基于4G通信技术的应急通信系统范文

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简要来说，该系统依托于先进的无线微波传输技术、应急通信技术及网络数据融合技术，目标是集IP互联互通应急通信指挥网络系统、电力基础数据支撑系统及电力应急管理电子化系统于一体，建成为高度集成的电力综合应急指挥平台。系统主要实现应急现场普通电话、手机、对讲机、IP电话、卫星电话等不同语音终端的互联互通，现场图像数据的实时采集传输，后方指挥中心对现场语音图像的实时显示和指挥决策命令的实时传达等功能。

分系统设计方案

1单兵图传设备

单兵无线图像传输模块的功能是：实现3km范围内无线视频通信。所采用的关键技术是编码正交频分复用（COFDM）技术和TDD时分双工技术。基于COFDM的单兵无线图像传输模块由两个部分组成：单兵发射机和中心接收模块。单兵发射机设备可以实现现场视频数据的单向采集和发送，以及双向语音通信；中心接收模块接收视频信号并进行解码和播放，同时支持和单兵的双向语音通信，图2是其原理框图。

2应急指挥箱

应急指挥箱系统基于3G通信及IP软交换通信技术和DSP信号处理技术，能支持1至3公里范围内无线单兵音视频传输、EVDO/WCDMA等3G音视频通讯[2-3]，支持CDMA手机、GSM手机、2路电台/对讲机等语音信号接入，网络状况自检测及视频编码率自动调整，1路音视频输入，支持视频抓拍、录像、点播及3G视频会议[4]功能。设计原理框图如图3所示。

3IP互联互通设备

IP互联互通设备是基于先进的IP软交换通信技术和DSP信号处理技术研制开发的新一代智能IP互联互通调度通信系统[5]。其主要功能如下：1）具备多网交换功能，可在有线电话系统、短波通信系统、超短波常规通信系统、GSM移动电话通信系统、CDMA移动电话通信系统、卫星电话、模拟或数字集群等不同系统间进行话音通信。2）具备座席调度功能，即多个通过不同通信手段呼入时，控制台可进行调度把呼叫分配给不同的座席。3）具备超强的业务功能，支持有无线通话自动或人工转接两种方式、一号通、语音短消息自动、录音、监听、强插、强拆、跨网多方会议等功能。

技术特点

1基于TDD双工模式的多点自组网技术

指挥箱和单兵之间可以通过时分双工（TDD）的模式实现多点同时接入，也可以实现多跳中继。系统采用时分多址（TDMA）方式和时分双工（TDD[6]）方式。TDMA时分多址是把时间分割成周期性的帧，每一个帧再分割成若干个时隙。单兵给指挥箱发送信号时，在满足定时和同步的条件下，指挥箱可以分别在各时隙中接收到各个单兵的信号而不混扰。同时，指挥箱发向多个单兵的信号都按顺序安排在规定的时隙中传输，各单兵只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。TDD双工方式的上下行链路信道都采用相同的频率，上下行信道占用不同的时隙，利用时间转换开关的转换实现上下行双向通信，通过时间转换开关的灵活设置，可以较好的支持上下行不对称业务。基于TDD[7]双工的组网形式可以根据现场情况不同分为两种形式，一种方法如图4所示，是以指挥箱为中心，实现周围多点覆盖，多个前端图像数据采集点信息同时接入指挥箱；另一种方法是如图5所示，以某一个或两个点为中继，通过多跳传输，实现远距离覆盖。

2多种语音网络互联技术

语音通信是系统不可或缺的一部分，作为语音通信的核心技术-多种语音网络互联技术是项目攻克的又一难关。多种语音网络互联技术[8]的功能是实现集群、电台、对讲机、手机、固定电话、网络电话等多种语音通信网络的互连互通，本系统充分考虑不同制式的通信方式的接口定义，做到接口统一，实现较好的语音质量。其设计原理是采集对讲机、集群、手机等通信终端的模拟信号，采样后转换成数字信号，进一步打包成网络数据包，在IP层上实现各种语音网络的互连互通。和Voip网关比较，异种语音互连通信模块增加了对无线电台和GSM/CDMA的支持。需要注意的是，在实际应用中，对讲机/电台的种类较多，其通话的语音大小差别较大，因此如何兼容不同功率的输入终端是研究的难点。异种语音互连通信模块的结构框图如图6所示。

结语

安徽省电力公司应急通信系统在测试过程中，成功实现了应急通信指挥箱单点1～3km、多点中继组网10km范围内音视频数据的采集；完成了音视频数据通过3G网络上传至指挥中心的功能；实现了多种语音网络互联互通，成功融合了多种语音通信手段。在安徽省电力公司组织的多次电力应急演练中快速准确地将应急现场的音视频信息传递到了应急指挥中心。但是受到微波传输过程中信号衰减的影响，图像和语音信号的传输距离有一定的限制，怎样提高固定信号功率下无线信号的传播距离对系统后期的应用发展有巨大的影响；同时，如何全面和整体地解决该系统在电力行业信息化建设中的安全问题[9],也是今后发展应用需要努力的方向。（本文作者：谢小军、梁本仁单位：安徽省电力公司信息通信分公司、安徽四创电子股份有限公司）