地震应急卫星通信论文

摘要：通过分析Ms5—6、Ms7—8及Ms8以上地震案例造成的地面通信受损规律，剖析不同震级地震应急通信的主体通讯业务，针对目前地震行业的通信技术系统现状，探讨了地震应急通信开展方式。以下是小编精心整理的《地震应急卫星通信论文(精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

地震应急卫星通信论文 篇1：

基于云技术的云南地震现场 应急指挥技术系统优化

摘要：对云南地震现场应急指挥技术系统的发展现状进行了分析和概述，总结了该系统在通信网络保障、视频会议互联互通、应急信息服务等方面存在的突出问题。针对这些问题，利用云计算、大数据、自主卫星通信等技术，对地震现场应急指挥技术系统进行优化升级，并将其应用于地震应急中。结果表明：利用云技术和云计算资源，按照3种应用模式优化设计的地震现场应急指挥技术系统，适合云南地震应急实际需求。

关键词：应急指挥;地震现场;信息服务;视频会议;云计算

0 引言

云南省是我国地震灾害损失最为严重的地区之一，地震灾害具有发生频率高、分布地域广、造成损失重等特点（周光全等，2003）。据统计，全省129个县（区）约90%的地区遭受过Ⅵ度以上地震破坏（张方浩等，2018）。地震灾害会造成大量人员伤亡、房屋倒塌损坏、基础设施破坏，严重影响社会生产生活秩序，特别严重的地震灾害会造成社会组织系统残缺以及功能丧失，在一定程度上影响着社会经济的发展。

建立地震应急指挥技术系统，可以大大提高政府对破坏性地震的应急反应能力，高效调度和运用一切可能的救灾力量，是应对破坏性地震发生、综合防御地震灾害的有效手段之一（姜立新等，2004）。在国家“十五”重大项目“中国数字地震观测网络”的推动下，我国建成了国家-区域-现场-州（市）四级地震应急指挥技术系统（姜立新等，2003），该系统是中国地震应急指挥系统不可或缺的组成部分，是覆盖全国的地震快速响应与应急指挥体系在地震现场的延伸。在“中国数字地震观测网络”“国家地震社会服务工程”等一系列国家、省部级项目推动下，目前全国31个省级（直辖市、自治区）地震部门中，有17家单位建设了车载集成的地震现场应急指挥技术系统，4家建设了箱体集成的地震现场应急指挥技术系统，其余单位配备了卫星通信设备、视频会议终端、移动工作站等现场工作装备，暂未进行系统集成。随着“十五”项目的推进与完成，云南省地震局地震现场应急指挥技术系统得到长足发展（赵恒等，2007），自建成以来，在地震现场的应急指挥调度、通信保障、信息获取与处理等方面发挥了积极的作用。

近年来，国内许多学者对地震现场应急指挥技术系统在建设和应用中遇到的问题和改进方法进行了研究，如娄世平等（2018）基于Android智能终端设计研发了地震现场应急指挥技术系统运维信息管理平台，以便于提升现场技术系统的运维质量，使其在震后地震应急工作中发挥重要的通信和指揮枢纽作用。吴楠楠等（2012），贾宁等（2016），康江等（2017），邓树荣等（2017）围绕各个省地震局地震现场应急指挥技术系统的功能设备、系统集成、运输平台、运维和应用模式方面进行探讨和改进。但以上研究对地震现场应急指挥技术系统核心业务视频会议保障方面的研究和讨论不多，对地震现场需要迫切解决的应急信息服务保障尚未提及。

现代应急通信和互联网新技术的发展推动地震现场应急指挥技术系统向高度集成、智慧服务方向发展。应急管理部成立后，国家、省（区）、地（市）、县（区）四级地震应急处置工作模式发生重大变化，对传统地震现场应急指挥技术保障提出了新的要求。本文分析总结云南地震现场应急指挥技术系统在数次地震现场应急保障工作中的应用经验和不足之处，以实用化为目标，探索云南地震现场应急指挥技术系统优化升级改造方法及应用模式。

1 现状分析

地震现场应急指挥技术系统是地震应急指挥技术系统在地震现场的延伸，是地震现场应急工作的基础平台，它是通信网络、视频会议、信息支撑服务、车载集成平台等多系统的集成。

云南地震现场应急指挥技术系统的建设大致分为3个阶段。第一阶段是从无到有开创现场应急通信保障。2002年，云南省地震局建成2套海事卫星MiniM站、1套海事卫星M4站、1套包括指挥中心主站及现场小站在内的VSAT卫星应急通讯系统，即第一代箱体结构系统。第二阶段是车载集成实现快速响应。2007年，系统完成了车载集成的升级改造，实现了卫星接收单元的自动展开和语音动中通功能，以及数据传输、视频会议、定位文传等功能。第三阶段是全面建设发展阶段。汶川地震后，在中国地震局和云南省人民政府下达的“十一五”“十二五”重大地震应急科学工程建设推动下，充分考虑云南高原特殊的地形地貌和较为严苛的救灾环境，系统实现了重装与单兵相结合，卫星与地面线路相结合，中国地震局、省政府、省直重要职能部门、州（市）地震部门、灾害现场五位一体的互联互通。该系统具备5个主要功能：一是应急通信，系统集成了VSAT卫星、海事卫星、短波通信、4G、无线图传系统，基于卫星网络实现了与国务院抗震救灾指挥中心、云南省人民政府应急指挥中心、抗震救灾指挥部成员单位应急指挥系统、州（市）应急指挥系统的互联互通。当重型装备无法进入极震区的情况下，可由现场队员携带卫星电话、短波通信终端等单兵通信装备深入灾区，及时保障音视频和电子文档的传输。二是科技保障，系统建成了全省应急基础数据库，配备快速评估系统、出图系统、推送系统和现场灾情综合展示平台，可为抗震救灾指挥部提供科技支撑。三是灾情获取，系统配备了无人机地震灾情获取系统，可快速获取灾区灾情信息。 四是会议保障，系统建设了召开指挥部会议必备的办公设备，可通过视频会议实现与后方的沟通联络和震情会商。五是后勤保障，建设了应急餐车、帐篷、睡袋等工作装备，集成了工作装备和个人装备，采用以车代库的方式，确保在震后第一时间快速出队。系统建成后为云南地区32次MS≥5.0地震的现场应急处置工作提供了重要的科技支撑。

该系统的保障服务能力与有效应对大震巨灾的需求相比，仍然存在许多薄弱环节。主要表现在以下几个方面：一是现场应急通信网络保障条件复杂多变，地面网络受指挥部所在地电信基础设施、电力供应情况等外部因素制约，卫星通信受天气、地理环境、卫星信号覆盖强弱度、道路通行能力等因素制约。故需要统筹利用地面网络和卫星通信，按照互补互备的原则，根据不同响应级别分层次做好现场通信保障工作，守住现场应急通信保障的底线。二是因技术进步和历史发展沿革，系统采用“分步式”“烟囱式”建设，导致系统之间互联互通兼容性差，尤其是视频会议系统，品牌和型号不统一，网络结构多样化，在多终端互联后易影响视频会议质量。三是现场应急信息服务保障能力不足，部门之间协同性差，信息获取有限，信息碎片化针对性不强，人工分发信息服务效率低。

2 系统优化研究

2.1 地震现场通信网络保障模式优化

云南地区发生MS≥5.0破坏性地震后，地震系统现场指挥部需要3类通信网络：分布式互联网、地震信息行业网和地震应急卫星通信网。一般情况下，互联网由指挥部所在地政府协调电信部门提供，通过专线接入指挥部会议室，提供有线及无线两种接入方式，用于现场指挥部各工作小组信息传输。地震信息行业网通过VPN设备穿透接入地震信息行业网保障现场视频会议联通及行业内信息传输，在网络资源紧张的情况下，通过带宽分配管理设备进行网络资源的动态管理。地震应急卫星通信网由中国地震台网中心信息网络部卫星中心统一调度管理，依托租用的亚洲九号卫星转发器在日常模式下提供4 M带宽的卫星通信网，在应急模式下提供8 M带宽的卫星通信网，在灾区条件允许时，保障现场视频会议和信息传输需求。

云南省境内94%是山地，山川纵横交错，高山峡谷相间。从地质构造看，云南断裂构造十分发育，山高坡陡，沟谷深切，地表破碎。当境内遭遇强震后，易引发滑坡、滚石、泥石流等次生地质灾害，造成交通、电力、通信中断，车载集成的应急通信指挥车无法在第一时间进入灾区。在这样的极端情况下，需配备背负式的卫星通信便携终端（天通一号、海事、舒拉亚）、短波电台、手持卫星电话等装备搭乘其他交通工具或徒步深入灾区进行应急通信保障。

综上，根据数次地震现场应急通信保障经验，结合云南高原山地环境特征，按照互备互补的原则，分3个应用模式级别配置通信模式和主要设备开展现场应急通信保障，其保障模式如表1所示。

2.2 地震现场应急视频会议系统优化与设计

随着地震应急指挥体系在横向纵向不断扩展，应急指挥技术系统的开放、共享、互联性不断增强，地震现场应急视频会议系统逐渐成为各级地震应急指挥技术系统应用、运维的核心业务工作（李敏等，2017）。破坏性地震发生后，地震现场应急视频会议系统将会在第一时间启动，保障各级指挥部安排部署抗震救灾工作。

2017年8月8日、9日，四川九寨沟、新疆精河分别发生7.0级、6.6级破坏性地震，震后国务院抗震救灾指挥部副指挥长郑国光通过全国地震应急视频会议系统第一时间向发震省地震局和相关部门传达贯彻党中央、国务院重要指示和部署，并先后7次主持中国地震局应急指挥部会议，研究落实抗震救灾指挥部署工作，地震系统现场指挥部5次参会（林向洋等，2017）。地震现场应急视频会议系统已成为地震应急指挥服务保障的重要工作之一。

地震现场应急视频会议系统已经歷了近10年的建设应用和发展，系统的设计、建设和应用日臻完善，在震后前后方震情灾情会商、指挥协调等方面发挥了重要作用，为历次地震应急响应处置工作提供了强有力的科技保障。但应用过程中也暴露了诸多技术问题，影响了视频会议质量。在九寨沟地震应急中，通过全国地震应急视频会议系统组建的7次正式指挥部会议贯穿整个地震应急期。会议过程中，大部分时段各节点声音清晰，画面流畅，在第5和第6次指挥部会议中，四川地震局现场指挥部节点出现过音视频传输卡顿、不同步、声音飘忽等问题（林向洋等，2017）。林向洋等（2017）经过现场还原、实验测试和相关技术分析认为，主要原因是网络条件波动，可利用现有地震应急视频系统平台优势，结合云视频会议、4G移动视频终端等技术，通过丰富震后应急视频通讯手段提高指挥服务能力。许瑞杰等（2018）认为九寨沟地震应急中的影响因素有3个，分别是视频会议设备品牌、型号均不统一，家用型网络设备抗压能力差和网络资源不足，其中网络资源不足是主要因素。解决措施如下：使用的视频会议终端品牌和型号尽量统一;备足专业网络设备;协调电信部门，做好地震时应急通讯的保障，提供高带宽网络。

地震应急视频会议系统组会模式以星形结构为主，中国地震局应急指挥中心作为主会场，受灾省（区）、州（市）、县（区）地震应急指挥中心、地震系统现场指挥部作为主要汇报节点。组建网络以地震行业专网为主，现场指挥部通过VPN穿透进行业内网参会，现场通信指挥车通过地震应急卫星网接入组会。现场指挥部这种入网参会方式，网络穿越的设备多、节点多、稳定性差，出故障不易排查;另一方面现场应急、监测、灾情等各种数据信息都在行业网上传输，并发数据量大造成网络资源紧张。传统的地震现场应急视频会议系统入网和参会模式，已不能充分保障视频会议质量和应用模式需求。

近年来，云计算、移动互联网等新技术在视频会议中的广泛应用，云视频相较于传统视频会议系统，具有较明显的优点：一是兼容性好，云视频系统并不需要抛弃传统的视频会议硬件资源，而是以现有资源为基础，通过调整构架，革新机制的方式来解决异型设备之间的互联，以便最大限度地发挥现有视频会议体系的效能。二是动态扩展性好，云视频系统通过虚拟化部署和云计算服务，将传统的硬件视频处理资源变成可动态管理和分配的资源池，通过动态分配机制，实现平台内资源池的动态调配，规避传统方式下的单硬件环境（如单台MCU）下存在的资源不够用或使用不均衡的问题。三是组网参会方式灵活方便，对用户的使用场景、网络条件要求不高，用户只需接入互联网就能发起一个视频会议（独立的会议号），其他用户加入这个会议号，便能入网参加会议。综上所述，云视频会议系统既能满足不同终端用户对视频信息的实时沟通和快速反应能力的要求，又实现了对现有视频计算资源（主要指MCU）的整合和扩展，同时提供了优秀的资源动态分配机制（李敏等，2017）。

考虑到现场指挥部是临时性工作场所，客观条件导致指挥部选址具有随机性，现场网络资源差异大、应用场景复杂多变。笔者引入云视频技术，采用多信道、多手段、轻度集成的方式，整合现有通信网络、视频会议、音视频等设备，系统架构设计如图1所示。

优化后的地震现场应急视频会议系统具有3个特点：一是多信道网络资源保障，整合了互联网、行业网、卫星网3种网络，通过互为备份的方式来实现保障;二是在线热备份视频会议系统，现场指挥部配备传统的硬件视频会议和云视频会议，通过独立的网络分别保障，2套视频会议系统同时接入后方指挥中心，保持实时在线的状态，其中一套设备出现故障后，不影响视频会议的正常召开;三是集中控制管理音视频信号，通过轻度集成的方式，将音视频设备进行统一集中管理，避免在信号切换过程中，来回插拔设备连接线，造成信号中断。

2.3 地震现场应急信息服务系统优化与设计

破坏性地震发生后，地震现场工作队在第一时间紧急集结，赶赴灾区开展应急处置工作。在震后的数小时至数天内的特急期内，如何为现场工作队伍在行进途中和灾区提供快速高效的网络化地震应急信息服务，为现场应急指挥决策者提供持续的技术支持和应急产品，在地震现场快速有效地收集、共享、发布各类灾情信息，成为当前地震现场应急科技保障服务面临的重要问题。

传统的地震现场应急信息服务流程是，地震发生后，指挥中心值班人员快速启动评估系统，输入地震三要素，几分钟后产出各类评估文档、辅助决策、灾区基础背景等信息（张方浩等，2015）。指挥中心工作人员将这些信息拷贝后通过短信、微信、QQ等方式发送给现场工作队员。这样的信息服务方式需要大量的人力成本完成，并且服务对象有限、工作效率低、信息呈碎片化，使用不便。

近年来，云计算、大数据、移动互联网等新一代信息技术的发展对地震现场应急信息服务提供了新思路（郭燕等，2015）。总结和借鉴国内多次地震现场信息服务的经验，笔者利用现代通信、软硬件技术对云南地震现场应急信息服务进行优化设计。优化后的系统使用公有云计算资源，基于云计算的体系架构，充分融合地震系统现有信息资源，结合群智感知信息，震后可快速完成灾害预评估、灾区基础信息提取、应急图件生成、灾情信息收集加工处理，并形成分类信息文档，通过互联网将信息推送到现场工作队员终端设备上。现场用户可通过客户端第一时间将获取的图片、视频、文档等形式多样杂乱零散的灾情信息回传到云端，系统按照预先设定的规则和模板，对原始灾情信息进行梳理加工后，形成专题灾情报告或图件及时推送到指定服务对象终端设备上，优化设计的系统信息流程如图2所示。

优化后的地震现场应急信息服务系统具有3个特点：一是响应速度快。系统在线实时读取中国地震台网中心发布的地震目录，判定条件成立后，自动进入评估流程，省去人工开启系统消耗的时间;系统利用云计算的动态扩容功能启动多台计算资源参与评估，大大缩短了评估所需时间;系统自动开展互联网灾情信息、应急响应信息收集工作，并对收集到的信息数据进行清洗、梳理、加工制作成专题信息报告，缩短了原来由人工在互联网上收集整理信息所花费的时间。二是服务对象广。系统将原来需要人工向现场工作人员发送信息的工作交由计算机完成，信息发送的速率和范围呈几何级增长，信息服务的效率得到极大的提升，其服务对象不再局限于特定人员，在现场的指挥者、参谋者、执行者等人员，经系统授权后即可通过移动端接收信息。三是智慧化服务。系统通过需求管理为不同服务对象提供差异化信息，利用现场灾情信息反馈机制，实现多次动态评估和信息产品制作，持续不断地为现场应急人员提供信息服务。

考虑到现场网络中断的极端情况，配套设计单机版地震快速评估系统和信息服务系统，为现场指挥部提供应急评估和信息服务保障。最终目的就是通过多种技术手段实现对现场应急信息的快速服务和保障，提升应急信息服务响应的时效性、便捷性、智能化，为地震现场应急处置工作提供重要的信息支撑和指挥决策服务。

3 实际应用和分析

在国家重点地区地震灾害风险评估与应急处置能力建设和省十项重点工程项目的支持下，云南省地震局完成了云南地震现场应急指挥技术系统优化升级和改造工作，并应用于2018年8月13日云南通海5.0级地震和2018年9月8日云南墨江5.9级地震应急工作。地震发生后，地震现场应急信息服务系统立即启动，将震区基本概况、灾害快速评估结果、辅助决策建议、现场灾情、政府响应措施、救援力量行动等信息通过互联网向地震系统现场指挥部人员发送50余条实时信息，为指挥部决策者、专家组、各工作组应急人员第一时间查阅灾区相关信息，了解震区灾情、救灾实时动态提供了便利。云南省地震局现场综合保障组按照应急工作方案，携带应急通信车、优化后现场应急视频会议系统、卫星电话等装备第一时间赶赴现场。在当地政府部门协调下，电信部门为现场指挥部提供了宽带互联网，实现了无线网络全覆盖保障;依托应急通信车系统，全天候开通卫星通信信道，为指挥部提供应急卫星通信保障。系统在现场指挥部迅速建立起与省地震局、中国地震局和应急管理部的指挥通信系统，实现视频会议、信息传输、会议保障功能，确保了地震应急指挥的通畅。

基于优化后的地震现场应急视频会议系统，同时开启2套视频会议设备加入到中国地震局应急指挥中心组建的视频会议中，传统的硬件视频会议终端通过互联网VPN穿透进行业内网参会，云视频会议终端通过互联网单向映射接入参会。视频会议联通后，开展视频通话测试，在通海地震后与指挥部工作人员共用100 M的网络带宽资源和1 024 kb/s的通话速率，测试中发现，2套设备在视频通话中偶尔会出现马赛克现象。分析其主要原因是：视频会议质量取决于互联网资源的带宽和占用状况，如果指挥部工作人员使用网络传输数据的流量过大会影响视频会议效果。为排除这种干扰，使用流量管理设备将网络资源分配为2条35 M用于视频会议，1條30 M用于指挥部工作人员使用。在这样的网络模式下，我们对2套视频设备进行测试，发现互联网直连的云视频会议效果优于通过VPN穿透进行业内网传统视频会议终端。分析其主要原因如下：传统视频会议终端通过VPN穿透行业内网参会中，受网络中间节点多、设备多的影响，会出现数据传输延迟大、丢包率高的现象，进而影响视频会议质量。在墨江地震现场应急保障中，吸取通海地震应急保障的经验，请求当地政府部门协调电信部门为指挥部提供2条100 M宽带互联网，其中一条用于视频会议，另一条用于现场指挥部工作人员使用。2套视频会议系统经多次与后方应急指挥中心联通参会和测试，效果良好，图像和声音都清晰。

通过测试笔者认为，作为汇报节点参会的地震现场指挥部视频会议质量主要取决于网络资源的带宽和占用状况，最优的保障模式是在指挥部提供2条100 M以上宽带互联网，将视频会议系统和工作人员使用网络分开;在单一网络资源保障模式下，遇到重要视频会议时，为确保视频会议质量应切断指挥部工作人员使用的网络，优先保障视频会议系统。

4 结论与讨论

根据云南地震现场应急指挥技术系统的发展现状和面临的问题，本文利用行业网、卫星网、互联网3种通信网络，按照互备互补的原则，分级配置优化现场通信保障模式。引入云视频技术，采用多信道、多手段、轻度集成的方式，整合现有网络资源、视频会议、音视频等设备对地震现场应急视频会议系统进行优化。采用云计算资源，基于云计算的体系架构，充分融合地震系统现有信息资源，结合群智感知信息，社会行业大数据信息，对现场应急信息的提取、加工、产出、分发等过程进行了优化。优化后的地震现场应急指揮技术系统在通海、墨江地震中的初步应用体现了其作用和价值，证明其是适合云南地震应急实际需求的。但是地震现场应急保障面临的形势和要求是不断变化的，新一代通信技术（5G）和设备（人工智能）在不断发展进步，未来在现场应急协同保障、灾情获取识别、信息服务产品制作等方面还有大量的关键技术和问题需要深入研究和探索。

为适应新形势下地震现场应急通信、科技保障以及信息互联互通的需求，应着力解决极端环境下“大而全”的车载现场应急指挥技术系统无法进入灾区的问题;现场技术系统应向模块化、多功能方向发展，既能多设备集成使用，也能单设备独立使用;现场应急设备应向便携化、小型化方向发展，对应用环境的适应能力强，避免出现小震用不着、大震用不上的尴尬局面。

地震应急信息服务系统云化是未来发展的趋势，云计算资源具有响应速度快、稳定性好、扩展性强、管理使用方便等特点。未来可以通过云计算、云服务搭建一个技术先进、功能齐全、通用性好的地震应急信息服务平台，引入互联网社会大数据、行业大数据参与地震灾害动态评估，解决应急信息服务产品碎片化、服务对象小众化等服务保障能力弱的问题，解决如何将应急信息通过互联网送达政府机构、行业部门、社会群众等服务对象最后一公里、一公尺的问题，从而提供一种可行的技术方法。

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作者：张方浩 李永强 曹彦波 李兆隆 邓树荣 和仕芳 杜浩国

地震应急卫星通信论文 篇2：

破坏性地震的应急通信需求与应用初探

摘要：通过分析Ms5—6、Ms7—8及Ms8以上地震案例造成的地面通信受损规律，剖析不同震级地震应急通信的主体通讯业务，针对目前地震行业的通信技术系统现状，探讨了地震应急通信开展方式。

关键词：破坏性地震；应急通信；地面通信；卫星通信

引言

在破坏性地震发生后，综合利用各种通信资源，以保障救援、紧急救助、灾害评估等得以顺利进行所需的通信手段和方法，总称为地震应急通信。

破坏性地震发生后，会对地面通信手段造成不同程度的破坏，破坏的程度因地震等级、地理环境等因素而异。地震应急工作将产生大量灾情信息、救灾决策意见等，前后方的各种信息交流是地震应急救援工作一个重要环节，震后的应急通信至关重要。研究破坏性地震造成的地面通信破坏规律，探讨应急通信的相关应用，对震后的应急通信工作开展具有现实意义。

目前，主体通信根据传输载体由地面通信设施及卫星通信构成，地面通信设施作为常用的通信方式具有便捷、覆盖广、资费低等特点，但在破坏性地震中，地面通信设施往往会遭到不同程度的损坏；卫星通信具有全球覆盖性，环境要求较低，不受灾害、气候等因素影响，而且安全、稳定等特点。对比两者的特点可以看出，破坏性地震的应急通信工作应结合使用两者，研究如何更合理搭配使用，对提高应急通信效率具有重要意义(林智慧，李磊民，2007；郭宝，高谦，2007)。

随着通信技术的逐步发展，震后的应急通信手段日趋完备，同时地震工作者对应急通信的要求也日益提高。通过“九五”、“十五”的建设，地震行业的应急通信技术系统逐步完善，为震后的应急通信工作奠定了较好基础。在破坏性地震达到一定程度时，地震行业需开展灾区现场的灾害评估、预测、监测、救援等工作，虽然各项工作对应急通信的要求不一，但总体来看应急通信的主要业务包括语音通信、数据传输、视频会议。研究如何应用地面通信与卫星通信相结合的方式来提高应急通信业务的保障能力具有现实意义(李大辉等，2001)。

1　地震对地面通信的影响及卫星通信需求分析

破坏性地震发生后，对灾区的通信会造成不同程度的影响：(1)地震使通信磁场受到影响；(2)地震造成通信设备的损坏；(3)震后灾区的通信量激增，通信设施超负荷运转，通信成功率降低。地面通信设施包括通信机房、基站、光纤、节点、宽带等，无线网络包括GPRS、CDMA及近年发展起来的3G业务。

1.1 Ms5—6地震的通信状况总结与分析

笔者选取2003年以来云南省发生的5～6级地震震例进行地面通信设施破坏的统计分析，见表1。

可以看出：(1)GPRS、CDMA等基本承受不了海量数据的传输业务，3G业务应引入使用；(2)语音通信基本正常，但在烈度VII度以上区域存在一定盲区；(3)地面网络基本正常；(4)应急通信主体依托地面通信，卫星通信可作为极端条件下的备用手段。

1.2 Ms6—7地震的通信状况总结与分析

对2003年以来云南省发生的Ms6～7地震震例进行地面通信设施破坏统计分析，见表2。

可以看出：(1)地震造成的地面通信破坏比重大，具有明显的区域性特征，在低烈度区地面通信能保持基本正常；(2)CDMA、GPRS基本不可支撑海量数据传输业务，电信3 G业务在低烈度区可正常使用；(3)语音业务除高烈度区外，基本能正常使用；(4)地面网络在VII度及以下区域基本正常；(5)Ⅷ度及其以上区域需要卫星通信支持。

1.3 Ms7～8地震的通信状况总结与分析7～8级地震均会造成灾区在数天甚至更长时间内的通信彻底瘫痪。如1988年11月6日云南澜沧一耿马7.6、7.2级地震和1996年2月3日云南丽江7，O级地震，分别导致澜沧、耿马、丽江3个县城通信完全中断。1995年1月17日日本阪神7.2级地震致使灾区通信中断，而周围地区通信量激增为平时的50倍，通信系统处于瘫痪状态。日本政府动用自卫队机载卫星系统才将灾区信息传出。2010年青海玉树7.1级地震造成杂多、襄谦县电信固定网不通：全州44个c网基站中有22个基站退服，218个小灵通基站中有209个退服；中国移动：全州98个基站有34个正常、64个阻断；中国联通：全州联通基站37座(其中3G基站4座)，地震造成15个基站退服(其中3G基站1座)(李永强等，2007)。经紧急修复，震后第二天，主要区域的通信能保持基本正常。

由以上分析可得出：(1)地震造成的通信设施破坏范围较广，随着科学技术的发展，震后恢复效率明显提高；(2)语音业务在极灾区大范围中断或拥堵，通信成功率偏低；(3)无线网络在早期的地震中基本不可用，在近年来的地震中3G通信可起到一定支撑作用；(4)地面网络极灾区属于瘫痪状态，紧急修复后可有限使用；(5)对卫星通信具有较大依赖性。

1.4 .8级以上巨震的通信状况案例——汶川地震

据不完全统计，在汶川地震中受损的有线交换局为616个，无线基站累计受损16 507个，传输光缆损毁达10 960皮长公里。

由于突发的巨大通话量超过了交换设备的设计极限值，四川全省移动通信的3个交换机全部阻塞，许多人不得不通过短信的方式和家人联系。在地震中，共2 300个移动通信基站受损，一些受灾严重的地区通信完全中断，几大通讯运营商的网络全部告急。

由上可得出推论：在8级以上巨震的影响下，极灾区的通信业务遭受毁灭性破坏，基于地面通信设施的蜂窝移动电话、地面宽带、无线宽带等业务处于全面瘫痪状态。语音、数据、视频会议通信业务全面依赖以卫星信道平台为主的通信保障。

2地震行业应急通信技术系统现状

随着“十五”项目建设，地震行业已初步建立涵盖全国20多个省(市)的现场应急指挥技术系统。主要建设以云南、四川、新疆、甘肃为代表的车载集成式现场应急指挥技术系统，以及以山西、山东、广东等为代表的箱体式现场应急指挥技术系统(师向华等，2009；姜立新等，2004)。

从应急指挥技术系统的主体构成来看(图1)，应急通信的重要性不言而喻。小应急通信的语音、数据、视频会议三大业务来看，系统的主体通信方式可概括为：

(1)VSAT卫星通信：利用亚太lV号卫星信道资源，带宽8 M，支撑视频、语音、数据通信的各项业务。

(2)海事卫星通信：包含MINI—M4、BGAN一500等终端，支撑语音为主，数据为辅的业务应用。

(3)亚星语音通信终端：支撑语音通信。

(4)北斗移动通信：以国内的北斗卫星为通信信道的定位、文传系统，支撑定位、简单文本信息传输等业务开展。　(5)CDMA／GPRS：逐步被3G技术取缔，支

撑语音、数据、视频会议业务。

(6)地面网络：包括目前国内各大运营商的地面宽带网络，支撑数据、视频会议。

(7)蜂窝移动语音：基于国内几大运营商的蜂窝移动电话通信，支撑语音业务。

现场通信技术系统包含了目前现有的通信设备或手段，面对震后通信设施破坏，应急通信要求日益提高的局面，应急通信工作的组织与开展是我们面临的一个问题。

3地震应急通信应用简析

目前配备的硬件设施已经具备一定的应急通信保障基础。面对突发、多变的破坏性地震事件，研究应急通信工作的组织和开展方式，保障3大核心业务的正常开展，以提高应急通信的效率。

3.1 Ms5～6地震的应急通信主要业务

从Ms5—6的地震震例可看出，该震级等级地震造成的通信环境受损普遍轻微，依托灾区现有的地面通信条件即可实现主体应急通信通信保障工作，卫星通信作为备用手段，可支撑极端条件下的通信业务开展。

(1)数据传输业务

发生Ms5～6地震后，震区大部区域地面网络或3G网络一般正常，传输信道推荐以地面宽带网络(ADSL、网通等)、3G技术为主，该方式稳定高效，带宽较宽，传输速率较高，可满足地震灾区海量信息的数据传输业务。在Ⅷ度及其以上极端区域，地面宽带、3G网络存在一定概率的中断，需要VSAT卫星提供网络。

(2)语音通信业务

发生Ms5～6地震后，蜂窝移动电话的地面基站基本正常，偶有中断现象，或发生通信量剧增导致通信成功率低的情况。因此以蜂窝移动电话为主，海事卫星电话、亚星电话、VSAT卫星电话可在极端区域使用。

(3)视频业务

可依托地面网络或3G作为信道开展视频会议业务，极端条件下使用VSAT卫星网络。

3.2M6—7地震的应急通信主要业务

从M6—7的地震震例可看出，在该震级等级地震下，通信环境受损具有区域性特征，地面通信在VIII度以下区域可正常使用，在VIII度及其以上区域需卫星通信来支撑应急通信业务开展。

(1)数据传输业务

Ms6～7地震对地面网络或3G基站的破坏一般发生在高烈度区，VIII度以下区域选择以地面宽带网络(ADSL、网通等)或3G为主，VIII度及其以上区域可使用VSAT卫星通信网络传输，业务流程参。

(2)语音通信业务

M6—7地震时，蜂窝移动通信基站受损具有区域性特征，Ⅷ度以下区域主要以基于地面基站的蜂窝移动电话通信(通用手机)为主，VIII度及其以上区域使用海事卫星电话、亚星电话、VSAT卫星电话进行语言通信，业务流程。

(3)视频业务

VIII度以下区域视频业务依托地面网络或3G技术开展，VIII度及其以上区域使用VSAT卫星网络，业务流程。

3.3 Ms7～8地震的通信应对简析

从M7—8的地震震例可看出，在该震级等级地震下，地面通信设施受损范围较大，卫星通信应全面支撑应急通信主体业务的开展。

(1)数据传输业务

VSAT卫星网络作为数据传输主要手段，在VIII度以下区域可使用地面宽带网络或3G技术，在VIII度及其以上区域则需VSAT卫星通信提供支持，业务流程。

(2)语音通信业务

在Ⅶ度及其以上区域的语音通信业务以海事卫星电话、亚星电话、VSAT卫星电话为主，在VIII度以下区域可使用基于地面基站的蜂窝移动电话，业务流程。

(3)视频业务

在Ⅶ度及其以上区域的视频业务以VSAT卫星网络为主要方式，在VIII度以下区域可使用地面网络或3G技术，业务流程参见图7。

3.4M8以上巨震的通信应对简析

从Ms8以上的地震震例可看出，在该地震等级地震下，地面通信设施破坏比重大、范围广，卫星通信应全面支撑应急通信主体业务的开展。

(1)数据传输业务

M8以上地震下，应急通信工作的开展区域大多属于高烈度区，VSAT卫星应作为数据传输主要手段，在VIII度以下区域可使用地面网络或3G技术进行数据传输，业务流程。

(2)语音通信业务

M8以上地震中，蜂窝移动基站大比例损坏，语音通信涵盖地震所有灾区，在高烈度区应以海事卫星电话、亚星电话、VsAT卫星电话为主，在VIII度以下区域可使用基于地面基站的蜂窝移动电话进行语音通信，业务流程。

(3)视频业务

高烈度区域的视频业务以VSAT卫星网络为主要方式，在VIII度以下区域可使用地面网络或3G技术，业务流程。

4结语

破坏性地震造成通信环境受损是必然现象，由于震级、地理条件、应急通信方式等因素，应急通信工作存在较多不明确性，本文简要分析了地震应急通信主体业务的开展方式，但地震应急通信工作应结合地震特点及灾区特点，开展行之有效的工作。

随着科学技术的持续发展，目前应急通信手段日趋丰富、先进，地震应急通信应科学、合理采用现时的各类通信技术或设备，更有效地开展应急通信工作。

参考文献：

郭宝，高谦，2007.GPRS通信保障及应急方案分析[J].现代通信，(3)：77—80.

姜立新，吴天安，刘钡，等，2004.地震现场应急指挥技术系统的结构与设计[J].地震，24(3)：35—41.

李大辉，吴耘，任镇，等，2001.卫星通信技术在地震现场中的应用[J].地震，24(1)：43—46.

李永强，曹刻，赵恒，等，2007.云南地震应急卫星通信技术的系统集成与应用[J].地震研究，30(1)：93—98.

林智慧，李磊民，2007.卫星通信的技术发展及应用[J].现代电子技术，30(3)：38—39.

帅向华，姜立新，刘钡，等，2009.地震应急指挥技术系统设计与实现[J].测绘通报，(7)：38—42.

作者：赵恒 白仙富 张方浩 苗云西 陈征山

地震应急卫星通信论文 篇3：

多链路双网卡数据交换系统的设计与实现

【摘要】 受地震破坏的影响，地震现场通信和办公环境受限，灾区信息共享与交换不畅等因素严重影响着地震应急救援的效率。本系统采用一套双通道物理线路，并搭建双通道现场文件交换系统和现场办公无线局域网，实现了各种通信链路灵活调用。同时，现场数据集中存储、共享，以及离线交换。

关键词：链路 应急 通信 共享 交换

Design and Implementation of Data Exchange System for Multi Link and Double Network Card Liang Zhao-dong，An Xu-dong（Seismological Bureau of Guangxi，Nanning 530022）

Key words：Link Emergency Communication Exchange

随着网络通信技术的发展，我国地震灾害紧急救援能力建设正向信息化、协同化方面快速推进。从地震应急的实践经验来看， 地震应急指挥最主要的是要能够及时完整地获取灾区的各类现场信息， 使指挥人员能够随着灾区实际情况的不断变化， 及时制订和调整救灾行动方案[1]。当破坏性地震发生后，由地震现场通信系统和文件交换与共享系统组成的现场办公网络环境，直接影响着灾区应急指挥决策的高效开展。传统数据共享方式，各工作人员之间相互通过互联网传送，既占用现场有限的网络资源，也不利于数据的集中管理与共享，还束缚了工作人员开展其他工作的灵活性。因此，优化现场通信集成线路，提高数据共享与交换方式，对于提升地震灾害紧急救援工作具有重要意义。

一、系统需求分析

由历次地震现场的震害可知，在中等破坏性地震的震中区，有线通信网络基本破坏，在应急期（几天时间）内难以恢复[2] （张毓丰等，2005）。目前，地震现场通信通常采用配备了卫星通信、无线3G＼4G，以及短波等各项通信手段的应急指挥通信车作为通信保障。然而，3G通信的基站众多，覆盖面广，一般偏远地区地可使用，但其信道最高可为2Mb/s （兆比特每秒），容易影响数据的及时传输；4G通信具有超过2Mb/s的非对称数据传输能力，对高速移动的用户提供150Mb/s的高质量的影像服务[3]，但覆盖面主要集中在城镇。当破坏性地震发生后，在现场有线通信短时间内不能恢复的时候，现场通信面临考验：一是卫星通信优先用于保障前、后方远程视频会议，大量文件数据传输受限；二是现场无线通信环境复杂，却急需进行前、后方交换的现场数据却不断增加。为此，需要根据实际需求，科学优化、灵活应用各项通信手段，提升现场办公网络环境，并组建高效的现场数据交换系统。

二、系统设计

2.1 系统总体组成

系统主要由双通道链路、现场无线办公局域网和双网卡文件交换服务器等三部份组成。地震应急时，来自各单位的救援工作组集中到现场指挥部办公，如采用单通道的3G或4G链路作为密集的前后方数据共享与交换，将很容易产生堵塞现象，传输数据等待时间长，影响现场办公效率。因而，采用双网卡文件服务器，并配备双通道链路，即A、B两套无线路由器，使得主要现场数据的进与出所走链路分开，提高传输效率。

2.2 组建双通道的通信链路

系统设计两通道链路减少现场网络信道带宽的影响，尽可能满足应急通信服务需求。如图1所示，链路A采用VPN虚拟隧道，虚拟私有IP地址，作为后方地震应急指挥部（远端）获取存共享在前方现场指挥部（近端）文件服务器的灾情数据的独立通道，保障后方地震应急指挥部可通过固定IP地址连接文件服务器，交换灾情数据； 链路B作为前方地震现场应急指挥部无线办公人员共享产出数据至文件服务器，以及对外连接互联网搜索信息的主要通道。

2.3组建现场无线办公局域网

根据不同影响的地震事件，现场应急指挥部将会集结来自不同单位的工作人员开展应急处置工作，如秘书协调组、宣传报道组、抢险救灾组等等。无线办公局域网为现场办公网络化，可以有效的提高各工作组的办公效率。如图1所示，系统采用较为稳定的企业级“AC+FIT AP”（无线控制器+瘦无线热点）的无线热点组网架构。此组网架构便于网管数据的统一收集和管理，可以由AC合理地配置所下挂的AP，以满足高用户密度，需要多AP连续覆盖的场景[4]。物理上，采用一个AC（无线控制器）管理多个无线热点，并且多个无线热点发射统一的信号识别源，能方便统一管理与使用。

其中，现场工作人员通过接入无线热点，组成地震现场无线办公局域网，获得具有数据共享资源的无线办公环境。

2.4 架设双网卡文件服务器

FTP（文件传输协议）服务是信息化建设的一个高效的工具，也是网络中传输文件的骨干协议[5]。系统采用双网卡文件服务器作为数据存储与共享的中转载体。既有助于各工作组之间对数据的集中管理与共享，还为前、后方提供统一的数据交换平台，改进传统各自为战的传输模式。其中，文件服务器系统为Windows Server 2008，配置FTP服务器端。由于文件服务器配置了双网卡，顾名为双网卡文件服务器。如图1所示，网卡A配置链路A的IP地址，网卡B配置链路B的IP地址，组成两个不同的网络，实现一台服务器在两个独立网络中同时使用的特性。实际中，近端可以通过链路B快速上传数据到服务器进行共享，重要的是近端上传1兆字节数据到服务器所耗的时间可以达到忽略不计；远端可以通过链路B进行离线下载，互不占用有限的网络通信资源，有效的避免了双方同时在线收发数据等待时间过长的问题。

三、结束语

现场应急通信指挥车集成了多种通信手段，并且机动性强，可快速部署到地震现场指挥部，是地震应急现场通信网的重要技术支撑。考虑到地震现场网络与办公环境的复杂性，系统充分利用现场应急通信指挥车集成的通信手段，结合实际需求，构建一套灵活、稳定、实用的地震现场数据交换系统，有效增强现场网络通信服务水平，提升现场灾情数据在前、后方的共享与交换能力。

参 考 文 献

[1] 苗崇刚，聂高众.地震应急指挥模式探讨[J].自然灾害学报.2004，13（5）：48-54.

[2] 张毓丰，邓民宪.地震现场应急救援的通信系统设计[J].灾害学.2005，20（04）：48-54.

[3] 刘洪雷，王瑛玉.浅析第四代移动通信技术[J].网络与信息.2010，24（05）：25-26.

[4] 陶志强，王劲.关于WLAN网络规划的探讨[J].现代电信科技.2011，41（04）：73-76.

[5] 罗耀华，冯梅，李涯.基于windows2008环境的FTP服务器配置及实现[J].计算机光盘软件与应用.2011，14：152-152.

作者：梁兆东 安旭东