我国应急网络通讯系统发展状况分析

盛　安

（广东省阳江市气象局气象台，广东　阳江　529500）



我国应急网络通讯系统发展状况分析

盛安

（广东省阳江市气象局气象台，广东阳江529500）

摘要：文本介绍了应急网络通讯系统的组成和特点，并对网络应急通讯系统的结构体系设计进行阐述。对构成应急网络通讯系统中的关键技术进行分析，总结不同技术的优缺点，对未来我国发展应急网络通讯系统提出技术参考依据，为解决重大自然灾害和公共安全时间的应急通讯网络系统的构建提供参考依据。

关键词：应急网络通讯；自然灾害；体系结构设计；关键技术

随着社会的发展、科技的进步，人类战胜自然的能力越来越强大。但是，随着自然环境的不断变化，近些年频发的自然灾害也在不断威胁人民的生命财产安全［1］。地震、滑坡、泥石流、洪水、冰雪灾害、海啸和台风等一系列自然灾害的突然发生，带来了大量的人员伤亡和财产损失。尤其是很多自然灾害的发生会伴随大量的城市基础设施的损毁和破坏，造成发生自然灾害地区出现对外通讯中断、电力供应中断、交通道路瘫痪等一系列突发情况［2］。发生灾害的地区由于电力、通信等中断与外界的联系，造成无法上报灾情，不能及时沟通和采取营救措施。得不到及时的供给和救援，造成无法组织有效的施救方案和行动，延误了最佳的救援时机，造成大量的人员伤亡和财产损失［3］。

在我国，一些小的自然灾害、突发的公共事件在每个地方都会发生，由于发生时间具有很强的突发性。还有很多重要的活动如奥运火炬接力、运动会、大型演唱会等都是常规的通讯系统无法满足通讯需要的。随着宽带无线接入技术的不断发展，很多部门的应急通讯都已经采用该技术，其中已经成为包括公安、消防、武警等公共安全部门的主要常规通讯手段［4］。

1　网络应急通讯概念

在当今社会中认为应急通信是指，在出现自然或者人为的突发性紧急状况时，或者重要的节假日、大型的重要会议等突然间通信需求量骤增等情况下，通过综合利用各种通信资源、保障救援、紧急救助和必要的通信所采取的通信技术手段。应急通讯是一种暂时性的行为，为应对突发的自然灾害和公共安全事情等紧急情况而采取的一种特殊的通讯机制。

2　我国网络应急通讯系统发展现状

我国在没有建立相应的应急通讯标准之前，很多西方国家已经开始广泛使用应急通讯工具，其中包括交通应急通讯、集群、车载、微波、视频会议、GIS应急通讯系统和卫星通讯等。一段时间内我国一直没有建立自己的通信相关标准。我国于2004年开始正式使用中国通信标准化协会（CCSA）提出的应急通信相关标准。国务院在2006年开始发布了《国家通信保障应急预案》，为应急通讯提供了一个很好的参照执行依据。

我国国内的应急通讯发展总体上经历了3个主要的发展阶段。第一个阶段是1998年之前，这一阶段我国国内的应急通讯还没有有效地开展，也没有形成自己的体系和方法。第二阶段是1998-2003年，其中我国在2004年开始正式启动了有关应急通讯的相关标准的研究和标准制定工作。第三阶段是2003-2008年。很多应急网络通讯平台相继建立，其中最新应急通讯网络系统平台的组成见图1。很多通讯公司开始积极研发相关应急通讯产品。

图1 最新应急通讯网络系统平台

3　网络应急通讯组成

3.1应急网络体系结构

应急网络通讯系统中由应急网络体系组成，其中网络体系结构中主要包括3个项目，分别为基础层、分布层和中间层。基础层主要是在应急网络通讯系统中用来部署基础的网络设施设备，主要是用来保障应急通讯中的通信业务能够实现有效的联接。在基础层中可以实现构建监控体系，进行监控体系的应急通信网络设计。分布层中主要是通过计算机设计，在该层中对应急通讯网络中的网络数据进行运算，在该层中通过采用数据挖掘和数据管理等先进的技术手段进行通讯数据处理。通过对来自不同部门不同地区的不同类型数据进行统一数据处理分析，对不同的数据在统一的网络平台中进行交换。

3.2应急网络通讯体系设计

应急通讯网络的整体通讯体系设计中都以结构为基础，通过构建符合应急需求的通讯网络。图2给出了通用的应急网络通讯系统构架，主要包括3个层析，分别是通信基础设施层、信息收集及关联中间层、分布式计算层。

图2 应急通讯网络体系结构

在应急网络通讯体系结构中，这三种层次构架中，通讯基础设施曾是通过现有的网络基站和不同的运营商组成的基础网络，通过这些基础设施来支持各种通信业务，包括现有的蜂窝通信网络、临时通讯部署的Adhoc网络，还包括用于监控受灾区的传感器网络等。中间层中有用于收集和关联基础的通讯基础设施的联接层。通过中能层可以实现信息在上下层之间的交换。最后的分布式计算层则是用来计算和进行通讯数据的挖掘和辅助决策。

4　应急网络通讯中关键技术

4.1微波通讯技术

我国目前采用的是L、S、C、X诸频段进行微波通信，微波通讯具有自身特点，其中微波的频率很高，波长较短。微波传播是沿直线传播的，当遇到地形或障碍物阻挡就会被反射或者被阻断。因此，微波通讯在传播过程中主要的依据视距通信。一般微波在空气传播中，由于受到地球曲面的影响会出现微波信号中断或信号衰减，所以在采用微波通讯过程中，要每隔50km的距离设置中继站，通过中继站将微波信号发出后再进行传播。通过中继站的转播，微波通信可以达到数千公里仍能保持较高的通讯质量，是重要的应急通讯方式，已成为目前国内重要的通讯手段之一，也被应用于各种专门网络通讯或内部网通讯。

微波通信具有频带宽和容量大的特点，通过采用微波通讯可以进行各种电信业务的传输。通过微波可以用于电话、数据、传真等资料的通讯，也可以进行视频电视信号的传输。在应急通讯网络中，采用微波通讯的重要因素之一是微波具有较好的抗灾性能，对于经常发生的自然灾害如水灾、火灾、飓风、地震等，微波通讯都不会受到自然灾害的影响。因此在应急通讯网络中，微波通讯是较常用的通讯方式。

4.2无线自组网技术

Ad hoc Network、Self-organizing Network、Infrastruc⁃ture less Network与Multi-hop Network，都是无线自组网的英文名称。无线自组网技术的在1991年5月，IEEE正式开始采用“Ad hoc网络”这个专业名称。无线自组织网络是在无线分组网络的基础上逐渐发展起来的。无线自组网的基本工作原理如图3所示。

图3 无线自组网工作原理

无线自组网（Ad hoc）采用的是一种不需要基站的“对等结构”移动通信模式。因此，Ad hoc网络是不需要建立基站的无线移动网络，在该网络中的所有设备都能够在该网络中动态组网。无线自组网具有自身的特点如下：①自组织与独立组网；②无中心控制节点；③多跳路由；④动态拓扑；⑤无线传输的局限与节点能量的限制性。

无线自组网（Ad hoc）网络是针对特殊情况下的特殊通讯目的而临时构建的网络通讯模式。该应急网络通讯模式经常用于军队战场战斗通讯、抗震救灾、突发公共安全时间的应急通讯中。在发生地震、火灾、水灾、飓风等突然的自然灾害时，由于遭受自然灾害的破坏，灾区已有的基础设施会遭到不同程度的损坏，电力中断、网络中断、通信基站也会失去作用。这时Ad hoc网络这种不依赖任何固定网络设施又可以快速实现布设的自组织网络技术就会解决灾区的通讯问题。在灾区遭受严重破坏的同时，Ad hoc网络能够在灾区恶劣的特殊环境中提供紧急的应急通讯服务，尤其很多偏远地区本身通讯基站和通讯网络就不发达的区域，Ad hoc网络就更能体现出其实用价值。

4.3卫星通讯技术

卫星通信技术（Satellite communication technology）是一种利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波而进行的两个或多个地球站之间的通信。卫星通讯技术最早在20世纪90年代在我国国内开始发展应用，随着卫星移动通信技术的迅猛发展，卫星通讯逐渐被不同的行业和不部门应用于应急通讯中。由于卫星通讯是利用人在卫星通过无线电进行网络通讯传播，所以具有覆盖面积广、通信信息量大、信号传输质量优良、组网效率高以及快速实现全球无缝联接等很多优势。卫星网络通讯系统的组成见图4。随着卫星通讯被应用到不同领域和部门，卫星通讯技术被认为是人类重要的通讯工具。

相比其他的通讯技术手段，采用卫星通讯技术用于应急网络通讯具有其他通讯方式无法比拟的优势，其中包括：一是电波覆盖面积大，通信距离远；二是传输频带宽，通信容量大；三是通信稳定性好、质量高。虽然卫星通讯有很多优势，但也存在不足之处，主要包括：一是传输时延大；二是回声效应；三是存在通信盲区；四是存在日凌中断、星蚀和雨衰现象。

图4 卫星应急通讯网络系统

5　结语

随着经济社会的不断发展，我国国内的应急通讯技术也在不断的提高，虽然目前应急通讯技术还不够完善，网络应急通讯系统还不能对不同通讯手段形成有效的集成。有些通讯网络带宽较窄，不支持视频传输和图像等多媒体传输业务。同时，国内的通讯厂商之间存在缺少统一的通讯标准，相助之间不能有效对接，使得应急通讯网络系统平台对不同厂商之间的设备网络不能互联互通。针对目前的发展状况，应该抓紧建立适合我国国情的一套应急网络通讯系统，并制定相应的通讯交换标准。完善我国的应急网络通讯系统。同时开展新的科学研究，不断创新思想，研究新技术在应急通讯领域的应用，通过技术创新来提高应急通讯效率，提高应急响应速度，提供更加通畅的网络通讯环境，为构建完善、科学的应急网络通讯系统提供技术支持。通过应急通讯的建立开展有效的实施救援，能够最大程度地减少人员伤亡和人民财产损失。

参考文献：

［1］刘伟.通讯网络安全和应急保障方案研究［A］.四川省通信学会2008年学术年会［C］，2008.

［2］吴超英，张萌.计算机网络语音技术在防汛应急通讯系统的应用［J］.计算机光盘软件与应用，2010（4）：36-37.

［3］陈冠宇.应急通信网络及其关键技术分析［J］.经济视野，2014（2）：301，304.

［4］曹伟.浅谈应急通信网络设计以及关键技术的应用［J］.数字化用户，2014（21）：5-7.

中图分类号：X321

文献标识码：A

文章编号：1003-5168（2016）02-0029-03

收稿日期：2016-01-25

作者简介：盛安（1980-），男，本科，工程师，研究方向：气象和应急信息化。

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