张俊，薛晓静，刘永飘，江鹏

（武汉虹信通信技术有限责任公司，湖北 武汉 430073）

eCube一体化应急通信系统概述及应用分析

张俊，薛晓静，刘永飘，江鹏

（武汉虹信通信技术有限责任公司，湖北 武汉 430073）

为了解决在应对紧急事件和突发自然灾害导致通信中断时所造成的重大损失问题，eCube一体化应急通信系统采用基站一体化设计，能够在事件现场快速开通多媒体集群调度服务。通过介绍eCube一体化应急通信系统架构及特点、工作原理，对该系统的组网方式进行了具体阐述，并以实际案例验证了单站组网方式语音和视频的覆盖距离，采用eCube一体化应急通信系统可有效地降低突发事件带来的损失和影响。

eCube 应急通信 组网 多媒体集群语音 视频调度

1 引言

在应对应急事件或重大自然灾害时，由于基站系统的破坏和传输线、电力线的中断，造成通信网络的损毁。待应急救援人员到达现场后，往往由于通信中断而不能很好地沟通和协调各方力量，造成了不必要的损失和影响。而应急通信系统可以快速地建立通信网络，给现场指挥人员实施救援提供了更快速便捷的沟通方式，并且还可以把事件现场相关的视频、音频和图像等资料快速传输给后方的指挥中心，让远在后方的决策人员能够快速准确地对现场救援行动进行指挥，从而降低此类事件带来的损失和影响。由此可见，应急通信系统对保障正常通信和抢险救灾起着十分重要的作用。基于此，本文对eCube一体化应急通信系统架构、特点、工作原理、组网方式等方面进行阐述，并对该系统的实际应用进行研究。

图1 eCube一体化应急通信系统架构图

2 eCube一体化应急通信系统架构及特点

eCube一体化应急通信系统基于TD-LTE无线宽带技术，并符合B-trunC联盟标准，上行吞吐量50 Mb/s、下行吞吐量100 Mb/s。系统支持多媒体集群语音和视频调度、高清无线视频监控以及宽带无线接入、远程数据采集和移动办公业务。

eCube一体化应急通信基站采用一体化结构设计，将基站BBU（Building Base band Unit，基带处理单元）、RRU（Radio Remote Unit，射频拉远单元）、EPC（Evolved Packet Core，核心网）以及调度系统集成在一个机箱中，具有体积小、重量轻、功能强大、集成度高、操作简单、开通快速、可靠性高等特点，可以方便灵活地由单兵背负/便携运输或者采用小型车辆车载运输及使用，也可以采用直升机空投至现场工作，能够在事件现场快速开通多媒体集群调度服务，因此可以广泛应用于抢险救灾、处理突发事件、应急通信以及宽带无线接入等场合。此外，还能够短时间内在现场快速搭建应急通信网络和指挥平台，实现现场的语音和视频调度，并实时上传现场视频信息，从而实现高效的指挥调度。

如图1所示，eCube一体化应急通信系统由四个单元组成，包括：基站单元、天馈单元、外设单元和电源单元。

具体如下：

（1）基站单元主要包括：BBU、RRU、EPC和调度系统；

（2）天馈单元主要包括：基站定向天线、GPS天线和2.5 m或8.0 m天线升降杆；

（3）外设单元主要包括：多媒体调度台、外接的监控显示屏、FH688移动终端、回传设备和各种网关设备；

（4）电源单元主要包括：锂蓄电池和便携发电机。

3 eCube一体化应急通信系统工作原理

eCube一体化应急通信系统基站单元集BBU、RRU、EPC和调度系统于一体，通过电源单元给基站单元供电，天馈单元通过¼超柔馈线与基站单元相连，终端通过天馈单元的天线与基站单元进行通信交互，外设单元对调度系统提供控制台管理和屏幕监控显示，特殊情况可通过CPE（Customer Premise Equipment，客户终端设备）外设回传设备与公网互通，将数据传到遥远的大后方指挥中心。

其中，基站单元在出厂前会通过LMT网管软件完成对基站单元软件版本烧写和相关参数配置，如小区参数（cellID、cellpower、工作频点、带宽等）、子帧时隙配比、PLMN和MIB等，出厂后采用一键式加电自启动方式，加电5分钟后小区正常建立，即可使用终端正常接入做业务。基站单元射频链路工作原理简要介绍如下：

下行发射链路：电信号传输至信道处理模块完成基带IQ（In-phase and Quadrature，调制）信号到模拟中频信号的转换，TRx部分将模拟中频信号上混频成为射频信号进入FE模块进行功率放大，然后经滤波器滤波后发射出去，FE输出的信号经耦合成为DPD（Digital Pre-Distortion，数字预失真）反馈信号通过TRx变换为中频信号，在信道处理模块完成DPD算法，并对输出的基带IQ信号进行修正。

上行接收链路：上行通过天线接收终端发过来的射频信号，经过滤波器滤波和低噪声放大器放大，TRx部分进行下混频成为模拟中频信号后，经模数转换输入至信道处理模块，并与OAM（Operation Administration and Maintenance，操作、管理和维护）控制信号一起组帧成为基带IQ信号，通过光模块转换成光信号传输至BBU。

4 eCube一体化应急通信系统组网方式

eCube一体化应急通信系统组网方式主要包括：单站组网、多站星型组网和多站链式组网。

4.1 单站组网

单站组网网络拓扑图如图2所示：

图2 单站组网网络拓扑图

该场景为最基本的应用场景，其特点具体如下：

（1）所有终端只接入本地的唯一基站，所有数据暂时存储在本地基站硬盘中；

（2）用户不存在漫游、切换；

（3）用户数有限；

（4）由于覆盖区有限，超出覆盖区之后用户无法接入；

（5）可能是大多数应急通信应用场景。

4.2 多站星型组网

多站星型组网网络拓扑图如图3所示。

该应用场景的特点具体如下：

（1）覆盖区域较大；

（2）接入用户数较多；

（3）用户存在漫游切换的可能性；

（4）场景中存在主基站和从基站，此时从基站的EPC不工作，直接接入主基站，通过主基站的EPC接入后台；

（5）主基站的处理能力需要比从基站大得多，其主控板卡、存储硬盘等需要配置较高；

图3 多站星型组网网络拓扑图

（6）主基站意外损坏，从基站能各自独立工作。

4.3 多站链式组网

多站链式组网网络拓扑图如图4所示：

图4 多站链式组网网络拓扑图

该应用场景的特点具体如下：

（1）主站负荷较重，需要外接EPC；

（2）从站D的回传需要从站B做微波接力。

5 单站方式覆盖距离案例分析

单站方式是eCube一体化应急通信系统中最常用、也是最简单的一种组网应用方式，根据实际生活环境的复杂和不同，对单站方式的使用环境又简单分为市区环境、郊区环境和开阔地带环境。下面将分别以这三种环境为例，实际说明eCube一体化应急通信系统的单站方式覆盖距离。

5.1 市区环境

市区测试路线：以武汉市江夏区卡梅尔小镇前面的光谷一路与东园西路交界作为起始点，沿光谷一路向西南出发往湖北经济学院方向作为测试路线。

该条路线位于市区位置，沿线有大量树木、3个大型广告牌、高压电线杆、较多机动车和行人。测试位置对应的卫星图如图5所示：

图5 市区测试位置卫星图

市区场景测试结果具体如表1所示：

表1 市区场景测试数据

5.2 郊区环境

郊区测试路线：以武汉市光谷三路与关豹高速交点的高架桥作为起始点，沿光谷三路向南出发作为测试路线。

该条路线位于郊区位置，路上有大小型机动车，道路两旁有8 m树木，周围厂房以低矮厂房为主，相对空旷。测试位置对应的卫星图如图6所示。

图6 郊区测试位置卫星图

郊区场景测试结果具体如表2所示。

表2 郊区场景测试数据

5.3 开阔地带环境

开阔地带测试路线：以武汉市梁子湖大道高李陈沿梁子湖大道向南出发作为测试路线。

该条路线位于远郊区位置，路上有少量机动车，周围有少量低矮平房，道路笔直。测试位置对应的卫星图如图7所示。

图7 开阔地带测试位置卫星图

开阔地带现场测试环境图（8.0 m天线）具体如图8所示。

图8 开阔地带现场测试环境图（8.0 m天线）

开阔地带测试结果具体如表3所示：

表3 开阔地带场景测试数据

综上所述，eCube一体化应急通信系统在开阔地带、无遮挡、采用天线架高的环境下，语音、视频覆盖距离相对较远；反之，在市区环境复杂，有高楼、树木的遮挡和移动车辆的干扰，有效语音、视频覆盖距离就会大大缩短，测试结果与业内其他厂商相近。

相对而言，单站组网方式网络覆盖距离还是受限，超出覆盖距离语音就会出现漏话或无法通信，视频上传也会出现卡顿、花屏等。因此，应根据实际应用场景需求来选择合适的组网方式，如星型或链式，必要时还可以采取CPE、卫星、微波等方式实现数据回传。

6 结束语

本文介绍了eCube一体化应急通信系统架构、特点、工作原理以及组网方式，并通过实例分析了单站方式实际网络覆盖距离。eCube一体化应急通信系统可以满足多种突发事件场景对语音、视频的多媒体业务需求，为现场指挥提供沟通便利，同时也为后方提供准确的事件现场信息，具有较大的市场应用价值。

由于目前市场上应急通信设备提供商较多，各自产品方案、标准不一，因此各设备厂商之间不能实现互通、资源共享，做好应急通信资源的有效布局和合理调配。下一步，eCube一体化应急通信系统应在满足行业标准的前提下，做好与其他厂商系统的互通兼容性，并在环境复杂的场景中提高产品的抗干扰度、稳定性以及有效覆盖距离。

[1]黄贺平. 便捷式一体化应急通信系统的关键技术研究与实现[J]. 数字通信世界, 2017(2).

[2]杨硕,樊渭,袁亮. 应急通信系统的研究及应用[J]. 信息通信, 2013(3): 210-211.

[3]郝昱文,李晓雪,赵喆,等. 突发公共事件天地一体化应急通信技术综述[J]. 信息技术, 2016(4): 84-87.

[4]刘汝政,杨波,唐光亮. 综合应急通信系统解决方案[J].信息安全与通信保密, 2013(4): 64-66.

[5]王亚昕,王晓颍,车晓东,等. 应急移动通信系统设计探讨[C]//2011年信息技术、服务科学与工程管理国际学术会议论文集. 2011.

[6]李鹏,李春华. 地铁火灾现场消防应急通信系统探析[J].武警学院学报, 2007(6): 19-20.

[7]张旭,李方军,杜宁兰,等. 非常规突发事件现场应急指挥信息通信体系研究[J]. 黑龙江科技信息, 2015(24):36-37.

[8]王海涛. 应急通信发展现状和技术手段分析[J]. 电力系统通信, 2011,32(2): 1-6.

[9]孙超,扎西平措. 专业应急通信发展思考[J]. 移动通信,2015,39(19): 26-29.

[10]肖奎,余新义. 关于健全应急通信保障系统的探讨[J].移动通信, 2015,39(15): 37-41.

Overview and Application Analysis oneCube Integrated Emergency Communications System

ZHANG Jun, XUE Xiaojing, LIU Yongpiao, JIANG Peng
(Wuhan Hongxin Telecommunication Technologies Co., Ltd., Wuhan 430073, China)

The emergency and the sudden natural disaster would lead to communication interruption and severe loss. In order to deal with the situation, eCube Integrated Emergency Communications System which adopts the design of integrated base station is able to fast initiate multimedia trunking scheduling service on the spot. The architecture,characteristics, working principle and the networking mode of eCube Integrated Emergency Communications System were elaborated. The practical cases verified the coverage of voice and video in the networking mode of single station. The use of eCube Integrated Emergency Communications System can effectively decrease the loss and impact brought by emergency.

eCube emergency communication networking multimedia cluster voice video scheduling

10.3969/j.issn.1006-1010.2017.18.007

TN929.52

A

1006-1010(2017)18-0034-06

张俊,薛晓静,刘永飘,等. eCube一体化应急通信系统概述及应用分析[J]. 移动通信, 2017,41(18): 34-39.

2017-06-28

责任编辑：袁婷 yuanting@mbcom.cn

张俊：现任职于武汉虹信通信技术有限责任公司无线宽带事业部，主要从事移动通信设备系统的研究和开发工作。

薛晓静：现任职于武汉虹信通信技术有限责任公司无线宽带事业部，主要从事移动通信设备系统的研究和开发工作。

刘永飘：现任职于武汉虹信通信技术有限责任公司无线宽带事业部，主要从事微波通信、移动通信设备系统的研究和开发工作。