5G時代通信大數據在應急管理中的應用研究

趙宇 潘青亮 王景麗

【摘要】? ? 隨著5G、大數據等技術的發展，通信業積攢的海量數據，將得到更深層次的分析和挖掘，能夠為現代應急管理提供更多技術支撐和應用。本文通過梳理應急管理工作的實際需求，分析運營商通信數據的潛在價值，研究在人員聚集、人流密度大等公共場所中，針對熱點區域、隱患監測、人流趨勢、人員篩查、應急疏導等業務需求的應急應用，并對后續的技術發展和研究方向給出建議和思路。

【關鍵詞】? ? 通信大數據? ? 5G? ? 應急通信

引言：

我國自然災害和安全事故等突發事件，發生頻次多、影響大，應急管理體系建設目前還處于持續深化、不斷完善的階段，面臨著社會發展、人員流動帶來的安全風險壓力。隨著新技術的發展， 針對重點場所、交通要道等人流密度較大的區域，通過大數據技術對5G通信基礎設施承載的數據進行分析和挖掘，能夠為應急管理工作提供哪些專業支撐，是一個值得研究的方向。

一、研究背景

1.1大數據技術發展

“大數據”具有體量巨大、來源多樣、種類復雜、動態多變等特性，是無法在一定時間內使用傳統方法和工具完成分析與挖掘的數據集合，需要一種新處理模式才能具有更強決策力、洞察力和流程優化能力的海量高增長率的信息資產[1]。大數據技術是區別于傳統方法、對海量數據進行高效處理的技術，能夠提升數據存儲和處理的水平。

1.2 5G基礎設施建設

憑借在3G、4G時代的規模優勢和技術積累，我國科技企業已經開始引領5G通信行業的發展。

2020 年4月20日，國家發展改革委首次明確“新基建”范圍，針對5G的通信建設，已明確被納入新型信息基礎設施行列[2]。

5G帶來了大寬帶、低延時高可靠、低功耗大連接的網絡環境，有助于海量的機器通信實現“萬物連接”，與4G相比，5G峰值速率提高30倍，連接密度提高10倍，能效和流量密度提高100倍[3]。5G基站覆蓋密度提升，憑借強大的承載能力，能夠提供海量圖像、視頻、數據等待挖掘信息。

5G作為通信基礎設施，一方面能夠為應急管理部門提供強大的基礎通信保障，另一方面通過對通信大數據分析，能夠有針對性的為各類應急場景提供專業數據支撐。

1.3現代應急管理需求

突發事件具有突然性、緊迫性、不確定性、破壞性等特征，常規的管理模式難以有效應對，需要不斷探索應急管理的新技術和新能力，推進先進信息化技術與應急管理業務的深度融合，解決應急管理業務的痛點難點。

當前應急管理工作，由于應急信息資源數據的規模較小，應急信息利用率較低，信息數據的共享方式、共享范圍和融合深度都還處于探索階段，針對應急數據的利用程度、挖掘度有待加強。

為解決應急管理的迫切需求，可以依托電信運營商基礎設施，探索通信大數據在應急管理過程中的應用。利用通信大數據，能夠分析基站負荷、移動終端通信等信息，結合地理信息系統、城市樓宇BIM模型等，在合理時間內實現各類數據的擷取、存儲、提煉和處理，從中挖掘出有價值的應急預警、人流趨勢、應急疏導等信息。

二、5G通信數據感知

每個手機終端都有唯一的國際移動設備識別碼（IMEI），結合實名制注冊的SIM卡信息，能夠輔助分析大規模用戶流動軌跡，為應急管理提供針對性強、時效性好、有效期長的專業化信息服務[3]。

通信數據的感知，主要通過整合現網基站部署位置、地理信息系統、移動用戶在網數據等信息，構建跨域的數據匯聚平臺，同時綜合采集IT支撐系統、業務平臺、基礎網絡、移動終端等各網元數據，梳理靜態屬性數據、注冊數據、部署數據、地理數據，匹配實時行為數據、移動數據、狀態數據等，形成體系化的分析模型和研判機制。

通過通信大數據分析現網終端的地理位置和時間軌跡等信息，無論從獲取的方便性、實時性和精準度方面，都較其他行業手段具有獨特優勢。

1.移動通信網數據采集。移動終端在網絡駐留或業務使用時會周期性產生測量報告并上報基站，包含業務保持過程中的小區ID、上下行信號強度等信息，這些信息描述了終端所處的無線環境，構成感知定位的基礎。

2.信令數據解析處理。對從包含無線在內的各個通信網絡接口采集的數據關聯處理，建立映射關系，進行數據清洗，打時間戳，剔除異常數據，得到符合條件的數據分析樣本。

3.基于移動通信網數據的定位。主要包括小區定位、三角定位、指紋定位。小區定位利用終端所在小區ID進行粗略定位，定位精度受到小區半徑、基站類型等因素影響，定位精度可達幾百米;三角定位，利用主服小區和多個鄰區形成的多邊形，基于距離或角度測量數據，采用最小二乘法，進行加權偏移，計算中心點;指紋定位，利用終端在當前位置觀測到的信號特征構造特征向量，結合訓練生成的指紋庫樣本數據集，通過特定的匹配規則測算終端所處位置。

5G基站、室內分布系統覆蓋范圍小，定位精度大幅提升，5G使用網絡切片提供差異化的服務，具備更豐富的用戶信息，能夠實現更精細的區域人員分布、熱點分析、人流預測等需求。

三、通信大數據賦能應急管理工作

應急管理工作，重點強調事前監測預警、防范部署，事發應急處置、現場救援，事后災后重建和災害評估。近年來國家一系列綜合防災減災規劃要求，重心逐步從“災后恢復重建”向“災前預防預警”轉變，預防預警成為首要解決的核心問題[4]。

通信大數據的應急應用，是基于移動通信網核心網數據，梳理用戶信息、位置信息、通信信息等現網數據，綜合分析大規模人群的聚集密度、流動性、時空分布特性等關鍵指標，同時結合應急管理工作對人群流動及聚集的典型場景需求，進行分析統計、風險預測、提前布防、及時預警、合理疏導，提升應急管理疏導通工作的效率和功效。

3.1監測分析

1.監測網絡狀態，繪制人流量時間變化趨勢畫像，應對突變事件。通過對基站運行狀態的分析，梳理基站負荷及附著用戶數隨時間變化趨勢，繪制人流變化隨時間的周期變化精準畫像。一方面可繪制任意時刻后續人流趨勢圖，另一方面可對異常人流密度變化進行提前預判和預警。

2.大數據綜合分析，支撐重保活動應急預案。通過對區域軌跡隨時間變化分析，可以提供人群出行遷移畫像，提供出行人次、出行目的地、乘坐交通工具等綜合分析結果，為重點節日、重要賽事的策劃、警力部署、交通疏導等提供數據支撐。

3.大數據定向分析，助力精準應急處置。通信大數據能實時動態地了解重點區域流動人口的來源（省份/地區/人員類別等）及目前分布情況，可以實時動態掌握重保現場附近人員的聚集情況，重點標注潛在的聚集風險。

3.2趨勢研判

1.人流聚集風險分析研判。通信大數據可以準實時分析某一區域（旅游景點、重點區域）內的基站負載變化情況，快速定位人群熱點范圍，結合基站位置，及終端移動情況，實時繪制人群流動方向和趨勢，估算未來數分鐘/小時內規模人群可能出現的位置（體育館、商場、車站等）。

2.網絡故障影響分析研判。通信大數據可根據負載情況，估算網絡故障時，潛在的影響區域、范圍、人員數量、單位數量、直接損失等。

3.3預警分析

通過基站附著用戶量分析，綜合考慮手機用戶與實際人數之間的比例關系，建立統計估算模型，分析區域內的總人數量，助力預警分析。

1.內部預警及調整。計算區域人數和人員密度，根據熱點區域的人流量歷史分析，確定人流量的平均量和同比值，配置預警及應對策略，長期發現滿負荷運行時，對內自動產生相應告警信息，促使網絡調整和負載均衡。

2.外部預警及應對。計算區域壓力系數，即人群密度的變化率，預測區域人群聚集趨勢，助力區域應急管理工作，完善組織能力、疏散能力和應對能力，提升預警和處置效率。

3.4通信保障應急疏導

3.4.1應急疏導

針對大型突發事件、重要賽事安保活動等，存在短時間內人員流量激增、高密度人員聚集、惡性擁擠踩踏事件等隱患。通過通信大數據的行程分析，借助現場基站定位、WIFI定位、室分定位技術等，結合GIS地圖及場館分布數據，預測不同區域不同時段的人流趨勢，智能分析疏導路線，提前部署應急人員和疏導標志，針對特定區域人群，可結合精準靶向預警發布技術，定向推送擁堵信息、疏散路線等資訊，安全、有序的疏導人群疏散。

3.4.2機動保障

5G獨有的網絡切片技術，靈活配置，能夠按需機動提供網絡能力，為應急管理用戶，提供有保障的通信服務。

應急事件處置過程中，5G能為應急用戶提供專用切片，提升QoS優先級調度、預留無線RB資源保障高規格4K/8K傳輸質量、劃分邏輯獨立的UPF等，提供有保障的帶寬和時延服務[5]。

3.5區域人員篩查搜救

針對區域性的災害，如城市樓宇火災場景，通信大數據能夠分析災害發生前特定時間內途經該場所的人員信息，對比事故發生后，相應的終端的位置、在線活躍情況，分析出可能受困的人員，通過注冊信息比對，初步篩查出災害現場的受困人員數量、基本信息、大致位置、家庭聯系人等基本信息，為應急救援工作提供參考和指導。

針對當下疫情的防治任務，可以輔助完成特定人員的流調工作，完成近期軌跡、到訪場所、接觸人員等信息的篩查，初步估算潛在受影響的地域范圍、人員數量等信息。

四、前景展望

基于5G的通信大數據分析，為應急管理提供無限的想象空間，還需進一步挖掘。5G目前還處于導入期，大量數據仍依托存量基站，未來通信大數據的應用，將是集4G、5G網絡的綜合性應用，如何發展還需在以下方面進一步探索研究：

1.垂直挖掘。5G不同于2G/3G/4G，一方面提供海量的超高清視頻圖片，助力可視化分析;另一方面差異化的業務切片，攜帶更多用戶屬性，為應急管理提供更加精細的人流分析和救援支撐，在數據準確度和深度方面有進一步挖掘的潛力。

2.橫向拓展。一方面5G與WIFI6、室內分布技術等新應用的結合使用，能夠提供更加準確的定位;另一方面，考慮天通系統、北斗系統等潛在融合對象，能夠進一步豐富通信大數據的數據規模和范圍，提升區域綜合應急分析能力。

3.綜合監管。通信基礎數據涉及到公眾的基本信息、瀏覽痕跡、行程軌跡等方面的數據安全和個人隱私問題，需要進一步規范新技術應用尺度、操作過程、以及數據邊界等事項。

五、結束語

隨著應急管理的體系化發展，越來越多的新技術、新理念能夠被應用在應急管理工作中，5G作為未來社會的新型基礎設施，必然能夠為應急管理提供專業化、智能化、精細化的技術支撐。本文從5G通信大數據應用出發，結合當下應急場景需求，分析數據的特性和挖掘潛力，研究在人員聚集、熱點分析、隱患監測預警、應急現場篩查、應急疏導等方面的應用前景，并對未來發展提出建議。

參? 考? 文? 獻

[1]王佳，金誠，謝美德.在通信領域中大數據技術的應用分析[J].通訊世界， 2016（04）：29-30.

[2]彭凌，許文浩，蘇耀墀，鄭睿，張志.“新基建”與智慧應急[J].中國應急管理科學，2020（09）：39-47.

[3]尤肖虎，潘志文，高西奇，曹淑敏，鄔賀銓.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術[J].中國科學：信息科學，2014，44（05）：551-563.

[4]國務院辦公廳印發《國家綜合防災減災規劃（2016-2020年）》[J].上海城市規劃， 2017（01）：150.

[5]中國移動，華為公司.網絡切片分級白皮書.2020-03：12-16.