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　　隨著通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，人們對通信網(wǎng)絡(luò)的依存也越來越高。然而，突發(fā)事故引起的通信中斷也頻繁出現(xiàn)。如何快速有效地應(yīng)急恢復(fù)通信網(wǎng)絡(luò)成為行業(yè)內(nèi)關(guān)注的要點(diǎn)。車載應(yīng)急通信系統(tǒng)作為應(yīng)急通信最為廣泛的一種應(yīng)用手段，以其靈活、快速的響應(yīng)得到了各個(gè)運(yùn)營商的認(rèn)可。

　　1 應(yīng)急通信的現(xiàn)狀與分類

　　1.1 應(yīng)急通信基本情況

　　近幾年，各行各業(yè)都根據(jù)各自行業(yè)特點(diǎn)在應(yīng)急通信方面加大了投入，建設(shè)了行業(yè)內(nèi)部應(yīng)急通信系統(tǒng)，例如水利防汛、交通、公安、消防等。

　　目前在專網(wǎng)中使用應(yīng)急系統(tǒng)主要出于以下目的。

　　a) 為了提高出事現(xiàn)場的指揮能力，即時(shí)實(shí)現(xiàn)與指揮中心的通信和當(dāng)?shù)氐耐ㄐ拍芰Γ谀车爻霈F(xiàn)意外時(shí)使用，主要業(yè)務(wù)包括電話、圖像等。例如武警部隊(duì)、衛(wèi)生、交通部陸上交通事故和海上救援。

　　b) 作為代替當(dāng)?shù)氐耐ㄐ攀侄危谀车卦馐茏匀粸?zāi)害，地面通信系統(tǒng)受到破壞時(shí)使用，例如地震局的應(yīng)急通信系統(tǒng)。

　　1.2 應(yīng)急通信的分類

　　從承擔(dān)的任務(wù)來分，應(yīng)急通信主要包含3個(gè)方面：一是平時(shí)服務(wù);二是及時(shí)應(yīng)急，主要是為突發(fā)事件提供保障，這也是應(yīng)急通信主要承擔(dān)的任務(wù)職責(zé);三是戰(zhàn)時(shí)應(yīng)戰(zhàn)。

　　從應(yīng)急任務(wù)的性質(zhì)來分，應(yīng)急通信可以分為應(yīng)急服務(wù)和應(yīng)急保障。其中應(yīng)急服務(wù)可以包括商業(yè)社會活動，包括內(nèi)部的業(yè)務(wù)支撐。應(yīng)急保障主要是體現(xiàn)社會性的責(zé)任，包括了重大通信事故、突發(fā)公共事件、戰(zhàn)爭軍事演習(xí)。從事件的歸屬來看，一是對外的事件保障，二是對內(nèi)的事件保障。對內(nèi)包括了業(yè)務(wù)的支撐、業(yè)務(wù)重大事故。對外主要是應(yīng)對突發(fā)公共事件、戰(zhàn)爭、突發(fā)國事活動和商業(yè)活動等。

　　從功能上劃分，應(yīng)急通信系統(tǒng)可分為：可獨(dú)立組網(wǎng)，完成各種非常規(guī)情況下的應(yīng)急機(jī)動通信保障任務(wù);替代各運(yùn)營商公眾陸地移動網(wǎng)中的故障移動交換局、故障基站;增加各運(yùn)營商公眾陸地移動網(wǎng)的容量及覆蓋范圍。

　　2 車載應(yīng)急通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概況

　　2.1 CDMA網(wǎng)絡(luò)基站子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　車載應(yīng)急通信系統(tǒng)由移動交換子系統(tǒng)和基站子系統(tǒng)組成，也可以根據(jù)需要只配置其中的部分網(wǎng)元，其他網(wǎng)元利用所使用地區(qū)的陸地移動通信系統(tǒng)。目前的車載應(yīng)急通信系統(tǒng)車身內(nèi)大多只配置移動基站子系統(tǒng)。車載應(yīng)急通信系統(tǒng)采用CDMA 制式。

　　CDMA 無線子系統(tǒng)包含基站(BTS)、基站控制器(BSC)、分組控制功能實(shí)體(PCF)和接入認(rèn)證(AN-AAA)等節(jié)點(diǎn)，具體構(gòu)成如圖1所示。

　　BTC主要負(fù)責(zé)無線網(wǎng)絡(luò)管理、無線資源管理及移動性管理。通過碼速變換單元實(shí)現(xiàn)8K、13K、8K EVRC 語音編碼信號與64 kbit/s PCM 信號的變換。協(xié)助完成BSC與MSC間電路的管理。控制和支持BTS、MS 的功率控制。與PCF配合，完成與分組數(shù)據(jù)有關(guān)的無線信道控制功能。

　　BTS主要負(fù)責(zé)支持無線接口Um、提供CDMA 系統(tǒng)正向和反向各種邏輯信道、提供全向或扇形小區(qū)覆蓋、正向信道功率控制和反向信道對MS 的功率控制、空間分集和路徑分集接收和軟切換等功能。

　　PCF用于轉(zhuǎn)發(fā)無線子系統(tǒng)與PDSN 之間的消息，采用和BSC 合設(shè)方式。接入認(rèn)證(AN-AAA)負(fù)責(zé)接入級的接入認(rèn)證，原則上與AAA 合設(shè)。

　　2.2 傳輸系統(tǒng)的多渠道應(yīng)用

　　車載應(yīng)急通信系統(tǒng)的傳輸接入方式可采用PCM 2M 傳輸方式、HDSL 傳輸方式、微波傳輸方式、光傳輸方式和衛(wèi)星傳輸方式等。

　　根據(jù)需求類型和服務(wù)的定位，應(yīng)用場景為高突發(fā)話務(wù)量，對傳輸帶寬的要求較高，且不在很偏遠(yuǎn)地域使用的地方，一般采用微波傳輸方式或光傳輸方式加以實(shí)現(xiàn)，微波傳輸方式也被車載應(yīng)急通信系統(tǒng)廣泛采用。不過應(yīng)對突發(fā)災(zāi)難、重要任務(wù)保障等緊急情況，往往傳輸資源匱乏，條件惡劣，微波和光傳輸方式很可能不能使用，這種情況下應(yīng)該配置衛(wèi)星通信系統(tǒng)。圖2示出的是應(yīng)急通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意。

　
　圖2 應(yīng)急通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意

　　下面以選用衛(wèi)星通信方式為例，簡單敘述應(yīng)急通信系統(tǒng)的傳輸系統(tǒng)。

　　a) 衛(wèi)星車所載BTS 的傳輸電路通過衛(wèi)星電路回傳到各機(jī)動局所在地的固定地面站，再通過地面電路調(diào)度送到所接入的BSC，但具體送入哪個(gè)BSC 將主要取決于突發(fā)現(xiàn)場所處位置和BTS所選用的設(shè)備。

　　b) 選定衛(wèi)星合適的頻段。由于C 頻段屬于衛(wèi)星通信與微波通信共用頻段，在很多地區(qū)都有4/6 GHz 微波通信系統(tǒng)的應(yīng)用，因此，可能存在的各類干擾較多;另外，相同增益的C 頻段天線尺寸較大，不適合車載站的使用，但其受雨衰影響相對較小。Ku 頻段作為衛(wèi)星通信的專用頻段目前較少存在信號干擾問題，給固定站選址和車載站選擇使用場地都提供不少便利;Ku 頻段的天線尺寸較小，適于車載站的使用，方便于車載站的安裝、運(yùn)輸和調(diào)測，缺點(diǎn)是受雨衰影響較大，需要通過增大系統(tǒng)的余量來補(bǔ)償雨衰的影響。由于應(yīng)急通信車一般是有人值守站，可隨時(shí)根據(jù)天氣情況調(diào)整系統(tǒng)發(fā)射功率。從維護(hù)、管理的角度出發(fā)，建議選擇使用Ku 頻段。

　　c) 傳輸容量的考慮。衛(wèi)星傳輸一般應(yīng)用于常規(guī)傳輸手段無法解決的場景，如緊急任務(wù)、抗震救險(xiǎn)、無覆蓋區(qū)，其對話務(wù)的需求量不大。一般可按1~2M考慮。

　　2.3 供電系統(tǒng)的要求

　　2.3.1 供電運(yùn)行方式

　　車載應(yīng)急通信系統(tǒng)的供電系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)、交流配電柜、高頻開關(guān)組合電源、蓄電池等組成，電源系統(tǒng)必須保證穩(wěn)定、可靠、安全地供電。

　　a) 交流引電。在有條件的情況下，系統(tǒng)以市電作為主用電源，發(fā)電機(jī)作為備用電源。在市電不具備或斷電的情況下，發(fā)電機(jī)為車載應(yīng)急通信系統(tǒng)中的設(shè)備提供充足的電源。發(fā)電機(jī)的供、回油管路應(yīng)與車輛油箱相連，需配備自動切換功能，在切換期間，由蓄電池供電，確保供電連續(xù)不間斷，保證通信設(shè)備的正常工作。

　　b) 直流電源。-48 V 直流供電系統(tǒng)由高頻開關(guān)組合電源(架內(nèi)含交流配電單元、高頻開關(guān)整流模塊、監(jiān)控模塊、直流配電單元)和閥控式鉛酸蓄電池組組成。為保證應(yīng)急車設(shè)備及傳輸設(shè)備的合理供電運(yùn)行及保護(hù)蓄電池，直流配電系統(tǒng)應(yīng)具有2級電壓切斷裝置。第一級先切斷應(yīng)急車負(fù)荷(優(yōu)先保證傳輸設(shè)備用電)，第二級為蓄電池放電至終止電壓時(shí)切斷蓄電池(保護(hù)蓄電池)。

　　2.3.2 供電設(shè)備配置原則

　　a) 應(yīng)急車交流電源引入功率和交流引入線均按應(yīng)急車設(shè)備所需最大容量考慮。

　　b) 高頻開關(guān)電源配置原則：高頻開關(guān)組合電源機(jī)架按遠(yuǎn)期容量配置，整流模塊按近期負(fù)荷配置，高頻開關(guān)電源中整流模塊數(shù)按n+1 冗余方式確定。其中n 為主用，n≤10時(shí)，1 臺為備用;n>10 時(shí)，每10 臺備用1 臺。主用整流模塊總?cè)萘繎?yīng)按負(fù)荷電流和均充電流(10小時(shí)率充電電流)之和確定。

　　c) 蓄電池配置原則：蓄電池總?cè)萘坑?jì)算公式為

　　式中：

　　Q——蓄電池容量(Ah)

　　K——安全系數(shù)，取1.25

　　I——負(fù)荷電流(A)

　　T——放電小時(shí)數(shù)(h)

　　η——放電容量系數(shù)，按表1取值

　　α——蓄電池溫度系數(shù)，1/℃取0.008

　　t——實(shí)際蓄電池所在地的環(huán)境溫度(℃)(當(dāng)?shù)責(zé)o采暖設(shè)備時(shí)，按5℃考慮)

　　表1 蓄電池放電容量系數(shù)(η)

　　2.4 載體車輛的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　車輛作為車載應(yīng)急通信系統(tǒng)的主要載體，在整個(gè)系統(tǒng)中承擔(dān)了所有設(shè)備的運(yùn)載，并要求保證設(shè)備的安全與正常運(yùn)行。載體車輛主要分為底盤、廂體、平衡系統(tǒng)、塔桅系統(tǒng)和控制系統(tǒng)5個(gè)方面。

　　2.4.1 車輛底盤

　　車載應(yīng)急通信系統(tǒng)選用車輛的底盤必須是專業(yè)汽車生產(chǎn)廠家成熟的定型產(chǎn)品，并應(yīng)根據(jù)車輛的載荷來確定，車輛的實(shí)際載重量應(yīng)不超過總載重量的80%，安裝通信設(shè)備時(shí)不得對原車發(fā)動機(jī)和底盤做重大的改裝。

　　原車改裝并安裝通信設(shè)備及其附屬設(shè)備后，底盤離地間隙不小于0.25 m，接近角不小于25°，離去角不小于20°;汽車在空載、靜態(tài)情況下，側(cè)傾穩(wěn)定角不小于35°。

　　2.4.2 車輛廂體

　　車輛廂體應(yīng)采用重量輕、強(qiáng)度好、無污染、易修復(fù)、結(jié)構(gòu)牢固、不易腐蝕、外型美觀的廂體，應(yīng)具有很好的隔熱性，總傳熱系數(shù)不大于0.4 W/m2K。

　　廂體應(yīng)按照國家相關(guān)規(guī)范設(shè)置廂體外照明燈和示廓燈、應(yīng)急燈。并具有很好的密封性，密封門、天線頂板洞及饋線孔洞等應(yīng)能夠有效地防雨、防塵。外部應(yīng)有與外部系統(tǒng)連接的接口盤，接口盤上應(yīng)標(biāo)明相應(yīng)的接口類型;內(nèi)部應(yīng)根據(jù)需要分割為主通信設(shè)備區(qū)和天線塔升降塔等輔助設(shè)備區(qū)，如果裝備有發(fā)電機(jī)組，則還要分割出單獨(dú)的發(fā)電機(jī)工作區(qū)，以隔絕噪聲、震動和污染，必要時(shí)應(yīng)采取隔聲、消聲措施，降低噪聲干擾。

　　2.4.3 塔桅系統(tǒng)

　　天線桅桿是附加在車頂?shù)囊惶咨迪到y(tǒng)，在工作時(shí)，上升至所需高度，支撐車載應(yīng)急通信的收發(fā)天線;工作結(jié)束后，降下桅桿，待天線放置固定后，便于車輛移動，同時(shí)也保障了車輛行進(jìn)的安全。

　　桅桿升降裝置主要包括液壓、氣壓和電動/手動幾種。液壓系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)就是承重能力大，穩(wěn)定性、抗風(fēng)能力強(qiáng)，升起高度高，缺點(diǎn)為占用空間較大，但液壓油需要每1~3 年定期更換;氣壓系統(tǒng)相對于液壓系統(tǒng)，承重能力較小，穩(wěn)定性、抗風(fēng)能力較差，但其占用空間比較小，維護(hù)比較方便。

　　2.4.4 控制系統(tǒng)

　　控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對天線桅桿(塔)的升降、平衡系統(tǒng)、天線方向(俯仰)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、柴油發(fā)電機(jī)及防雨頂蓋等的自動控制功能。控制系統(tǒng)還應(yīng)能實(shí)現(xiàn)在外電突然斷電時(shí)，自動啟動柴油發(fā)電機(jī)供電。同時(shí)控制系統(tǒng)應(yīng)具有良好的操作方式和控制方式、能夠明確顯示各系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

　　2.4.5 其他系統(tǒng)

　　車載應(yīng)急通信系統(tǒng)除了上述四大方面的構(gòu)成以外，還包括車輛及通信設(shè)備的防雷接地，車載空調(diào)的溫控系統(tǒng)，環(huán)境監(jiān)控及告警系統(tǒng)等輔助功能系統(tǒng)。這幾套輔助功能系統(tǒng)均按照基站建設(shè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求考慮。

　　3 討論與展望

　　3.1 節(jié)能減排和新能源的利用

　　目前，由國家發(fā)改委倡導(dǎo)的節(jié)能減排已經(jīng)深入到各行各業(yè)的發(fā)展和研討中。節(jié)能減排已經(jīng)在通信基站、通信設(shè)備等領(lǐng)域得以有效的實(shí)施，車載應(yīng)急通信系統(tǒng)也應(yīng)引入更新的理念和設(shè)計(jì)。首先要對車載系統(tǒng)本身進(jìn)行優(yōu)化，可選用強(qiáng)度更大，更為先進(jìn)的輕型廂體材質(zhì)以減輕重量、降低油耗;車載設(shè)備的集約化也相當(dāng)重要，特別是通信基站系統(tǒng)的改進(jìn)，可選用集成化更高的設(shè)備;車輛的動力系統(tǒng)也可采用新能源汽車，減少碳排放。

　　車載應(yīng)急通信的供電系統(tǒng)，可以引入太陽能供電，在車身或者車頂布放可靠的定制太陽能板，增加蓄電池的蓄能和數(shù)量，車輛在趕往事發(fā)地點(diǎn)的途中便可以進(jìn)行供電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行蓄能。

　　3.2 進(jìn)一步推進(jìn)共建共享

　　工信部對運(yùn)營商基站的建設(shè)提出了共建共享的要求，在近3年中也得到了實(shí)施，并收到了一定的成效。共建共享可以整合資源、提高效率，特別是在應(yīng)急通信領(lǐng)域的應(yīng)用也尤為重要。各個(gè)運(yùn)營商對應(yīng)急通信的理解應(yīng)該跳出盈利的圈子，真正意義上實(shí)現(xiàn)在緊急情況下，對通信網(wǎng)絡(luò)的支撐。隨著3G的發(fā)展，從設(shè)備選擇方面可以采用多頻段智能天線，BTS設(shè)備也得到了升級，實(shí)現(xiàn)了體積更小，功能更多，完全有可能在同一車輛廂體內(nèi)放置多運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。