應急通信的研究發(fā)展現(xiàn)狀和技術手段分析

1、信息通信技術84應急通信的研究發(fā)展現(xiàn)狀和技術手段分析摘要介紹應急通信的基本概念、內涵和特點，闡述應急通信的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，對應急通信網(wǎng)絡的構建和采用的技術手段進行了系統(tǒng)的分析，并說明應急通信的技術熱點和難點。最后，指出了應急通信需要解決的許多技術之外的問題。關鍵詞應急通信；衛(wèi)星通信；集群通信；無線自組網(wǎng)；異構網(wǎng)絡王海濤中國人民解放軍理工大學南京2100071應急通信概述在突如其來的大型自然災害和公共突發(fā)事件面前，常規(guī)的通信手段往往無法滿

2、足通信需求。應急通信正是為應對自然或人為緊急情況而提供的特殊通信機制，目的是在通信網(wǎng)設施遭受破壞、性能降級、異常高話務量或特殊通信保障任務情況下，采用非常規(guī)的、多種通信方式組合的技術手段(有線、無線、衛(wèi)星、集群通信等)，來恢復國際、國家、地區(qū)或本地的通信能力，以便使應急人員無論何時何地、采用何種接入方式，盡可能利用殘存和臨時部署的通信資源建立通信連接，在應急情況下最大限度地保障通信暢通，從而達到及時報告災情、實施緊急救援、降低災害損失和

3、保障災后重建的目的。顯而易見，應急通信為各類緊急情況提供及時有效的通信保障，是綜合應急保障體系的重要組成部分，是搶險救災的生命線[1]。應急通信具有時間和地點不確定性、通信需求不可預測性、業(yè)務緊急性、網(wǎng)絡構建快速性和存在過程短暫性等特點。應急通信是與社會和技術的發(fā)展息息相關的，并且不同機構對于應急通信可能會有不同的理解。應急通信的內涵將隨著通信行業(yè)和技術的發(fā)展不斷發(fā)展變化。首先，必須要明確應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、的延伸和補充，而不應將應急通信與公網(wǎng)隔離開來；另外，應急通信既包括應急通信技術手段，也包括應急組織管理的方式和方法，是技術和組織管理的統(tǒng)一。應急通信系統(tǒng)承擔的任務，總體包含三個方面[2]:一是平時為公用通信網(wǎng)提供補充服務；二是為突發(fā)事件提供通信保障，這也是應急通信主要承擔的任務職責；三是戰(zhàn)時為作戰(zhàn)提供支持。從應急任務的性質來分，應急通信活動可以分為應急服務和應急保障。應急服務主要是指為預定的重大社會、經(jīng)濟和外交活動提供業(yè)務支撐，而應急保

5、障主要是為重大通信事故、突發(fā)公共事件和自然災害提供通信保障。2國內外研究發(fā)展現(xiàn)狀長期以來，世界上許多國家高度重視應急通信網(wǎng)絡的研究和開發(fā)工作，尤其是歐美發(fā)達國家和亞洲的日本[3]。美國從20世紀70年代就開始建設最低限度應急通信網(wǎng)，用于確保美國當局應對緊急事件的指揮調度。9.11事件之后，美國投入巨資建設與因特網(wǎng)物理隔離的政府專網(wǎng)，推行通信優(yōu)先服務計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)和無線保真(WiFi，WirelessFidelity)等通信新技術來提高應急通信保障能力。深受震災之苦的日本目前已建立起較為完善的防災通信網(wǎng)絡體系，如中央防災無線網(wǎng)、防災互連通信網(wǎng)等。中央防災無線網(wǎng)是日本防災通信網(wǎng)的骨架網(wǎng)絡，由固定通信線路、衛(wèi)星通信線路和移動通信線路構成。防災互連通信網(wǎng)可以在現(xiàn)場迅速連通多個防災救援機構以交換各種現(xiàn)場救災信息，從

7、而有效進行指揮調度和搶險救災。與此同時，國際上許多標準化組織都在積極從事應急通信相關標準的研究，如ITUR、ITUT、ETSI和IETF技術廣角信息通信技術86多種通信技術手段的異構網(wǎng)絡，根據(jù)事發(fā)的時間、地點和基礎設施網(wǎng)絡的受損程度，其網(wǎng)絡構成是不確定的、多樣的和動態(tài)變化的，需要解決異構網(wǎng)絡融合互通和通信技術手段協(xié)調配合等技術問題。在設計應急通信網(wǎng)絡時，很難有一個統(tǒng)一的、通用的體系架構，需要根據(jù)實際需求進行全盤考慮，選擇合理的應急通信技

8、術手段，并進行有效整合[5]]。一般情況下，首選緊急突發(fā)事件發(fā)生后殘存的基礎設施網(wǎng)絡，而后根據(jù)需要部署其他網(wǎng)絡。1）固定有線通信網(wǎng)能夠提供高速和穩(wěn)定的通信信道，通話費用較低，適用于大數(shù)據(jù)量的實時傳輸，但是受到線纜的限制，并不是任何時間、任何地點都可以使用。2）移動通信支持動中通，靈活方便，更適合應急通信需求，但其覆蓋范圍和所能承載的業(yè)務有限。3）衛(wèi)星網(wǎng)絡通信距離遠，且不受地面條件的限制，能夠迅速實現(xiàn)在地面?zhèn)鬏斒侄螣o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)達的地區(qū)。但是衛(wèi)星通信網(wǎng)絡建設投入大、傳輸速率相對較低、通話費用高，適用于極端情況下的應急通信。4）數(shù)字集群系統(tǒng)實現(xiàn)組呼、單呼、廣播以及短消息和分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務，適用于應急指揮調度。5）隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷普及，其應急通信能力逐漸得到人們的認可，發(fā)揮著日益重要的作用?；ヂ?lián)網(wǎng)可以提供包括Email、即時通信、文件傳輸、流媒體在內的多種通信服務，具有網(wǎng)絡覆蓋范圍廣、信息傳遞量大、費用低廉的優(yōu)點，但是存在緊急突發(fā)事

10、件下容易發(fā)生網(wǎng)絡擁塞而不能快速響應的問題。6）無線自組網(wǎng)是移動通信技術和計算機網(wǎng)絡技術融合的產(chǎn)物，具有網(wǎng)絡自組織和協(xié)同合作的特征，非常適合在事發(fā)現(xiàn)場組建應急通信網(wǎng)絡來協(xié)調各類人員展開救援行動和應對突發(fā)事件。例如，可以通過在應急現(xiàn)場構建結合Adhoc和蜂窩網(wǎng)絡的混合式網(wǎng)絡來提高通信系統(tǒng)的容量、擴大覆蓋范圍和改善業(yè)務服務質量[6]。再者，可以部署無線傳感網(wǎng)來實時監(jiān)控事發(fā)區(qū)域的各種情況并把相關信息及時通知現(xiàn)場人員和上報指揮中心[7]。同時應當

11、指出的是，在實際應用中，無線自組網(wǎng)亦有其網(wǎng)絡動態(tài)性強、網(wǎng)絡規(guī)模受限和服務質量難以保證等先天不足，必須與其他手段配合使用，取長補短。3.2應急通信保障通信需求和技術選型如上所述，應急通信技術并不是獨立存在的新技術，而是很多技術在應急方面的應用，各類技術通過不同組合滿足不同應急通信需求。目前與應急通信相關的技術包括公眾通信網(wǎng)、數(shù)字集群、無線傳感器、AdHoc自組織、短波、超短波、微波、視頻會議和視頻監(jiān)控、安全和加密、定位、衛(wèi)星通信、地理信息

12、系統(tǒng)等多個技術領域。選擇什么樣的技術手段與緊急突發(fā)事件的性質緊密相關，并且要考慮通信中斷的原因。一般來說，通信中斷(或阻塞)的原因主要有以下4點[2]。1）通信基礎設施(如光纜、銅纜、無線基站、交換設備、機房)的損壞，使事發(fā)地區(qū)的通信網(wǎng)絡特別是與外界的主要通信干線被切斷；2）供電中斷，進而導致通信設施癱瘓；3）交通中斷，使預先準備的應急通信設備和人員難以進入現(xiàn)場；4）事發(fā)地區(qū)人們的恐慌和其他地區(qū)人們的關注，即使當?shù)赝ㄐ啪W(wǎng)絡沒有受到損壞，

13、也會由于出現(xiàn)遠超過當?shù)赝ㄐ啪W(wǎng)絡設計負荷的呼叫和話務量而導致網(wǎng)絡癱瘓，使得緊急的信息難以有效傳遞。從應急突發(fā)事件的實際情況來看，以上4種原因雖然造成的破壞程度不同，但往往同時發(fā)生，從而不僅使得事發(fā)地區(qū)原有的通信網(wǎng)絡癱瘓，同時使得采用應急通信手段緊急恢復通信也變得相當困難，其結果就是事發(fā)地區(qū)在相當長的時間內無法恢復正常通信從而與外界隔絕。根據(jù)上面的分析，在進行應急通信和災害備份通信的設計或制定相關預案時，必須慎重考慮中繼、電力、交通以及超負