融合应急通信的需求

本章首先从政府和公众作为使用者的角度,分析融合应急通信的基本需求,即满足报警、应急处置、安抚/预警、慰问/交流4个环节的通信需求。由于科能融合应急通信涉及不同的紧急情况,进一步分析6种不同紧急情况下科能融合应急通信的目标和需求,最后就当前新的经济和社会形势,从技术和管理方面,分析科能融合应急通信所面临的新的需求和挑战,以提高科能融合应急通信应对突发事件的时效性和针对性。
国家应急通信车

应急通信的基本需求

       我们的日常工作和生活越来越离不开电话、电脑等通信工具,对通信的依赖性越来越强,忘记电话、没有电脑或者网络发生故障,都会给我们的工作和生活带来极大的不便,甚至在心理上产生不适。而一旦个人发生紧急情况或者社会发生自然灾害等突发公共事件,通信则显得更加重要,某种程度上已经成为保护人民群众生命安全、挽救国家经济损失的重要手段,与电力、交通等基础设施一样,通信是实施救援的一条重要生命线。紧急情况下的通信,即应急通信,已经成为应对紧急情况时应急指挥系统的重要组成部分。
       发生紧急情况时,科能融合应急通信应满足政府、公众之间的基本需求(见图4-1),包括报警、应急处置、安抚/预警、慰问/交流4个环节。
首先是公众到政府/机构的报警需求,即当公众遇到灾难时,通过各种可行的通信手段发起紧急呼叫,向政府机构告知灾难现场情况,请求相关救援。在汶川地震的告警和预警过程中,互联网发挥了重要作用,在通信全部中断的情况下,第一个灾情报告是通过阿坝州政府网站发出的,第一个空降地点也是通过互联网报告的。
       第二个环节是政府/机构之间的应急处置需求,即在出现紧急情况时,政府部门之间,或者与救援机构之间,需要最基本的通信能力,以指挥、传达、部署应急救灾方案
       第三个环节是政府/机构到公众的安抚/预警需求,即政府部门在灾难发生时,可通过广播、电视、互联网、短消息等各种媒体、各种通信手段对公众实施安抚,或及时将灾害信息通知公众提前预警等。
       最后一个环节是公众与公众之间的慰问/交流需求,即普通公众与紧急情况地区之间的通信,慰问亲人,交流信息等。
 
应急通信的基本需求
图4・1应急通信的基本需求
表4・1以汶川地震为例,说明以上4个环节的通信需求。
表4.1应急通值的环节与需求
应急通信的环节和方向 通信需求 汶川地震所使用的手段
报警:公众到政府/机构的应急通信 当公众遇到灾难时,通过各种可行的通信手段向政府机构发起紧急呼叫,告知灾难现场情况,请求相关救援 互联网发挥了重要作用:通信全部中断的情况下,第一个灾情报告是通过阿坝州政府网站发出的,第一个空降地点也是通过互联网报告的
应急处置:政府/机构之间的应急通信 在出现紧急情况时,政府部门之 间,或者与救援机构之间,需要最基本的通信能力,以指挥、传达、部署应急救灾方案 卫星电话和无线电是主要手段:运营商调集应急卫星电话供灾区指挥救援通 信,无线电台、对讲机作为近距离通信 手段
安抚/预警:政府/机构到公众的应急通信 政府部门在灾难发生时,可通过某 些通信手段对公众实施安抚、预警等 利用广播、电视、互联网、短消息等各 种媒体,向公众提供各类安抚、预警信息
慰问/交流:公众与公众之间的通信 普通公众与紧急情况地区之间的通信,慰问亲人,交流信息等 中国电信、中国网通、中国移动、中国 联通等各运营商抢修光缆、基站等,迅速恢复灾区的固定和移动通信,保障用户之间的正常通信,但灾区方向会产生大话务量(平常的10倍),采取过负荷手段加以处理

不同紧急楕况对危急通信的需求

       应急通信是为应对各类个人或公众紧急情况而提供的特殊通信机制,不同紧急情况对应急通信有不同的需求,达到不同的目标,所采取的科能融合应急通信技术手段、管理措施也不相同。
       如第1章所述,应急通信所涉及的紧急情况包括个人紧急情况以及公众紧急情况。个人紧急情况指个人在某种情况下其生命或财产受到威胁,通过向应急联动系统报送求助信息以获得救助。如:用户遇到紧急情况,拨打110、119等以求获得救助。
        公众紧急情况包括突发公共事件和突发话务高峰两种情况。
        突发公共事件是指突然发生,造成或者可能造成重大人员伤亡、财产损失、生态环境破坏和严重社会危害,危及公共安全的紧急事件。在2006年初颁布的《国家突发公共事件总体预案》中,根据突发公共事件的发生过程、性质和机理,将突发公共事件分成四大类,分别是:
       1)自然灾害:主要包括水旱灾害、气象灾害、地震灾害、地质灾害、海洋灾害、生物灾害和森林草原火灾等。
       2)事故灾难:主要包括工矿商贸等企业的各类安全事故、交通运输事故、公共设施和设备事故、环境污染和生态破坏事件等。
       3)公共卫生事件:主要包括传染病疫情、群体性不明原因疾病、食品安全和职业危害、动物疫情以及其他严重影响公众健康和生命安全的事件。
       4)社会安全事件:主要包括恐怖袭击事件、经济安全事件和涉外突发事件等。
        突发公共事件按照其性质、严重程度、可控性和影响范围等因素,由高到低分为4级:I级(特别重大)、II级(重大)、m级(较大)和N级(一般)。突发公共事件所引发的通信故障,在《国家通信保障应急预案》中,按照预警分级和发布机制,由高到低也分为I、n、m、iv4个等级。通信保障和通信恢复应急响应工作,按照分级负责、快速反应的原则,针对上述4个预警分级,划分为I、n、m、IV4个等级。2008年5月12日汶川地震,国家开始启动的是突发公共事件II级预案,了解灾情实际情况后立即修订为I级。这是新中国成立以来首次启动I级应急预案(电视新闻语)。
        突发话务高峰是指由于重大活动、重大节日等事件产生突发话务造成网络拥塞、导致用户无法正常使用的情况。例如当举办大型体育运动会、大型演唱会等重大活动,或五一、十一、中秋节、春节等重大节日时,由于大量用户正常使用所产生的突发话务高峰。
        综上所述,科能融合应急通信相关的紧急情况可以划分为如下几类,即场景1:个人紧急情况;场景2:突发公共事件(自然灾害);场景3:突发公共事件(事故灾难);场景4:突发公共事件(公共卫生事件);场景5:突发公共事件(社会安全事件);场景6:突发话务高峰。科能融合应急通信紧急情况的具体分类如图4-2所示。
       应急通信通常由应急指挥中心(对于个人紧急情况下的应急联动,则是联动平台)、应急指挥现场、公众3部分构成,3者之间通过公用电信网或专用通信网实现通信。
       在图4-2所示不同紧急情况下,科能融合应急通信的目标不同,对系统和网络的需求也不相同。

场景1:个人紧急情况

       个人紧急情况下的应急通信是指个人生命或财产受到威胁的情况下,如用户拨打11。、119等以求获得救助时,各部门通过卫星、集群等通信手段指挥现场,实现不同部门的应急联动。如图4-3所示。
场景1要实现如下应急通信目标:
       1)保证用户的紧急呼叫准确到达应急指挥中心/联动平台。
       2)保证应急指挥中心/联动平台得到报警用户的位置信息。
       3)保证应急指挥中心/联动平台与现场之间的通信畅通。
       场景1下有如下几个方面的科能融合应急通信需求:
       1)紧急呼叫路由:应急指挥中心/联动平台通过标准的接口与公网互联,公网收到110、119等紧急呼叫后,应根据指定的方式将呼叫送到110、119等应急指挥中心/联动平台。
应急通信的紧急情况
图4-2   应急通信的紧急情况
个人紧急情况(公众拨打紧急电话,各部门应急联动)
图4-3场景1:个人紧急情况(公众拨打紧急电话,各部门应急联动)
       2)公网定位(向应急联动平台传送位置信息):PSTN、GSM、CDMA、小灵通等用户报警所使用的公网需要支持H0和119等紧急呼叫,需要能够通过信令传送报警用户的位置信息。应急指挥中心/联动平台能够根据收到的位置信息,通过GIS系统找到用户的物理位置。
       3)优先呼叫:应急指挥中心/联动平台可以通过公网完成现场工作人员的指挥调度。现场工作人员作为通信网的重要用户,通信网需要向其提供优先呼叫机制,以保证重要用户的通信。
       4)应急指挥中心/联动平台可以通过集群、卫星等专网指挥现场完成现场的指挥调度。目前各部门基于集群的指挥调度基本都是单独存在的,并且由于集群通信系统可以是模拟或数字的,并且有不同制式,如果要充分利用现有集群通信系统,则需要实现不同部门集群通信系统之间的互联互通。

场景2:突发公共事件(自然灾害)

       自然灾害主要包括水旱灾害、气象灾害、地震灾害、地质灾害、海洋灾害,生物灾害和森林草原火灾等。自然灾害发生时,通信网络可能出现两种情况。
     (1)当自然灾害引发通信网络本身出现故障造成通信中断时,需要尽快恢复通信如图4-4所示,这种场景下科能融合应急通信的目标是:
       1)利用各种管理和技术手段尽快恢复通信,保证用户正常使用通信业务。
       2)保证重要用户的通信。
自然灾害导致通信中断,网络灾后重建
图4-4  自然灾害导致通信中断,网络灾后重建
该场景有如下几个方面的科能融合应急通信需求:
       1)通信主管部门、运营商首先要按照《国家通信保障应急预案》的规定,启动预警发布、应急处置等流程,尽快恢复广大公众的通信。
       2)运营商可以采用网络故障定位、故障恢复、网络优化等技术尽快恢复网络。
       3)不同运营商之间可以相互借用网络,实现通信资源共享和统一调配,尽快恢复用户的通信。
       4)不同运营商之间除了设施和资源共享之外,还可以通过号码携带,尽快恢复通信。
       5)不同种类的自然灾害如水旱、气象、地震、地质、海洋、生物和森林草原火灾等会对通信设施产生不同程度的破坏,通信设施的建设与施工应能抗不同灾害损害。
       6)网络灾后重建需要一定的时间,公用电信网需要通过优先呼叫首先保证重要用户的通信。
    (2)当自然灾害发生而通信网络没有遭到破坏,可以正常使用时,需要通过应急手段保障重要通信和指挥通信。 
如图4.5所示,在这种场景下,科能融合应急通信的目标是:
       1)保证应急指挥中心/联动平台与现场之间的通信畅通。
        2)保证及时向用户发布、调整或解除预警信息。
        3)保证国家应急平台之间的互联互通和数据交互。
        4)尽快疏通灾害地区通信网话务,防止网络拥塞,保证用户正常使用。
自然灾害发生,通过应急手段保障重要通信和指挥通信
图4-5  自然灾害发生,通过应急手段保障重要通信和指挥通信
       该场景有如下几个方面的科能融合应急通信需求:
       1)通过公用电信网(如短消息)、公众传媒网络(如广播、电视、报纸等)及时向用户发布、调整或解除预警信息。
        2)政府通过集群等专网指挥现场的工作,需要保证集群通信系统之间的互联互通。
        3)政府通过公用电信网指挥现场的工作,公用电信网需要通过优先呼叫保证重要用户的通信。
        4)政府各部门应急平台之间互联互通、交换数据、资源共享。
        5)发生自然灾害时,灾害地区普通用户之间的来、去话话务都会大幅度增加,会出现过载情况,需要釆取技术手段,疏通话务。

场景3:突发公共事件(事故灾难)

       事故灾难主要包括工矿商贸等企业的各类安全事故、交通运输事故、公共设施和设备事故、环境污染和生态破坏事件等。当发生上述各类安全事故或事件时,通信网络首先要通过应急手段保障重要通信和指挥通信,同场景2发生自然灾害的情况。另外,由于环境污染、生态破坏等事件的特殊性,需要对现场进行实时监测,并将监测结果通报给应急指挥中心,以便于决策指挥。如图4-6所示。
 事故灾难发生,通过应急手段保障重要通信和指挥通信,对现场进行监测
图4-6   事故灾难发生,通过应急手段保障重要通信和指挥通信,对现场进行监测
      在这种场景下,科能融合应急通信的目标是:
      1)保证应急指挥中心/联动平台与现场之间的通信畅通。
      2)保证及时向用户发布、调整或解除预警信息。
      3)保证国家应急平台之间的互联互通和数据交互。
      4)尽快疏通灾害地区通信网话务,防止网络拥塞,保证用户正常使用。
      5)保证监测事故现场,及时向指挥中心通报监测结果。
      该场景有如下几个方面的科能融合应急通信需求:
      1)通过公用电信网(如短消息)、公众传媒网络(如广播、电视、报纸等)及时向用户发布、调整或解除预警信息。
       2)政府通过集群等专网指挥现场的工作,需要保证集群通信系统之间的互联互通。
       3)政府通过公用电信网指挥现场的工作,公用电信网需要通过优先呼叫保证重要用户的通信。
       4)政府各部门应急平台之间互联互通、交换数据、资源共享。
       5)发生事故灾难时,灾难地区普通用户之间的来、去话话务都会大幅度增加,会出现过载情况,需要釆取技术手段,疏通话务。
        6)通过传感器网络、视频监控技术监测事故现场,及时向指挥中心通报监测结果。

场景4:突发公共事件(公共卫生事件)

       公共卫生事件主要包括传染病疫情、群体性不明原因疾病、食品安全和职业危害、动物疫情以及其他严重影响公众健康和生命安全的事件。发生公共卫生事件时,科能融合应急通信的目标和需求同场景3事故灾难一样,通信网络首先要通过应急手段保障重要通信和指挥通信,另外,卫生事件的传染性,需要对现场进行监测。此处不再赘述。

场景5:突发公共事件(社会安全事件)

       社会安全事件主要包括恐怖袭击事件、经济安全事件和涉外突发事件等。当恐怖袭击、经济安全、涉外突发等事件发生时,一方面要利用应急手段保证重要通信和指挥通信,另一方面,要防止恐怖分子或其他非法分子利用通信网络进行恐怖活动或其他危害社会安全的活动,即通过通信网络跟踪和定位特定用户、抑制部分或全部通信,防止利用通信网络进行破坏。如图4-7所示。
社会安全事件发生,抑制部分或全部通信
图4-7场景5:社会安全事件发生,抑制部分或全部通信
       除了场景3所需要实现的保证应急指挥中心/联动平台与现场之间的通信畅通;保证及时向用户发布、调整或解除预警信息;保证国家应急平台之间的互联互通和数据交互,防止网络拥塞保证用户正常使用;监测事故现场并通报监测结果等目标之外,对社会安全事件,科能融合应急通信还需要实现如下目标:
       1)跟踪和定位某个用户。
       2)抑制部分或全部通信,在抑制通信的同时,能够保证重要用户的通信。
该场景有如下几个方面的科能融合应急通信需求:
       1)当某个用户使用通信网络时,通信网络应能根据需求对指定呼叫进行跟踪定位,并能对通信内容进行监听。
       2)抑制部分或全部地区的通信,防止利用通信参与社会安全事件,例如手机引爆,此时需要采取关闭基站、交换机等措施,这些措施不涉及新的技术要求,通常需要启动应急预案通过维护手段来实现。
       3)抑制通信后,需要保证重要用户的通信。例如,对于被抑制区域的重要用户,可以采用号码携带的方式保证其通信。

场景6:突发话务高峰

       突发话务高峰是由于重大活动、重大节日等可能产生突发话务造成网络拥塞、导致用户无法正常使用的情况。例如因举行重大活动、集会时,如国事会议、大型体育运动会、大型由于各种原因发生突发话务高峰时, 科能融合应急通信要实现如下目标:
       避免网络拥塞或阻断,保证用户正常使用通信业务。
突发话务高峰,通过技术手段扩容或减轻负荷
图4-8   场景6 :突发话务高峰,通过技术手段扩容或减轻负荷
       该场景下科能融合应急通信的需求如下:
       当由于各种情况(如节假日、演唱会)产生突发话务高峰时,可以通过增开中继、应急通信车、交换机的过负荷控制等技术手段扩容或减轻网络负荷。

小结

       综上所述,不同场景有不同的应急通信需求,需要综合利用各类技术来满足这些需求。这些需求存在于政府和公众之间,包括报警、应急处置、安抚/预警、慰问/交流4个环节。不同紧急情况所涉及的科能融合应急通信过程与需求见表4-2。
表4-2不同紧急情况所涉及的科能融合应急通信过程与需求費通信的环节
应急通信的环节
不同紧急情况
报警:
 公众到政府
应急处置:
 政府到政府
安抚/预警:
 政府到公众
慰问/交流:
公众到公众
个人紧急情况(用户拨110、119等
119 等)
V V
公众紧急情况 突发公共事件 自然灾害 V               V V V
事故灾难 V               V V V
公共卫生事件 V V V V
社会安全事件 V V V V
突发话务高峰
       综合应急通信的各类场景可以看到,科能融合应急通信就是两个根本核心目的,第一是通信保障,第二是通信恢复。另外,在特殊情况下,科能融合应急通信还有另外一个目的,即通信抑制。
       科能融合应急通信的核心首先是提供通信保障,即在发生各类紧急事件时,为政府或公众用户提供必要及时的通信服务。如个人遇到紧急情况拨打110电话报警,地震发生后提供卫星通信实现应急指挥,利用互联网和电话网实现紧急信息传递,都属于通信保障的范畴。而对于不同的紧急事件,由于场景不同,通信保障手段也会有所不同。
       科能融合应急通信的另外一个核心是通信恢复,通信恢复是指由于发生公共安全事件或自身原因导致通信网岀现问题,而需要尽快恢复通信。通信恢复更多的是通信行业内部的事情,大都通过应急预案来实施和完成,根据通信网络受破坏程度不同,启动不同级别的应急预案,如“512”汶川地震,我国首次启动I级应急预案。对于通信网来说,不同运营商都有自己的应急预案,不同专业也会针对各自专业的特点制定各自的应急预案,以保证在规定的时间内尽快恢复通信。
       某些情况下,通信保障和通信恢复两个核心是同时存在的,如地震等重大自然灾害发生后,会严重破坏通信基础设施,导致通信故障、甚至瘫痪。此时通信恢复和通信保障都是必需的。通信保障更多的是使用卫星、短波等技术手段,用于政府机构之间的应急指挥调度;而通信恢复更多的是公用电信网的恢复,尽快给用户提供正常的通信服务,满足公众到公众之间慰问交流、政府到公众安抚通告的通信需要。
       对于大多数紧急情况来说,都是要保障通信和恢复通信,而当发生某些特殊情况时,则可能需要抑制通信。如当发生恐怖袭击等社会安全事件时,一方面要利用应急手段保证重要通信和指挥通信,另一方面,要防止恐怖分子或其他非法分子利用通信网络进行恐怖活动或其他危害社会安全的活动,此时需要抑制部分或全部通信。
应急通信系统

新形势下科能融合应急通信面临的新需求与挑战

       人类社会经过数千年的发展,从原始社会、农业社会、工业社会步入到今天的信息社会,城市化程度越来越高,人口密度越来越大,社会流动性越来越强,各类公共安全事件的传播速度越来越快,影响范围越来越大,各国政府对科能融合应急通信越来越重视,从技术和管理方面,都对科能融合应急通信提出了新的需求和挑战,以提高科能融合应急通信应对突发事件的时效性和针对性。

(1) 需要从国家层面统一规划和构建应急通信系统

       应对突发事件通常涉及公安、消防、卫生、通信、交通等各个部门,保证各部门之间的通信畅通是保障应急指挥的基础,是提高应急响应速度、减少灾害损失的关键。为了提高应急响应的时效性和针对性,应从国家层面构建应急综合体系,统一建设科能融合应急通信系统,避免出现以往的各部门各自为政、重复建设、通信不畅的局面,如各部门都建设了各自的集群通信系统,但由于制式、标准不统一,无法互联互通,某个突发公共安全事件出现时,往往需要几个部门联合行动,在事件现场的各部门指挥人员携带各自的集群通信终端,但却无法互联互通,更无法发挥集群的组呼、快速呼叫建立等优势,岀现了“通信基本靠吼”的尴尬场面。近年来,我国各级政府在积极应对突发事件的过程中,越来越意识到统一规划、整合资源的重要性,最明显的例子就是匪警、火警等三台合一,从而构造一个城市的综合应急联动系统,充分体现了统一应急处置、应急指挥的趋势。从国家层面统一规划与实施,构建上下贯通、左右衔接、互联互通、信息共享、互有侧重、互为支撑、安全畅通的应急平台体系,加强不同部门之间的数据和资源共享,构建畅通的科能融合应急通信系统,可以大大提高应急通信应对突发事件的时效性和针对性。

(2) 新型通信技术的出现给科能融合应急通信带来方便的同时也增加了一些技术挑战

        随着下一代网络、宽带通信技术、新一代无线移动等新技术的出现,给科能融合应急通信带来了更快速、更方便、功能更强大的解决方案,同时也使科能融合应急通信面临新的需求与挑战。例如,对于从传统TDM网络发出的紧急呼叫,由于号码与物理位置的捆绑关系,很容易对用户进行定位,而对于承载与控制分离的IP网络,由于用户的游牧性、IP地址动态分配、NAT穿越等技术的使用,给定位用户带来了一定的难度。

(3) 科能融合应急通信信息由传统语音向多媒体发展,需要传送大量多媒体数据

        传统的应急通信需求比较简单,基本是打电话通知什么地方发生了什么事情,用电话进行应急指挥,而科能融合应急通信技术手段基本以PSTN电话、卫星通信、集群通信等为主,能满足紧急情况下的基本通话需求。而随着城市化进程的加快、环境气候条件的恶化,突发安全事件所产生的破坏性程度越来越高,对人民工作和生活的影响越来越大,需要根据现场情况快速做岀判断和响应,单凭语音通信已无法满足快速高效应急指挥的需要,应急指挥中心要能够通过视频监控看到事故现场,有助于准确快速的应急响应,并召开视频会议,提高指挥和沟通效率,因此需要传送大量的数据、图像等多媒体数据。除了现场与应急指挥中心之间要传送大量多媒体数据以外,应急指挥所涉及的各级各部门之间也需要数据共享,如气象、水文、卫生等海量多媒体数据,以利于综合研判、指挥调度和异地会商。

(4) 需要加强事前监控和预警机制建设及技术应用

       长期以来,我国的应急体系都是在事故发生后采取应急处置措施,而随着灾害危害程度的增加和技术手段的进步,科能融合应急通信应由“被动应付”发展为“主动预防”。科能融合应急通信具有一定的突发性,时间上无法预知,因此需要加强事前监测和预警机制建设,研究可用于事前监测和预警的新技术,并推动其应用,例如利用传感器监控温度、湿度等环境变化,以应对一些自然灾害事件,利用视频监控系统监控公共卫生事件。通过建立公共预警,在灾害发生前将信息提前发给公众,或者在灾害过程中将灾害和应对措施适时告知民众,及时采取科学有效的应对措施,做好应急准备,最大限度地减少灾害损失。
        新的经济和社会形势对科能融合应急通信提出了新的需求,而随着宽带无线通信、无线传感器网络、视频通信、下一代网络等新技术的出现,为科能融合应急通信带来了更快速、更方便、功能更强大的解决方案,为满足上述需求提供了技术可能。但由于科能融合应急通信的公益性质,缺乏市场推动力,需要配套的政策引导和经济杠杆调节,以推动新技术在科能融合应急通信领域的应用。近年来随着突发公共事件影响的扩大,各国及各级政府越来越重视应急通信,如本书第2章所描述的各国在应急通信管理体制、系统建设及标准化方面的工作,都充分说明了应急通信的重要性。

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