山区短波和超短波应急指挥通信系统*

(四川大学 电气信息学院，成都 610065)

1 引 言

5·12汶川特大地震发生后，重灾区通信设施严重受损，地震导致的山体滑坡掩埋了山区道路，交通完全中断，抗震救灾工作非常被动。由于县以及县以下单位没有应急指挥通信设备，地震后十多个小时，还有多个县城杳无音讯。工业和信息化部迅速总结了地震中的应急通信问题，5月下旬，批准了“中国应急通信规划”，相继启动了国家通信网应急指挥调度系统、应急短波通信系统、应急宽带卫星通信系统等重点项目[1-2]。

中国是一个多山的国家，山区面积占全国国土总面积的69.1%。山区更易遭受各种灾害，灾害的发生往往导致交通中断，信息的传递和抢险救灾的指挥只能依靠通信系统，研究山区应急通信指挥系统对山区的防灾减灾具有着特别重要的意义。

2 汶川地震中的应急指挥通信状况

2.1 汶川地震对通信造成的损害以及应急通信修复

汶川特大地震造成四川、甘肃、陕西省内3 811个电信局所、29 064个移动基站(含小灵通基站)受灾，累计损毁线路24 056 km，倒杆断杆117 057根。受地震的影响，汶川县、黑水县、茂县、理县、平武县、青川县、北川县通信完全中断，只能依靠海事卫星电话与外界取得通信联系[3]。

汶川地震发生当天，工业和信息化部成立了以李毅中部长为组长的国家抗震救灾应急指挥领导小组，紧急启动应急预案[4]。各电信运营商在工业和信息化部的统一部署下，全力投入抗震救灾工作。5月13日13时，通过卫星电话在北川抢险救灾指挥部现场拨通了与外界的第一个电话，13日18时30分，开通了30路通信电路、8M视频通信，恢复北川对外联系；13日7时55分，通过卫星电话发回了青川灾损的情况， 21时50分基本恢复县城通信；14日8时40分，理县固话、小灵通、宽带通信全面恢复；15日13时55分，全面恢复汶川固定电话、小灵通和宽带的对外通信；16日18时20分，打通平武的通信光缆；16日21时45分，茂县通信打通。截至5月20 日早上8时， 8个重灾县辖下的201个乡镇中有146个通信基本正常。

2.2 汶川地震的应急指挥通信

汶川地震发生后的最初几天时间，应急指挥通信基本上依赖中国卫通和交通部中国交通信息中心提供的卫星电话或其它的卫星通信终端，中国电信、中国联通、中国移动最初为应急指挥通信提供的服务，也需通过卫星终端完成转发和中继。

对于公众的信息传递主要依靠广播。在省会成都市，5月12日14时55分，成都人民广播电台开始广播与地震相关的信息，发布政府公告，广播灾区求救和救援信息。5月12日16时10分，成都市公安部门派出广播车上街广播，代表成都市人民政府广播公告。

2.3 汶川地震应急指挥通信暴露的主要问题

(1)地震后的第一时间，山区基本没有指挥通信工具。由于县以及县级以下单位没有应急指挥通信设备，交通中断导致外部的应急通信设备无法在短期内送入，地震发生后，重灾区县级单位与上级机关失去联系。部分山区乡村，在地震过后一周都得不到消息；

(2)应急通信设备严重不够。抗震救灾的前两天，指挥机构通信工具依靠总数两千多台的卫星电话。由于受灾面积大，抢险救灾需要部队、通信、交通、电力、医疗等多部门参与，两千多台的卫星电话远远不能满足通信需求；

(3)缺少面向公众的广播通信。突发事件发生后，广播通信可能是公众了解事件信息、政府信息，组织抢险自救的唯一通信工具。汶川地震中，很多受灾地区没有广播信息；

(4)指挥通信信息容易被他国窃取。地震刚开始，指挥通信完全依赖卫星通信。可是卫星通信使用的卫星大都为国外卫星，通信信号容易被他国窃取，影响到国家安全。

3 建设山区应急指挥通信系统的必要性

3.1 我国山区的基本概况

中国是一个多山的国家，山区(包括丘陵和高原)面积达663.6万平方公里，占全国国土总面积的69.1%。山区人口约6.74亿，占全国总人口的55.7%。山区的土地资源、生物资源、水能资源、矿产资源是我国经济发展的基础，山区在国家安全方面具有重要的战略地位。维护山区的稳定、发展，对国民经济发展和国防建设来说具有非常重要的意义。

3.2 山区应急指挥通信系统的重要作用

(1)山区应急指挥通信系统关系到国家安全。目前，国际形势复杂，恐怖势力增强，而山区容易成为恐怖势力的根据地，山区应急指挥通信系统是应对潜在恐怖袭击的通信保障，山区应急指挥通信的建设关系到国家安全；

(2)山区应急指挥通信可能成为紧急状态下山区与外界信息传递的唯一通道。汶川地震震坏了山区与外界联系的道路，由于没有应急指挥通信系统，几个山区县城在震后十多个小时仍然杳无音讯；

(3)山区应急指挥通信是突发事件后山区统一指挥的基础；山区应急指挥通信是外部救援力量迅速到位、合理有效分配的保障；山区应急指挥通信是发布政府消息、安抚民心、稳定社会秩序、迅速组织救灾力量的有力保证。

3.3 山区应急指挥通信应具备的特征

汶川地震损毁线路24 056 km，受灾山区的固定电话完全中断，由于移动蜂窝通信的基站和交换机依赖有线通信，移动蜂窝电话也完全中断。因此，山区应急指挥通信系统应不含有线通信模块。

山区应急指挥通信系统应使用国内通信系统。应急指挥通信内容必然包含国家机密，在抢险救灾动用军队时，还包含国防机密。包含国家机密和国防机密的通信信号，如果通过国外的通信载体传输，通信信号容易被截获，就可能给国家安全带来影响。

突发事件的处理需要在第一时间发布指挥部的各种消息，稳定民心，组织抢险力量，征集抢险物质，应急指挥通信应能将这些信息通知到事发地的所有人。

4 山区应急指挥通信的基本架构

4.1 应急指挥通信系统总体架构

根据我国的行政划分，山区应急指挥通信系统可以分为省级应急指挥通信系统、县级应急指挥通信系统、乡级应急指挥通信系统和村级应急指挥通信系统。市级应急指挥通信系统与县级应急指挥通信系统类同，城市的行政区以及城市的各级部门、参与抢险救灾的各种机构的指挥通信系统与乡级应急指挥通信系统类同，城市的街道应急指挥系统与村级应急指挥通信系统类同。省应急指挥通信系统结构如图1所示。

图1 省应急指挥通信系统结构

4.2 应急指挥通信系统业务需求

省级指挥中心与县级指挥中心需要协调的部门多，军队、医疗、专业抢险队、通信、运输、电力、新闻等部门都要与县级指挥中心沟通。因此，县级与省级指挥通信除了语音业务外，还需数据业务与图像、视频业务。带有图像、视频业务的指挥通信系统，将有助于省级指挥中心详细了解灾情险情，还可以提供远程救援和远程医疗。

县级指挥中心与乡级指挥中心至少应该有语音业务，最好还有视频业务。乡级指挥中心与村级指挥中心应该有语音业务。村级指挥中心需要广播业务，用于向公众传递政府信息。

4.3 山区应急指挥通信系统通信方式

根据山区可能遇到的灾情、险情、恐怖袭击的分析，考虑到山区大多经济实力较差、缺少专业通信人才的特点，山区应急通信指挥系统应该满足的基本要求为：通信信道为无线信道；通信距离远、成本低、易于维护；使用、维护简单；遇到灾情、险情受损后，容易迅速恢复；指挥信息覆盖面广，能够覆盖到村级单位；通信内容可以加密。

汶川地震中，由于光缆与基站的损坏，重灾区的固定电话、移动蜂窝电话、网络全部中断，而且，通信中断后短期内恢复困难。可见，现有的固定电话、蜂窝移动通信以及大灵通、小灵通都不能作为山区应急指挥通信工具。

卫星电话和卫星通信在抗震救灾指挥系统中发挥了巨大作用，卫星通信方式应是指挥通信的最佳选择。但是，使用卫星通信作为指挥通信系统面临几个问题：卫星电话信号不稳定；卫星通信成本高，不适合大范围使用；我国自己的通信卫星无法满足应急通信指挥需求，如果租用国外的卫星，存在泄密的危险。基于以上几个原因，山区的应急指挥通信目前还不能采用卫星通信方式。

汶川地震指挥系统中，除了卫星通信外，还有两种通信方式发挥了巨大作用。其一是短波电台，另一种就是超短波对讲机。某武警部队使用了短波电台，保证了抗震救灾时指挥通信通畅；都江堰市公安局的对讲机系统，几乎是当地救灾抢险中唯一可以使用的指挥通信工具。

短波信道不容易遭到破坏，电台架设简单，容易维护，通信内容可以加密，通信成本低，适合县级指挥中心与省级指挥中心的通信[5]。超短波通信终端比短波通信终端更便宜，使用维护也更方便，但是，由于主要采用地波传输，传输距离不太远，适合于县级指挥中心与乡、村指挥中心的应用[6]。

4.4 山区应急指挥通信系统组成

根据以上分析，山区应急指挥通信系统组成如图2所示。

图2 山区应急指挥通信系统结构

(1)省级指挥中心与县级指挥中心之间建立短波通信

以短波通信方式作为省级指挥中心与县级指挥中心之间的应急指挥通信系统的优点主要有：短波通信传播距离远；传输通道依靠电离层，不容易遭到破坏；设备操作与维修维护比较简单；设备价格便宜，适合于多套备份；架设简单、迅速，在系统遭破坏时，能够迅速恢复；可以传播语音和数据，传输信息可加密；功率较低，对电源要求低。在现有的通信技术条件和山区人力物力条件的基础上，短波通信是县级单位与省级单位之间山区应急指挥通信系统较好的通信方式。

(2)县应急指挥中心与乡、村应急指挥中心建立超短波数字集群通信系统

数字集群通信系统是多个用户(部门或群体)共用一组无线电信道，并动态地使用这些信道的专用移动通信系统。集群通信系统具备特有的调度功能、组呼功能以及快速呼叫等特性,在应急通指挥信系统中具有重要作用。

超短波数字集群通信系统需要无线基站。无线基站的选址除了考虑能满足通信方面的要求，还需考虑基站所处场地的地址条件，避免山体崩塌或滑坡造成的不利影响。另外，基站的设计还应具有良好的抗震性能，为了确保基站能不间断工作，建议采用太阳能电池供电。

这样构成的超短波数字集群通信系统，平时可以作为县内各部门办公通信工具，在突发事件时组成县里的应急指挥通信系统，不必为维护应急指挥通信系统增添额外的开支。

(3)乡应急指挥中心与村应急指挥中心建立无线广播系统

无线广播系统用于向公众广播政府公告、发布救援信息、组织人力物力投入自救工作。无线广播系统组成结构如图3所示，供电方式为太阳能电池供电。乡指挥中心将指挥信息通过无线发送终端发送出去，村指挥中心通过无线接收终端收到指挥信息，并通过高音喇叭进行广播，抢险救援的相关信息就可以通知到每个人。

图3 乡与村之间的无线广播系统结构

5 结束语

根据对当前通信技术水平的分析，综合灾情、险情可能会遇到的困难，山区应急指挥通信系统可以采用如下方式：省应急指挥中心与县应急指挥中心采用加密的无线短波通信方式，县应急指挥中心与乡应急指挥中心以及村应急指挥中心采用超短波数字集群通信，乡应急指挥中心与村应急指挥中心采用无线广播系统。这样的山区应急指挥通信系统，指挥信息可以根据需要下发到各个层次，具有成本低、易于维护、覆盖面广、组网简单等特点。整个系统采用无线信道，无论什么样的突发事件，通信信道都不会遭到破坏，可以满足突发事件下山区应急指挥通信的要求，其中，超短波数字集群通信系统与无线广播系统可以用于日常通信。

参考文献：

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