基于应急指挥中心的融合通信系统研究

［颜培超］

1 应急指挥中心通信系统现状分析

融合通信系统在技术上主要是指通信技术、信息技术和数据的融合，随着技术的发展还会融入大数据技术、AI智能化等先进技术，从而形成多制式、多技术的融合贯通。基于融合通信系统的一体化服务特点，非常适合快速反应的应急指挥和资源调度业务，可广泛应用于政府应急指挥、突发状况处置等各类复杂的场景，为各级指挥部门进行跨地域、跨部门、跨层级的全业务融合通信提供支撑。目前，我国的基于指挥中心的融合通信系统发展尚处于起步阶段，行业内产业链的参与主体较多，产业生态较好，融合通信系统设备市场保持较高的增长率。

2 应急指挥中心通信系统面临的挑战

我国现阶段应急指挥中心通信系统面临的主要挑战如下：

（1）应急处置现场信息回传指挥中心手段单一、各自孤立、效率低。应急处置现场环境条件一般都比较差，通信系统和网络系统可能遭到破坏或者条件不具备，但是，目前通信手段比较单一、各自孤立，比如仅有移动通信系统、或卫星通信系统等，各个系统孤立运行，缺少网络之间的融合，一旦遭到破坏，则可能导致整个系统的瘫痪。即使临时紧急搭建，也要因应急处置需要而同时搭建多个系统，不仅需要耗用大量的时间，而且需要耗费大量的人力和物力，极大地影响了应急指挥中心的指挥调度效率。

（2）多制式网络融合程度低，辅助决策效果差。目前多种制式的网络之间融合程度低，仅实现了电信网络、有线电视网络和计算机网络三网的融合，尤其窄带和宽带网络之间还没有实现融合，不利于业务应用融合的支撑。无法为指挥调度提供强有力的辅助决策。

（3）业务应用融合能力不足。在应急指挥中心、现场临时指挥中心和现场各应急人员之间缺乏统一、高效的业务融合能力不足、效率较低。

（4）通信网络的容灾性能不足。应急指挥中心所依赖的通信网络制式单一，灾难条件下的通信网络服务效果差。

3 应急指挥中心的融合通信系统需求

3.1 融合通信体系化需求

应急指挥中心的融合通信系统目前还没有相应的规范和标准，从各类感知前端设备对音频、视频、消息等数据的准确采集，到多制式网络跨时空融合、衔接和高效传送，再到各类感知数据的分析和计算，形成各类业务应用功能的重构和融合，就需要搭建应急指挥中心的融合通信系统的统一架构，保障指挥中心的预警、应急反应和指挥调度一体化，提升城市整体的风险实时感知能力和风险主动治理能力，减轻和降低各类灾害事故的影响和损失。

3.2 业务应用一体化需求

通过融合通信系统、借助GIS 地理信息、AI 和可视化技术，实现集中、完整的应急资源可视化展示，通过空地一体、有线和无线通信技术融合，将感知前端设备实时采集的情报和视频监控及时反馈至指挥中心，使指挥中心参与应急值守人员可以准确、及时、全面了解事发现场情况并第一时间做出准确的判断。基于融合通信系统的视频、语音和数据的统一管理、组合、分发，借助大数据、云计算和建模等先进技术在业务层面实现应用业务重构、融合，基于工作流引擎、资源模板化和预案模块化设计，自动关联调度系统，可根据事发地点、事件等级和类型自动进行空间定位、自动发送事件单到相关指挥机构或坐席、启动相关视频会议节点、自动群呼相关人员、自动显示相关预案、现场监控视频、现场标绘图和动态空间态势地图，实现全渠道的任务调度自动化执行。实现各部门、各单位、现场与指挥中心统一指挥调度、一体化联动，达到快速反应、精准指挥、综合调度的目的。

3.3 数据融合智慧化需求

融合通信系统物理层面的体系化建设，有利于各类视频、音频、消息等数据的融合、计算和分析，实现数据的智能化态势分析，提高多级多方协同会商、态势推演和多主体决策的能力，实现了预警信息、事件态势、资源调度、力量部署、灾民疏散与安置信息的融合展示和分析，为协同处置过程中的统一指挥、多方联动、协同应急提供了数据支撑。

3.4 多制式网络协调与互补需求

需要融合通信系统综合IP 互联网的高速、4G/5G 移动通信网络的灵活、LTE 宽带集群专网的高效、卫星通信的远距离和WiFi 热点的末端能力等技术优势，形成了从有线到无线、从地面到高空、从室外到室内的多维、立体、跨时空的协调一体的融合网络。

针对不同的业务、数据的传输带宽需求，需要融合通信系统能够提供融合的多媒体数据传输与分发支撑功能，有效进行资源配置，合理利用传输资源。

4 应急指挥中心的融合通信系统技术要求

融合通信主要指通信技术和信息技术的融合，尤其是随着信息技术、互联网、电信网的快速发展和相互融合，使得通信技术在高速率、大带宽、移动性和灵活性等方面的技术特点更加突出，这些技术特点更加适合应急指挥的快速反应、快速调度、高效视频、音频和数据的传输等业务应用需求。

基于应急指挥中心的融合通信系统主要技术要求如下：

4.1 实时性要求高

紧急情况下，信息的传递质量和速度要求都比较高，及时有效的视、音频和数据的通信传输手段，对于指挥员的判断和指挥决策至关重要。现场的状态千变万化，处置机会稍纵即逝，如果能够在最短的时间内获取现场信息，有利于正确地下达指挥决策、及时有效的采取调度措施，提高指挥调度效果。

4.2 对场景环境适应性强

大多数应急处置的现场环境条件非常复杂和恶劣，常规的通信设施和条件很可能被破坏或者不具备，这时空地一体、视频和数据融合的通信系统的优势就显现出来，地面条件不足，在网络层面通过卫星通信中继、4G/5G 移动通信、无人机、WiFi 等多种技术手段应用，能够适用于多种恶劣环境，能够解决有线通信对地面传输要求较高的问题，完成现场业务信息向指挥中心的传送，以及指挥决策和资源调度命令的下达。

4.3 信息传输速率要求高

基于应急指挥的业务应用需求，指挥中心为了能够准确掌握现场状况，精确制定应急指挥调度策略，对现场信息量的需求较大，尤其是每路高清视频数据至少需要2M以上传输率速，因此，融合了NGN 传输网络、5G 技术、宽带集群系统的融合通信系统，具备多路高清视频并发处理和传输的能力。

4.4 应具备移动性、灵活性

融合通信系统在网络层是由有线通信技术、移动通信技术、互联网技术、物联网技术、卫星通信技术和LTE 宽带集群通信技术的融合，具有移动性应用和灵活部署的特点，可以根据现场的实际需要，灵活组合部署。在业务层面上，融合通信系统可实现急指挥中心的视频、语音和数据的自由组合应用。

5 应急指挥中心的融合通信系统方案研究

基于应急指挥中心的融合通信系统整体架构包括终端层、网络层、数据层和业务应用层，系统架构在整体上协调统一，有利于各层功能的实现。融合通信系统需要适应针对不同的应用应急场景，采用个性化的融合解决方案。

5.1 应急指挥中心的融合通信系统总体架构

应急指挥中心的融合通信系统是以业务的融合应用为引领，通过互联网、运营商的3G/4G/5G 移动通信网、卫星通信网、宽带集群网络、PSTN和各类自组网的统一融合，支撑感知终端设备采集的视频、音频和信息数据向高层传送，进一步实现应急指挥中心各类业务应用的视频、音频和数据融合。

应急指挥中心的融合通信系统逻辑架构自下而上分为四层：终端层、网络层、数据层和业务层。

基于应急指挥中心的融合通信系统逻辑架构图如图1所示。

图1 基于应急指挥中心的融合通信系统逻辑架构图

终端层：本层为各类感知数据的采集、显示设备层。感知数据采集设备包括视频监控摄像机、传感器等实现对音、视频、图片和数据信息的采集。终端设备包括移动单兵设备、对讲、无人机和卫星电话等，实现视频、音频和数据的收发。显示设备主要包括指挥中心大屏、控制电脑、移动PAD 等，实现对感知终端采集、传送到指挥中心的视频、音频和数据的可视化展示。

网络层：本层主要包括互联网、运营商的3G/4G/5G移动通信网、卫星通信网、宽带集群网络、PSTN 和各类自组网，各类有线和无线网络、高空和地面网络，多维度、多制式对接、融合，保证数据信息在整个空间内立体化传送，为上层提供支撑服务。

数据层：本层主要包括视频、音频和各类信息的统一管理、组合和分发等，为业务的融合应用提供数据服务。

业务层：本层主要是指应急指挥中心的融合通信系统业务融合应用需求，业务融合的需求引领各类通信系统的发展，各类通信系统之间的融合对接支撑了业务的融合应用。本层主要是实现基于应急指挥中心的融合通信系统的业务重构和融合。主要融合业务包括：多媒体会议、IP 电话、VoLTE 电话、数据信息收发、指挥调度可视化、集群互通、监控互通、精准指挥、综合调度等。

5.2 应急指挥中心的融合通信系统总体网络架构

应急指挥中心的融合通信系统根据应用场景的不同，感知终端设备选型和网络制式的选择也不相同，主要涉及的网络包括4G/5G 移动通信网、NGN 固定网络（有线网络）、卫星通信网、LTE 宽带集群专网、WiFi 接入网络和物联网感知接入等。

应急指挥中心的融合通信系统网络部署总体架构图如图2 所示。

图2 应急指挥中心的融合通信系统网络部署总体架构图

5.3 应急指挥中心的融合通信系统场景化解决方案

5.3.1 大带宽需求应用场景

应急指挥中心的融合通信系统的大带宽需求应用场景是指应急现场需要大量的视频、图片和数据接入并实时传送指挥中心。这类场景一般是大量的视频流和图片流回传需求，每路高清视频流的带宽需求一般都在2 Mbps 以上，每张图片大小一般在50 KB 至800 KB 之间，因此需要占用较大的网络资源。

（1）如果现场有线传输网络条件具备，则可以采用“视频监控摄像机+有线固网传输”的方式，充分利用有线固网传输的大带宽和高稳定的特点，向指挥中心实时回传应急现场的视频、图片等数据信息。

（2）如果现场有线传输网络瘫痪，则采用“移动终端+4G/5G 移动通信网络”或者“移动终端+LTE 宽带集群专网”回传。

5.3.2 大量语音通话应用场景

此类场景人群比较集中，人流密度大，语音通话需求急剧增加。

（1）如果现场服务移动通信基站正常，容量能够满足现场需求，则采用“移动电话+移动通信基站”的方案。

（2）如果现场服务移动通信基站正常，容量无法满足此类突发状况需求，则采用“移动电话+应急通信车+周围服务移动通信基站扩容”的方案。

（3）如果现场服务移动通信基站瘫痪，则有线固定网络瘫痪，则采用“移动终端+LTE 宽带集群专网”或者“卫星电话+卫星通信网络”的方式解决。

5.3.3 移动单兵设备应用场景

此类场景主要应用模式为：移动单兵设备+移动通信网络、移动单兵设备+卫星通信网络、移动单兵设备+LTE 宽带集群专网。移动单兵设备一般采用多模方式，可以满足任一种模式下的应急处置任务。当现场的移动通信网络、卫星通信网络和LTE 宽带集群专网均瘫痪或者无法使用时，则可以使用移动单兵设备+车载移动通信网络或者车载LTE 宽带集群专网的组合方式，以保证现场视频、图片和语音等信息的向应急指挥车或者应急指挥中心的高速传输。

5.3.4 无人机应用场景

对于人力不可达的应急处置现场，比如：危险、辐射、有毒等场景，需要借助无人机对应急处置现场进行航拍，采集现场的视频和图片，回传指挥中心。

通过采用“无人机+移动通信网”，或者“无人机+2.4 GHz 或者5.8 GHz 频段通信+应急指挥车”的方式，将采集的视频、图片、音频等数据回传指挥中心，并与指挥中心相互通信。

5.4 应急指挥中心的融合通信系统安全策略

应急指挥中心的融合通信系统涉及到的网络制式较多，网络结构复杂，应用场景环境一般比较差。因此，在多制式网络的融合应用过程中，网络安全至关重要，主要安全策略是增加安全边界设备、防火墙或者网闸等进行防护。

在数据安全方面最主要策略容灾备份。包括网络容灾、数据资源同城灾备和安全设备防毒、防攻击。

6 结束语

目前，基于应急指挥中心的融合通信系统目前处于初步发展阶段，虽然移动通信网、互联网、卫星通信网、PSTN 网络之间能够对接，但是融合通信系统距离多制式网络完全融合、设备之间的融合和业务应用的完全融合还任重道远，随着信息化技术的不断发展，基于应急指挥中心的融合通信系统正在朝着更广阔的融合趋势发展，相信将会有更多的业务系统、大数据、AI 人工智能和元宇宙等概念的融入。