专利名称：无线蜂窝电话和无线局域网应急通信方法及通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无线通信方法及通信装置，特别是一种无线应急通信方法 及通信装置。
背景技术：
地震是对人类安全危害最大的自然灾害之一，而中国地处环太平洋地震带 与欧亚地震带之间，是世界上地震活动最强烈和地震灾害最严重的国家之一。
中国占全球陆地面积的7%, 20世纪全球大陆35%的7.0级以上地震发生在中 国；20世纪地震死亡120万人中中国占59万，居各国之首。按照《国家防震 减突规划(2006—2020年)》，中国大陆大部分地区位于地震烈度VI度以上区域； 50。/。的国土面积位于Vn度以上的地震高烈度区域，包括23个省会城市和2/3的 百万人口以上的大城市(如北京、西安、成都、包头、唐山的地震风险都相对 较大)，地震潜在的威胁巨大。随着全国城市化程度的加快，城镇人口急剧增加， 大地震造成巨大人员与建筑物灾害的风险绝对应该高度重视。
地震等特殊灾害发生后，保障灾区决策机构的应急通信，保证中央、地方 各级政府和指挥机构运转对救臾意义重大。现有条件下，地震等灾害发生后， 灾区供电中断，通常的固网和无线网通信变得极其不可靠，固定电话、手机、 小灵通、互联网等通信中断都不可避免，导致许多地方，尤其是不少人口相对 密集的乡、镇乃至县城成为与世隔绝的"孤岛"，进而致使救灾指挥部门对通信 隔绝地区建筑物倒塌和人口死亡灾情不明，影响了救援工作的开展，影响到政 府的统一部署。
以2008年5月12日四川汶川发生8级特大地震突害为例，该地震导致超 大面积的通信中断，是继年08年初南方水雪灾害后中国通信史上第二次超大 面积的通信中断。灾害发生后，四川、甘肃境内部分地区通信受到严重影响，汶川(与外界信息隔绝超过48小时)等多个县级重灾区通信全面中断。救突 初期，获取信息的主要渠道只有阿坝州政府网站。而阿坝州政府与受突地区联 系的只有靠个別海事卫星电话。地震发生多天后，不少受灾地区的通讯仍然中
断。汶川8级特大地震灾害造成的通信问题，是未能建立能在突后有效的应急 通信系统，导致灾情未能及时判明，部分地区救灾迟滞，损失惨重。同时，地 震发生后，由于基于有线通信的地震监测数据中断，震区地震测震与强震监测 数据无法及时传输或遗失，导致地震发生发展情况与地震灾害影响情况无遥测 数据，影响灾害的快速判定与救灾的科学合理。
地震等巨灾发生后固定网络断绝是直接的，也是必然的，而基于固网上行 的无线通信也会断绝，原因归究于其采用的现有无线通信技术存在的问题
(1) 目前GSM、 CDMA、 WCDMA等无线蜂窝电话通信和无线局域网通 信采用的是无线基站加有线或微波上行的方式，其上行通道由于局限于采用铜 缆、光缆，或者微波，发生严重灾害时，铜缆、光缆和微波站均可能遭受破坏， 任何无线接入设备在常规系统中均无法独立完成接入工作，致使通信无法进行。
(2) 目前在GSM、 CDMA、 WCDMA等无线蜂窝电话通信和无线局域网 通信中，没有对政府应急部门的指挥人员给予特别授权，在发生严重突害或大 型集会过程中，由于所有用户都抢线，会造成通信拥堵，应急指挥信息和重要 通信无法进行，政府的工作被延滞或无法展开。
(3) 目前GSM、 CDMA、 WCDMA等无线蜂窝电话通信要么没有后备电 源，要么后备电源容量不足，后备电源种类有限，不足以应付极端情况的供电 问题。在后面一种情况， 一旦丢失外部电源，后备电源只能短暂供电。目前的 无线局域网通信更没有考虑后备电源问题。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种无线蜂窝电话 和无线局域网应急通信方法及通信装置，解决了应急情况下无线用户进行通信 的问题。本发明的技术解决方案是
无线蜂窝电话和无线局域网应急通信方法，包括以下步骤 (1 )正常情况下通信系统处于常规通信模式，若通信系统检测到常规通信 链路出现故障时，则将通信系统切换到应急通信模式；若通信系统检测到常^见 通信链路故障消除时，则将通信系统切回到常MJt信^^式；
(2 )正常情况下通信系统处于常规通信模式，若授权用户启动应急通信模 式，则通信系统切换到应急通信模式；若授权用户关闭应急通信模式，则通信 系统切换到常规通信模式；
(3 )正常情况下通信系统由外接电源供电，若通信系统^^测到外接电源出 现故障时，则将通信系统切换到备用电源；若通信系统才全测到外接电源故障恢 复时，则将通信系统切回到外接电源。
所述通信系统能够对用户进行特别授权管理，所述通信系统切换到应急通 信模式后，通信系统优先对授权用户或只对授权用户开放通信业务。
所述步骤(1 )中通信模式进行切换的过程为若通信系统检测到常规通信 上行链路出现故障时，则将通信上行链路自动或人工切换到卫星通信链路，进 入应急通信模式；若通信系统检测到常规通信上行链路故障消除时，则将通信 上行链路切回到常规通信链路，进入正常通信模式。
所述卫星通信链路能够对通话次数、通话时长进行设置。
所述通信系统定期对备用的卫星通信链路进行自动检测。检测过程为通 信系统定期向卫星发射测试信息，所述测试信息经由卫星返回地面，所述通信 系统对返回的测试信息进行解读；若返回的测试信息与发出的测试信息一致， 则判断卫星通信链路正常；否则，若返回的测试信息与发出的测试信息不一致， 则判断卫星通信链路出现故障，发出故障检修信息。
所述步骤(3)中供电电源进行切换的过程为若通信系统才全测到外接电源 出现故障时，则将通信系统自动或人工切换到备用电源；若通信系统检测到外 接电源故障恢复时，则将通信系统自动或人工切回到外接电源。所述通信系统对用户进行特别授权管理为在数据库中预先设定授权用户； 所述通信系统切换到应急通信模式后，仅对数据库中预先设定的授权用户开放 通信业务或优先对授权用户开放通信业务；所述授权用户为无线蜂窝电话用户 时，通过将无线蜂窝电话用户的SIM卡与所述通信系统的数据库比对进行授权 用户身份认证，所述授权用户为无线局域网用户时，通过用户名和密码进行授 权用户认证或者根据MAC地址进行授权用户认证。
无线蜂窝电话和无线局域网应急通信装置，包括
无线用户用于向无线接入设备提出无线接入请求；
无线接入设备判断接收无线用户提出的无线接入请求，由通信控制模块 控制其通信；
通信控制模块用于检测通信链路是否出现故障，控制通信模式间的切换， 并控制无线接入设备的通信以及卫星通信设备的通信；
卫星通信设备由通信控制模块控制，用于接通无线接入设备与卫星之间 的通4言；
卫星负责接通无线接入请求之目的地；
电源控制模块用于检测外接电源是否出现故障，控制通信系统电源间的 切换；
以及备用电源。
所述备用电源为蓄电池、太阳能电池、发电机、不间断电源UPS中的任一 种或者任几种的组合。
本发明与现有技术相比具有如下优点 (1 )本发明通过在通信系统中增加应急通信模式，使通信系统包括常规通 信模式和应急通信模式两种模式，正常情况下通信系统处于常规通信模式，应 急情况下通信系统处于应急通信模式；相比目前的通信系统，能够在灾情突发 等应急情况下及时与外界联系，保持信息畅通。在无线蜂窝电话通信和无线局 域网通信的正常上行链路遭到破坏时，启用备用的卫星通信链路作为上行链路，而现有的无线蜂窝电话通信和无线局域网不具备该功能。
(2 )本发明允许给用户临时或永久特别授权，优先对授权用户或只对授权 用户开放通信业务，在信道拥挤(如大型集会)或启用卫星通信链路时，只接 入授权用户，或优先接入授权用户，从而保障了特殊情况下授权用户的通信需 求。而目前的无线蜂窝电话通信和无线局域网不具备此功能。
(3)本发明采用备用的卫星通信链路和超长(三天以上)备用电源，能够在 较长的时间内保证授权用户的应急通信需求，避免出现通信孤岛现象。在无线 蜂窝电话通信和无线局域网通信的外接电源遭到破坏时，自动启用备用的发电 机组、太阳能电池或蓄电池等作为电源，而现有的无线蜂窝电话通信和无线局 域网接入系统不具备超长供电功能。
(4 )本发明能够对备用的卫星通信链路进行定时自动检测，保障了应急状 态下卫星通信链路的畅通。
图1为本发明实施例的无线蜂窝电话和无线局域网应急通信装置示意图； 图2为本发明实施例的无线蜂窝电话和无线局域网应急通信无线接入流程
图3为本发明实施例的应急供电示意图。
具体实施例方式
以下将结合附图对本发明的实施例进行说明。 无线蜂窝电话和无线局域网应急通信方法包括如下步骤 (1 )正常情况下通信系统处于常规通信模式(如通过光缆、铜缆、微波等
通信)，若检测到常规通信链路出现故障时(如破环性地震)，则将通信系统切
换到应急通信模式；若检测到常规通信链路故障消除时，则将通信系统切回到
常规通信模式。
所述常规通信上行链路的故障检测方法为上行通信链路的故障包括通信 信息完整性、通信中断等多种情况，若通信系统发现操作维护链路中的相关信令出现断链告警，那么就判断上行通信链路出现了中断故障，将通信系统自动 切换为应急通信模式或通知授权用户将其切换为应急通信模式。当通信系统判 断上行通信链路中断故障消除后，将通信系统自动切换或通知授权用户人工切 换为常规通信模式。
(2 )通信系统定期对备用的卫星通信链路进行自动检测。
通信系统定期对备用的卫星通信链路进行自动检测为定期向卫星发射测 试信息，所述测试信息经由卫星返回地面，所述通信系统对返回的测试信息进 行解读；若返回的测试信息与发出的测试信息一致，则判断卫星通信链路正常； 否则，若返回的测试信息与发出的测试信息不一致，则判断卫星通信链路出现 故障，发出故障斥全^^信息。
所述通信系统卫星通信链路在的数据库中能够对通话次数、通话时长进行 设置。
(3 )正常情况下通信系统处于常规通信模式，若授权用户启动应急通信模 式，则通信系统切换到应急通信模式；若授权用户关闭应急通信模式，则通信 系统切换到常规通信^^莫式。
通信系统对用户进行特别授权管理，所述通信系统切换到应急通信模式后， 优先对授权用户或只对授权用户开放通信业务。
所述通信系统对用户进行特别授权管理为在通信系统的数据库中预先输 入授权用户信息；在应急通信模式下，通信控制模块将接收到的通信请求与数 据库预先设定的授权用户信息进行比对，若属于授权用户发出的通信请求，则 保障该用户的通信需求，其具体管理方式类似于预付费手机(有话费则服务， 无话费则强制中断通话，不同的是避免有线系统的失效，授权数据均存于无线 接入站通信控制模块中)。所述授权用户为无线蜂窝电话用户时，通过将无线蜂 窝电话用户的SIM卡与所述通信系统的数据库比对进行授权用户身份认证，所 述授权用户为无线局域网用户时，通过用户名和密码等进行授权用户认证。 (4)正常情况下通信系统由外接电源供电，若检测到外接电源出现故障时，则将通信系统切换到备用电源；若检测到外接电源故障恢复时，则将通信系统
切回到外接电源。
无线蜂窝电话和无线局域网应急通信装置如图1所示。该通信装置包括无
线用户(蜂窝电话、无线上网设备)、无线接入设备(基站天线、无线宽带WIFI 天线、蜂窝电话系统、路由器或其它以太网络设备)、通信控制模块、卫星通信 设备、卫星、电源控制才莫块和备用电源。无线用户用于向无线接入设备提出无 线接入请求；无线接入设备判断接收无线用户提出的无线接入请求，由通信控 制模块控制其通信；通信控制模块用于检测通信链路是否出现故障，控制通信 模式间的切换，并控制无线接入设备的通信以及卫星通信设备的通信；卫星通 信设备由通信控制模块控制，用于接通无线接入设备与卫星之间的通信；卫星 负责接通无线接入请求之目的地或地面中继站，本实施例中卫星采用中卫1号 (具备通信功能的卫星都可，如海事卫星、铱星等)；电源控制模块用于检测外 接电源是否出现故障，控制通信系统电源间的切换；备用电源具有超长延时性 能，能够支持通信系统工作3天以上。
所述常规通信链路为光缆、铜缆或微波通信链路，所述应急卫星通信链路 包括卫星通信设备和卫星。本实施例中卫星通信设备采用德国ND SatCom公 司生产的SkyWAN IDU 7000 SERIES (其它公司的类似功能产品也可)，信 号接口可以采用E1/T1 (G.703)/ISDN BRI for voice/data / PRI或双以太网接 口 。
通信控制模块控制该通信系统上行通信链路的倒换，电源控制模块控制该 通信系统电源的倒换，基站天线负责接入无线蜂窝电话，WIFI天线负责接入无 线局域网用户，蜂窝电话系统对第二代通信系统通常包括基站、基站控制器等 为无线蜂窝电话提供服务的部分，路由器或其它以太网络设备为无线局域网用 户提供服务，UPS将蓄电池直流逆变为交流，蓄电池监控监测蓄电池工作状态， 太阳能控制器将太阳能电池输出的电能存储到蓄电池。
当通信控制模块检测到常规通信链路出现故障时，无线用户向无线接入设备提出无线接入请求，所述无线接入设备接收到无线接入请求后，判断所述无 线用户是否为授权用户，若是，则无线接入设备接收无线接入请求，通过卫星 通信设备连接卫星，由所述卫星接通无线接入请求之目的地或经地面中继站转
接到目的地；若不是，则无线接入设备拒绝无线接入请求；当通信控制模块检 测到常规通信链路故障消除时，将通信系统切回到常规通信模式。接入流程如 图2所示。
通信控制模块定期对由卫星通信设备和卫星构成的卫星通信链路进行自动 检测在通信控制模块中编制定期检测程序，所述通信控制模块每天(如每天 9点)向卫星发射链路测试信息，所述测试信息经由卫星返回地面，所述通信 系统对返回的测试信息进行解读；若返回的测试信息与发出的测试信息一致， 则判断卫星通信链路正常；否则，若返回的测试信息与发出的测试信息不一致， 则判断卫星通信链路出现故障，发出故障4全修信息。
当电源控制模块检测到外接电源出现故障时，将通信系统切换到备用电源； 当电源控制模块检测到外接电源故障恢复时，将通信系统切回到外接电源。
所述电源故障的检测方法为电源控制模块在检测到外接电源跌落到一定 程度时(如市电低于200V,不能支持系统正常工作时)，即认为外接电源发生 故障，实现电源无缝自动切换；电源控制模块在检测到外接电源在一段时间内 电压升到一定程度时，即认为外接电源恢复，自动切回外接电源(类似于在线 式UPS，但可实现对太阳錄、发电机等多种电源模式的管理，且可以与中央控 制系统交换数据和实现人工干预)。
如图3所示，本实施例的备用电源为蓄电池组、太阳能电池板、发电机组 以及不间断电源UPS的组合(备用电源也可以是蓄电池、太阳能电池、发电机、 不间断电源UPS中的任一种)。所述蓄电池组由蓄电池监控器控制，所述太阳 能电池板由太阳能控制器控制。太阳能电池板采用无锡尚德电力公司生产的 STP175S-24/Ab-1， UPS采用艾默生网络能源有限公司生产的Hipulse。
实践中，电源控制模块和通信控制模块可以是一个独立的设备，该设备包括硬件或者软件，也可以是无线蜂窝电话通信和无线局域网通信装置的 一块板 卡，或者仅仅是一段软件程序。
以县、大的乡镇或者以一定的平均人口 (如10万人)为单位，建立一个 基于固网与卫星双模通信的无线蜂窝电话和无线局域网应急通信系统，该系统 在应急状态下能自动切换成可以独立承担接入工作的卫星通信模式，保障区域 内应急指挥领导成员在灾情突发后能迅速使用手机通过卫星通道联系外界和互 相联系，及时报告灾情，有利于上级抗灾救灾部门统一部署，避免造成大的通
信"孤岛"(如5.12地震后的汶川县城)。该系统在外接供电断绝后备用电源至 少能支持三天。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知技术。 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，
均仍属本发明的保护范围。
权利要求
1、无线蜂窝电话和无线局域网应急通信方法，其特征在于包括以下步骤(1)正常情况下通信系统处于常规通信模式，若通信系统检测到常规通信链路出现故障，则将通信系统切换到应急通信模式；若通信系统检测到常规通信链路故障消除，则将通信系统切回到常规通信模式；(2)正常情况下通信系统处于常规通信模式，若授权用户启动应急通信模式，则通信系统切换到应急通信模式；若授权用户关闭应急通信模式，则通信系统切换到常规通信模式；(3)正常情况下通信系统由外接电源供电，若通信系统检测到外接电源出现故障，则将通信系统切换到备用电源；若通信系统检测到外接电源故障恢复，则将通信系统切回到外接电源。
2、 根据权利要求1所述的无线蜂窝电话和无线局域网应急通信方法，其 特征在于所述通信系统能够对用户进行特别授权管理，所述通信系统切换到 应急通信模式后，通信系统优先对授权用户或只对授权用户开放通信业务。
3、 根据权利要求1所述的无线蜂窝电话和无线局域网应急通信方法，其 特征在于所述步骤(1 )中通信模式进行切换的过程为若通信系统检测到常 规通信上行链路出现故障时，则将通信上行链路自动或人工切换到卫星通信链 路，进入应急通信模式；若通信系统检测到常规通信上行链路故障消除时，则 将通信上行链路切回到常规通信链路，进入常规通信模式。
4、 根据权利要求3所述的无线蜂窝电话和无线局域网应急通信方法，其 特征在于所述卫星通信链路能够对通话次数、通话时长进行设置。
5、 根据权利要求3或4所述的无线蜂窝电话和无线局域网应急通信方法， 其特征在于所述通信系统定期对备用的卫星通信链路进行自动检测。
6、 根据权利要求5所述的无线蜂窝电话和无线局域网应急通信方法，其 特征在于其检测过程为所述通信系统定期向卫星发射测试信息，所述测试信息经由卫星返回地面，所述通信系统对返回的测试信息进行解读；若返回的测试信息与发出的测试信息一致，则判断卫星通信链路正常；否则，若返回的 测试信息与发出的测试信息不一致，则判断卫星通信链路出现故障，发出故障 检修信息。
7、 根据权利要求1所述的无线蜂窝电话和无线局域网应急通信方法，其 特征在于所述步骤(3)中供电电源进行切换的过程为若通信系统检测到外 接电源出现故障时，则将通信系统自动或人工切换到备用电源；若通信系统检 测到外接电源故障恢复时，则将通信系统自动或人工切回到外接电源。
8、 根据权利要求2所述的无线蜂窝电话和无线局域网应急通信方法，其 特征在于所述通信系统对用户进行特别授权管理为在数据库中预先设定授 权用户；所述通信系统切换到应急通信模式后，仅对数据库中预先设定的授权 用户开放通信业务或优先对授权用户开放通信业务；所述授权用户为无线蜂窝 电话用户时，通过将无线蜂窝电话用户的SIM卡与所述通信系统的数据库比对 进行授权用户身份认证，所述授权用户为无线局域网用户时，通过用户名和密 码进行授权用户认证，或者根据MAC地址进行授权用户认证。
9、 无线蜂窝电话和无线局域网应急通信装置，其特征在于包括 无线用户用于向无线接入设备提出无线接入请求；无线接入设备判断接收无线用户提出的无线接入请求，由通信控制模块 控制其通信；通信控制模块用于检测通信链路是否出现故障，控制通信模式间的切换， 并控制无线接入设备的通信以及卫星通信设备的通信；卫星通信设备由通信控制模块控制，用于接通无线接入设备与卫星之间 的通信；卫星负责接通无线接入请求之目的地；电源控制模块用于检测外接电源是否出现故障，控制通信系统电源间的 切换；以及备用电源。
10、根据权利要求1所述的无线蜂窝电话和无线局域网应急通信装置，其特征在于所述备用电源为蓄电池、太阳能电池、发电机、不间断电源UPS中 的任一种或者任几种的组合。
全文摘要
本发明涉及一种无线蜂窝电话和无线局域网应急通信方法及通信装置，该通信方法包括以下步骤(1)正常情况下通信系统处于常规通信模式，若通信系统检测到常规通信链路出现故障，则将通信系统切换到应急通信模式；若通信系统检测到常规通信链路故障消除，则将通信系统切回到常规通信模式；(2)正常情况下通信系统处于常规通信模式，若授权用户启动应急通信模式，则通信系统切换到应急通信模式；若授权用户关闭应急通信模式，则通信系统切换到常规通信模式；(3)正常情况下通信系统由外接电源供电，若外接电源出现故障，则将通信系统切换到备用电源；若外接电源故障恢复，则将通信系统切回到外接电源。本发明解决了应急情况下无线用户进行通信的问题。
文档编号H04W12/06GK101527897SQ20091013233
公开日2009年9月9日 申请日期2009年3月25日 优先权日2009年3月25日
发明者杰 曾, 柯 曾, 李长伟, 静 杨 申请人:曾 杰;曾 柯;李长伟;杨 静