我国短波应急通信用频与监测研究
王心尘，陈晓丽，叶淋美（国家无线电监测中心福建监测站，厦门 361004）
摘要：本文在调研美国应急通信的基础上，设计了我国短波应急通信的用频方法和审批流程，通过实验验证了我国短波
监测网对应急用频监测能力，结果表明本文所提出的应急通信频率管理方案对提高我国应急通信能力具备一定的实用性。关键词：短波应急通信；授权用频；监测d o I：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2019.02.021
中图分类号：TN98 文献标示码：A 文章编码：1672-7274（2019）02-0068-04
1 引言
短波应急通信能在基础通信设施损坏的情况下，利用低成本手段保证长距离的通信，对幅员辽阔的我国而言具有很高的战略价值[1]。随着我国科
学技术水平的不断提升和“一带一路”国家战略的持续推进，加强短波应急通信的实施，提升应急通信能力对我国国防建设、应急救援、抢险救灾等工作意义重大。
然而，当前我国短波应急通信的规划、实施及监管上均存在不足[2]，短波应急用户对频率的指配
流程缺乏了解，违规用频较多。无线电管理部门则对用户需求了解不足，对用频情况也缺乏监测和跟踪。因此，有必要参考国外发达国家的成熟做法，进一步整合和优化我国短波应急通信的用频。
2 美国短波应急通信调研
2.1 用频规划《美国频率划分规定》对应急通信的频率分配符合ITU的频率规划，其中短波应急用频包括阿拉斯加应急通信（载波频率5167.5khz，工作频率5168.9khz）和美国本土应急通信（1336013410khz）。
《联邦战略频谱计划》是基于15个联邦部门的频谱计划撰写的无线电使用情况报告。报告中提及了大量美国政府部门的应急通信情况及需求，其中
短波应急通信应用情况如表1所示[3]。此外，美国也在积极探索更灵活的应急频率指配方法，以取代低效的行政命令指配方式，如1997
年，美国联邦通信委员会（FCC）通过行政命令取消了20个分立的无线电服务，而将频率重新整理为“公共安全池”（the Public Safety Pool）及“工业/商业
池”（the Industrial/business Pool），从而提升了频率的使用效率。
2.2 短波应急通信项目
美国典型的短波应急通信项目包括SHARES短波无线电项目、FEMA全国无线电系统以及华盛
顿州的短波应急项目[4]。
SHARES短波无线电项目（以下简称SHARES）由国土安全部国家通信协调中心（NCC）管理，项目提供了常规通信方式（如固定电话或蜂窝通信）失效时，利用短波无线电资源传输关键信息、开展协调工作的方案。SHARES覆盖了全美50个州、哥伦比亚特区以及少数海外区域的104个联邦、州和工业组织，超过1400个短波基站，包含近500个应急计划和响应个人，提供200个可用的短波信道。成员自愿
参与并提供24小时服务，发送消息无优先等级。用频方面，每个SHARES操作事件最多有4个协调频率可用，频率将从国防部授权的频率中选择，并通过“应急准备通知”进行通知。
FEMA全国无线电系统（简称FNARS ）是全国性的短波自动链路建立（ ALE ）网络，可以通过语音、电话和电子邮件等方式直接从灾区感知实时态势支持决策，是联邦、州和地区各级政府准
备或响应国家安全和应急准备（NS/EP ）事件的主要非保密连续性通信方案。FNARS由国家无线电网络（NRN ）、区域无线电网络（ RRN ）和国家
紧急协调网络（NECN ）三个网络组成（图1），包含120多个固定、移动和可搬移的短波无线电台，在80多个地点开展业务，包括山地气象应急行动中心（MWEOC ）以及州和地区国家紧急行动中心（EOC）。用频方面， FNARS可以为联邦、民用和
爱好者提供短波无线电系统接口、支持紧急警报系
统（EAS）主要入口以及提供短波应急频率。
区域应用方面，“有效使用无线电的国家紧急通
信短波网络”（SECURE）是华盛顿州州内使用的二级紧急备用通信网络。网络在8个离散短波频率上工作，可根据需要建立国家紧急行动中心（EOC）与
固定、移动短波电台之间的点对点通信。华盛顿国
民警卫队运行STARC网（STARC Net）短波系统，
主要用于总部、默里营和陆军/空中国民警卫队的军械库/电台的州内紧急通信，系统也具备与其他国民警卫队进行跨州通信的能力。
从上述调研可知，美国短波应急通信主要通过各联邦部门主持的短波应急项目进行，项目既有跨行业、覆盖全国的大项目，也有行业内、跨区域的小应用，频率使用数量有上限，无线电管理和监测部门则定期跟进和沟通，保证了短波应急通信的有序高效。
3 授权用频方式设计
当前，我国的短波应急用频仍主要采用传统的行政指配方式，应急单位的登记情况较差，频率使用效率偏低，不利于应急通信工作的开展及应急信息的高效传递。因此，无线电管理部门应当重视短波应急频率指配方式的优化。
调研显示，区域内同行业的用频相对一致，如福建的短波应急台和渔业部门均使用相似的频率，整合的难度相对较小。因此可以借鉴发达国家做法，按区域（如省）整合相似用途的无线电频率资源，并根据不同用户的类别，采取更灵活的授权用频方式来进行频率指配。设计的基本流程如图2所示。
首先对区域的频率资源进行回收整合，并依托回收频率资源构建区域应急频率资源池（见图3），频率由区域各应急部门获批的频率组成，军方及其他独立管理的用户，如人民防空办公室等，可在无线电管理机构独立备案。
接下来进行区域应急用户分级。区域应急用户可分为两级，第一级包含直接承担应急任务的用户
（如各地短波应急台、机动通信局等）、国际常规的应急用户（如航空、水上应急及机场等）以及区域需求强烈的应急单位（如地震多发地区可将地震局纳入本级），第二级用户则为一般应急单位。第一级应急级用户可通过“专用频率”授权方式开展工作，国家无线电管理机构将根据实际情况分配频率并设置数量上限（如6个），并由无线电监测部门跟进和用频指导。第二级用户则可根据需求进行“共用频率”或“专用频率”用频申请。其中“共用频率”用户可在“应急频率资源池”中按需选择频率，并按照“先到先得”的方式使用频率（无保护），而无线电监测部门则通过监测频率的使用情况制定及优化用频规则；“专用频率”用户则可以通过申请获得单独频率授权，无线电监测部门将定期监测和评价频率使用情况。值得注意的是，由于短波通信受到季节、昼夜、地域及太阳黑子等因素的影响明显，无线电监测部门应根据上述信息加强实验测试，定期发布频率使用指南，以提升应急通信的质量。
无线电管理部门对频率池的审批管理流程设计如图4所示。通过该流程，无线电管理部门能更深入地介入和支撑应急用户的工作，全面提升区域的短波应急保障能力。
4 监测能力验证
根据实际，对短波应急通信项目监测指标设计如表2所示。
值得一提的是，第三节设计的授权用频方式中包含“共用频率”方式（即多用户共用频率以实现应急信息的快速传递和上报），这对现有短波监测网的区分同频监测的能力构成了新的挑战。考虑到业余无线电爱好者在紧急事件，如汶川地震、台湾地震发生时，主动使用业余频段传递信息，且国内
短波业余电台的工作频段符合ITU规定，频率由国
内外用户共享并轮流占用，发送信息也有相应的规范，其工作方式与“共用频率”方式类似。因此，我们以业余频段为工作对象，通过实测验证“频率共用”方式的工作效果，间接测试全国短波监测网对应急通信用频的监测能力及指标设计的合理性。
我们利用全国短波监测网EM510与G33DDC
设备进行监测和数据采集，并利用一体化平台“占用
度时间连续性”功能进行频率的全天24小时的占用
度分析，重点测试了业余频率的工作情况。
从监测情况来看，业余台站泛分布于河南、湖北、湖南、江苏、福建及广东等区域，用频符合我国频率划分规定要求，多个用户共享同一频率进行通联，呼叫应答基本按照通用制式进行，单用户占用的时间通常不超过10秒，信息传递快速有效，验证了基于同频率、同信息模板的“频率共用”方式开展短波应急通信工作的有效性。
从全国短波监测网的监测能力和指标设计上看，各站监听链路对信号的监测及录音效果良好，指标设计合理，频率、工作时长等均能通过设计指
标呈现。图4为“占用度时间连续性”功能分析结果。
如图所示，分析结果按小时呈现，其中横轴为日期，纵轴为时间，统计结果（某天某时的占用度）以颜色及数值形式体现。由图上可知，9月10日0时至14时的测试频率占用情况较低（1%~2%），这也是由业余通信的特点所决定的。
但当测试频段出现异常干扰的信号时，频率的占用度也出现异常。如7050khz频率9月10日傍晚18点至19点出现异常信号占用，影响了业余用户的正常通联，对应时刻的频率占用度也呈现异常（见图5，相应时刻的频率占用度为17%，明显高于正常工作的2%）。上述实验证明，全国短波监测网已初步具备对国内短波应急用频的监测能力。而随着更高效的频率指配方式的应用以及监测方法的完善，全国短波监测网对短波应急通信的监测能力也将不断提升。
5 结束语
短波应急通信以其抗毁性、长距离等特点被欧美发达国家所重视，而目前我国的短波应急通信用频仍不规范，频率使用效率偏低。本文从美国短波应急通信用频调研入手，提出整合区域短波应急频率资源，采用授权用频的方法开展短波应急用频指配工作，同时通过实验初步验证了全国短波监测网的监测能力。■
参考文献
[1] 王心尘，薛珂，叶淋美．全国短波监测网发展思路浅析[J]．数字通信
世界，2015(10).
[2] 赵静，于淦．短波应急通信体系应用现状分析及其改善方法探讨[J]．
中国无线电，2016(9).
[3] Federal Strategic Spectrum Plan[r]. FCC. 2008.
[4] 姚国章，韩玲华，陈建明．美国应急通信管理体系的建设与发展[J]．
中国应急管理，2012(12).