CN112104991A - 一种应急通信网络 - Google Patents

Abstract

本发明适用于通信领域，提供了一种应急通信网络，包括低频、低速率信令网；与所述信令网通信的应急通信服务器；以及通过所述信令网与所述应急通信服务器加密通信的应急通信模块，用于接收所述应急通信服务器的信令消息，发送给应急通信设备，激活所述应急通信设备或者控制中断通信的应急通信设备恢复通信。本发明应对灾害发生时因常规通信基础设施瘫痪导致通讯中断的应急通信需求，使用低频低功耗网络组建大冗余广覆盖的应急通信网络，具有极强的抗毁性，避免灾害发生时对应急通信的影响。

Description

一种应急通信网络

技术领域

本发明属于通信领域，尤其涉及一种应急通信网络。

背景技术

目前，通常采用公共通信网络进行日常通信，但在地震、洪水、风暴等灾害发生时，常用的公共通信网络往往会遭到破坏，导致通信瘫痪且难以恢复，从而造成大面积、长时间的通信中断，影响用户的通信。

当救灾应急指挥中心通讯出现中断时，应急指挥信息和指令的传输只能采用较为原始方式实现，例如通过人力进行信息传递，或者通过庞大、笨拙的步话机来实现通信指挥信息和信令的传输，会极大影响救灾过程或安全风险发生过程中的应急调度和指挥，导致救灾指挥不及时、不灵活，可能会造成严重的人身和财产损失。

发明内容

本发明实施例提供一种应急通信网络，旨在解决灾害发生时，公共通信网络被破坏后导致应急指挥通信中断，影响救灾的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种应急通信网络，包括：

低频、低速率信令网；

与所述信令网通信的应急通信服务器；以及

通过所述信令网与所述应急通信服务器加密通信的应急通信模块，用于接收所述应急通信服务器的信令消息，发送给应急通信设备，激活所述应急通信设备或者控制中断通信的应急通信设备恢复通信。

本发明实施例应对灾害发生时因常规通信基础设施瘫痪导致通讯中断的应急通信需求，使用低频低功耗网络组建大冗余广覆盖的应急通信网络，具有极强的抗毁性，避免灾害发生时对应急通信的影响，尤其避免了因通讯中断造成救灾过程指挥不及时、不灵活的问题，有助于大幅度降低灾害的破坏程度，保障生命、财产的安全。

附图说明

图1是本发明实施例提供的应急通信网络的架构图；

图2是本发明实施例中信令站冗余部署示意图；

图3是本发明实施例中信令站和信令中继站的部署示意图；

图4是本发明实施例中主信令站的结构示意图；

图5是本发明实施例中信令中继站的结构示意图；

图6是本发明实施例中应急通信服务器的结构示意图；

图7是本发明实施例中应急通信模块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例根据灾难等重大危险事项发生时的应急通信需求，构建了大冗余、广覆盖的低频、低功耗的应急通信网络，具有很强的抗毁性，以满足灾害发生时公共通信网络通信中断所需要的应急指挥等应急通信需求。

本发明实施例中的应急通信网络并不是常备的通信网络，而是一个在现有公共通信网络基础上所搭建的动态的补网，即当出现灾害等情况导致公共通信网络无法通信时，启用本应急通信网络，实现灾害情况下的紧急通信和信息传输。

实施例一

图1示出了本发明实施例提供的应急通信网络的架构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

该应急通信网络包括低频、低速率的信令网11，与信令网11连接通信的应急通信服务器12，以及通过信令网11与应急通信服务器12加密通信的应急通信模块13。

在本发明实施例中，应急通信网络为在现有公共通信网络之外铺设的用来传输信令消息的网络，其有别于现有的公共通信网络，目的是当发生灾害导致现有公共通信网络出现局部损坏而无法实现正常通信时，为了保障救灾而提供应急通信机制。

其中，信令网11用来传输应急通信服务器12与应急通信模块13之间的信令消息。

在本发明实施例中，信令网11采用低频、低速率方式通信。

采用低频通信的目的是为了增加信令消息的传输距离，扩大信令网11的通信覆盖范围，同时保证信号传输的稳定性，这样可降低信令网11的铺设成本，实现信令网11低成本、大面积的通信覆盖，以满足在灾害发生时应急通信的需要。低速率的目的是提高信令消息传输的容错性，从而保证信令消息传输的可靠性。

应急通信服务器12通过对外网络接口可与救灾网络或者救灾系统连接，并通过信令网11向应急通信模块13发送信令消息，例如切换频率、更换运营商网络、开关机、重启等，从而通过应急通信模块13控制应急通信设备14恢复通信，或者激活应急通信设备14。

应急通信模块13接收应急通信服务器12下发的信令消息，并执行信令消息，控制应急通信设备14恢复通信，或者激活应急通信设备14，例如控制配置有应急通信模块13的应急通信设备14在断网后更换频率、切换运营商网络、重新配置通信参数等恢复通信，或者控制应急通信设备14进行自动关机、重启等，以激活应急通信设备14，使其重新进入工作状态。

作为本发明的一个实施例，应急通信模块13还可接收应急通信服务器12下发的通知类可读信令消息，例如文本消息等，控制相应的应急通信设备14向用户输出或者显示可读性信令消息，从而实现紧急状态下的通信内容传输。

在发明实施例中，由于在应急救灾通信中，对通信过程中传输的任务令、通信双方的用户身份、接入应急通信网络的应急通信设备14等都有严格的保密需要，必须保证信令消息传输的安全性，因此应急通信服务器12与应急通信模块13之间采用加密通信。应急通信服务器12对下发的信令消息进行加密处理，应急通信模块13收到信令消息后进行解密。

同时，应急通信服务器12还要保障用户份的安全性，包括识别应急通信设备14的合法性，识别操作者的身份合法性等。

应急通信设备14可以是通信网络中已经部署的通信设备，例如摄像头、电子显示屏、移动终端、单兵通信设备等。应急通信模块13通过标准通信接口，如串口、蓝牙、USB等与应急通信设备14连接，通过执行应急通信服务器12下发的信令消息控制应急通信设备14，例如控制应急通信设备14自动关机而节省电能消耗，或者控制应急通信设备14重启而激活应急通信设备14，或者在应急通信设备14当前的网络出现故障时，通过控制应急通信设备14切换频率、更换运营商网络等恢复通信，或者将可读性信令消息发送至应急通信设备14，控制应急通信设备14向用户输出或者显示。

在本发明实施例中，应急通信设备14通过应急通信模块13与应急通信网络的连接进行信令消息传输，而与灾害有关的通信一般仍然是通过现有高频、高速率的公共通信网络进行，以保证救灾情况下通信的及时性。当公共通信网络出现通信故障时，可采用本应急通信网络传输信令消息，此时虽然传输的速率低，但仍可满足急情况下的救灾通信需求。

作为本发明的一个实施例，应急通信网络中的信令消息传输采用广播方式，以保证信令消息传输的可靠性。

实施例二

在本发明实施中，参见图1、图2，信令网11中包括多个信令站。

为了保证信令网11的通信覆盖范围和信令传输的可靠性，信令站采取广覆盖、高冗余部署，一个信令站在应急通信网络中的任一个位置与至少两个信令站进行通信。

参见图2，从覆盖范围上，通过采用低频通信，本发明实施例中的单个信令站可以覆盖5公里以上甚至更大的半径。

冗余指的是一定区域范围内多个信令站出现故障或者瘫痪时依然可以凭借仅存的信令站实现该区域范围内的正常通信。

正常情况下，一般的公共通信网络中的基站部署不用考虑大冗余，更主要的是考虑节省和不重叠。而本发明实施例为了保障应急通信网络的高抗毁性，信令站采用大冗余部署，在这种情况下虽然信号传输存在延迟，反馈更慢干扰更多，但是能保证即使出现重大灾难而导致部分信令站出现损坏或者出现故障的情况下，信令网11也可以正常通信，从而保证应急通信的可靠性。

因此，信令站采用高冗余部署的目的是保证在部分信令站出现故障时，应急通信仍然不受影响，例如采用200％冗余度部署，这样即便80％的信令站出问题，信令网11仍然可保持通信畅通。

实施例三

作为本发明的一个实施例，为了确保部分信令站被损坏的情况下仍不影响正常通信，信令站部署时的冗余度可优选地配置为远大于200％，例如可以为300％等，即一个覆盖范围内可同时部署2个、3个甚至更多的信令站。这样，一个信令站在组网通信范围内的任一个位置可与至少两个信令站进行通信。

实施例四

参见图1和图2，作为本发明的一个实施例，信令站包括主信令站111和信令中继站112。

主信令站111的信号覆盖范围大，覆盖半径甚至超过5km。为了保证信令站通信的可靠性，主信令站111部署时考虑一定的冗余度，相邻主信令站111之间的信号覆盖范围保持重叠。

主信令站111优选在高层大楼建站，可采用小面积、防台风、防水等设计，避免台风来临时受到损坏。

信令中继站112的目的是为了弥补主信令站111覆盖的不足，避免在高楼、城中区等区域出现通信盲区，可选择部署在中层大楼、低层大楼，以及电线杆等处。

信令中继站112的信号覆盖范围可配置覆盖半径为500m～1000m。

实施例五

为了保证信令消息的传输安全可靠，作为本发明的一个实施例，主信令站111具备2种以上的传输特性，支持多种网络回传机制，例如：

通过公共通信网络或者卫星网络回传，或者

通过主信令站111之间进行自跳转回传。

在本发明实施例中，主信令站111实现信令消息回传的方式很多，可以通过电信、移动、联通等公共通信网络或者卫星网络实现信令消息的回传，也通过自跳转，例如MESH标准协议实现信令消息的回传，以提高信令消息回传的可靠性和稳定性。

实施例六

作为本发明的一个实施例，如图4所示，主信令站111包括：

无线通信模块1111，用于主信令站111之间、主信令站111与信令中继站112之间，以及主信令站111或者信令中继站112与应急通信服务器12之间的通信。

在本发明实施例中，主信令站111之间、主信令站111与信令中继站112之间，以及主信令站111或者信令中继站112与应急通信服务器12之间进行通信，并实现通信的自跳转、自回传或者不同运营商网络的选择。

第一电源1112用于为主信令站111供电。

为了保证主信令站111始终处于可工作状态，避免断电的风险，第一电源1112可采用外部电源+供电电池两种方式供电，并可采用太阳能方式供电，可以支持2个月以上的供电。

实施例七

作为本发明的一个实施例，为了进一步保证通信的可靠性，对于关键通信节点处的主信令站111，还可支持卫星通信，并可通过卫星通信实现网络回传。信令站111设置有卫星通信接口，用于与外挂卫星通信模块连接，从而实现卫星通信。

实施例八

在本发明实施例中，由于主信令站111的部署成本高，对于主信令站111覆盖不足或者存在通信盲区的区域，可以设置信令中继站112，用于信令消息的收发。

作为本发明的一个实施例，如图5所示，信令中继站112包括：

信号接收单元1121，用于接收主信令站111或者其他信令中继站传来的信号。

信号放大单元1122用于对所接收到的信号进行放大并输出。

第二电源1123用于为信令中继站112供电。

相比主信令站111，信令中继站112的功率低，耗电量小，可采用电池供电，例如太阳能电池，可保证2个月以上的供电。

在本发明实施例中，主信令站111之间、主信令站111与信令中继站112之间，以及信令中继站112之间的信令消息传输均采用广播方式，以保证信令消息传输的可靠性。

实施例九

作为本发明的一个实施例，图6示出了应急通信服务器的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

信令消息下发单元121用于向应急通信模块13下发信令消息。

加密单元122用于应急通信服务器12与应急通信模块13之间信令消息传输的端到端通信加密。

权限管理单元123用于配置和管理应急通信网络的应急通信权限，包括配置用户的身份、用户操作权限等，并对应急通信模块13或者通过应急通信模块13接入应急通信网络的应急通信设备14进行身份认证和操作的合法性校验，以保证应急通信的安全性。

第三方通信接口124用于应急通信服务器12与第三方设备之间的通信。通过第三方通信接口124，应急通信服务器12允许被第三方设备调用和控制，例如重启等。

设备位置管理单元125用于存储并获取应急通信备14所在的位置。通过设备位置管理模块125，应急通信服务器12存储有与应急通信模块13连接的应急通信设备14的网络部署地图，可获知相应的应急通信设备14所在的位置和环境，从而可以预知或者判断当前应急通信设备14产生故障的可能原因。

设备控制管理单元126用于管理与应急通信模块13连接的应急通信设备14，包括配置与应急通信模块13连接的应急通信设备14的类型、参数、工作场景等，并根据应急通信设备14的工作状态提供应急救灾方案，例如通过信令消息下发单元121向应急通信模块13发送重启等信令消息激活应急通信设备14，或者发送切换频率、更换运营商网络等信令消息，控制中断通信的应急通信设备14恢复通信。

实施例十

作为本发明的一个实施例，图7示出了应急通信模块的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

通信接口131用于连接应急通信设备14的相应通信接口，向应急通信设备14发送信令消息。根据所控制的应急设备14的情况，通信接口131具体可以是蓝牙、串口(例如485等)、USB等。

信令消息接收单元132用于接收应急通信服务器12发送的信令消息。

解密单元133用于对接收到的应急通信服务器12发送的信令消息进行解密。

信令消息发送单元134将解密后的信令消息通过通信接口131发送至应急通信设备14。

在本发明实施例中，应急通信模块13可置于各种应急通信设备14附近，通过通信接口131与应急通信设备14连接，当收到应急通信服务器12通过信令网11下发的信令消息时，控制应急通信设备14恢复通信，或者激活应急通信设备14。

实施例十一

作为本发明的一个实施例，应急通信模块13的具体表现形式是可以有多种，例如可以做成一个带U口的与应急通信设备14连接的板；也可以做成可以贴在手机等移动终端上的部件或者挂在移动终端上的吊坠等方式，通过蓝牙与手机连接，方便救灾人员携带。

本发明实施例中，应急通信模块13具有如下优点：

(1)体积小，便于携带；

(2)成本可控：键盘、屏幕这些外设可全部使用应急通信设备14已有的，从而可大幅度降低生产成本，批量化生产时节约大量资源；

(3)省电：充电一次可以使用数周；

(4)扩展性强：依托已有的应急通信设备，可自动进行日常升级、自动检测、功能更新等，手机端的软件APP升级后各种功能可同步增加。

实施例十二

在本发明实施例中，应急通信模块13向应急通信设备14发送的信令消息可以是控制类信令消息，例如通知急通信设备14更换频率、切换运营商网络等，向急通信设备14发送通信参数，例如新的卫星通信参数等；也可以是通知类可读信令消息，提供紧急通知及交互等功能。

本发明实施例应对灾害发生时因常规通信基础设施瘫痪导致通讯中断的应急通信需求，使用低频低功耗网络组建大冗余广覆盖的应急通信网络，具有极强的抗毁性，避免灾害发生时对应急通信的影响，尤其避免了因通讯中断造成救灾过程指挥不及时、不灵活的问题，有助于大幅度降低灾害的破坏程度，保障生命、财产的安全。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种应急通信网络，其特征在于，所述应急通信网络包括：

低频、低速率信令网；

与所述信令网通信的应急通信服务器；以及

通过所述信令网与所述应急通信服务器加密通信的应急通信模块，用于接收所述应急通信服务器的信令消息，发送给应急通信设备，激活所述应急通信设备或者控制中断通信的应急通信设备恢复通信。

2.如权利要求1所述的应急通信网络，其特征在于，所述信令网包括多个信令站；

所述信令站采取广覆盖、高冗余部署；

一个信令站在任一个位置与至少两个信令站进行通信。

3.如权利要求2所述的应急通信网络，其特征在于，所述信令站部署的冗余度大于200％。

4.如权利要求2或3所述的应急通信网络，其特征在于，所述信令站包括：

主信令站；以及

用于弥补所述主信令站覆盖不足的信令中继站。

5.如权利要求4所述的应急通信网络，其特征在于，所述主信令站支持多种网络数据回传。

6.如权利要求5所述的应急通信网络，其特征在于，所述多种网络回传包括：

通过公共通信网络或卫星网络回传，或者

通过所述主信令站之间进行自跳转回传。

7.如权利要求4所述的应急通信网络，其特征在于，所述主信令站包括：

无线通信模块，用于所述主信令站之间、主信令站与所述信令中继站之间，以及所述主信令站或者信令中继站与所述应急通信服务器之间的通信；以及

第一电源，用于为所述主信令站供电。

8.如权利要求7所述的应急通信网络，其特征在于，所述主信令站还包括卫星通信接口。

9.如权利要求4所述的应急通信网络，其特征在于，所述信令中继站包括：

信号接收单元，用于接收主信令站或者其他信令中继站发送的信号；

信号放大单元，用于对所接收到的信号进行放大并输出；以及

第二电源，用于为所述信令中继站供电。

10.如权利要求1所述的应急通信网络，其特征在于，所述应急通信服务器包括：

信令消息下发单元，用于向所述应急通信模块下发信令消息；

加密单元，用于所述应急通信服务器与所述应急通信模块之间的信令消息进行端到端通信加密；

权限管理单元，用于配置和管理应急通信网络的应急通信权限；

第三方通信接口，用于所述应急通信服务器与第三方设备的通信；

设备位置管理模块，用于存储并获取应急通信备所在的位置；以及

设备控制管理单元，用于管理与所述应急通信模块连接的应急通信设备。

11.如权利要求1所述的应急通信网络，其特征在于，所述应急通信模块包括：

通信接口，用于连接应急通信设备；

信令消息接收单元，用于接收所述应急通信服务器发送的信令消息；

加密单元，用于对接收到的应急通信服务器发送的信令消息进行解密，以及

信令消息发送单元，用于将解密后的信令消息通过所述通信接口发送至应急通信设备。

12.如权利要求1所述的应急通信网络，其特征在于，所述信令消息为控制类信令消息，和/或通知类可读信令消息。

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