應急通信的發(fā)展現(xiàn)狀和技術手段分析

1、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，在公眾通信網(wǎng)設施遭受破壞、性能降低、話務量突增的情況下，采用非常規(guī)的、多種通信手段組合的方式來恢復通信能力。由此可見，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)絡構建快速性和過程短暫性等特點。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，更是搶險救災的生命線。

應急通信與社會、技術的發(fā)展息息相關，其內涵隨著通信行業(yè)和技術的發(fā)展而不斷變化。第一，應急通信是公眾通信網(wǎng)的重要組成部分，可被視為公眾網(wǎng)的延伸和補充。第二，應急通信既包括應急通信技術手段，也包括應急組織管理方式，是技術和組織管理的統(tǒng)一。從任務內容角度來看，應急通信系統(tǒng)承擔兩類任務，一是平時為公眾通信網(wǎng)提供補充服務；二是為突發(fā)事件提供通信保障。從任務的性質來分，應急通信可以分為應急服務和應急保障。應急服務主要是指為重大活動提供通信支撐，而應急保障主要是為重大通信事故、突發(fā)事件和自然災害事件提供通信保障。

2 應急通信的發(fā)展現(xiàn)狀

在國際上，許多國家非常重視應急通信網(wǎng)絡的研究和開發(fā)工作，特別是歐美發(fā)達國家和亞洲的日本。美國從20世紀70年代開始建設應急通信網(wǎng)，目的是為了滿足美國政府對于緊急事件的指揮調度需求。“9·11事件”之后，美國更是投入巨資建設與互聯(lián)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（Free Space Optics, FSO）、WiMAX和Wi-Fi等技術來提高應急通信保障能力。

目前，日本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)、防災互聯(lián)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。防災互聯(lián)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，從而有效進行指揮調度和搶險救災。

此外，國際上許多標準化組織（例如ITU-R、ITU-T、ETSI和IETF等）也在積極推進應急通信標準的研究。ITU-R主要從預警和減災的角度對應急通信展開研究，包括利用固定衛(wèi)星、無線電廣播、移動定位等向公眾提供應急業(yè)務、預警信息和減災服務；ITU-T從開展國際緊急呼叫以及增強網(wǎng)絡支持能力等方面進行研究，主要包括緊急通信業(yè)務（Emergency Telecommunications Service, ETS）和減災通信業(yè)務（Telecommunication for Disaster Relief, TDR）兩大領域；ETSI主要關注緊急情況下組織之間以及組織和個人之間的通信需求；IETF對應急通信的研究涵蓋通信服務需求、網(wǎng)絡架構和協(xié)議等多個方面。

我國應急通信的發(fā)展大致可以分成3個階段。第一個階段是1998年以前，第二個階段是1998年到2003年，第三個階段是2003年到2008 年。我國在2004年正式啟動應急通信相關標準的研究工作，內容涉及應急通信綜合體系和標準、公眾通信網(wǎng)支持應急通信的要求、緊急特種業(yè)務呼叫等。與此同時，國內許多企業(yè)也在積極研發(fā)應急通信相關產品，如中興的GT800、華為的GOTA和中科院浩瀚迅無線技術公司的MiWAVE等。

總的來說，當前我國的應急通信保障方面的研究工作可以歸納為以下幾類：一是充分挖掘現(xiàn)有通信和網(wǎng)絡基礎設施的潛能，通過增強網(wǎng)絡自愈和故障恢復能力來提升其應急通信保障能力；二是針對現(xiàn)有應急通信系統(tǒng)缺乏有效的統(tǒng)一調度和指揮的情況，考慮如何實現(xiàn)跨部門、跨系統(tǒng)的指揮調度平臺，使各個專網(wǎng)之間以及專網(wǎng)與公網(wǎng)之間實現(xiàn)互聯(lián)互通；三是針對一些部門的應急通信系統(tǒng)不支持視頻、圖像等寬帶多媒體業(yè)務的問題，引入寬帶無線接入技術；四是針對各專用應急通信系統(tǒng)缺少統(tǒng)一規(guī)劃和互通標準的情況，啟動應急通信相關標準的制定工作；五是研究應急通信資源的有效布局和調配問題，如優(yōu)化通信基站的選址和頻道分配來滿足應急區(qū)域的通信覆蓋要求。

近年來，我國應急通信研究重點圍繞公眾通信網(wǎng)支持應急通信來展開，對于現(xiàn)有的固定和移動通信網(wǎng)，主要研究公眾到政府、政府到公眾的應急通信業(yè)務要求和網(wǎng)絡能力要求，包括定位、就近接入、電力供應、基站協(xié)同、消息源標志等，除此之外研究在互聯(lián)網(wǎng)上支持緊急呼叫，包括用戶終端位置上報、用戶終端位置獲取、路由尋址等關鍵環(huán)節(jié)。這些研究工作有效推動了國內應急通信系統(tǒng)和相關平臺的發(fā)展，增強了各種應急突發(fā)情況下的通信保障能力。雖然我國的應急通信保障體系建設有了很大發(fā)展，但是依然存在技術體制落后、資金投入不足等問題，與應急通信的實際要求還有較大差距。此外，應急通信保障的研究工作大都沒有充分關注和利用無線自組網(wǎng)技術，也沒有考慮融合多種通信技術手段來提供全方位、可靠的應急通信保障，而是過多強調發(fā)展集群通信、短波無線通信和衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

3、應急通信網(wǎng)絡的組成和技術手段分析

3.1 應急通信網(wǎng)絡的構成

一般地，應急通信網(wǎng)絡會使用現(xiàn)有的固定有線網(wǎng)、蜂窩移動網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等公眾通信網(wǎng)絡，也會用到集群、衛(wèi)星、短波等專用通信網(wǎng)絡，廣播、電視、報紙等公眾傳媒網(wǎng)絡以及傳感網(wǎng)、Ad Hoc網(wǎng)絡等現(xiàn)場監(jiān)控和救援網(wǎng)絡。專網(wǎng)在應急通信中基本用于指揮調度，而公網(wǎng)一般用于公眾報警、公眾之間的交流以及政府對公眾的通知等。也就是說，應急通信網(wǎng)絡是一種涉及多種通信技術手段的異構網(wǎng)絡，其網(wǎng)絡構成是多樣的和動態(tài)變化的。

因此，設計應急通信網(wǎng)絡很難有一個統(tǒng)一的、完美的體系架構，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術手段，并進行有效整合。一般情況下，首先以應急突發(fā)事件后的“殘留”設施網(wǎng)絡為基礎，然后根據(jù)需要部署其他網(wǎng)絡。

我們可以對常見的通信手段進行比較。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。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。衛(wèi)星網(wǎng)絡通信距離遠，且不受地面條件的限制，能夠快速實現(xiàn)在地面?zhèn)鬏斒侄螣o法滿足的地點之間的通信。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，僅適用于極端情況下的應急通信。數(shù)字集群系統(tǒng)可以實現(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。此外，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)揮著重要作用。互聯(lián)網(wǎng)可以提供包括E-mail、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，但是突發(fā)情況下容易出現(xiàn)網(wǎng)絡擁塞現(xiàn)象。無線自組網(wǎng)是移動通信技術和計算機網(wǎng)絡技術融合的產物，具有網(wǎng)絡自組織和協(xié)同合作特征，非常適合組建應急通信網(wǎng)絡來協(xié)調各類人員展開救援行動和應對突發(fā)事件。無線自組網(wǎng)的典型實例包括Ad Hoc網(wǎng)絡、無線傳感網(wǎng)和Mesh網(wǎng)絡，它們具有鮮明的技術特色和應用領域，在應急通信場合均能發(fā)揮重要作用。這些無線自組網(wǎng)技術的有機融合必將大大加強應急突發(fā)場合下的通信保障能力。