我國應急網絡通訊系統發展狀況分析

盛　安

（廣東省陽江市氣象局氣象臺，廣東　陽江　529500）

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我國應急網絡通訊系統發展狀況分析

盛安

（廣東省陽江市氣象局氣象臺，廣東陽江529500）

摘要：文本介紹了應急網絡通訊系統的組成和特點，并對網絡應急通訊系統的結構體系設計進行闡述。對構成應急網絡通訊系統中的關鍵技術進行分析，總結不同技術的優缺點，對未來我國發展應急網絡通訊系統提出技術參考依據，為解決重大自然災害和公共安全時間的應急通訊網絡系統的構建提供參考依據。

關鍵詞：應急網絡通訊；自然災害；體系結構設計；關鍵技術

隨著社會的發展、科技的進步，人類戰勝自然的能力越來越強大。但是，隨著自然環境的不斷變化，近些年頻發的自然災害也在不斷威脅人民的生命財產安全［1］。地震、滑坡、泥石流、洪水、冰雪災害、海嘯和臺風等一系列自然災害的突然發生，帶來了大量的人員傷亡和財產損失。尤其是很多自然災害的發生會伴隨大量的城市基礎設施的損毀和破壞，造成發生自然災害地區出現對外通訊中斷、電力供應中斷、交通道路癱瘓等一系列突發情況［2］。發生災害的地區由于電力、通信等中斷與外界的聯系，造成無法上報災情，不能及時溝通和采取營救措施。得不到及時的供給和救援，造成無法組織有效的施救方案和行動，延誤了最佳的救援時機，造成大量的人員傷亡和財產損失［3］。

在我國，一些小的自然災害、突發的公共事件在每個地方都會發生，由于發生時間具有很強的突發性。還有很多重要的活動如奧運火炬接力、運動會、大型演唱會等都是常規的通訊系統無法滿足通訊需要的。隨著寬帶無線接入技術的不斷發展，很多部門的應急通訊都已經采用該技術，其中已經成為包括公安、消防、武警等公共安全部門的主要常規通訊手段［4］。

1　網絡應急通訊概念

在當今社會中認為應急通信是指，在出現自然或者人為的突發性緊急狀況時，或者重要的節假日、大型的重要會議等突然間通信需求量驟增等情況下，通過綜合利用各種通信資源、保障救援、緊急救助和必要的通信所采取的通信技術手段。應急通訊是一種暫時性的行為，為應對突發的自然災害和公共安全事情等緊急情況而采取的一種特殊的通訊機制。

2　我國網絡應急通訊系統發展現狀

我國在沒有建立相應的應急通訊標準之前，很多西方國家已經開始廣泛使用應急通訊工具，其中包括交通應急通訊、集群、車載、微波、視頻會議、GIS應急通訊系統和衛星通訊等。一段時間內我國一直沒有建立自己的通信相關標準。我國于2004年開始正式使用中國通信標準化協會（CCSA）提出的應急通信相關標準。國務院在2006年開始發布了《國家通信保障應急預案》，為應急通訊提供了一個很好的參照執行依據。

我國國內的應急通訊發展總體上經歷了3個主要的發展階段。第一個階段是1998年之前，這一階段我國國內的應急通訊還沒有有效地開展，也沒有形成自己的體系和方法。第二階段是1998-2003年，其中我國在2004年開始正式啟動了有關應急通訊的相關標準的研究和標準制定工作。第三階段是2003-2008年。很多應急網絡通訊平臺相繼建立，其中最新應急通訊網絡系統平臺的組成見圖1。很多通訊公司開始積極研發相關應急通訊產品。

圖1 最新應急通訊網絡系統平臺

3　網絡應急通訊組成

3.1應急網絡體系結構

應急網絡通訊系統中由應急網絡體系組成，其中網絡體系結構中主要包括3個項目，分別為基礎層、分布層和中間層。基礎層主要是在應急網絡通訊系統中用來部署基礎的網絡設施設備，主要是用來保障應急通訊中的通信業務能夠實現有效的聯接。在基礎層中可以實現構建監控體系，進行監控體系的應急通信網絡設計。分布層中主要是通過計算機設計，在該層中對應急通訊網絡中的網絡數據進行運算，在該層中通過采用數據挖掘和數據管理等先進的技術手段進行通訊數據處理。通過對來自不同部門不同地區的不同類型數據進行統一數據處理分析，對不同的數據在統一的網絡平臺中進行交換。

3.2應急網絡通訊體系設計

應急通訊網絡的整體通訊體系設計中都以結構為基礎，通過構建符合應急需求的通訊網絡。圖2給出了通用的應急網絡通訊系統構架，主要包括3個層析，分別是通信基礎設施層、信息收集及關聯中間層、分布式計算層。

圖2 應急通訊網絡體系結構

在應急網絡通訊體系結構中，這三種層次構架中，通訊基礎設施曾是通過現有的網絡基站和不同的運營商組成的基礎網絡，通過這些基礎設施來支持各種通信業務，包括現有的蜂窩通信網絡、臨時通訊部署的Adhoc網絡，還包括用于監控受災區的傳感器網絡等。中間層中有用于收集和關聯基礎的通訊基礎設施的聯接層。通過中能層可以實現信息在上下層之間的交換。最后的分布式計算層則是用來計算和進行通訊數據的挖掘和輔助決策。

4　應急網絡通訊中關鍵技術

4.1微波通訊技術

我國目前采用的是L、S、C、X諸頻段進行微波通信，微波通訊具有自身特點，其中微波的頻率很高，波長較短。微波傳播是沿直線傳播的，當遇到地形或障礙物阻擋就會被反射或者被阻斷。因此，微波通訊在傳播過程中主要的依據視距通信。一般微波在空氣傳播中，由于受到地球曲面的影響會出現微波信號中斷或信號衰減，所以在采用微波通訊過程中，要每隔50km的距離設置中繼站，通過中繼站將微波信號發出后再進行傳播。通過中繼站的轉播，微波通信可以達到數千公里仍能保持較高的通訊質量，是重要的應急通訊方式，已成為目前國內重要的通訊手段之一，也被應用于各種專門網絡通訊或內部網通訊。

微波通信具有頻帶寬和容量大的特點，通過采用微波通訊可以進行各種電信業務的傳輸。通過微波可以用于電話、數據、傳真等資料的通訊，也可以進行視頻電視信號的傳輸。在應急通訊網絡中，采用微波通訊的重要因素之一是微波具有較好的抗災性能，對于經常發生的自然災害如水災、火災、颶風、地震等，微波通訊都不會受到自然災害的影響。因此在應急通訊網絡中，微波通訊是較常用的通訊方式。

4.2無線自組網技術

Ad hoc Network、Self-organizing Network、Infrastruc?ture less Network與Multi-hop Network，都是無線自組網的英文名稱。無線自組網技術的在1991年5月，IEEE正式開始采用“Ad hoc網絡”這個專業名稱。無線自組織網絡是在無線分組網絡的基礎上逐漸發展起來的。無線自組網的基本工作原理如圖3所示。

圖3 無線自組網工作原理

無線自組網（Ad hoc）采用的是一種不需要基站的“對等結構”移動通信模式。因此，Ad hoc網絡是不需要建立基站的無線移動網絡，在該網絡中的所有設備都能夠在該網絡中動態組網。無線自組網具有自身的特點如下：①自組織與獨立組網；②無中心控制節點；③多跳路由；④動態拓撲；⑤無線傳輸的局限與節點能量的限制性。

無線自組網（Ad hoc）網絡是針對特殊情況下的特殊通訊目的而臨時構建的網絡通訊模式。該應急網絡通訊模式經常用于軍隊戰場戰斗通訊、抗震救災、突發公共安全時間的應急通訊中。在發生地震、火災、水災、颶風等突然的自然災害時，由于遭受自然災害的破壞，災區已有的基礎設施會遭到不同程度的損壞，電力中斷、網絡中斷、通信基站也會失去作用。這時Ad hoc網絡這種不依賴任何固定網絡設施又可以快速實現布設的自組織網絡技術就會解決災區的通訊問題。在災區遭受嚴重破壞的同時，Ad hoc網絡能夠在災區惡劣的特殊環境中提供緊急的應急通訊服務，尤其很多偏遠地區本身通訊基站和通訊網絡就不發達的區域，Ad hoc網絡就更能體現出其實用價值。

4.3衛星通訊技術

衛星通信技術（Satellite communication technology）是一種利用人造地球衛星作為中繼站來轉發無線電波而進行的兩個或多個地球站之間的通信。衛星通訊技術最早在20世紀90年代在我國國內開始發展應用，隨著衛星移動通信技術的迅猛發展，衛星通訊逐漸被不同的行業和不部門應用于應急通訊中。由于衛星通訊是利用人在衛星通過無線電進行網絡通訊傳播，所以具有覆蓋面積廣、通信信息量大、信號傳輸質量優良、組網效率高以及快速實現全球無縫聯接等很多優勢。衛星網絡通訊系統的組成見圖4。隨著衛星通訊被應用到不同領域和部門，衛星通訊技術被認為是人類重要的通訊工具。

相比其他的通訊技術手段，采用衛星通訊技術用于應急網絡通訊具有其他通訊方式無法比擬的優勢，其中包括：一是電波覆蓋面積大，通信距離遠；二是傳輸頻帶寬，通信容量大；三是通信穩定性好、質量高。雖然衛星通訊有很多優勢，但也存在不足之處，主要包括：一是傳輸時延大；二是回聲效應；三是存在通信盲區；四是存在日凌中斷、星蝕和雨衰現象。

圖4 衛星應急通訊網絡系統

5　結語

隨著經濟社會的不斷發展，我國國內的應急通訊技術也在不斷的提高，雖然目前應急通訊技術還不夠完善，網絡應急通訊系統還不能對不同通訊手段形成有效的集成。有些通訊網絡帶寬較窄，不支持視頻傳輸和圖像等多媒體傳輸業務。同時，國內的通訊廠商之間存在缺少統一的通訊標準，相助之間不能有效對接，使得應急通訊網絡系統平臺對不同廠商之間的設備網絡不能互聯互通。針對目前的發展狀況，應該抓緊建立適合我國國情的一套應急網絡通訊系統，并制定相應的通訊交換標準。完善我國的應急網絡通訊系統。同時開展新的科學研究，不斷創新思想，研究新技術在應急通訊領域的應用，通過技術創新來提高應急通訊效率，提高應急響應速度，提供更加通暢的網絡通訊環境，為構建完善、科學的應急網絡通訊系統提供技術支持。通過應急通訊的建立開展有效的實施救援，能夠最大程度地減少人員傷亡和人民財產損失。

參考文獻：

［1］劉偉.通訊網絡安全和應急保障方案研究［A］.四川省通信學會2008年學術年會［C］，2008.

［2］吳超英，張萌.計算機網絡語音技術在防汛應急通訊系統的應用［J］.計算機光盤軟件與應用，2010（4）：36-37.

［3］陳冠宇.應急通信網絡及其關鍵技術分析［J］.經濟視野，2014（2）：301，304.

［4］曹偉.淺談應急通信網絡設計以及關鍵技術的應用［J］.數字化用戶，2014（21）：5-7.

中圖分類號：X321

文獻標識碼：A

文章編號：1003-5168（2016）02-0029-03

收稿日期：2016-01-25

作者簡介：盛安（1980-），男，本科，工程師，研究方向：氣象和應急信息化。

Analysis of Development Status of Emergency Network Communication System in China

Sheng An
（Meteorological Bureau of Yangjiang City Guangdong Province，Yangjiang Guangdong 529500）

Abstract:This paper introduced the composition and characteristics of emergency network communication system,and expounded the design of network emergency communication system and structure system.On the basis of analyzing the key technologies of the emergency network communication system,summarizing the advantages and disadvantages of different technologies,this paper putted forward the technical reference for our country to develop emergency network communication system in the future,in order to provide refer?ence for the construction of emergency communication network system,which is based on the time of ma?jor natural disasters and public safety.

Keywords:emergency network communication；natural disaster；system structure design；key technology