基于4G通信技術(shù)的應(yīng)急通信系統(tǒng)范文

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簡(jiǎn)要來說，該系統(tǒng)依托于先進(jìn)的無線微波傳輸技術(shù)、應(yīng)急通信技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)，目標(biāo)是集IP互聯(lián)互通應(yīng)急通信指揮網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電力基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐系統(tǒng)及電力應(yīng)急管理電子化系統(tǒng)于一體，建成為高度集成的電力綜合應(yīng)急指揮平臺(tái)。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)普通電話、手機(jī)、對(duì)講機(jī)、IP電話、衛(wèi)星電話等不同語音終端的互聯(lián)互通，現(xiàn)場(chǎng)圖像數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集傳輸，后方指揮中心對(duì)現(xiàn)場(chǎng)語音圖像的實(shí)時(shí)顯示和指揮決策命令的實(shí)時(shí)傳達(dá)等功能。

分系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1單兵圖傳設(shè)備

單兵無線圖像傳輸模塊的功能是：實(shí)現(xiàn)3km范圍內(nèi)無線視頻通信。所采用的關(guān)鍵技術(shù)是編碼正交頻分復(fù)用（COFDM）技術(shù)和TDD時(shí)分雙工技術(shù)。基于COFDM的單兵無線圖像傳輸模塊由兩個(gè)部分組成：?jiǎn)伪l(fā)射機(jī)和中心接收模塊。單兵發(fā)射機(jī)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)的單向采集和發(fā)送，以及雙向語音通信；中心接收模塊接收視頻信號(hào)并進(jìn)行解碼和播放，同時(shí)支持和單兵的雙向語音通信，圖2是其原理框圖。

2應(yīng)急指揮箱

應(yīng)急指揮箱系統(tǒng)基于3G通信及IP軟交換通信技術(shù)和DSP信號(hào)處理技術(shù)，能支持1至3公里范圍內(nèi)無線單兵音視頻傳輸、EVDO/WCDMA等3G音視頻通訊[2-3]，支持CDMA手機(jī)、GSM手機(jī)、2路電臺(tái)/對(duì)講機(jī)等語音信號(hào)接入，網(wǎng)絡(luò)狀況自檢測(cè)及視頻編碼率自動(dòng)調(diào)整，1路音視頻輸入，支持視頻抓拍、錄像、點(diǎn)播及3G視頻會(huì)議[4]功能。設(shè)計(jì)原理框圖如圖3所示。

3IP互聯(lián)互通設(shè)備

IP互聯(lián)互通設(shè)備是基于先進(jìn)的IP軟交換通信技術(shù)和DSP信號(hào)處理技術(shù)研制開發(fā)的新一代智能IP互聯(lián)互通調(diào)度通信系統(tǒng)[5]。其主要功能如下：1）具備多網(wǎng)交換功能，可在有線電話系統(tǒng)、短波通信系統(tǒng)、超短波常規(guī)通信系統(tǒng)、GSM移動(dòng)電話通信系統(tǒng)、CDMA移動(dòng)電話通信系統(tǒng)、衛(wèi)星電話、模擬或數(shù)字集群等不同系統(tǒng)間進(jìn)行話音通信。2）具備座席調(diào)度功能，即多個(gè)通過不同通信手段呼入時(shí)，控制臺(tái)可進(jìn)行調(diào)度把呼叫分配給不同的座席。3）具備超強(qiáng)的業(yè)務(wù)功能，支持有無線通話自動(dòng)或人工轉(zhuǎn)接兩種方式、一號(hào)通、語音短消息自動(dòng)、錄音、監(jiān)聽、強(qiáng)插、強(qiáng)拆、跨網(wǎng)多方會(huì)議等功能。

技術(shù)特點(diǎn)

1基于TDD雙工模式的多點(diǎn)自組網(wǎng)技術(shù)

指揮箱和單兵之間可以通過時(shí)分雙工（TDD）的模式實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)接入，也可以實(shí)現(xiàn)多跳中繼。系統(tǒng)采用時(shí)分多址（TDMA）方式和時(shí)分雙工（TDD[6]）方式。TDMA時(shí)分多址是把時(shí)間分割成周期性的幀，每一個(gè)幀再分割成若干個(gè)時(shí)隙。單兵給指揮箱發(fā)送信號(hào)時(shí)，在滿足定時(shí)和同步的條件下，指揮箱可以分別在各時(shí)隙中接收到各個(gè)單兵的信號(hào)而不混擾。同時(shí)，指揮箱發(fā)向多個(gè)單兵的信號(hào)都按順序安排在規(guī)定的時(shí)隙中傳輸，各單兵只要在指定的時(shí)隙內(nèi)接收，就能在合路的信號(hào)中把發(fā)給它的信號(hào)區(qū)分并接收下來。TDD雙工方式的上下行鏈路信道都采用相同的頻率，上下行信道占用不同的時(shí)隙，利用時(shí)間轉(zhuǎn)換開關(guān)的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)上下行雙向通信，通過時(shí)間轉(zhuǎn)換開關(guān)的靈活設(shè)置，可以較好的支持上下行不對(duì)稱業(yè)務(wù)。基于TDD[7]雙工的組網(wǎng)形式可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況不同分為兩種形式，一種方法如圖4所示，是以指揮箱為中心，實(shí)現(xiàn)周圍多點(diǎn)覆蓋，多個(gè)前端圖像數(shù)據(jù)采集點(diǎn)信息同時(shí)接入指揮箱；另一種方法是如圖5所示，以某一個(gè)或兩個(gè)點(diǎn)為中繼，通過多跳傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離覆蓋。

2多種語音網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)

語音通信是系統(tǒng)不可或缺的一部分，作為語音通信的核心技術(shù)-多種語音網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)是項(xiàng)目攻克的又一難關(guān)。多種語音網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)[8]的功能是實(shí)現(xiàn)集群、電臺(tái)、對(duì)講機(jī)、手機(jī)、固定電話、網(wǎng)絡(luò)電話等多種語音通信網(wǎng)絡(luò)的互連互通，本系統(tǒng)充分考慮不同制式的通信方式的接口定義，做到接口統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)較好的語音質(zhì)量。其設(shè)計(jì)原理是采集對(duì)講機(jī)、集群、手機(jī)等通信終端的模擬信號(hào)，采樣后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)一步打包成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，在IP層上實(shí)現(xiàn)各種語音網(wǎng)絡(luò)的互連互通。和Voip網(wǎng)關(guān)比較，異種語音互連通信模塊增加了對(duì)無線電臺(tái)和GSM/CDMA的支持。需要注意的是，在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)講機(jī)/電臺(tái)的種類較多，其通話的語音大小差別較大，因此如何兼容不同功率的輸入終端是研究的難點(diǎn)。異種語音互連通信模塊的結(jié)構(gòu)框圖如圖6所示。

結(jié)語

安徽省電力公司應(yīng)急通信系統(tǒng)在測(cè)試過程中，成功實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急通信指揮箱單點(diǎn)1～3km、多點(diǎn)中繼組網(wǎng)10km范圍內(nèi)音視頻數(shù)據(jù)的采集；完成了音視頻數(shù)據(jù)通過3G網(wǎng)絡(luò)上傳至指揮中心的功能；實(shí)現(xiàn)了多種語音網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，成功融合了多種語音通信手段。在安徽省電力公司組織的多次電力應(yīng)急演練中快速準(zhǔn)確地將應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)的音視頻信息傳遞到了應(yīng)急指揮中心。但是受到微波傳輸過程中信號(hào)衰減的影響，圖像和語音信號(hào)的傳輸距離有一定的限制，怎樣提高固定信號(hào)功率下無線信號(hào)的傳播距離對(duì)系統(tǒng)后期的應(yīng)用發(fā)展有巨大的影響；同時(shí)，如何全面和整體地解決該系統(tǒng)在電力行業(yè)信息化建設(shè)中的安全問題[9],也是今后發(fā)展應(yīng)用需要努力的方向。（本文作者：謝小軍、梁本仁單位：安徽省電力公司信息通信分公司、安徽四創(chuàng)電子股份有限公司）