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遥感（Remote S ensing，RS）是指利用仪器设备无接触、远距离地探测、记录、分析目标的电磁辐射信息，生成遥感资料并通过加工处理这些资料来识别目标的性质及其变化。在应急处置过程中，遥感技术能够对有害气体、水污染和特殊地质环境进行监测并对危险目标进行远距离侦查，是能从不同的时空维度提供现场信息的重要手段之一。
遥感系统一般包括遥感平台、遥感器、遥感数据接收与处理子系统、遥感资料分析与解释子系统4个部分。利用天空地不同高度的遥感平台，可以构成立体式遥感观测网，用于重大突发事件的事前、事中和事后3个阶段：事前提供历史地理态势信息；事中提供紧急救援的现场态势图和目标位置；事后提供灾害监测和评估灾区受损状态。但是，遥感技术局限于电磁辐射，遥感空间和精度受限于电磁波的穿透能力。今后，应进一步提升遥感系统的全天候、全天时监测能力，并做好与地理信息系统、全球定位系统和防灾救援系统的综合集成与应用。
信息感知节点和用户终端的位置是应急通信系统需要维护并应加以利用的重要信息，以便高效地实施抢险救灾。现场指挥中心需要时刻监视现场中各移动终端的位置变化情况，因此需要构建系统的定位方案。应急通信系统中的定位技术应满足：对节点故障的健壮性、对背景噪声的不敏感性、位置估计的低误差和对各种地形（市内和市外环境）的适应性。根据应急通信的不同场景，应急通信过程中涉及的定位问题涉及如下两个方面。
（1）个人紧急情况下，对于报警用户的定位（与呼叫相关的定位）。用户遇到个人紧急情况，拨打110、119等电话时，需要对报警用户进行定位，以便准确地实施救助。这种情况下的定位是与呼叫相关的，即根据用户当前报警呼叫的信息，判断用户位置。此时的定位能力，很大程度上取决于当前呼叫所携带的信息内容，即与用户报警所使用的公用电信网信息传送能力有关。根据用户拨打电话时所使用的网络不同，涉及固定通信网、移动通信网的定位问题：在用户报警过程中，一方面用户可以说明自己的当前位置；另一方面通过网络传送用户当前的信息，系统可以查询、匹配地理位置信息系统，实现对报警用户的准确定位，快速实施救援。
（2）各类公共紧急情况下，应急救援相关目标的定位（与呼叫无关的定位）。这种情况下的定位与呼叫无关，主要是对现场人员、车辆和物资进行定位，并将位置信息通过各种传输手段及时地传送到定位信息处理中心，然后经处理后显示到 GIS 电子地图上。例如，当移动台处于公共移动网络中时，利用移动系统HLR或VLR中关于移动台所属小区的小区识别号（Cell ID），可得知移动台位于该小区的服务范围内。只要系统能够把该小区基站设置的中心位置和小区的覆盖半径发送给移动台，移动台就能知道自己处在什么地方，查询数据库即可获取位置信息。应急指挥系统既可提供准确的地理信息服务，也可以发布定位信息，使系统内的用户能够接收和使用定位信息，如为现场指挥人员提供物资、车辆等位置信息。这种情况下的定位能力取决于当前所使用的定位技术和定位终端能力，主要采用无线定位技术。
无线定位技术通过测量无线电波的传输参数并根据已知位置信息的参照物来计算得到被测目标的位置信息，从而可以在突发事件发生时提供定位、目标追踪、位置导航等服务。目前全球有四大卫星导航定位系统，即美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的全球导航卫星系统（GLONASS）、欧洲的伽利略卫星导航定位系统（GALILEO）和中国的北斗卫星导航定位系统，这些系统均采用三球交会几何定位方法。卫星定位具有定位覆盖范围大、定位精度高的特点。GPS是最成熟、最完善、使用最多的定位技术，在国内外的各行各业中都已经获得了广泛的应用；安装了GPS的设备已经普及，应用也很多，可以方便地进行全天候全时段的定位应用。伽利略卫星导航定位系统、全球导航卫星系统也是两种比较成熟的定位系统，在定位精度、定位效率等方面各有千秋；但从目前民用方面来看，这两种系统的应用均不如GPS普及。具有我国自主知识产权的北斗卫星导航系统，覆盖中国及周边国家和地区，可向用户提供全天候、24 小时的即时定位服务，定位精度可达数十纳秒的同步精度，其精度与GPS相当。
号码携带对于保障用户的通信畅通具有重要作用。具体地说，号码携带的含义主要体现在3个方面：用户更改地理位置后号码不变；用户更改业务后号码不变；用户更改运营商后号码不变。
1.更改地理位置的号码携带
更改地理位置的号码携带特别适用于在固定网上实现的号码携带，可以给企业用户和家庭用户在办公地点搬迁、住房搬迁时带来很大的方便。例如，我国很多城市早就实现了移机不改号的服务，也就是地理位置改变的号码携带。由于移动用户天生具有漫游特性，所以在我国，用户在任何位置都可以接听来话，并不依赖于某个特定位置的交换局。因此在我国，更改地理位置后号码不变实际上就是特指固定用户的号码携带。但是有的国家，移动用户的来话也会依赖于某个特定位置的交换机，即每个移动用户都有一个归属交换机，移动用户的来话都必须经过归属交换机查询 HLR 后才能接续到用户的当前位置。美国就是这样一个例子，因此在美国，移动用户的号码携带也可以是基于地理位置的号码携带。
2.更改业务的号码携带
更改业务的号码携带是指终端用户从一种类型的业务变更为另一种类型的业务时其号码不变，例如用户从非ISDN 用户改为ISDN 用户，从2G 移动用户改为3G移动用户，从PSTN 用户改为VoIP 用户等。实现方式主要是更改用户的接入方式或者更换交换机。例如，从非ISDN 用户改为ISDN 用户时，需要将用户由非ISDN 接入改为ISDN 接入。如果用户原来的端局不具备 ISDN 功能，则需要升级用户所在的端局；如果用户原来所在的端局已经具备了ISDN 功能则只需要增加ISDN 用户板，将用户由非ISDN 接入改为ISDN 接入即可。
3.更改运营商的号码携带
更改运营商的号码携带是指用户更换签约运营商时，仍使用原运营商所分配的ISDN 号码，通常称为不同运营商网间号码携带。从国际上的情况来看，网间号码携带是用户需求最强的一类，目前全球陆续有40多个国家和地区不同程度地实施了网间号码携带。
以上3 种号码携带都可以应用于紧急情况下快速恢复用户的全部或部分业务。由于紧急情况下，通常是部分地理位置的通信设施遭到破坏，因此应急通信中最主要的应用就是基于地理位置的号码携带。但是基于受影响地区的运营商分布情况的不同，也可能会采用不同运营商之间的号码携带来实现应急通信。相比之下，单独使用更改业务的号码携带的情况略少。例如，将来我国放开VoIP业务，在PSTN通信设施遭到破坏时，可以将PSTN 用户暂时携带到VoIP 网络中。
当重大突发性事件发生后或者大型活动需要时，应急通信车可以迅速到达应急现场附近开展工作。实际上，应急通信车就是一个可移动的通信系统，基于应急现场的车载通信和计算机处理平台，实时处理现场传输过来的语音、视频、图片等信息，实现现场各种不同制式、不同频段的通信网络之间的互连互通，以及与远程指挥中心之间的通信，构成统一的应急指挥平台，以进行全方位的高效有序的指挥和调度。由于应急通信车具有布置开通速度快、机动性高、运用灵活、调度方便、与现有通网信络接入便捷、自带电源设备等特点；因此，在大多数自然灾害、突发事件和重大事件的发生的情况下，应急通信车是实现现场应急通信的首选方式之一。应急通信车不仅可以应用于一些基站遭到破坏的灾害中，如地震，也可以用于一些通信量急剧增加的场合（如大型集会）。应急通信车可以看作移动网络增加生存能力、抗毁性和提高恢复能力的一种手段。在 2008 年的冰雪灾害、汶川地震、奥运保障等一系列重大事件的现场，都能看到各式各样的应急通信车。
1.应急通信车的组成
应急通信车一般由现有车辆根据需要改装而成，包括车辆部分、车载部分和监控部分。车辆部分通常是指用于改装成为应急通信车的车辆，是应急通信车的基础，其功能主要是承载和运输。车载部分通常是指改装后车辆上增加的设备，一般包括电源设备、通信设备、传输设备（天线设备）、天线桅杆（塔）、空调设备、接地系统（防雷）、多媒体设备、灯光设备等，是构成应急通信平台、实现应急通信功能的核心设备和辅助设备的总和。监控部分通常是指改装后的各项监测和控制系统，一般由车内监控系统、通信监控系统和车外环境监控系统3 部分组成。应急通信车具有应急平台综合应用、卫星通信功能、视频会议、现场无线组网覆盖、图像接入、语音通信与综合接入调度指挥、光纤接入、公用无线网络接入、导航定位、野外供电、现场照明广播等功能。
2.应急通信车的功能
应急通信车的主体是通信系统，另外还有安全支撑系统、导航定位系统等辅助系统。通信系统可以包括卫星通信子系统、无线公网通信子系统、现场无线网络子系统、光纤通信子系统、语音通信与综合接入调度指挥子系统、计算机网络系统、视频会议系统、图像接入系统等。卫星通信子系统按照移动性可划分为动中通卫星通信系统和静中通卫星通信系统；现场无线网络子系统通过自组织等技术在现场快速建立网络；光纤通信子系统是有线通信系统，在应急中作为无线通信的补充；语音通信与综合接入调度指挥子系统能够提供语音通信业务并实现多种制式的通信系统的互连互通；计算机网络系统能够构建车载局域网；视频会议系统是现场与上级指挥中心之间进行视频会商、处置决策的基础支撑；图像接入系统依托于通信网络将现场图像采集回传。安全支撑系统实现保护网络安全和信息安全的功能，防止非法入侵。导航定位系统主要由卫星定位装置、导航软件及显示终端组成，实现导航定位。
当重大突发性事件发生后或者大型活动需要时，应急通信车接到命令迅速到达应急现场附近开始工作。应急现场周围可能覆盖多种可接入的无线公众电信网络、无线专用通信网络和有线电话网（PSTN/PABX）。基于应急通信车的应急通信系统可以实现各种不同通信网络的互连互通，如图2.12 所示。应急通信车上的指挥员或应急现场的应急工作人员可以通过应急通信车对各个不同通信网内的用户实现个别呼叫（单呼）、组（群）呼、全呼（通播）以及多方同时通话，并可根据应急需要将系统内用户分成若干等级，优先保障高等级用户的呼叫。
图2.12 应急通信车接入系统
应急通信车和高空卫星通信在各种自然条件和突发事件中发挥着重要作用，但是也存在一定的局限性：应急通信车的通信保障受到事发区域地形和道路条件的制约，无法满足一些特殊环境的通信保障要求；卫星通信系统的灵活性受到便携式终端的制约，且便携式终端的价格和通话资费都很高，普及率非常低。因此，除了使用高空卫星通信进行远距离通信覆盖，在条件允许的情况下，还可以建立中低空空中通信平台（也称空基通信平台和空中中继平台）作为非常规应急通信手段来支持应急救援行动的顺利开展。例如，在地震灾区，通信基础设施遭到严重破坏，给灾区救援工作造成了重大阻碍。这时可采用指挥控制直升机装载转信设备，利用漂浮在平流层搭载基站的飞艇、系留气球以及无人机等，通过空中u 空中和空中u地面转信的方式，保证复杂地形条件下的地面用户移动通信的顺畅。如图2.13所示，自由飞艇迅速飞到受灾区域上空，对应急区域进行覆盖。自由飞艇可以通过地面微波或卫星接入核心网。
图2.13 空中通信平台应用示意图
空中通信平台具有的优点：很强的灵活性，反应迅速，可快速部署；部署不受道路和地域限制；覆盖范围大，能够提供语音和视频通信。但是这种通信手段受天气影响大，对操作人员的技术要求较高。
空中通信平台由多种系统集成，是构建空中信息传输的基础设施，可以根据覆盖范围、操作带宽和支持IP连网能力进行分类。按覆盖范围，空中通信平台可以分为低空通信平台和高空通信平台；按操作带宽，空中通信平台可以分为宽带通信平台和窄带通信平台；按支持IP连网能力，空中通信平台可分为专用空中通信平台和基于IP的空中通信平台。
关于空中通信平台的设想很早就被提出。自20世纪90年代起，美国、欧洲和日本等国家和地区已经开始对空中通信平台和系统进行深入研究，并开展了一系列试验。ITU还给出了高空通信平台（High Altitude Platform Station，HAPS）的定义，将其视为应急通信的一种重要方式。HAPS是一种位于平流层的无线基站，通过位于20～50 km 高空的电台向地面用户提供固定业务和移动业务，是一种良好的具有潜在应用价值的无线接入手段。HAPS 与卫星通信和地面通信相比具有许多明显的特点：与卫星通信系统相比，其优势是高容量和高频谱利用率以及时延比较小，相对容易建设维护和升级；与地面通信相比，其优势是具有超大覆盖的特点，发射功率可以相对低一些，同时也具有容易升级和快速建设的特点，在发生地震等地面灾难时所受影响很小。HAPS 综合了地面无线系统和卫星系统的技术优点，理论上可以用少量的网络设施实现大区域和高密度覆盖。距地面20～50 km的平流层的气象状况远不如航空空间复杂，雷暴闪电较少，没有云、雨和大气湍流现象；同时由于它的高度比太空低很多，到达难度、费用和风险也小得多，临近空间在情报收集、侦察监视和通信保障等多个领域展现出巨大应用潜力，特别适合于应急通信领域。
在空-地立体式应急通信网络中，空中飞行器节点可为容量受限的地面无线网络和使用全向传输的用户提供宽带连接，避免了传统平面无线网络在可扩展性方面的限制。通过维护与地面节点之间的通信链路，空中飞行器能够使地理上遥远、被阻隔或执行不同任务、分属不同种类网络分区的节点之间实现通信，为分组转发起到了扩展通信射程的作用，并能增强区域目标的全天候、全天时、不间断监视能力。
但是，现有的HAPS技术尚不成熟，由于没有进行过较大规模的技术试验，系统的稳定性、安全性和可靠性都无从保证，仍需要解决一系列关键技术问题：第一是飞行器技术及飞行器控制技术，目前轻于空气的飞行器很难升到平流层；其次第二，能源的供给及平台的稳定技术也是一个难题，虽然平流层气流平缓，但保持平台位置稳定度在几百米内也不容易；第三是在平台移动的条件下的通信保障技术，必须研究天线波束摆动模型以及非稳定条件下的软切换算法，如阻塞率、掉话率的控制等；第四是传输信道的保证技术，应针对大气层损耗特点进行相关的研究；第五，系统间干扰问题和天线技术也需要进行研究。
下一代网络（NGN）是一种基于分组交换的电信网，控制与承载分离，呼叫与会话分离，可为用户提供多种手段接入，且可灵活选择运营商及其提供的服务，具有通用移动性。NGN提供开放接口和广泛的业务，包括实时业务流、非实时业务流和多媒体业务流等；通过开放接口与现有网络互连，融合固定业务与移动业务，兼容现有各种规范要求。NGN具有先进的技术架构和开放的网络体系，在支持应急通信方面具有独特的优势：
（1）增强的优先级处理功能。优先级处理功能是应急通信的基本功能之一，表现在以下几个方面：在网络接入上为不同用户和不同业务提供不同的优先级，而不仅限于一些专线或热线电话；在网络资源的使用上，应急通信业务应具有高于普通业务的优先使用权，在NGN中可采用信令也可采用数据包中的标签来识别和区别对待不同应急业务和普通业务；在路由选择上可区别对待，当突发事件造成路由不可用或业务堵塞时，可为应急业务提供备选路由；当网络资源不足时，允许降低应急业务的QoS。
（2）网络安全性较好。为防止非授权的用户抢占紧张的应急通信资源，网络安全措施非常必要。应急通信安全首先要实现对授权用户的快速鉴权。在应急状态时，授权通信用户一旦通过鉴权，应急通信业务将只为授权用户服务。另外，为了保证应急通信信息的安全，防止信息篡改，可采取必要的加密技术。
（3）防跟踪性。在某些紧急状态时，应急业务需采取某些特别手段防止重要用户的通信被侦听。例如，在遭到恐怖袭击时，反恐行动小组成员必须确保通信的高度机密性，并且不能泄露应急通信用户的位置。
（4）网络互通和互操作性。提供应急通信的网络应具备良好的与其他网络互通的能力，尤其是在灾害发生区域跨越国界时，应急通信的国际互通性非常必要；此外，NGN能够提供良好的网络互操作性。
（5）支持终端移动性。基于 NGN 的应急通信网络具备较好的移动性，终端并不需要与固定的接入线绑定，这有利于实现网络的移动性。
下一代网络给应急通信带来了更快速、更方便、功能更强大的解决方案，同时也使应急通信面临新的需求与挑战。例如，对于从传统电信网络发出的紧急呼叫，由于号码与物理位置的捆绑关系，很容易对用户进行定位。而对于承载与控制分离的IP网络，由于用户的游牧性，以及IP地址动态分配、NAT 穿越等技术的使用，给用户定位带来了一定的难度。IP多媒体子系统（IMS）是NGN的核心，IMS对应急通信的支持能力将直接反映NGN的应急通信能力。例如，可以在 IMS 网络系统中引入紧急呼叫会话控制功能（E-CSCF）来支持紧急呼叫，通过位置获取功能实体（LRF）可获得发起IMS紧急呼叫的用户终端的位置信息。
随着网络向下一代网络演进，日本、欧洲等地已经启动面向未来的防灾通信网项目。2006年以来，日本总务省开始对未来网络使用的安全技术、对实现无处不在的安全社会所需的措施进行研究，并已经开始规划设计“下一代防灾通信网”，如图2.14所示。
图2.14 日本的下一代防灾通信网示意图
实际上，单单依靠公众网络可能导致网络全局瘫痪。而公网、专网可以很方便地融合于以IP为平台及以包交换为核心的NGN，各种网络资源在融合的框架之下能够进行整合，从而更好地应付突发事件。
发生重大突发事件时，通信基础设施往往遭到破坏，即使网络基础设施可用，由于通话量激增，也会导致公众通信的拥塞或瘫痪，无法进行调度指挥和通畅的信息传输。因此，在应急通信场合有必要部署以应急通信车为主体，与卫星、微波传输相结合的，高速率、高带宽且支持高速移动的无线宽带应急通信专网，并应与现有各种通信系统（如GSM、GRPS、UMTS等）互连。
无线宽带应急通信专网主要是指接入速率达到2 Mb/s及以上的网络系统。这种网络系统因其可以提供高质量的视频业务，能够实时地反映事发现场的真实情况而备受青睐。按照是否支持终端的移动性，宽带无线接入技术可以分为固定无线接入技术、游牧无线接入技术和移动无线接入技术。另外，宽带无线接入技术具有组网灵活、建设周期短、网络成本较低、维护费用低和支持移动性等特点，同时覆盖范围大、通信能力强。它支持视频图像和数据的实时传输，尤其适合用于要求通信系统建设快、不受非正常情况影响等要求的通信场合，如抗灾应急通信场景、反恐应急通信场景、野外应急通信场景和临时作战指挥场景。
图2.15和图2.16分别给出了固定宽带无线接入系统和移动宽带无线接入系统在应急通信中的应用。固定宽带无线接入系统由基站（BS）和用户站（SS）组成，采用点对多点拓扑结构。当固定宽带无线接入系统应用于应急通信时，主要提供固定多点的视频监控业务。在需要进行视频采集的地点安装用户站（SS），通过SS将视频监控获得的信息上传到基站，进而通过互联网或者专网传至远端监控指挥中心。移动宽带无线接入系统由基站（BS）和移动台（MS）组成，采用点对点拓扑结构。移动宽带无线接入系统能支持高速数据传输，支持终端的移动性；针对应急通信，可以开发多种终端，适应不同的环境要求。现场指挥中心与现场各用户终端采用一对多的通信方式，基于移动宽带无线接入系统提供各种类型终端的接入能力。
图2.15 固定宽带无线接入系统在应急通信中的应用
图2.16 移动宽带无线接入系统在应急通信中的应用
在汶川地震后的抗震救灾中，中科院微系统所和上海翰讯公司联合研制的宽带无线交互多媒体系统（MiWAVE）发挥了重要作用。MiWAVE是上海瀚讯无线技术有限公司推出的宽带无线接入系列产品，支持 WiMAX 国际技术标准，未来也将支持中国宽带无线多媒体（BWM）标准。MiWAVE支持固定/游牧/便携/移动接入和丰富的业务，便于在复杂地形环境下实现大范围覆盖及快速组网，可在移动状态下实时传送高速率交互视频信息。
该系统终端可通过宽带无线多媒体空中接口与基站相连，并且在当地基础通信设施已损坏殆尽的情况下，可由该基站通过卫星接入、微波中继、地面其他接入手段与IP骨干网及互联网连接。它可通过自动扫描获取可用频率，无须架设即可在应急通信车上使用，无法行车时亦可通过单兵徒步携带基站设备在1～2h内方便地架设好基站；终端则可使用背包式电池或汽车点烟器作为供电装置，配备于单兵、汽车、无人机等多种载体。特别是对唐家山堰塞湖，在其要害部位上游左岸及下游两岸安置了3个监控点，对坝体及其水文情况进行实时视频远程监控，通过卫星远程传输图像，在无人状态下将大坝整体状态直观地在指挥中心呈现。
目前，全球已有多个城市开始建设无线宽带城域网络，以满足公共接入、公共安全和公共服务的需要。在无线城市建设中应尽量采用国内具有自主产权的通信技术，如北京信威公司研发的多载波无线信息本地环路（Multi-Carrier Wireless Information Local Loop，McWiLL）。McWiLL是基于SCDMA技术平台的移动宽带无线接入系统，能够同时提供超大容量的语音业务和宽带数据业务。McWiLL创造性地将OFDMA与SCDMA有机结合起来，融合了3G和WiMAX的技术优势并克服了两者的缺陷。McWiLL全面支持固定、便携及全移动模式下的语音、数据和多媒体业务，支持切换和漫游，所支持的终端最大移动速度可达120 km/h，是目前适合城市应急通信和无线数字城市融合发展的无线宽带技术之一。
为了适应“平战结合、平灾兼顾”的融合发展模式，使城市应急通信专网能真正做到平时服务于政府和社会，在重大灾害等突发事件发生时能够保障国家、集体的利益，可考虑将应急通信与无线数字城市融合发展：发生突发事件时，作为政府专用应急指挥网络，并保障决策支撑系统的信息传输畅通，实现应急指挥、应急救援、应急决策、应急联动；平时作为城市公共服务和城市管理信息化宽带基础设施平台，为政府各部门，特别是公安、交通、消防、水力、电力、林业、城市管理、卫生医疗、社区服务等，提供无线视频监控、交通指挥、城管监察、环境保护、社区卫生等各种信息化服务。
全球微波接入互操作性（World Interoperability for Microwave Access，WiMAX）是一种基于IEEE 8 02.16 标准的宽带无线接入城域网技术，采用正交频分复用（OFDM）、正交频分多址接入（OFDMA）、混合自动重传（HARQ）、自适应调制编码（AMC）和多入多出（MIMO）等先进技术，改善了系统性能。OFDM 将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，且各子载波并行传输，其优点是可以大大消除信号波形间的干扰。OFDMA引入跳频技术，可以根据跳频图样来选择每个用户所使用的子载波频率。MIMO 天线系统在不增加带宽和天线发送功率的情况下，可以成倍地提高频谱利用率，同时也可以提高信道的可靠性，降低误码率。自适应编码调制技术可使用户的数据速率根据信道状况及时调整调制方案，以便很好地平衡信号传输可靠性和频谱利用率。在MAC层，WiMAX采用的是TDMA方式。通过这种多址方式可以使WiMAX基站同时接入上千个远端用户站，既可满足无连接传输的需求，也可在QoS下进行面向连接的传输。
具体而言，与当前其他无线接入技术相比，WiMAX 具有以下技术特点和优势：标准化程度高，WiMAX基于IEEE 802.16系列技术标准；接入速率高，WiMAX所能提供的最高接入速率达70 Mb/s；支持非视距传输，传输距离远，单基站最大传输距离可达50 km；提供多样化的通信服务，能够支持开展数据、语音、图像和视频等多种业务；安全性好，WiMAX可提供较完善的加密和认证机制，并通过数字证书认证来确保用户终端和基站之间的安全连接和访问控制；组网灵活，WiMAX 宽带无线接入技术可以快速部署，弥补传统接入技术的覆盖盲区。表2.1对WiMAX和其他几种无线通信技术进行了比较，可以明显看到WiMAX在数据速率、覆盖范围、移动性和QoS支持上的技术优势 [1] 。
表2.1 常见无线通信技术的性能比较
WiMAX支持3种组网模式：点对点（P2P）模式、点到多点（PMP）模式和网状（mesh）模式。点对点组网模式最为简单，通信的两个端点的WiMAX设备完全对等，直接进行通信，不区分主站和端站功能。PMP 模式按照蜂窝网络结构组织节点，包括 WiMAX 基站（BS）和WiMAX用户站（SS）；信道划分成上行链路和下行链路，在基站控制下由用户站共享使用；利用 WiMAX 基站覆盖范围大的特点，只要部署少量 WiMAX 基站，基站之间采用有线信方式互连，便可实现覆盖城市大部分区域的WiMAX 无线通信网络。网状组网模式也称中继组网方案，节点距离较远时可以利用中间节点进行中继转发，所有节点自组织地构成无线Mesh网络，共享无线信道。实际应用中主要采用PMP组网模式和mesh组网模式，前者主要用于提供最后一千米接入服务，采用星状结构，BS充当中心节点，SS作为子节点；后者可以通过多跳传输增大覆盖范围，并且更加灵活和健壮。
WiMAX 具有诸多适合开展应急通信服务的技术优势，能够满足应急通信系统的一般要求：WiMAX网络能够提供较大的覆盖范围和较高的传输容量；成本低廉，部署快捷、方便，并且支持终端用户的移动性；能够提供安全和可靠的通信服务，并可以实现与异构网络的互连；可以针对不同的应用提供相应的QoS保证，例如为紧急业务赋予较高优先级并优先分配通信资源。
面对复杂多变的紧急突发情况，及时准确地将现场的情况传输到各级指挥人员，对于有效处置应急突发事件起着至关重要的作用。基于WiMAX的应急通信系统通过在应急事发现场部署高性能的可移动WiMAX基站，可以在应急现场支持救援人员和待援人员的各种通信服务需求，将收集到的现场的态势信息及时上传到后方指挥中心，接收后方指挥中心的指挥调度，并且可与现有的各种网络系统互连互通。从地理范围和功能上看，基于WiMAX 的应急通信系统主要包括3个子系统：应急现场通信网络、后方应急指挥中心和应急通信传输网络，如图2.17所示。
图2.17 基于WiMAX的应急通信系统组网方案
应急现场通信网络负责提供现场各固定点、移动点之间的语音、数据、视频等信息的传输，为应急现场建立可靠的通信指挥调度功能。可以根据网络事发区域的面积和用户的通信需求部署适当数量的WiMAX基站，这些基站可以固定安置，也可以置于应急通信车上，采用PMP或mesh组网模式为终端用户提供通信服务。应急通信车反应迅速、部署方便，能够以应急和平时相结合的方式为用户提供服务。当某地区有临时的紧急通信需求时，可以在该处快速部署应急通信车以提供应急通信支援任务，并且应急通信车可以充当现场应急指挥中心。多个WiMAX基站可以通过微波接力方式互连构成移动骨干网（MBN），固定和移动用户终端则就近接入移动骨干网，并且在基站不可用时还可以相互连接构成无线自组织网络（Ad hoc网络）。Ad hoc网络中的移动终端能够通过Wi-Fi接入点（AP）接入WiMAX网络。
无线自组网综合了移动无线通信和计算机网络等技术，无须依赖预设的通信基础设施就可以快速自动组网，具有自组织、自愈合、无中心、多跳路由和高抗毁性等显著特点，特别适合突发、临时性的应急通信场合。Ad hoc网络、无线传感网和无线网状网均属于无线自组网范畴。Ad hoc网络是一种特殊的无线通信网，具有自组织、无中心、多跳路由、无须固定网络设施等特点，无须依赖任何预先架设的网络设施就可以快速自动组网，并具有很强的抗毁性和灵活性。利用Ad hoc网络的多跳转发和自组织特性可以提高网络组织的维护灵活性和健壮性。例如，可以通过在应急现场构建结合Ad hoc和蜂窝网络的混合式网络来提高通信系统的容量、扩大覆盖范围和保证服务质量。再如，在大型自然灾害面前，设备故障或信道条件恶化使得许多用户终端不能访问基站。无线传感网（WSN）整合了Ad ho c网络技术、传感器技术和分布式信息处理技术，是一种具有传感功能的小型移动设备构造的用于收集、传播和处理传感信息的Ad hoc网络。它可以有效监控特定目标区域，及时向相关用户发出通告，并通过对收集的传感信息加以处理来辅助行动决策。在 WSN 中，多个传感节点协作运行，并可根据网络规模和应用需求选用合适的信息处理机制和路由协议，以高效完成特定的信息监测和传输任务。Mesh网络是Ad hoc网络和基础网络的有效结合，采用网状拓扑结构并利用了无线骨干路由器，具有高可靠性和强自愈能力。Mesh 网络作为一种新型宽带无线分布式网状网，已纳入IEEE 802.16（WiMAX）无线宽带接入网络标准和IEEE 802.11s Mesh标准。利用Ad hoc网络和Mesh网络可以快速构建高抗毁性的应急救援网络，协调各救援群体，同时可以部署无线传感网来实时监控事发区域的各种情况并把相关信息及时通知现场人员和上报指挥中心。有关无线自组网技术及其在应急通信中的应用将在第4章中详细介绍，在此不再展开阐述。
认知无线电（Cognitive Radio，CR）是一种智能无线通信技术，它可以通过感知周围无线电环境特征进行工作参数的重配置，实现对无线电环境的动态自适应，在不影响授权用户通信的前提下伺机利用空闲的无线频谱资源，提高频谱利用效率。认知无线电具有认知性、智能性和适应性特点，可增强无线通信系统的灵活性、健壮性和可扩展性。在应急通信场合，认知无线电可以与多种通信技术结合使用，为应急通信指挥提供支持优先级区分的动态频谱接入能力，保障重要应急指挥业务的服务质量。另外，认知无线电与无线传感网的结合可以构成无线认知传感网，具有认知能力的传感节点可伺机接入授权频谱，从而保证紧急传感数据的及时传递，提高系统容量。
认知网络（Cognitive Network，CN）是在认知无线电的基础上提出的，是一种具有认知过程，能够感知当前网络条件，并据此进行规划、调整和采取适当行动的网络。认知网络要求网络具有自调节性以实现特定的网络功能，也称为软件可调节网络（SAN）。认知网络技术的研究，对于救灾应急通信系统具有十分重要的意义。在发生突发灾害的情况下，已有通信网络必定遭到严重损坏，原有的网络拓扑结构、网络能力和网络环境将发生不可预测的重大变化；此时，如何感知网络现状，迅速做出自适应的调整，并且综合利用多重网络的能力，对于通信能力的恢复至关重要。例如，地震发生后可以综合应用卫星、蜂窝、宽带无线和有线等多种通信手段，覆盖4类不同的区域环境：指挥中心、安置中心、灾区现场和救援物质中转中心。每一类区域可用的通信手段不尽相同，通信需求和通信方式也不相同，这时可以考虑通过认知网络技术来实现不同区域内和区域间的高效通信。有关认知无线电技术及认知网络在应急通信中的应用将在第9章中详细介绍，在此不再赘述。
1.无线光通信
无线光通信又称自由空间光通信（FSO），是一种无须光纤进行通信的方式，因其高带宽、部署快、价格低廉、传输保密性好和无须频率申请等优势，一经推出就得到业界关注。无线光应急通信可以对有特殊要求的线路进行冗余备份，或用于突发的自然或人为意外灾害中，原有通信线路被破坏，需要应急通信的场合。此外，无线光应急通信也可以用于需要临时补充通信的场合，如电视现场直播、大型集会等需要快速建立现场通信的场合。
无线光通信包括大气激光通信、蓝绿光通信、红外线通信和紫外线通信等。大气激光通信是指信息以激光束为载波，沿大气传播，它不需要铺设线路，设备较轻，便于机动，保密性好，传输信息量大，可传输声音、数据、图像等信息。蓝绿光通信是一种使用波长介于蓝光与绿光之间的激光，在海水中传输信息的通信方式，是目前较好的一种水下通信手段。红外线通信是利用红外线（波长为 300～0.76μm）传输信息的通信方式。可传输语言、文字、数据、图像等信息，适用于沿海岛屿间、近距离遥控、飞行器内部通信等。红外线通信容量大、保密性强、抗电磁干扰性能好，但在大气信道中传输时易受气候影响，传输的距离最大约为4 000 m。紫外线通信是利用紫外线（波长为0.39～60×10μm）传输信息的通信方式，其基本原理与红外线通信相似。当前，网络用户对高速数据服务日益高涨的需求与网络基础设施建设资金相对短缺之间的矛盾，是困扰运营商的一个现实问题。据估计，大中城市95%的建筑物位于距离大容量光纤通信中心设备1.5 km的半径内，如果用光纤把它们连接起来，费时费力，且成本较高。这使得无线光通信在本地网和边缘网等近距离高速网的建设中大有用武之地。实际上，射频无线通信和光频无线通信两者可以实现优势互补，可以使用射频提供广覆盖，而在热点地区使用光频提供大容量通信能力。光频无线通信的一大挑战是如何改善接收机的灵敏度，同时还需要综合考虑通信成本、功率损耗和通信可靠性等。
2.公共预警技术
随着突发公共事件对人类和社会的影响越来越大以及信息技术的进步，各国政府对突发事件的应急处理由传统的事后响应逐渐向事前预防的方向发展，以便在灾害发生前，提前做好准备，尽可能减少灾害所带来的财产和生命损失。为了迅速、有效地应对各类灾害性事件，政府部门可以设置专用的服务器用于广播预警救助信息。该服务器与政府部门应急救灾的专用服务器和运营商的后台操作系统相连，通过该系统把信息经由基站控制器（BSC）下发到受灾人群的终端。近年来，公共预警技术越来越受到研究机构、标准化组织和各国政府的重视。第三代合作伙伴计划（3GPP）机构已就公共预警系统（Public Warning System，PWS）开展研究，分析灾害发生时对公共预警有哪些需求，并就地震和海啸预警系统（Earthquake and Tsunami Warning System，ETWS）开展了研究。另外，美国也在研究商用手机预警系统（Commercial Mo bile A lert System，CMAS），亚太电信标准化计划正在开展早期预警与减灾无线电通信系统（Radio C ommunication S ystems for E arly Warning and Disaster Relief Operations）的研究。这些都表明公共预警技术已成为应急通信领域新的技术趋势，这些事前的监测和预警手段的使用，从时间维度上为现有应急通信进行事后处理提供了很好的辅助和补充，标志着应急通信步入了新的时代。
3.对等网络（P2P）技术
P2P是Peer-to-Peer的缩写，可以理解为“伙伴对伙伴”的意思，或称为对等连网。P2P网络是一种分布式网络，网络的参与者共享他们所拥有的一部分硬件资源（处理能力、存储能力、网络连接能力、打印机等），这些共享资源能被其他对等节点（Peer）直接访问而无须经过中间实体。在此网络中的参与者既是资源（服务和内容）提供者（Server），又是资源（服务和内容）获取者（Client）。P2P网络具有较好的负载均衡性、可扩展性、健壮性和性能/价格比，并且能够为用户提供更好的隐私保护，因此可以在应急通信中占据一席之地。例如，在应急救援现场，来自不同机构的应急处置人员可以利用各自的通信终端构建的P2P网络方便地进行文件共享和交换，协作式地开展对等计算和实施协同工作。
4.SIP 技术
SIP（Session Initiation Protocol）是IETF于1999年提出的一种应用层信令控制协议，用于创建、修改和释放一个或多个参与者的会话，可以很好地支持VoIP网络电话。VoIP也可作为一种应急通信手段，为应急通信提供基于IP承载网的语音通信。但是，由于SIP是基于客户-服务器模型的，因此服务器的带宽、处理能力等可能成为 SIP 网络的瓶颈；同时，这类网络的健壮性也受到了服务器的限制，一旦服务器发生故障，将影响整个网络的正常运行。P2P 网络的出现，打破了原有的客户-服务器模型，以全新的理念影响着网络的发展。P2P SIP技术结合了SIP和P2P 技术的特点，具备灵活的网络结构和可靠的呼叫控制。在P2P SIP 网络中，每一个节点既可以作为客户端发起和接收电话，也可以作为服务器为其他节点提供路由搜索和转发功能；所以任何一个节点的故障对网络的影响均较小，网络具备较强的健壮性。对于需要临时搭建小规模网络（例如会议系统、现场指挥调度系统、自组织网络等）或者在灾难中为用户公众之间提供通信，该技术均可作为一个可选技术。
5.数据融合技术
数据融合是对来自多个信息采集点和信息渠道的大量相关数据进行多级别、多层次的信息检测、关联、估计和综合，以获得精确、可靠的目标状态和特征估计的一种自动信息处理过程。从本质上看，数据融合的需求来源于信息的冗余性和互补性。作为一种新兴的智能信息处理技术，数据融合通过对不同信息源的数据的采集、传输、综合、过滤、关联及合成，以辅助人们进行态势或环境的判定、规划、探测、验证和决策。在应急通信应用中，基于数据融合技术，可以获得更准确的现场态势信息，并且能够大大减少应急现场传往后方指挥中心的数据量，缓解网络容量的压力。
6.协同通信技术
协同通信也称协作通信，基本思想是利用无线信道的广播特性允许多个单天线用户共享彼此的天线，形成虚拟MIMO系统，从而降低无线通信系统的视线复杂度，提高系统的频谱效率、能量效率和可靠性。协同通信包括用户终端间协同和固定中继协同两大类。在应急通信场合，可以利用协同通信技术在现场应急处置人员之间快速组建协同通信网络，协同转发临近救援人员的应急信息，扩大应急处置人员的通信范围，减少通信终端的能耗。另外，在救援现场可以利用固定协同中继将不同的应急网络系统进行有机融合，实现异构网络互连互通。
7.网络生存性技术
网络生存性是指网络在面临网络拥塞、故障和攻击等各种不利情况下仍能维持关键服务持续提供的能力。网络生存性技术的研究内容不同于传统的网络安全技术，而更注重网络的容错、容侵和容毁，以及网络的重配置和重构技术。应急通信面临的一个突出问题是通信环境及通信网络自身的不确定性和不可控性，利用网络生存性技术可以显著提升应急通信网络的容灾能力。例如，当应急突发事件造成网络拥塞甚至基础设施受损时，高生存性的应急通信网络仍能通过网络设备备份、拓扑动态重构和抗毁性路由等技术手段，利用空闲网络资源为受影响的业务重新选路，优先保证关键应急通信指挥业务的继续进行。
8.物联网
物联网是指通过传感器、射频识别（RFID）、全球定位系统、激光扫描器和红外感应器等信息传感装置与技术，实时采集任何需要监控、连接和互动的物体的声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种信息；然后按约定的协议，把这些物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现人与物和物与物的相互沟通和对话，对物体进行智能化识别、定位、跟踪、管理和控制的一种信息网络。针对多技术手段的信息智能获取、随时随地的移动应急处置和多样化的应急通信指挥需求，物联网可在构建新型综合性应急通信系统中起到重要作用。物联网不仅可以用于应急现场的信息采集和智能监控，还可以利用内嵌RFID等无线射频标识器件，实现人机对话和身份识别及确认。RFID 是一种非接触式自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，具有防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量大、存储信息更改自如等优点。RFID 在应对突发事件的过程中可发挥的重要作用为：不仅可以应用于伤员救助，也可以用于人员的追踪；能够划定受灾区域，能够甄别关键人员（如警察、消防员等）和设备，并将其引导到最急需的地方。此外，RFID能够把人员和物资在合适的时机，进行合适的管理，放置到合适的位置，特别是在需要迅速、高效且准确地进行数据交换的时候。
9.云计算
云计算（Cloud Computing）是由分布式计算（Distributed Computing）、并行计 算（Parallel Computing）、网格计算（Grid Computing）发展而来的，是一种新兴的商业计算模型。云计算也可以看作虚拟化（Virtualization）、效用计算（Utility Co mputing）、IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）、SaaS（软件即服务）等概念混合演进并跃升的结果。简单地说，云计算将计算任务分布在由大量计算机构成的资源池中，使各类用户能够使用各种终端根据需要获取服务提供商提供的计算能力、存储空间和各种软件服务。云计算的本质是分布式计算，但又具有某些集中管理的特征。概括地说，云计算的技术特点是虚拟化、易扩缩、可靠性和灵活性，具有较好的性价比和适应性，并且维护和升级方便。基于云计算的应急通信系统可以满足密集型的计算、海量的存储和实时智能决策等特殊的应急通信指挥需求，进一步提升应急通信的效能。