應(yīng)急通信的研究發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)手段分析

1、信息通信技術(shù)84應(yīng)急通信的研究發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)手段分析摘要介紹應(yīng)急通信的基本概念、內(nèi)涵和特點(diǎn)，闡述應(yīng)急通信的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和采用的技術(shù)手段進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并說(shuō)明應(yīng)急通信的技術(shù)熱點(diǎn)和難點(diǎn)。最后，指出了應(yīng)急通信需要解決的許多技術(shù)之外的問(wèn)題。關(guān)鍵詞應(yīng)急通信；衛(wèi)星通信；集群通信；無(wú)線自組網(wǎng)；異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)王海濤中國(guó)人民解放軍理工大學(xué)南京2100071應(yīng)急通信概述在突如其來(lái)的大型自然災(zāi)害和公共突發(fā)事件面前，常規(guī)的通信手段往往無(wú)法滿

2、足通信需求。應(yīng)急通信正是為應(yīng)對(duì)自然或人為緊急情況而提供的特殊通信機(jī)制，目的是在通信網(wǎng)設(shè)施遭受破壞、性能降級(jí)、異常高話務(wù)量或特殊通信保障任務(wù)情況下，采用非常規(guī)的、多種通信方式組合的技術(shù)手段(有線、無(wú)線、衛(wèi)星、集群通信等)，來(lái)恢復(fù)國(guó)際、國(guó)家、地區(qū)或本地的通信能力，以便使應(yīng)急人員無(wú)論何時(shí)何地、采用何種接入方式，盡可能利用殘存和臨時(shí)部署的通信資源建立通信連接，在應(yīng)急情況下最大限度地保障通信暢通，從而達(dá)到及時(shí)報(bào)告災(zāi)情、實(shí)施緊急救援、降低災(zāi)害損失和

3、保障災(zāi)后重建的目的。顯而易見(jiàn)，應(yīng)急通信為各類緊急情況提供及時(shí)有效的通信保障，是綜合應(yīng)急保障體系的重要組成部分，是搶險(xiǎn)救災(zāi)的生命線[1]。應(yīng)急通信具有時(shí)間和地點(diǎn)不確定性、通信需求不可預(yù)測(cè)性、業(yè)務(wù)緊急性、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建快速性和存在過(guò)程短暫性等特點(diǎn)。應(yīng)急通信是與社會(huì)和技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)的，并且不同機(jī)構(gòu)對(duì)于應(yīng)急通信可能會(huì)有不同的理解。應(yīng)急通信的內(nèi)涵將隨著通信行業(yè)和技術(shù)的發(fā)展不斷發(fā)展變化。首先，必須要明確應(yīng)急通信是公用通信網(wǎng)的重要組成部分，可以視為公網(wǎng)

4、的延伸和補(bǔ)充，而不應(yīng)將應(yīng)急通信與公網(wǎng)隔離開(kāi)來(lái)；另外，應(yīng)急通信既包括應(yīng)急通信技術(shù)手段，也包括應(yīng)急組織管理的方式和方法，是技術(shù)和組織管理的統(tǒng)一。應(yīng)急通信系統(tǒng)承擔(dān)的任務(wù)，總體包含三個(gè)方面[2]:一是平時(shí)為公用通信網(wǎng)提供補(bǔ)充服務(wù)；二是為突發(fā)事件提供通信保障，這也是應(yīng)急通信主要承擔(dān)的任務(wù)職責(zé)；三是戰(zhàn)時(shí)為作戰(zhàn)提供支持。從應(yīng)急任務(wù)的性質(zhì)來(lái)分，應(yīng)急通信活動(dòng)可以分為應(yīng)急服務(wù)和應(yīng)急保障。應(yīng)急服務(wù)主要是指為預(yù)定的重大社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和外交活動(dòng)提供業(yè)務(wù)支撐，而應(yīng)急保

5、障主要是為重大通信事故、突發(fā)公共事件和自然災(zāi)害提供通信保障。2國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀長(zhǎng)期以來(lái)，世界上許多國(guó)家高度重視應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的研究和開(kāi)發(fā)工作，尤其是歐美發(fā)達(dá)國(guó)家和亞洲的日本[3]。美國(guó)從20世紀(jì)70年代就開(kāi)始建設(shè)最低限度應(yīng)急通信網(wǎng)，用于確保美國(guó)當(dāng)局應(yīng)對(duì)緊急事件的指揮調(diào)度。9.11事件之后，美國(guó)投入巨資建設(shè)與因特網(wǎng)物理隔離的政府專網(wǎng)，推行通信優(yōu)先服務(wù)計(jì)劃并利用自由空間光通信(FSO，F(xiàn)reeSpaceOptics)、微波接入全球互操作(W

6、iMAX，WldwideInteroperabilityfMicrowaveAccess)和無(wú)線保真(WiFi，WirelessFidelity)等通信新技術(shù)來(lái)提高應(yīng)急通信保障能力。深受震災(zāi)之苦的日本目前已建立起較為完善的防災(zāi)通信網(wǎng)絡(luò)體系，如中央防災(zāi)無(wú)線網(wǎng)、防災(zāi)互連通信網(wǎng)等。中央防災(zāi)無(wú)線網(wǎng)是日本防災(zāi)通信網(wǎng)的骨架網(wǎng)絡(luò)，由固定通信線路、衛(wèi)星通信線路和移動(dòng)通信線路構(gòu)成。防災(zāi)互連通信網(wǎng)可以在現(xiàn)場(chǎng)迅速連通多個(gè)防災(zāi)救援機(jī)構(gòu)以交換各種現(xiàn)場(chǎng)救災(zāi)信息，從

7、而有效進(jìn)行指揮調(diào)度和搶險(xiǎn)救災(zāi)。與此同時(shí)，國(guó)際上許多標(biāo)準(zhǔn)化組織都在積極從事應(yīng)急通信相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究，如ITUR、ITUT、ETSI和IETF技術(shù)廣角信息通信技術(shù)86多種通信技術(shù)手段的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)事發(fā)的時(shí)間、地點(diǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的受損程度，其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成是不確定的、多樣的和動(dòng)態(tài)變化的，需要解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合互通和通信技術(shù)手段協(xié)調(diào)配合等技術(shù)問(wèn)題。在設(shè)計(jì)應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，很難有一個(gè)統(tǒng)一的、通用的體系架構(gòu)，需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行全盤(pán)考慮，選擇合理的應(yīng)急通信技

8、術(shù)手段，并進(jìn)行有效整合[5]]。一般情況下，首選緊急突發(fā)事件發(fā)生后殘存的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，而后根據(jù)需要部署其他網(wǎng)絡(luò)。1）固定有線通信網(wǎng)能夠提供高速和穩(wěn)定的通信信道，通話費(fèi)用較低，適用于大數(shù)據(jù)量的實(shí)時(shí)傳輸，但是受到線纜的限制，并不是任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都可以使用。2）移動(dòng)通信支持動(dòng)中通，靈活方便，更適合應(yīng)急通信需求，但其覆蓋范圍和所能承載的業(yè)務(wù)有限。3）衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信距離遠(yuǎn)，且不受地面條件的限制，能夠迅速實(shí)現(xiàn)在地面?zhèn)鬏斒侄螣o(wú)法滿足的地域之間的通信

9、，特別在面積大、地面通信線路不發(fā)達(dá)的地區(qū)。但是衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投入大、傳輸速率相對(duì)較低、通話費(fèi)用高，適用于極端情況下的應(yīng)急通信。4）數(shù)字集群系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)組呼、單呼、廣播以及短消息和分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，適用于應(yīng)急指揮調(diào)度。5）隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷普及，其應(yīng)急通信能力逐漸得到人們的認(rèn)可，發(fā)揮著日益重要的作用?；ヂ?lián)網(wǎng)可以提供包括Email、即時(shí)通信、文件傳輸、流媒體在內(nèi)的多種通信服務(wù)，具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、信息傳遞量大、費(fèi)用低廉的優(yōu)點(diǎn)，但是存在緊急突發(fā)事

10、件下容易發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞而不能快速響應(yīng)的問(wèn)題。6）無(wú)線自組網(wǎng)是移動(dòng)通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合的產(chǎn)物，具有網(wǎng)絡(luò)自組織和協(xié)同合作的特征，非常適合在事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)組建應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)協(xié)調(diào)各類人員展開(kāi)救援行動(dòng)和應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。例如，可以通過(guò)在應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)建結(jié)合Adhoc和蜂窩網(wǎng)絡(luò)的混合式網(wǎng)絡(luò)來(lái)提高通信系統(tǒng)的容量、擴(kuò)大覆蓋范圍和改善業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量[6]。再者，可以部署無(wú)線傳感網(wǎng)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控事發(fā)區(qū)域的各種情況并把相關(guān)信息及時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng)人員和上報(bào)指揮中心[7]。同時(shí)應(yīng)當(dāng)

11、指出的是，在實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)線自組網(wǎng)亦有其網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)性強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模受限和服務(wù)質(zhì)量難以保證等先天不足，必須與其他手段配合使用，取長(zhǎng)補(bǔ)短。3.2應(yīng)急通信保障通信需求和技術(shù)選型如上所述，應(yīng)急通信技術(shù)并不是獨(dú)立存在的新技術(shù)，而是很多技術(shù)在應(yīng)急方面的應(yīng)用，各類技術(shù)通過(guò)不同組合滿足不同應(yīng)急通信需求。目前與應(yīng)急通信相關(guān)的技術(shù)包括公眾通信網(wǎng)、數(shù)字集群、無(wú)線傳感器、AdHoc自組織、短波、超短波、微波、視頻會(huì)議和視頻監(jiān)控、安全和加密、定位、衛(wèi)星通信、地理信息

12、系統(tǒng)等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。選擇什么樣的技術(shù)手段與緊急突發(fā)事件的性質(zhì)緊密相關(guān)，并且要考慮通信中斷的原因。一般來(lái)說(shuō)，通信中斷(或阻塞)的原因主要有以下4點(diǎn)[2]。1）通信基礎(chǔ)設(shè)施(如光纜、銅纜、無(wú)線基站、交換設(shè)備、機(jī)房)的損壞，使事發(fā)地區(qū)的通信網(wǎng)絡(luò)特別是與外界的主要通信干線被切斷；2）供電中斷，進(jìn)而導(dǎo)致通信設(shè)施癱瘓；3）交通中斷，使預(yù)先準(zhǔn)備的應(yīng)急通信設(shè)備和人員難以進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)；4）事發(fā)地區(qū)人們的恐慌和其他地區(qū)人們的關(guān)注，即使當(dāng)?shù)赝ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)沒(méi)有受到損壞，

13、也會(huì)由于出現(xiàn)遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)?shù)赝ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)負(fù)荷的呼叫和話務(wù)量而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓，使得緊急的信息難以有效傳遞。從應(yīng)急突發(fā)事件的實(shí)際情況來(lái)看，以上4種原因雖然造成的破壞程度不同，但往往同時(shí)發(fā)生，從而不僅使得事發(fā)地區(qū)原有的通信網(wǎng)絡(luò)癱瘓，同時(shí)使得采用應(yīng)急通信手段緊急恢復(fù)通信也變得相當(dāng)困難，其結(jié)果就是事發(fā)地區(qū)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)無(wú)法恢復(fù)正常通信從而與外界隔絕。根據(jù)上面的分析，在進(jìn)行應(yīng)急通信和災(zāi)害備份通信的設(shè)計(jì)或制定相關(guān)預(yù)案時(shí)，必須慎重考慮中繼、電力、交通以及超負(fù)