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摘要：本文以城市重大事故及地质性灾害事故救援应急通信系统建设为研究方向，基于Mesh无线宽带通信作为应急通信的重要组成部分，采用“公专互补、宽窄融合、固移结合”的多维组网形态研究，结果表明本文研究的Mesh无线宽带通信可以快速部署，实现现场应急通信系统区域覆盖，连接后方指挥中心确保灾情上报和指挥调度畅通;各级按需配备专业无线通信终端，解决语音对讲、可视化指挥、数据传输需求。
关键词：应急救援通信调度箱系统;Mesh自组网;指挥调度系统
中图分类号：TU998.13 文献标识码：A 文章编号：2096-1227（2021）06-0044-02
现代化应急通信保障能力的建设以及消防队伍作战方式的改变需立足“综合性、全灾种”的救援实战需求，需树立“作战指挥通信保障先行”理念，同时要满足“组成网、随人走、不中断、联得上、听得见、看得清、能图传、能分析”通信工作总要求。强化顶层设计、高点定位谋划，依托两大应急通信系统与实战指挥平台建设技术方案需求，深入研讨解决当前应急通信保障工作存在的难点。
一、建设思路
应急救援通信指挥调度系统的建立，包含的设备及业务系统的建设思路如下几点：
多网融合及网络互补：4G/5G公网、Mesh、Wifi、窄带对讲等多种网络完成交融并用，使用空口协议减少设备之间的联接和转发消耗，加强冗余通信效果，实现通信保障作用。在野外空旷地、城市建筑群、信号屏蔽场所分别能进行半径不小于2-5km、800m的专网信号覆盖;
形成体系：在灾害救援现场按照灾害事故类型以及救援现场网络通信的实际情况，快速自动地展开网络，保障现场通信联络和指挥信息支撑、互动的业务链;
统一标准：依据消防队伍救援作战及现场应急通信的特性，利用统一网络协议、数据格式、电源接口、通信模块等标准，统一人员装备编成标准，统一系统传输能力、覆盖范围和共享展现等功能和性能标准;
注重兼容：能充分利旧，保障原有设备的接入问题，避免造成浪费。
二、系统实现目标
（一）完整的应急通信保障
应急救援通信调度箱系统包含了一组无中心、自组织、自愈型无线应急通信网络设备，采用同频组网的技术，网络内的所有设备节点都在同一频点的宽带上工作，减少频率资源的占用，使其高效的实现在应急救援现场网络的快速组网。设备最大可支持20Mhz带宽，实现最大40Mbps数据传输。最小可支持5Mhz带宽，从而使其网络覆盖能力达到最优的效果，达到在山地、市区、地下室等复杂地形环境下的通信效果。
网络内的所有节点都具有主动多跳接力能力，可完成在16个节点组成的链状网络中15跳接力传输，扩展其网络传输距离。在任意的两个节点之前因距离、地形等多种因素限制无法直接进行信息传输时，可通过在其中增加其他节点进行接力中继传输。除此之外，在同一网络内数据传输时具备路由路径自动选择及自动管理等功能，保证了信息传输时的路径择优选择，保障通信质量，并可实时确定节点之间的连接状态来确定是否进行接力中继传输和最优接力中继路径。
此网络是全IP无线局域专网，网络中的所有节点都具备有线IP接口和无线WIFI接口连接能力，可通过Wi-fi接口实现与手机终端或掌上电脑等终端的互联互通，同时与4G、地面网络、卫星、短波等其他网络形式对接时也可通过IP接口来融合，实现现场音视频通过其他网络的传递。
（二）快速组网，多网融合
移动通信由于其机动灵活的特性，在火场現代化指挥系统中的应用占据着重要的地位。
移动化通信指挥的方式可以突破地点、时间的限制对消防救援现场进行指挥调度，并根据救援现场情况及时调动相关消防力量，并根据灾害类型及时止损，与指挥中心进行信息交换等等。
多种网络完成交融并用，使用空口协议减少设备之间的联接和转发消耗，加强冗余通信效果，达到救援现场应急通信保障的目的。具备实时传输抗干扰和高清晰度的视频图像的能力;同时可结合时下逐渐成熟的第五代移动通信技术、卫星通信技术、微波等实现救援现场与后方指挥中心的宽带数据传输的效果。
（三）公专打通，上下互通
应急救援通信调度箱系统含Mesh自组网模块，视频采集设备、背负台、手持单兵以及其它通信指挥车的相关设备构成一个事故现场的移动专网，使车内人员与车外人员协同工作。应急救援调度箱嵌入一套视频指挥调度软件，实现了“一张图”的可视化指挥调度。此外，应急救援调度箱系统还内置4G公网模块，在插入公网4G卡后可在有公网信号的地方与后端指挥中心互联互通。
（四）按需分组，智能路由
Mesh设备节点之间能够动态探测与自己邻近节点的网络质量，定时同步整个网络状态。音视频分组能够根据探测到的网络质量，动态选择下一跳的传输路径，减少时延，抖动等，从而保证端到端的通信质量。
（五）现场指挥，视频会商
现场救援指挥部可通过现场通信网络使用移动通信终端建立音视频会商对各救援队进行指挥调度，并能通过文字、图像、语音、视频等方式将现场情况反馈至指挥中心。指挥中心领导可根据现场反馈的情况在指挥作战平台上对相应的救援队下达指令，进行救援现场的同一指挥调度，并能将救援现场的救援任务执行过程实时记录。
（六）简化操作，简单实用
音视频终端操作上应尽可能简单，让作战人员以及指挥人员在复杂情况下保持精力做救援指挥任务，而不是受限于设备的操作上。调度终端全程自动接听呼叫，掉线后自动上线并加入部署前的会话，无需任何手动操作。指挥终端，可以随意自定义会话群组，加入人员，删除人员。指挥终端人员可以在多个群组中自如切换，以便能够与中队内部人员以及中队之间快速切换。 三、系统技术
（一）性能卓越的无线移动通信网络，提供高速数据传输能力
MESH就是网状网络，是移动多跳网络MANET（Mobile Ad-hoc Network）的一种。作为新一代互联网技术，其主要目标是自动构建无中心、多跳互联网。它有着组网快，网络健壮性高、组网灵活和自动搜索最佳路径等优点。MESH技术的具体优点为：
通过自动组网技术，可以实现快速部署、快速使用的效果，节省人力、物力;通过无中心的网络技术，能够省去中心节点对环境的依赖;通过自动路径多跳技术，可以灵活弥补点对点覆盖不到的范围和区域。
（二）基于信道状态信息（CSI）的鲁棒传输技术
无线MESH高并发及抗干扰技术主要包括：对各种干扰环境进行建模学习，在各种环境下最大限度保证无线数据传输;提高信道快速衰落时无线数据传输的适应性。保证设备高速移动时，或有遮挡快速经过时，无线数据性能稳定;Mesh协议基础进行扩展提高Mesh对无线链路的感知能力，加快拓扑变化响应;实时检测Mesh路径中信道变化，动态调整到最优路径;合理调整拓扑，提高整体带宽，减少跳数的同时降低时延。
（三）OFDM信号调制的关键技术
系统采用正交频分复用技术（OFDM）。该技术与普通数字电台的调制模式不同，是为了有效对抗在移动通信中的多径效应而特别开发的。
OFDM把高速数据流通过串并变换，使得每个子载波上的数据符号持续长度相对增加，从而有效地减少由于无线信道的时间弥散所带来的ISI，并通过采用插入循环前缀的方法消除ISI的不利影响，从而减小了接收机均衡的复杂度。
（四）基于链路状态算法的智能路由技术
为了能够进行智能路由音视频分组，每个网络节点都需要定期通报网络拓扑结构及变化。在各自保持网络拓扑结构的基础上，动态测试与自己邻节点的网络抖动，时延，路径MTU。最后彼此之间再次汇总测试结果。每个音视频分组传输的时候会带上发起节点计算的路径，每经过一个路径节点，当前节点变成发起节点，就会再次更新计算路径，最终达到到最优路由。
（五）加强消防安全管理和社会消防宣传教育，提高灾害抵御能力
无线宽带集群提供语音，视频，数据接入的解决方案，同时具有定位等多种业务的并发功能，为多媒体调度奠定了相应的网络基础。
多媒体调度是指消防指挥员可以通过网络同时进行语音集群，视频调度和图文指令传递，提供的多业务并发功能就可以实现多媒体调度，同样带来了更多应用的融合可能性。
四、结语
应急救援通信调度箱系统围绕现场通讯调度，打通应急通信技术最后一公里屏障，保障消防队员安全，通过这种“以专为主，公专结合”的救援战术，实现移动无线电远程下达命令、调取现场实时监控信息的能力，把实时数据及时传输给消防指挥员，提供救援数据支撑、确保人员无遗漏、保证所有人员能安全撤离，远程指挥的方式使得后场指挥员如同亲临现场，实时助力现场的应急救援指挥工作。
参考文献：
[1]吴新华.移动通信系统中的信道资源调度与分配技术研究[D].东南大学，2004.
[2]刘碧波.城市突发公共事件应急指挥系统设计[D].河北科技大学，2010.
[3]佟彤.多核系统的实时任务调度問题研究[D].沈阳工业大学，2016.
关键词：应急救援通信调度箱系统;Mesh自组网;指挥调度系统
中图分类号：TU998.13 文献标识码：A 文章编号：2096-1227（2021）06-0044-02
现代化应急通信保障能力的建设以及消防队伍作战方式的改变需立足“综合性、全灾种”的救援实战需求，需树立“作战指挥通信保障先行”理念，同时要满足“组成网、随人走、不中断、联得上、听得见、看得清、能图传、能分析”通信工作总要求。强化顶层设计、高点定位谋划，依托两大应急通信系统与实战指挥平台建设技术方案需求，深入研讨解决当前应急通信保障工作存在的难点。
一、建设思路
应急救援通信指挥调度系统的建立，包含的设备及业务系统的建设思路如下几点：
多网融合及网络互补：4G/5G公网、Mesh、Wifi、窄带对讲等多种网络完成交融并用，使用空口协议减少设备之间的联接和转发消耗，加强冗余通信效果，实现通信保障作用。在野外空旷地、城市建筑群、信号屏蔽场所分别能进行半径不小于2-5km、800m的专网信号覆盖;
形成体系：在灾害救援现场按照灾害事故类型以及救援现场网络通信的实际情况，快速自动地展开网络，保障现场通信联络和指挥信息支撑、互动的业务链;
统一标准：依据消防队伍救援作战及现场应急通信的特性，利用统一网络协议、数据格式、电源接口、通信模块等标准，统一人员装备编成标准，统一系统传输能力、覆盖范围和共享展现等功能和性能标准;
注重兼容：能充分利旧，保障原有设备的接入问题，避免造成浪费。
二、系统实现目标
（一）完整的应急通信保障
应急救援通信调度箱系统包含了一组无中心、自组织、自愈型无线应急通信网络设备，采用同频组网的技术，网络内的所有设备节点都在同一频点的宽带上工作，减少频率资源的占用，使其高效的实现在应急救援现场网络的快速组网。设备最大可支持20Mhz带宽，实现最大40Mbps数据传输。最小可支持5Mhz带宽，从而使其网络覆盖能力达到最优的效果，达到在山地、市区、地下室等复杂地形环境下的通信效果。
网络内的所有节点都具有主动多跳接力能力，可完成在16个节点组成的链状网络中15跳接力传输，扩展其网络传输距离。在任意的两个节点之前因距离、地形等多种因素限制无法直接进行信息传输时，可通过在其中增加其他节点进行接力中继传输。除此之外，在同一网络内数据传输时具备路由路径自动选择及自动管理等功能，保证了信息传输时的路径择优选择，保障通信质量，并可实时确定节点之间的连接状态来确定是否进行接力中继传输和最优接力中继路径。
此网络是全IP无线局域专网，网络中的所有节点都具备有线IP接口和无线WIFI接口连接能力，可通过Wi-fi接口实现与手机终端或掌上电脑等终端的互联互通，同时与4G、地面网络、卫星、短波等其他网络形式对接时也可通过IP接口来融合，实现现场音视频通过其他网络的传递。
（二）快速组网，多网融合
移动通信由于其机动灵活的特性，在火场現代化指挥系统中的应用占据着重要的地位。
移动化通信指挥的方式可以突破地点、时间的限制对消防救援现场进行指挥调度，并根据救援现场情况及时调动相关消防力量，并根据灾害类型及时止损，与指挥中心进行信息交换等等。
多种网络完成交融并用，使用空口协议减少设备之间的联接和转发消耗，加强冗余通信效果，达到救援现场应急通信保障的目的。具备实时传输抗干扰和高清晰度的视频图像的能力;同时可结合时下逐渐成熟的第五代移动通信技术、卫星通信技术、微波等实现救援现场与后方指挥中心的宽带数据传输的效果。
（三）公专打通，上下互通
应急救援通信调度箱系统含Mesh自组网模块，视频采集设备、背负台、手持单兵以及其它通信指挥车的相关设备构成一个事故现场的移动专网，使车内人员与车外人员协同工作。应急救援调度箱嵌入一套视频指挥调度软件，实现了“一张图”的可视化指挥调度。此外，应急救援调度箱系统还内置4G公网模块，在插入公网4G卡后可在有公网信号的地方与后端指挥中心互联互通。
（四）按需分组，智能路由
Mesh设备节点之间能够动态探测与自己邻近节点的网络质量，定时同步整个网络状态。音视频分组能够根据探测到的网络质量，动态选择下一跳的传输路径，减少时延，抖动等，从而保证端到端的通信质量。
（五）现场指挥，视频会商
现场救援指挥部可通过现场通信网络使用移动通信终端建立音视频会商对各救援队进行指挥调度，并能通过文字、图像、语音、视频等方式将现场情况反馈至指挥中心。指挥中心领导可根据现场反馈的情况在指挥作战平台上对相应的救援队下达指令，进行救援现场的同一指挥调度，并能将救援现场的救援任务执行过程实时记录。
（六）简化操作，简单实用
音视频终端操作上应尽可能简单，让作战人员以及指挥人员在复杂情况下保持精力做救援指挥任务，而不是受限于设备的操作上。调度终端全程自动接听呼叫，掉线后自动上线并加入部署前的会话，无需任何手动操作。指挥终端，可以随意自定义会话群组，加入人员，删除人员。指挥终端人员可以在多个群组中自如切换，以便能够与中队内部人员以及中队之间快速切换。 三、系统技术
（一）性能卓越的无线移动通信网络，提供高速数据传输能力
MESH就是网状网络，是移动多跳网络MANET（Mobile Ad-hoc Network）的一种。作为新一代互联网技术，其主要目标是自动构建无中心、多跳互联网。它有着组网快，网络健壮性高、组网灵活和自动搜索最佳路径等优点。MESH技术的具体优点为：
通过自动组网技术，可以实现快速部署、快速使用的效果，节省人力、物力;通过无中心的网络技术，能够省去中心节点对环境的依赖;通过自动路径多跳技术，可以灵活弥补点对点覆盖不到的范围和区域。
（二）基于信道状态信息（CSI）的鲁棒传输技术
无线MESH高并发及抗干扰技术主要包括：对各种干扰环境进行建模学习，在各种环境下最大限度保证无线数据传输;提高信道快速衰落时无线数据传输的适应性。保证设备高速移动时，或有遮挡快速经过时，无线数据性能稳定;Mesh协议基础进行扩展提高Mesh对无线链路的感知能力，加快拓扑变化响应;实时检测Mesh路径中信道变化，动态调整到最优路径;合理调整拓扑，提高整体带宽，减少跳数的同时降低时延。
（三）OFDM信号调制的关键技术
系统采用正交频分复用技术（OFDM）。该技术与普通数字电台的调制模式不同，是为了有效对抗在移动通信中的多径效应而特别开发的。
OFDM把高速数据流通过串并变换，使得每个子载波上的数据符号持续长度相对增加，从而有效地减少由于无线信道的时间弥散所带来的ISI，并通过采用插入循环前缀的方法消除ISI的不利影响，从而减小了接收机均衡的复杂度。
（四）基于链路状态算法的智能路由技术
为了能够进行智能路由音视频分组，每个网络节点都需要定期通报网络拓扑结构及变化。在各自保持网络拓扑结构的基础上，动态测试与自己邻节点的网络抖动，时延，路径MTU。最后彼此之间再次汇总测试结果。每个音视频分组传输的时候会带上发起节点计算的路径，每经过一个路径节点，当前节点变成发起节点，就会再次更新计算路径，最终达到到最优路由。
（五）加强消防安全管理和社会消防宣传教育，提高灾害抵御能力
无线宽带集群提供语音，视频，数据接入的解决方案，同时具有定位等多种业务的并发功能，为多媒体调度奠定了相应的网络基础。
多媒体调度是指消防指挥员可以通过网络同时进行语音集群，视频调度和图文指令传递，提供的多业务并发功能就可以实现多媒体调度，同样带来了更多应用的融合可能性。
四、结语
应急救援通信调度箱系统围绕现场通讯调度，打通应急通信技术最后一公里屏障，保障消防队员安全，通过这种“以专为主，公专结合”的救援战术，实现移动无线电远程下达命令、调取现场实时监控信息的能力，把实时数据及时传输给消防指挥员，提供救援数据支撑、确保人员无遗漏、保证所有人员能安全撤离，远程指挥的方式使得后场指挥员如同亲临现场，实时助力现场的应急救援指挥工作。
参考文献：
[1]吴新华.移动通信系统中的信道资源调度与分配技术研究[D].东南大学，2004.
[2]刘碧波.城市突发公共事件应急指挥系统设计[D].河北科技大学，2010.
[3]佟彤.多核系统的实时任务调度問题研究[D].沈阳工业大学，2016.