同頻同播技術在消防無線通信的運用

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摘要：在現代化城市消防隊伍中引入同頻同播技術是必要的，因為該技術特征、功能特征表現明顯，可結合已有消防無線通信系統設計全新的消防無線同頻同播網組網方案。本文中希望介紹無線同頻同播技術網絡的基本概況與技術應用可行性，并給出了該技術在城市消防隊伍無線通信中的具體組網對策方案。

關鍵詞：同頻同播技術；城市消防；無線通信；可行性；組網對策

在城市消防搶險救災工作中，基于社會全局化、復雜化、智能化的技術應用必須得到全局考量，它希望有效加大消防跨地區與大兵團聯合作戰，從整體上提高消防力量建制組合，保證后方消防通信指揮中心與火災現場通信鏈路相互有效銜接、暢通無阻。在建立大面積覆蓋、高質量的城市消防專用網絡過程中，需要嘗試引入同頻同播這樣的先進技術，為消防隊伍滅火救援工作帶來重大幫助。

一、無線同頻同播網的應用概況

火災滅火與搶險救援事故處置問題相當棘手，嚴重時會為全盤救援工作帶來約束影響，目前城市消防隊伍正受困于此。由于專用救援網絡頻率較低，且受到頻譜資源緊張約束無法施展火災滅火救援拳腳，所以他們必須考慮如何建立適用于火災滅火與搶險救援的專用網絡，構建專業化的警用調度網絡系統。基于上述要求分析，消防隊伍建立無線同頻同播消防網絡覆蓋大面積區域展開滅火搶險救援工作非常有必要。就無線同頻同播網絡而言，它所構建的同頻同播系統由單站通信系統組建，是從常規多基站通信系統所演變而來的，所謂同頻同播能夠覆蓋整個網絡區域，并建立多個同頻中轉平臺，合理運用網絡鏈路實現對轉臺信號的有效連接，最大限度加大無線通信網絡覆蓋范圍。在該過程中，覆蓋區域的通訊可靠性會被有效強化，真正構建一套完整的無線對講網絡。同頻同播系統的優勢相當明顯，目前它已經被廣泛應用于消防系統領域。它的優勢特征在于組網相當靈活漸變，擁有較高可靠性，且能夠實現多方位覆蓋，消除通訊中的所有死角，做到大范圍覆蓋、無縫連接，確保系統整體工作頻率、頻譜都能達到較高水平。該網絡技術的應用優勢還在于它所建立的覆蓋網絡范圍內不需要進行頻道轉換，安裝過程相當建議，系統結構也十分簡練，建設周期較短，擁有較大的覆蓋范圍，比較適用于當前的消防隊伍使用，即將它做為主網或者備用網，同步或交替為滅火救援工作服務[1]。

二、無線同頻同播網的技術應用可行性

無線同頻同播網系統在技術應用方面表現突出，技術內容十分豐富，它所建立的多基站覆蓋存在較多重疊覆蓋區，可接收來自多個基站所發送的信號內容，這些信號的載波頻率差異表現明顯，調制音頻信號相位存在差異，而對于調制音頻信號的幅度差異、電磁波空間傳輸路徑分析也相當到位，可建立基于不同傳輸介質的時延差異技術體系。所以說，無線同頻同播網絡技術在針對不同基站的信號重疊區處理方面具有較強效果。目前消防隊伍建立該系統可實現同頻同播信號傳遞，確保同頻同播網絡交界區域通話質量到位，滿足一定技術條件如下：第一，要基于不同區域中轉臺發射音頻波形信號，滿足信號傳播幅度與形狀要求；第二，要基于不同區域中轉臺保證發射音頻量基本一致；第三，要基于各區域中轉臺保證信號發射頻率基本一致；第四，要基于優化話音判選技術確保通信網絡保持最佳話音質量[2]。

三、城市消防隊伍構建同頻同播技術網絡的需求分析

如上文所述，城市消防隊伍所建立的無線通信網絡覆蓋范圍廣泛，從技術角度講它所追求的是無線通信的陰影與多徑效應，但實際上目前消防無線通信系統所覆蓋的區域無法實現正常通信，存在通信盲區，所以在解決消防無線通信覆蓋問題過程中，必須思考消防通信適應現代化城市的現實發展要求，此時城市消防隊伍有必要提出構建同頻同播技術網絡的具體需求[3]。（一）對同頻同播技術網絡功能表現的需求。同頻同播技術網絡所構建的是同一個區域中的多個中轉站，且每個中轉站都有相互銜接的覆蓋區域，他們能夠在相同載波頻率背景下同時發射信號，它在功能表現上的優越性主要體現在以下幾點上：第一，利用多中轉臺可實現對多方位區域的信號有效覆蓋，確保用戶所處位置能夠射入中轉信號，且始終保持良好的通訊效果。第二，由于布點較多，所以同頻同播技術是能夠覆蓋某些傳統技術所無法覆蓋的區域的，它使得部分多徑干擾能夠實現相互抵消。第三，同頻同播技術所采用的是多點覆蓋技術，它的覆蓋區域場強表現平均，效果相對穩定可靠[4]。（二）對同頻同播技術網絡技術特征需求。無線同頻同播系統的技術特征優勢就是它能夠重疊覆蓋區域，所以城市消防隊伍也借助這一點提出了自身對于該技術系統的特征需求。首先，要確保載波頻率始終保持一致，利用GPS原子鐘配合載波頻率精確鎖定10Hz以內范圍，滿足同頻同播技術要求。其次，在保證信號同時播出并同時到達的基礎之上，允許出現回聲效果，因為它的接收機位于信號場強較大位置，它所建立的6dB同頻信號強度可抑制弱信號，所以它是不存在音頻延遲問題的。考慮到電磁波傳播速度較快（最快達到4x108m/s），所以要確保在交叉覆蓋區域內建立接收機，滿足中轉站信號傳播距離小于3km的基本條件。與此同時，要通過架設中轉站結合具體狀況（如測試）建立交叉覆蓋區域范圍，消除音頻延遲問題。

四、城市消防隊伍構建同頻同播技術網絡的組網方案研究

結合同頻同播技術網絡系統建設特性以及消防隊伍的實際工作情況，下文舉例某消防隊伍在設計構建同頻同播技術網絡過程中的相關技術要點，提出并研究其組網方案。（一）組網工作流程概述。某城市消防隊伍在構建同頻同播技術網絡過程中，需要首先從移動臺A發出呼叫，同時其同播站1和2建立了同步信號接收體系，建立同播鏈路信道機制，結合不同時序對信號鏈路基站內容進行分析，確保中心控制系統自動實現信號優劣識別，建立完整鏈路基站。在該過程中，中心控制系統會對自動信號優劣進行識別并確保主發同播站信號傳播有效。如果同播站中站1的信號接收能力較好，可將站作為主站，該站上下行則作為中轉站，其它同播站被設置為從站。換言之，當移動臺A發出呼叫信號后，同播站1會送到中心基站中，控制網內所有同播站實現全部區域的同頻信號有效覆蓋。在該過程中，技術人員需要通過觸發發射鍵建立系統連接，確保移動臺每次通話過程都能占用接收信號場強表現最好的同播基站，進而保證系統話音質量符合要求標準[5]。（二）鏈路選擇。在選擇鏈路時，應該考慮到無線同頻同播網絡設計要求，結合移動臺、同播臺之間的話音通信機制建立頻段在350MHz的消防專用頻點，確保同播站與鏈路基站之間通信鏈路建設應用有效到位。具體來說，某城市消防隊伍所采用的是頻率為350MHz的無線模擬鏈路，它可提高消防工作頻率。這是充分考慮到消防隊伍自身在頻率資源方面是相當有限甚至緊缺的，所以在無線同頻同播系統中對鏈路傳輸質量進行分析，提高系統工作準確性，350MHz的無線模擬鏈路相對造價較低，所以比較適用于目前的城市消防隊伍滅火救援工作。在無線數字擴頻微波選擇方面，該消防隊伍所選擇的是2.4GHz~5GHz范圍的無線數字擴頻微博機制，基于開放頻段構建鏈路帶寬機制，其設備通用性表現良好，且系統在話音質量、系統擴展以及圖像傳輸等等方面都不會受到技術限制，干擾較小，非常適合專業組網。而該消防隊伍也運用到了有線數字鏈路，該鏈路方便可靠，傳輸帶寬較大，它配合無線通信系統組網建立有線鏈路，形成光纖通信系統組網優化。該過程中它就采用到了GPS同播系統，配合光纖鏈路長期投入資源，在資金允許情況下實現了通信話音質量的提高，為滅火救援工作提高安全系數。（三）場強判定。在保證網內出現多個同頻基站接收載波信號過程中，消防隊伍選擇在同頻基站中建立接受載波的信號節點，但這些信號節點強弱不一，需要結合載波信號中心鏈路基站建立同頻基站，避免通話過程產生較大雜音。在對系統進行判選過程中還要建立監測啟動機制，分析場強鏈路比較、分析、判選到位。最后，將信號傳送到各個同播基站中發射，切實保證移動臺接收到高質量語音信息。整體看來，某消防隊伍所選擇組建的無線同頻同播網絡系統在站點選擇方面相當靈活，不會受到有限架設條件限制影響，同時可基于鏈路基站聯通地點布設同播基站內容，如此可保證使用與維護費用合理化縮減。與此同時，系統中所傳播的語音質量也相當之高。在系統有線同頻同播網絡系統建設方面，它就構建了大型的同播系統，基站架設限制不多，且運用到了全數字鏈路，傳輸速率相對較高且穩定。與此同時，它擁有較好的語音判選性能，可保證系統最佳語音同播通話到位。相比于無線鏈路，有線鏈路突出了更多優勢特點，例如它的受干擾可能性較小，且整體通信安全可靠性較高。一般在實際應用中，某城市消防隊伍會選擇混用有線與無線鏈路，建立同播系統，且有條件情況下會更多采用到有線鏈路。例如在總隊與各個支隊進行通信聯絡過程中，他們會基于現有消防信息通信網絡建立網絡系統，此時再配合無線鏈路，可保證各個支隊中轉基站建設到位，進而組成一套混合鏈路同頻同播系統，充分利用其中的無線通信技術內容，保證信息數據傳播高水平[6]。

五、總語

在目前頻譜資源相對匱乏的城市消防體系中，城市消防隊伍必須深度思考，有效應對電磁環境惡劣環境，建立無線同頻同播技術系統，確保在滅火救援工作中始終保持常規通信系統水平，建立高效率滅火救援行動機制。

參考文獻：

[1]錢奕慧,石化敏.同頻同播技術在城市消防無線通信中的應用[J].消防科學與技術,2004,23(6):560-561.

[2]賴澤明.同頻同播技術在省級消防無線通信網中的應用[J].中國新通信,2013(12):54-55.

[3]孫曉雅.無線同頻同播技術及其在消防無線通信網中的應用[J].中國信息化,2012(22):126.

[4]裴建國,張麗敏,郭松濤.同頻同播系統及其在消防無線通信中的應用[J].武警學院學報,2010,26(2):61-63.

[5]郭星煌.PDT系統在消防應急通信及現場自組網的應用[J].計算機光盤軟件與應用,2014(14):162-163.

[6]劉坤朋.基于IP鏈路的同頻同播系統設計與實現[D].北京:北京郵電大學,2011.

作者:汪佳磊 單位:江蘇省淮安市消防救援支隊