4G移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)功能及在消防現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急通信中的應(yīng)用

1 4G 移動(dòng)通信技術(shù)的基本構(gòu)成及特點(diǎn)

（1）4G 通信技術(shù)。4G LTE 通信技術(shù)所使用的地址方式是正交頻分復(fù)用多網(wǎng)址，針對(duì)既定頻域中對(duì)信道進(jìn)行劃分，變成眾多正交子信道，每個(gè)子信道都配有子載波，完成所需要的調(diào)試功能，子載波之間處于并行狀態(tài)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行傳輸，使得每個(gè)子載波都具有平坦的信道。這種方式能夠讓信號(hào)波之間存在的干擾得到消除或減弱，讓頻譜利用效率得到顯著提升。4G LTE 演進(jìn)金屬還能夠讓消防通信得到更快的更新，從技術(shù)層面保證消防通信處于快速發(fā)展的狀態(tài)中。

4G 的技術(shù)演進(jìn)。LTE Advanced 能夠讓超過(guò)兩個(gè)的分散頻段的無(wú)線波普資源進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)載波聚合效果，這就能夠保證處于寬度較大的物理頻段上的移動(dòng)通信系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，讓無(wú)線數(shù)據(jù)的接入速率得到顯著提升，無(wú)線數(shù)據(jù)的帶寬實(shí)現(xiàn)更廣泛的峰值速率，這就能夠?qū)⒌蕉搜訒r(shí)降到最低。

（2）移動(dòng) GIS 技術(shù)?；谝苿?dòng)計(jì)算機(jī)環(huán)境，處于有限處理能力中的移動(dòng)終端就能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)GIS 技術(shù)，所提供信息服務(wù)的 GIS 具有移動(dòng)性、分布性以及隨遇性，這項(xiàng)系統(tǒng)將 GPS、GIS 以及移動(dòng)通信進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)三項(xiàng)技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用。利用GIS 還能夠?qū)臻g數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理以及分析，在GPS 的作用下能夠進(jìn)行準(zhǔn)確定位以及跟蹤，而數(shù)據(jù)獲取功能依靠 PDA 就能夠順利完成，在移動(dòng)通信技術(shù)的支持下，保證聲音、文字、圖像等信息進(jìn)行安全傳輸。從組成上來(lái)說(shuō)包括移動(dòng)終端設(shè)備、無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)以及地理應(yīng)用服務(wù)器。

（3）無(wú)線視頻傳輸技術(shù)。在先進(jìn)視頻壓縮技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展形成無(wú)線視頻傳輸技術(shù)，在不同的編碼結(jié)構(gòu)下，將視頻圖像進(jìn)行更加符合紋理特征的劃分；在塊結(jié)構(gòu)的作用下，以運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償塊的大小作為依據(jù)對(duì)變化塊的大小進(jìn)行有效調(diào)整，使其具有更加良好的適應(yīng)性，保證能力集中、圖像振鈴效應(yīng)以及細(xì)節(jié)保留處于最均衡的狀態(tài)；在采樣點(diǎn)發(fā)生自適應(yīng)偏移時(shí)，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)重建圖像的科學(xué)分類，保證圖像像素都發(fā)生一個(gè)偏移，維持圖像的真實(shí)性，降低圖片失真度；在自適應(yīng)環(huán)路濾波的作用下，能夠讓重建圖像恢復(fù)，使得原圖像與重建圖像之間具有最小的均方差。除此之外，無(wú)線視頻通信技術(shù)還應(yīng)用了最先進(jìn)的 4G 移動(dòng)通信技術(shù)，這就使得圖像視頻能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)傳輸。

（4）4G 通信技術(shù)的特點(diǎn)。4G 通信技術(shù)是當(dāng)前最先進(jìn)的移動(dòng)通信技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)非常顯著。① 4G 通信具有較高的傳輸速度，能夠?qū)崿F(xiàn) 100 Mps。② 4G 通信技術(shù)具有良好的靈活性。它在應(yīng)用上不受時(shí)間與空間的限制，能夠讓數(shù)據(jù)傳輸變得更加快捷，能夠應(yīng)付中間出現(xiàn)的各種問(wèn)題。③ 能夠?qū)崿F(xiàn)圖像的高清傳輸，提高圖像傳輸?shù)慕邮账俾?。?4G 通信技術(shù)具有良好兼容性，它能夠?qū)崿F(xiàn)不同移動(dòng)端口的連接，還能夠提供各種終端信息服務(wù)。因此，4G 通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)使其在移動(dòng)通信技術(shù)中有良好應(yīng)用，在火災(zāi)救援中進(jìn)行應(yīng)用能夠滿足“快、準(zhǔn)、急”的要求[1,2]。

2 4G 移動(dòng)通信技術(shù)主要系統(tǒng)功能在消防現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急通信中的應(yīng)用

（1）保持信號(hào)暢通。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，無(wú)線 4G 網(wǎng)絡(luò)所具有的鏈接功能就能夠保證消防部隊(duì)暢通的信號(hào)輸送，讓火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)與指揮中心實(shí)現(xiàn)高效的無(wú)線連接。在火災(zāi)救援過(guò)程中需要指揮中心與救援現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行緊密配合，在 4G 網(wǎng)絡(luò)的支持下能夠讓命令下達(dá)與實(shí)時(shí)救援情況在指揮中心與現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速傳輸，保證信號(hào)不會(huì)因?yàn)榛饎?shì)變化導(dǎo)致中斷，為火災(zāi)救援過(guò)程中的信息傳輸提供保障，提高應(yīng)急通信的連續(xù)性與穩(wěn)定性。

（2）實(shí)現(xiàn)圖像傳輸。4G 通信具有高效的圖像傳輸功能，為消防部隊(duì)的消防火災(zāi)應(yīng)急通信提供有力支持，能夠?qū)⒒馂?zāi)范圍內(nèi)不同地點(diǎn)的實(shí)時(shí)災(zāi)情以圖像形式向指揮中心進(jìn)行反饋，為指揮中心救災(zāi)方案的制定以及事故處理提供信息，保證指揮工作的有效性。將綜合管理平臺(tái)作為有效載體，利用網(wǎng)絡(luò)軟件以及客戶端能夠?qū)崿F(xiàn)軟件的綜合調(diào)度，這就能夠?qū)?zāi)害救援的現(xiàn)場(chǎng)情況、圖像、聲音信息進(jìn)行反饋，還能夠在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中加以應(yīng)用。視頻、音頻的數(shù)字化通信管理對(duì)于消防指揮來(lái)說(shuō)意義重大，能夠讓指揮調(diào)度變得清晰可視，還滿足了其扁平化要求，消防指揮中心能夠第一時(shí)間獲得最新的火情動(dòng)態(tài)。4G 通信技術(shù)用來(lái)傳輸圖像能夠保證其質(zhì)量，并且提高傳輸速度。與 3G 通信技術(shù)相比較，具有更廣泛的應(yīng)用前景，同時(shí)也給消防指揮工作帶來(lái)了更大便捷。

（3）道路監(jiān)控。在接到火災(zāi)報(bào)警時(shí)，消防救援部隊(duì)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間對(duì)救援情況有直接影響，晚到一分鐘都有可能出現(xiàn)無(wú)法挽救的損失。利用 4G 網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能就能夠合理規(guī)劃消防車出行路線，對(duì)到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的全路段進(jìn)行監(jiān)控，保證消防車能夠利用最短的時(shí)間抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行救援工作，以最快的速度對(duì)火勢(shì)進(jìn)行控制，防止火災(zāi)進(jìn)一步蔓延，減少火災(zāi)帶來(lái)的損失。

（4）提供穩(wěn)定寬帶通道。4G 技術(shù)能夠讓無(wú)線信道處于最大帶寬，并保持信道的穩(wěn)定性。在消防隊(duì)員滅火的過(guò)程中，保障人員無(wú)線寬帶通道的穩(wěn)定性，讓每名消防隊(duì)員的位置都能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行顯示，并將呼吸機(jī)狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，保障救援人員的人身安全，為火災(zāi)救援現(xiàn)場(chǎng)提供更完善的無(wú)助數(shù)據(jù)傳輸通道。

（5）實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)度。消防部門(mén)進(jìn)行火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)信息傳遞時(shí)候要滿足兩方面要求，第一是消防部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)需要得到及時(shí)的車輛圖像監(jiān)控，第二需要對(duì)城市內(nèi)火災(zāi)高發(fā)場(chǎng)所進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。在進(jìn)行消防救災(zāi)時(shí)消防部隊(duì)都非常關(guān)注車輛行駛狀況。包括道路暢通情況、車內(nèi)水量?jī)?chǔ)存等，利用 4G 通信技術(shù)能夠讓指揮中心對(duì)相關(guān)情況進(jìn)行及時(shí)了解，實(shí)現(xiàn)最有效的車輛調(diào)度，并對(duì)車輛軌跡、時(shí)間等進(jìn)行監(jiān)控。從車輛駛出開(kāi)始，到救援完成都能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控，這也能夠讓消防單位對(duì)救援情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，做到有據(jù)可查。除此之外，如今的消防工作逐漸向著防消結(jié)合的方向發(fā)展，對(duì)于火災(zāi)高危單位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。利用移動(dòng) 4G 通信技術(shù)，能夠讓全方位監(jiān)控變成現(xiàn)實(shí)，讓監(jiān)控更加準(zhǔn)確、合理。

在現(xiàn)實(shí)工作中，城市內(nèi)的火災(zāi)高危單位大多處于分散狀態(tài)，隨著社會(huì)不斷發(fā)展城市內(nèi)高樓數(shù)量不斷增加，城市道路的復(fù)雜程度日益加劇，有些城市內(nèi)還有山脈河流存在，這些都會(huì)讓有線通信實(shí)現(xiàn)難度增加。利用 4G 通信技術(shù)能夠讓這些問(wèn)題得到解決。第一，公共無(wú)線網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題得到解決，讓頻道干擾、抖動(dòng)效應(yīng)、阻塞干擾、同頻道干擾等問(wèn)題得到解決，保證圖像質(zhì)量的清晰程度。第二，從監(jiān)控設(shè)備投入的角度來(lái)說(shuō)，4G 通信技術(shù)能夠利用終端形式對(duì)火災(zāi)高危單位進(jìn)行監(jiān)控，節(jié)省掉鋪設(shè)電纜橋架的費(fèi)用，讓監(jiān)控系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性得到提升，同時(shí)保證監(jiān)控可靠性。第三，能夠根據(jù)圖像質(zhì)量對(duì) 4G 通信傳輸流量進(jìn)行調(diào)整。在整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中，4G 通信流量能夠根據(jù)傳輸?shù)撵o態(tài)或動(dòng)態(tài)圖像做相應(yīng)調(diào)整，使得消防監(jiān)控具有更高的靈活性，監(jiān)控信息得到有效擴(kuò)充。

3 需要解決的問(wèn)題

（1）網(wǎng)絡(luò)安全性與穩(wěn)定性。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通信來(lái)說(shuō)，最主要的就是安全性與穩(wěn)定性，這是現(xiàn)場(chǎng)通信有效性的基本保障[3]。要想實(shí)現(xiàn)不間斷的網(wǎng)絡(luò)通信就需要對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行提升。在 4G 移動(dòng)通信技術(shù)中，在進(jìn)行核心設(shè)備的處理時(shí)，采用雙機(jī)或雙業(yè)務(wù)板的熱備份是最佳選擇，一旦主機(jī)發(fā)生故障能夠保證備用設(shè)備的及時(shí)啟用，維持連續(xù)通信。在安全性問(wèn)題上可以選擇使用打開(kāi)鑒權(quán)加密算法完成通信保密工作，這種方式能夠拒絕未知設(shè)備的鏈接。為了保證通信鏈路處于安全環(huán)境中，在 LTE 中配有接入層安全功能，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)用戶平面數(shù)據(jù)以及控制平面數(shù)據(jù)的分別加密工作，還能夠有效保證控制平面數(shù)據(jù)的完整性。因此，4G 通信技術(shù)能夠?yàn)榛馂?zāi)應(yīng)急救援提供穩(wěn)定、安全的信息通道，保障救災(zāi)工作順利完成。

（2）網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備的整合問(wèn)題。4G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是將全 IP 網(wǎng)絡(luò)作為核心網(wǎng)，能夠在不同網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行信號(hào)不間斷的鏈接。核心網(wǎng)能夠滿足端到端的 IP 業(yè)務(wù)，與建立完成的核心網(wǎng)具有很好的兼容性。將 4G 網(wǎng)絡(luò)與覆蓋區(qū)域的通信設(shè)備進(jìn)行整合，能夠?qū)崿F(xiàn)衛(wèi)星系統(tǒng)與 4G 移動(dòng)通信網(wǎng)的深度融合[4]。消防部隊(duì)在應(yīng)急救援過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)緊急通信形式具有多樣化，并且能夠讓通信通道處于暢通無(wú)阻的狀態(tài)，避免通信癱瘓的現(xiàn)象發(fā)生，讓 4G 通信技術(shù)所具有的優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，為我國(guó)消防部隊(duì)的緊急救援工作提供通信保障，實(shí)現(xiàn)緊急任務(wù)的高效完成。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在我國(guó)消防部隊(duì)開(kāi)始將 4G 移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用之后，消防部隊(duì)的通信無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)就向著更加完善的方向發(fā)展。這就為消防部隊(duì)提供了更有利的技術(shù)保障，當(dāng)出現(xiàn)緊急事件時(shí)消防現(xiàn)場(chǎng)緊急通信能夠保持穩(wěn)定、高效的信息傳送，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)圖像能夠快速傳輸?shù)较乐笓]中心，保證指揮中心接受圖像的真實(shí)性。這就為消防部隊(duì)進(jìn)行緊急火災(zāi)處理提供了更大幫助，提高火災(zāi)處理工作效率，減少國(guó)家財(cái)產(chǎn)損失，保障人民人身、財(cái)產(chǎn)安全。