脫節。
3、消防通信建設現狀
消防部隊的信息通信建設按照公安部消防局信息化建設的總體規劃部署和具體要求展開,實施主要依靠當地政府財政撥款、當地公安部門和電信部門的通信網絡建設以及消防部隊自身的信息化裝備建設來完成,目前各級消防部隊均已形成了相對獨立的消防信息通信體系。以下將從基礎通信網、消防通信指揮中心、消防綜合業務信息系統等幾個消防規劃中涉及的重點方面具體展開論述。
3.1 基礎通信網絡
基礎通信網絡是消防通信和城市應急通信的基礎設施,網絡的建設直接決定了消防部隊的信息應用能力,所以基礎通信網絡的發展是消防通信規劃的重點。目前消防部隊依托公安信息網、公眾電信網、無線超短波通信網、衛星通信網等多種通信網絡傳輸語音、圖像和數據,形成了一套較為完整的消防通信網絡體系,以下歸納為計算機通信網、有線通信網、無線通信網、衛星通信和短波通信網等幾部分介紹。
3.1.1 計算機通信網
目前消防部隊各級單位均已接入了以公安信息網為基礎的計算機通信網,這一網絡是消防部隊數據通信的基礎網絡,承擔滅火救援指揮調度、消防綜合信息管理等大部分信息系統的數據傳遞,并可實現ip語音電話和視頻傳輸等多媒體應用。為保證調度指揮等重要信息的可靠傳遞,部分節點間還建立了指揮調度專線和備份網路。在消防通信規劃中應按照當地公安信息網和消防部隊自身信息通信的建設情況以及各級消防部隊的信息通信需求,合理規劃消防計算機通信網,確保網絡的全面接入和可靠暢通。
3.1.2 有線通信網
有線通信網包括報警電話接入和報警信息查詢專線、指揮調度專線、辦公市話網和公安專線網等通信網絡,是城市各級消防隊站獲知災害事故發生和傳遞調度指揮命令的基礎信息通信網絡。其中報警電話接入專線是用于接受公用電話網的報警和城市消防遠程監控系統的火警信號及相關信息的通信線路。報警信息查詢專線是用于獲取報警電話的位置、裝機人身份等信息的數據專線。指揮調度專線是用于連接火警受理終端、各消防站以及各相關聯動單位的通信專線。辦公市話網和公安專線網是消防部隊內部各級部門之間和與公安機關之間通信的辦公電話網。有線通信網是傳統的消防通信基礎網絡,目前各城市基本完成了消防有線通信網的建設,在消防通信規劃中應以未來網絡容量和性能的改進及發展等內容為主,確保消防有線通信網的完備可靠,保證消防部隊對災害事故快速響應和出動調集命令的有效傳達。
3.1.3 無線通信網
無線通信是消防部隊在滅火救援展開和進行過程中用于災害現場信息傳遞的主要通信方式。目前各級消防部隊普遍配備了用于現場通信的350mhz超短波無線常規通信設備,并利用轉信臺擴展網絡覆蓋的范圍。大部分城市還依托當地公安無線集群通信系統建立了消防集群通信網,北京、上海等地還建設了具備網絡容量大、通話質量高、應用功能多等特點的數字集群通信網。消防部隊以超短波無線通信為基礎構成了由城市消防通信指揮網、現場指揮網和滅火救援戰斗網組成的三級無線通信網絡,并且利用gprs、cdma、3g等公眾移動通信技術以及超短波、微波數傳設備等多種手段建立無線數據通信網,用于傳輸滅火救援現場的圖像和數據信息。此外公眾移動電話網也是消防部隊重要的輔助通信手段。合理規劃城市消防無線通信網,構建可靠的無線通信體系是消防部隊在滅火救援過程中戰斗力有效發揮的根本保證。
3.1.4 衛星通信和短波通信
在地震、泥石流等大型自然災害救援或野外應急救援中,依賴中繼站的常規無線通信網往往會受到傳輸距離和范圍、電力供給、極端環境影響等方面的局限,不能滿足消防部隊信息通信的需要,此時衛星通信和短波通信等應急通信方式成為救援現場最有效的信息通信手段。目前公安部消防局已對消防衛星通信體系做出總體的規劃和部署,并推進消防衛星通信網的建設,一些城市的消防部隊先后配備了“動中通”衛星通信設備、便攜衛星站、短波電臺等應急通信裝備,在玉樹地震和舟曲縣特大泥石流等自然災害救助和部分大型跨區滅火應急救援中顯現出極強的應急通信保障能力。消防衛星通信和短波通信是應急通信體系中的重要部分,是城市有效抵御極端災害的基礎保障設施。
3.2 消防通信指揮中心
消防通信指揮中心是消防部隊信息通信和作戰指揮的中樞,具有受理報警、滅火救援指揮調度、信息情報支持等功能,負責火災及其它災害事故的接處警受理和消防救援力量的調度指揮。按照公安部“三臺合一”的要求,目前我國大部分地級以上城市均已設置了包括治安、交通、消防在內的接處警指揮中心,建立了統一的集中受理和多部門聯動的接處警平臺,一些城市還進一步將醫療救護、安全生產等應急救援相關的領域納入其中,并形成城市綜合應急救援指揮中心。部分通信指揮中心還具備使用手機定位技術和gis技術確定報警人的位置、使用短信平臺受理報警、即時監控救援力量的行動狀態、通過圖像監控系統獲取災害發生區域的現場狀況和交通狀況等功能。在消防通信規劃中應針對本地的實際情況,綜合考慮未來城市應急救援體系的發展,確定消防通信指揮中心的建設發展方案。
移動消防通信指揮中心是設置在專門的通信指揮車中并集成了消防通信指揮相關功能的移動指揮平臺,通常包括調度指揮臺、輔助決策信息系統、多種無線通信系統、火場圖像系統、視頻會議系統、現場廣播、供電及照明等其他輔助設備,是眾多救援力量參與的復雜災害事故處置現場中通信指揮的關鍵因素。按照城市規模和應急救援體系的建設情況,配置不同功能組件和不同移動及通信能力的消防通信指揮車是消防通信規劃中的重要問題。
3.3 消防綜合業務信息系統
消防綜合業務信息系統是包括了滅火救援指揮、消防監督管理、部隊管理和消防公眾服務等多種應用功能的信息系統集成,是消防通信中應用軟件的主要部分。按照消防部隊信息化建設總體規劃和部署,各級消防部隊將逐步推廣和應用包括消防基礎數據平臺、消防公共服務平臺及各消防綜合業務信息系統等部分的一體化業務平臺。目前各地統一按照公安部消防局部署方案的要求,逐步開展了消防監督管理、部隊管理和公眾服務等信息系統的推廣和應用,而對于消防基礎信息平臺、滅火救援指揮系統等面向滅火救援指揮和管理的信息系統,因受到基礎信息數據庫和通信基礎設施建設情況的局限,各地的應用程度差異較大。在消防通信規劃中,應將建立和完善城市地理信息、火災風險信息、危險源信息、水、電、生產、醫療救護信息等內容的城市應急救援基礎信息數據庫,以及按照城市應急救援的具體需求開展消防指揮調度系統、消防指揮決策系統、重大危險源評估系統、模擬演練等系統的應用納入到消防通信規劃中重點建設。
4、未來發展趨勢
隨著信息通信技術的高速發展,眾多高性能的通信技術將逐步應用于消防通信領域中,不斷推進消防通信的發展。目前第四代移動通信技術已進入實驗性應用階段,在不久的將來勢必將成為消防通信體系中高質量傳輸數據信息的重要手段。信息通信硬件設備的發展,使信息通信裝備的通信性能和移動性能不斷提升,設備成本將更加低廉,未來隨著多媒體單兵信息裝備的深入應用,使災害救援現場各級指戰員具備強大的信息通信能力,數字集群通信、衛星通信、微波數據通信等通信設備也將廣泛裝備到各級消防部隊中,逐步成為普遍配備的常規通信手段。隨著城市災害聯網監控系統的建設,消防通信指揮中心可以智能感知火災等災害事故的發生并及時獲取相關災情信息,極大的提高消防部隊對災害事故響應能力。此外物聯網、遙感技術、傳感器技術、ad hoc網絡等應用于消防領域,可以即時、全面、深入的獲得滅火和應急救援現場的災情狀況和救援實力狀況,實現天空地一體的消防通信體系和數字化指揮調度體系。在消防通信規劃中,應結合未來通信新技術的發展,合理規劃和部署城市消防通信建設。
5、問題和建議
消防通信的發展應與城市應急救援體系各方面的發展情況及相關領域的具體情況協調統一。由于通信技術的發展速度較高,消防通信規劃編制中應準確預見未來城市消防通信的需求,在首先確立適合消防通信發展總體框架基礎上靈活的選擇兼容性好、生命力強并具備開放和統一標準的技術和設備,有效避免重復建設,并盡量降低系統升級換代和改造的成本。發展中還應重視基礎通信設施建設,切忌盲目追求新技術和熱點技術。可靠度和抗災能力是消防通信系統中不能忽視的問題,應充分考慮應急狀況下缺乏電源供給、設備損壞、大量用戶占用等特殊情況的系統運行,合理劃分系統中緊急與非緊急應用的分工、采取冗余和備份設計、增設應急狀態的專用模式等手段提高系統可靠程度和對災害的抗擊能力。此外消防通信系統設計中還應充分考慮到互聯網、公安網、公眾話務網、政務網等多個獨立通信網絡中各種系統間數據的融通,設計中應盡量將系統各具體應用建立在統一的平臺和網絡中,并采用一些安全穩妥的連接手段,共享和交換各網絡間的信息數據。
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