前言
随着通信网络的发展和广泛应用，人们对通信网络的依存也越来越高。然而，突发事故引起的通信中断也频繁出现。如何快速有效地应急恢复通信网络成为行业内关注的要点。车载应急通信系统作为应急通信最为广泛的一种应用手段，以其灵活、快速的响应得到了各个运营商的认可。
1 应急通信的现状与分类
1.1 应急通信基本情况
近几年，各行各业都根据各自行业特点在应急通信方面加大了投入，建设了行业内部应急通信系统，例如水利防汛、交通、公安、消防等。
目前在专网中使用应急系统主要出于以下目的。
a) 为了提高出事现场的指挥能力，即时实现与指挥中心的通信和当地的通信能力，在某地出现意外时使用，主要业务包括电话、图像等。例如武警部队、卫生、交通部陆上交通事故和海上救援。
b) 作为代替当地的通信手段，在某地遭受自然灾害，地面通信系统受到破坏时使用，例如地震局的应急通信系统。
1.2 应急通信的分类
从承担的任务来分，应急通信主要包含3个方面：一是平时服务;二是及时应急，主要是为突发事件提供保障，这也是应急通信主要承担的任务职责;三是战时应战。
从应急任务的性质来分，应急通信可以分为应急服务和应急保障。其中应急服务可以包括商业社会活动，包括内部的业务支撑。应急保障主要是体现社会性的责任，包括了重大通信事故、突发公共事件、战争军事演习。从事件的归属来看，一是对外的事件保障，二是对内的事件保障。对内包括了业务的支撑、业务重大事故。对外主要是应对突发公共事件、战争、突发国事活动和商业活动等。
从功能上划分，应急通信系统可分为：可独立组网，完成各种非常规情况下的应急机动通信保障任务;替代各运营商公众陆地移动网中的故障移动交换局、故障基站;增加各运营商公众陆地移动网的容量及覆盖范围。
2 车载应急通信系统结构概况
2.1 CDMA网络基站子系统的结构
车载应急通信系统由移动交换子系统和基站子系统组成，也可以根据需要只配置其中的部分网元，其他网元利用所使用地区的陆地移动通信系统。目前的车载应急通信系统车身内大多只配置移动基站子系统。车载应急通信系统采用CDMA 制式。
CDMA 无线子系统包含基站(BTS)、基站控制器(BSC)、分组控制功能实体(PCF)和接入认证(AN-AAA)等节点，具体构成如图1所示。
BTC主要负责无线网络管理、无线资源管理及移动性管理。通过码速变换单元实现8K、13K、8K EVRC 语音编码信号与64 kbit/s PCM 信号的变换。协助完成BSC与MSC间电路的管理。控制和支持BTS、MS 的功率控制。与PCF配合，完成与分组数据有关的无线信道控制功能。
BTS主要负责支持无线接口Um、提供CDMA 系统正向和反向各种逻辑信道、提供全向或扇形小区覆盖、正向信道功率控制和反向信道对MS 的功率控制、空间分集和路径分集接收和软切换等功能。
PCF用于转发无线子系统与PDSN 之间的消息，采用和BSC 合设方式。接入认证(AN-AAA)负责接入级的接入认证，原则上与AAA 合设。
2.2 传输系统的多渠道应用
车载应急通信系统的传输接入方式可采用PCM 2M 传输方式、HDSL 传输方式、微波传输方式、光传输方式和卫星传输方式等。
根据需求类型和服务的定位，应用场景为高突发话务量，对传输带宽的要求较高，且不在很偏远地域使用的地方，一般采用微波传输方式或光传输方式加以实现，微波传输方式也被车载应急通信系统广泛采用。不过应对突发灾难、重要任务保障等紧急情况，往往传输资源匮乏，条件恶劣，微波和光传输方式很可能不能使用，这种情况下应该配置卫星通信系统。图2示出的是应急通信系统网络示意。
图2 应急通信系统网络示意
下面以选用卫星通信方式为例，简单叙述应急通信系统的传输系统。
a) 卫星车所载BTS 的传输电路通过卫星电路回传到各机动局所在地的固定地面站，再通过地面电路调度送到所接入的BSC，但具体送入哪个BSC 将主要取决于突发现场所处位置和BTS所选用的设备。
b) 选定卫星合适的频段。由于C 频段属于卫星通信与微波通信共用频段，在很多地区都有4/6 GHz 微波通信系统的应用，因此，可能存在的各类干扰较多;另外，相同增益的C 频段天线尺寸较大，不适合车载站的使用，但其受雨衰影响相对较小。Ku 频段作为卫星通信的专用频段目前较少存在信号干扰问题，给固定站选址和车载站选择使用场地都提供不少便利;Ku 频段的天线尺寸较小，适于车载站的使用，方便于车载站的安装、运输和调测，缺点是受雨衰影响较大，需要通过增大系统的余量来补偿雨衰的影响。由于应急通信车一般是有人值守站，可随时根据天气情况调整系统发射功率。从维护、管理的角度出发，建议选择使用Ku 频段。
c) 传输容量的考虑。卫星传输一般应用于常规传输手段无法解决的场景，如紧急任务、抗震救险、无覆盖区，其对话务的需求量不大。一般可按1~2M考虑。
2.3 供电系统的要求
2.3.1 供电运行方式
车载应急通信系统的供电系统由发电机、交流配电柜、高频开关组合电源、蓄电池等组成，电源系统必须保证稳定、可靠、安全地供电。
a) 交流引电。在有条件的情况下，系统以市电作为主用电源，发电机作为备用电源。在市电不具备或断电的情况下，发电机为车载应急通信系统中的设备提供充足的电源。发电机的供、回油管路应与车辆油箱相连，需配备自动切换功能，在切换期间，由蓄电池供电，确保供电连续不间断，保证通信设备的正常工作。
b) 直流电源。-48 V 直流供电系统由高频开关组合电源(架内含交流配电单元、高频开关整流模块、监控模块、直流配电单元)和阀控式铅酸蓄电池组组成。为保证应急车设备及传输设备的合理供电运行及保护蓄电池，直流配电系统应具有2级电压切断装置。第一级先切断应急车负荷(优先保证传输设备用电)，第二级为蓄电池放电至终止电压时切断蓄电池(保护蓄电池)。
2.3.2 供电设备配置原则
a) 应急车交流电源引入功率和交流引入线均按应急车设备所需最大容量考虑。
b) 高频开关电源配置原则：高频开关组合电源机架按远期容量配置，整流模块按近期负荷配置，高频开关电源中整流模块数按n+1 冗余方式确定。其中n 为主用，n≤10时，1 台为备用;n>10 时，每10 台备用1 台。主用整流模块总容量应按负荷电流和均充电流(10小时率充电电流)之和确定。
c) 蓄电池配置原则：蓄电池总容量计算公式为
式中：
Q——蓄电池容量(Ah)
K——安全系数，取1.25
I——负荷电流(A)
T——放电小时数(h)
η——放电容量系数，按表1取值
α——蓄电池温度系数，1/℃取0.008
t——实际蓄电池所在地的环境温度(℃)(当地无采暖设备时，按5℃考虑)
表1 蓄电池放电容量系数(η)
2.4 载体车辆的结构特点
车辆作为车载应急通信系统的主要载体，在整个系统中承担了所有设备的运载，并要求保证设备的安全与正常运行。载体车辆主要分为底盘、厢体、平衡系统、塔桅系统和控制系统5个方面。
2.4.1 车辆底盘
车载应急通信系统选用车辆的底盘必须是专业汽车生产厂家成熟的定型产品，并应根据车辆的载荷来确定，车辆的实际载重量应不超过总载重量的80%，安装通信设备时不得对原车发动机和底盘做重大的改装。
原车改装并安装通信设备及其附属设备后，底盘离地间隙不小于0.25 m，接近角不小于25°，离去角不小于20°;汽车在空载、静态情况下，侧倾稳定角不小于35°。
2.4.2 车辆厢体
车辆厢体应采用重量轻、强度好、无污染、易修复、结构牢固、不易腐蚀、外型美观的厢体，应具有很好的隔热性，总传热系数不大于0.4 W/m2K。
厢体应按照国家相关规范设置厢体外照明灯和示廓灯、应急灯。并具有很好的密封性，密封门、天线顶板洞及馈线孔洞等应能够有效地防雨、防尘。外部应有与外部系统连接的接口盘，接口盘上应标明相应的接口类型;内部应根据需要分割为主通信设备区和天线塔升降塔等辅助设备区，如果装备有发电机组，则还要分割出单独的发电机工作区，以隔绝噪声、震动和污染，必要时应采取隔声、消声措施，降低噪声干扰。
2.4.3 塔桅系统
天线桅杆是附加在车顶的一套升降系统，在工作时，上升至所需高度，支撑车载应急通信的收发天线;工作结束后，降下桅杆，待天线放置固定后，便于车辆移动，同时也保障了车辆行进的安全。
桅杆升降装置主要包括液压、气压和电动/手动几种。液压系统的最大优点就是承重能力大，稳定性、抗风能力强，升起高度高，缺点为占用空间较大，但液压油需要每1~3 年定期更换;气压系统相对于液压系统，承重能力较小，稳定性、抗风能力较差，但其占用空间比较小，维护比较方便。
2.4.4 控制系统
控制系统主要实现对天线桅杆(塔)的升降、平衡系统、天线方向(俯仰)调节结构、柴油发电机及防雨顶盖等的自动控制功能。控制系统还应能实现在外电突然断电时，自动启动柴油发电机供电。同时控制系统应具有良好的操作方式和控制方式、能够明确显示各系统的工作状态。
2.4.5 其他系统
车载应急通信系统除了上述四大方面的构成以外，还包括车辆及通信设备的防雷接地，车载空调的温控系统，环境监控及告警系统等辅助功能系统。这几套辅助功能系统均按照基站建设的相关标准和要求考虑。
3 讨论与展望
3.1 节能减排和新能源的利用
目前，由国家发改委倡导的节能减排已经深入到各行各业的发展和研讨中。节能减排已经在通信基站、通信设备等领域得以有效的实施，车载应急通信系统也应引入更新的理念和设计。首先要对车载系统本身进行优化，可选用强度更大，更为先进的轻型厢体材质以减轻重量、降低油耗;车载设备的集约化也相当重要，特别是通信基站系统的改进，可选用集成化更高的设备;车辆的动力系统也可采用新能源汽车，减少碳排放。
车载应急通信的供电系统，可以引入太阳能供电，在车身或者车顶布放可靠的定制太阳能板，增加蓄电池的蓄能和数量，车辆在赶往事发地点的途中便可以进行供电系统的运转，进行蓄能。
3.2 进一步推进共建共享
工信部对运营商基站的建设提出了共建共享的要求，在近3年中也得到了实施，并收到了一定的成效。共建共享可以整合资源、提高效率，特别是在应急通信领域的应用也尤为重要。各个运营商对应急通信的理解应该跳出盈利的圈子，真正意义上实现在紧急情况下，对通信网络的支撑。随着3G的发展，从设备选择方面可以采用多频段智能天线，BTS设备也得到了升级，实现了体积更小，功能更多，完全有可能在同一车辆厢体内放置多运营商网络设备。