王景麗 王謙 甘露

(中國信息通信研究院產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃研究所,北京 100037)

0 引言

我國是世界上遭受自然災(zāi)害較為嚴重的國家之一,災(zāi)害種類多、分布地域廣、發(fā)生頻率高、造成損失重[1]。面對各類突發(fā)事件預(yù)防、應(yīng)急準備和救援任務(wù)日益繁重的局面,通信系統(tǒng)作為防災(zāi)救災(zāi)的生命線和救援指揮的神經(jīng)中樞,肩負著關(guān)鍵重任,承受著巨大壓力。

自“5·12”汶川地震以來,我國應(yīng)急通信已取得長足發(fā)展,自主衛(wèi)星移動通信、高通量寬帶衛(wèi)星通信、移動通信超級基站等新系統(tǒng)/新裝備的引入建設(shè),極大改善了我國面對地震、臺風(fēng)等極端災(zāi)害時應(yīng)急通信的能力和水平。但在極端條件下,通信保障恢復(fù)的現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜且惡劣,同時被電力、油料等能源供應(yīng)極度匱乏、道路阻斷等外部支持不足的情況制約,使得保障難度成倍增加。近年來,在應(yīng)對2019 年涼山“3·30”森林火災(zāi)、2021 年“7·20”鄭州暴雨等災(zāi)害中,應(yīng)急通信保障暴露出一些薄弱環(huán)節(jié),我國面向極端條件的應(yīng)急通信能力仍需要繼續(xù)提升?！吨腥A人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035 年遠景目標綱要》也提出加強極端條件應(yīng)急救援通信保障能力建設(shè)的要求。

本文總結(jié)了極端條件應(yīng)急通信的需求,分析了當(dāng)前存在的薄弱環(huán)節(jié),并提出了提升極端條件通信能力的建議。

1 極端條件應(yīng)急通信需求

應(yīng)急通信的極端條件主要指地震、洪澇、泥石流、森林火災(zāi)等大型災(zāi)害造成的地面交通、通信網(wǎng)絡(luò)、電力線路等大面積損毀使得通信機動力量抵近保障位置困難;同時能源供應(yīng)中斷、救援現(xiàn)場自然條件惡劣、多部門救援隊伍聚集、臨時安置點人員密集等因素造成了信息傳輸困難、指令快速傳達及跨部門溝通受阻滯、局部應(yīng)急通信需求驟增和網(wǎng)絡(luò)擁塞等情況。

根據(jù)各類極端災(zāi)害事故的通信保障情況,極端條件下的通信保障需求一般分為以下幾類。一是事件發(fā)生前的風(fēng)險隱患監(jiān)測和預(yù)警信息發(fā)布需求,需要物聯(lián)網(wǎng)、公眾移動通信網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)等多種手段支持,依托應(yīng)急平臺分析決策。二是在道路交通中斷情況下,事發(fā)后第一時間上報災(zāi)情信息、群眾互報平安等需求,需要不依賴地面通路的緊急網(wǎng)絡(luò)(包括衛(wèi)星通信、無人機載/船載移動通信、短波通信、散射通信等)覆蓋手段,提供短信、話音及移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等業(yè)務(wù)。三是應(yīng)急處置通信保障需求,包括現(xiàn)場救援指揮機構(gòu)的話音、數(shù)據(jù)和視頻通信需求;應(yīng)急救援隊伍的調(diào)度話音、數(shù)據(jù)通信需求(依托公眾通信網(wǎng)和應(yīng)急通信專網(wǎng));維持經(jīng)濟社會運行的重要部門的基本話音和專線通信需求;群眾轉(zhuǎn)移安置點較集中區(qū)域的話音通信、移動互聯(lián)網(wǎng)接入等需求(主要依托公眾通信網(wǎng)實現(xiàn))。四是受損公網(wǎng)的搶通及救援中后期的通信恢復(fù)重建等需求。

2 極端條件應(yīng)急通信的薄弱環(huán)節(jié)

在中華人民共和國工業(yè)和信息化部的組織領(lǐng)導(dǎo)下,我國建成國家通信網(wǎng)應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng),實現(xiàn)了“部—省—企業(yè)—現(xiàn)場”四級聯(lián)動,布局建設(shè)了1 500余個抗毀能力強的超級基站[3],以提升通信設(shè)施防護等級;建成覆蓋全國的寬帶甚小天線地球站(Very Small Aperture Terminal,VSAT)網(wǎng)絡(luò)、短波網(wǎng)絡(luò),在災(zāi)害易發(fā)地區(qū)預(yù)置“天通一號”衛(wèi)星電話,“空天地?！币惑w化的應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)基本形成。一類應(yīng)急通信保障隊伍達到32 支,配備各類應(yīng)急車輛3 300 余輛,覆蓋全國災(zāi)害多發(fā)頻發(fā)地區(qū),在歷年重特大災(zāi)害事故等突發(fā)事件的應(yīng)對中,圓滿高效完成了通信保障任務(wù)[2]。

面對極端災(zāi)害事故,當(dāng)前應(yīng)急通信在能力建設(shè)、科技支撐等方面仍然不盡完善,距離充分滿足有效處置特大災(zāi)害事故、處理急難險重任務(wù)的要求還有一定差距?？偨Y(jié)歷史上發(fā)生過的重特大災(zāi)害通信保障的經(jīng)驗教訓(xùn),分析特大地震、洪澇、森林火災(zāi)等典型極端條件應(yīng)急通信保障工作的共性和特性需求,梳理各保障能力的建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀,可以發(fā)現(xiàn),極端條件應(yīng)急通信能力存在的薄弱環(huán)節(jié)主要體現(xiàn)在以下幾方面。

2.1 應(yīng)急通信裝備技術(shù)水平有待提升

目前,我國應(yīng)急通信應(yīng)用最廣的技術(shù)手段包括衛(wèi)星通信、地面移動通信、無線自組網(wǎng)通信等,主要利用應(yīng)急基站車、便攜站等移動通信設(shè)備,在災(zāi)害現(xiàn)場臨時建立公眾移動通信,為應(yīng)急指揮提供通信保障。

面對極端災(zāi)害場景“網(wǎng)電路三斷”的突出問題[3],通信保障在技術(shù)裝備方面還存在手段不夠豐富、先進適用性和機動性不足等短板,一定程度上影響了保障的時效性。在多數(shù)情況下,通信保障依靠應(yīng)急通信車、衛(wèi)星通信車或衛(wèi)星電話等裝備,而無人機通信[4]等較為缺乏且應(yīng)用較少,物資調(diào)度和解決方案的數(shù)智化水平有限,5G 等新技術(shù)應(yīng)急應(yīng)用不足等。因此,需盡快提升應(yīng)急通信裝備在小型便攜、功能融合、超長續(xù)航等方面的能力。

2.2 應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)支持能力仍需加強

公眾移動通信網(wǎng)是應(yīng)急處置依托的基礎(chǔ)和重點。根據(jù)典型突發(fā)事件案例,通信網(wǎng)絡(luò)中斷的主要原因包括因災(zāi)造成的機房進水倒塌、傳輸線路中斷、設(shè)施斷電、設(shè)備故障等,受損的設(shè)施絕大多數(shù)出現(xiàn)在接入層以下(即鄉(xiāng)鎮(zhèn)以下區(qū)域)網(wǎng)絡(luò)末梢部位。公眾通信網(wǎng)特別是移動通信網(wǎng)的抗毀、防護、韌性需進一步加強,災(zāi)害易發(fā)、頻發(fā)區(qū)域的通信基礎(chǔ)設(shè)施仍需加固,網(wǎng)絡(luò)多物理路由保護能力、網(wǎng)絡(luò)末梢(如基站、桿路)容災(zāi)抗毀能力應(yīng)進一步提升,抗災(zāi)等級的提升要遵循因地制宜策略。

公用應(yīng)急通信專網(wǎng)是由第三方統(tǒng)一建設(shè)、為各個部門和機構(gòu)應(yīng)急處置提供服務(wù)的網(wǎng)絡(luò),主要包括公用應(yīng)急寬帶VSAT 網(wǎng)、短波通信網(wǎng)以及地方政府建設(shè)的集群通信網(wǎng)等。已建設(shè)的通信專網(wǎng)普遍存在擴容升級、更新?lián)Q代等需求。其中,應(yīng)急寬帶VSAT 網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)容量、管理能力已滯后于發(fā)展需要;公用寬帶無線地面專網(wǎng)由個別城市獨立建設(shè),不同部門建設(shè)的系統(tǒng)因以自用為主而難以互聯(lián)互通;應(yīng)急短波通信不能滿足應(yīng)急對隨遇接入等的更新?lián)Q代需求。

2.3 通信指揮調(diào)度智能水平亟需推進

應(yīng)急通信指揮調(diào)度系統(tǒng)是實現(xiàn)接收應(yīng)急指揮命令、上傳應(yīng)急處置信息、處置應(yīng)急事件、應(yīng)急指揮調(diào)度等功能的重要手段,當(dāng)前既有能力難以充分滿足智能時代應(yīng)急需要,主要體現(xiàn)在三方面。一是數(shù)據(jù)采集信息共享有待加強。指揮平臺尚未完全覆蓋5G 等新業(yè)務(wù)系統(tǒng)的實時監(jiān)測,影響了解5G 基站運行情況的及時性和準確性;部門間信息共享欠缺,難以及時準確地從相關(guān)部門獲取短臨氣象、交通道路、電力故障搶修進展等相關(guān)信息。二是信息化支撐科學(xué)決策需要強化。平臺尚未實現(xiàn)利用信息化手段預(yù)判災(zāi)害對信息通信設(shè)施的影響,難以支持極端場景下根據(jù)全局因素通盤考慮從而進行指揮決策。三是預(yù)警信息傳播時效性尚需提升。當(dāng)前依托移動通信網(wǎng)的預(yù)警信息發(fā)布主要采用點對點短信,用戶量大時發(fā)送時延難以滿足要求[5]。

2.4 應(yīng)急通信隊伍建設(shè)仍需繼續(xù)完善

我國依托各基礎(chǔ)電信企業(yè)和中國衛(wèi)通集團,建成多支一類應(yīng)急通信保障隊伍,基礎(chǔ)電信企業(yè)根據(jù)突發(fā)事件特點及業(yè)務(wù)需要組建了二類應(yīng)急通信保障隊伍。通信裝備配備能夠滿足常規(guī)應(yīng)急通信保障需求,但是對于極端場景的通信保障尚有所欠缺。

隊伍建設(shè)方面,在應(yīng)對極端災(zāi)害事故通信保障中,應(yīng)急人員數(shù)量尚不能完全滿足需要。以河南“7·20”特大暴雨應(yīng)急救災(zāi)通信保障為例,保障期間先后調(diào)動全國多個省份、河南省內(nèi)其他地市應(yīng)急力量進行全力支持援助,搶險隊員身兼數(shù)職(如司機、技術(shù)人員等)。裝備配備方面,專業(yè)隊伍應(yīng)急通信保障設(shè)備更新較慢,鄉(xiāng)鎮(zhèn)基層缺乏應(yīng)對通信“孤島”狀態(tài)的有效通信設(shè)備,應(yīng)急通信設(shè)備配備需加強統(tǒng)一標準和指導(dǎo)。

3 提升極端條件應(yīng)急通信保障能力的建議

通過對典型極端條件應(yīng)急通信保障的案例進行總結(jié)分析,可將應(yīng)急通信保障能力的關(guān)鍵要素歸結(jié)為4個,分別是先進適用的應(yīng)急通信裝備、魯棒性和韌性較好的應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)、智能精準的指揮調(diào)度能力、完備專業(yè)的應(yīng)急通信隊伍。針對這4 個要素提出以下建議。

3.1 提升應(yīng)急通信技術(shù)裝備水平

一是推進關(guān)鍵通信技術(shù)攻關(guān)和應(yīng)用。極端災(zāi)害場景加大了應(yīng)急通信保障的難度,需要結(jié)合多種通信技術(shù)手段構(gòu)建空天地海一體化應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò),滿足指揮調(diào)度和現(xiàn)場通信保障的需求,特別是因通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)負荷驟增、實時態(tài)勢感知開展指揮調(diào)度等帶來的大帶寬通信需求。因此,需加緊推進自主衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),聚焦極端條件通信保障實踐,繼續(xù)攻關(guān)空地一體化的應(yīng)急通信浮空平臺、加緊突破新一代無人機多模基站、強化應(yīng)急通信裝備惡劣環(huán)境適應(yīng)性等[7];面向特別重大地震災(zāi)害、特別重大洪澇災(zāi)害、大面積森林火災(zāi)、海上重大事故災(zāi)難等極端場景,推出一批創(chuàng)新能力突出、應(yīng)用效果優(yōu)秀的應(yīng)急通信解決方案。夯實空天地海四位一體應(yīng)急通信體系,提高極端條件下的應(yīng)急通信保障能力。

二是加強現(xiàn)代化應(yīng)急通信裝備研制。應(yīng)急通信裝備需要重點考慮穩(wěn)定可靠、快速部署、小型化、寬帶化、智能化、支持移動性等要求。一方面,推動衛(wèi)星通信終端向高集成、模塊化、小型化方向發(fā)展,研發(fā)公網(wǎng)專網(wǎng)結(jié)合、寬帶窄帶融合、智能應(yīng)用整合的地面移動通信裝備,推動無線自組網(wǎng)裝備進一步向輕量化、便捷化、寬帶化方向發(fā)展[6],便于在斷電和斷路等極端情況下,通過機載或者背負等方式抵達現(xiàn)場,靈活快速地建立突發(fā)事件現(xiàn)場與后方的通信。另一方面,面向應(yīng)急通信保障急需,研發(fā)先進適用的新型裝備平臺系統(tǒng),開展全地形水陸兩棲車、無人機、無人船等裝備的定制設(shè)計、改裝配套等研發(fā)活動,通過技術(shù)研發(fā)、測試驗證和應(yīng)用推廣,支撐應(yīng)急通信保障能力的提升。

3.2 提升應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)支持能力

強化公網(wǎng)的災(zāi)備抗毀和延伸覆蓋能力。特大地震、特大洪澇等自然災(zāi)害可能會對通信基礎(chǔ)設(shè)施造成嚴重破壞,為通信保障和搶通恢復(fù)工作帶來巨大挑戰(zhàn)。通過多種手段提高基礎(chǔ)設(shè)施抗毀能力、增強新業(yè)務(wù)保障能力、提升地面公網(wǎng)韌性,是減小損失、快速恢復(fù)通信的基礎(chǔ)。一是排查風(fēng)險隱患,注重機房選址和加固;優(yōu)化干線光纜路徑路由,增強傳輸成環(huán)管理能力,提高通信網(wǎng)絡(luò)自愈水平;針對性地提高基站的通信設(shè)備、電源、傳輸、土建、安裝工藝等建設(shè)標準。二是加大桿路、管道、光纜、機房等通信基礎(chǔ)設(shè)施的共建共享建設(shè)力度,擴大共建共享范圍,緩解企業(yè)自建的資金壓力,同時根據(jù)安全需要適度提升設(shè)施防護等級,增強抗災(zāi)能力。三是加強5G 等手段應(yīng)急通信建設(shè),利用5G 應(yīng)急基站車、千兆寬帶Wi-Fi 接入作為補充接入手段,增強網(wǎng)絡(luò)緊急延伸覆蓋能力和業(yè)務(wù)服務(wù)能力。

推進公用應(yīng)急通信專網(wǎng)建設(shè)完善。建設(shè)和完善由第三方機構(gòu)和企業(yè)承擔(dān)的公用應(yīng)急通信專網(wǎng),面向應(yīng)急相關(guān)政府部門、機構(gòu)和企業(yè),提供日常和緊急情況下的應(yīng)急通信服務(wù)。一是加快推進衛(wèi)星應(yīng)急通信資源共享共用,利用、建設(shè)和完善公用寬帶衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)和裝備,通過虛擬網(wǎng)絡(luò)、公共服務(wù)平臺等滿足不同部門對天通衛(wèi)星通信系統(tǒng)、北斗短報文、VSAT 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的需要。二是開展公用應(yīng)急地面寬帶無線通信專網(wǎng)研究,發(fā)揮并利用寬帶集群的高性能群組管理調(diào)度和5G 專網(wǎng)的多樣性及規(guī)模優(yōu)勢,在統(tǒng)籌各部門應(yīng)急需求基礎(chǔ)上,科學(xué)深入地論證專網(wǎng)建設(shè)方案、建設(shè)模式和運行模式,支撐滿足應(yīng)急指揮救援用戶的差異化需求。

提升網(wǎng)絡(luò)保障恢復(fù)速度和能力。在極端災(zāi)害造成公網(wǎng)大面積損毀的情況下,需要盡快搶通網(wǎng)絡(luò)、恢復(fù)業(yè)務(wù),保障重要用戶及必要的公眾通信,同時為金融、電力、燃氣、供水、醫(yī)院等重點行業(yè)提供網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù),保障核心民生業(yè)務(wù)盡快恢復(fù)。一是建議電信企業(yè)在應(yīng)急時實現(xiàn)一定程度的資源共享。通過共享基站、異網(wǎng)漫游實現(xiàn)災(zāi)害條件下的用戶跨網(wǎng)緊急接入;建設(shè)應(yīng)急車、無人機等共享基站裝備,快速恢復(fù)短期無法修復(fù)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)服務(wù);建立完善常態(tài)化跨企業(yè)資源共享流程機制,開展應(yīng)急保障演練,緊急情況下按需啟動資源共享,提高保障效率。二是研究形成空天地一體應(yīng)急通信保障解決方案,將高空基站、大型高容量應(yīng)急車、越野型衛(wèi)星應(yīng)急車、便攜式設(shè)備等相結(jié)合,打造空天地一體、多層次、立體式的機動應(yīng)急通信保障網(wǎng)絡(luò)。

3.3 提升智能精準指揮調(diào)度能力

保障預(yù)警信息精準快速傳播。應(yīng)急通信通過協(xié)助監(jiān)測預(yù)警信息采集、拓展預(yù)警信息傳播渠道,實現(xiàn)及時、廣泛、科學(xué)地傳播預(yù)警信息,有助于保護人民生命財產(chǎn)安全。一是針對地震、洪澇、森林火災(zāi)、海上事故等災(zāi)害易發(fā)頻發(fā)地區(qū),可部署相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測終端,通過北斗短報文通信、天通衛(wèi)星移動數(shù)據(jù)通信以及天基物聯(lián)網(wǎng)通信等可用手段,實現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)采集,支撐后續(xù)預(yù)警工作。二是拓展移動通信快速精準預(yù)警傳播渠道,積極利用公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)小區(qū)廣播、5G 消息等多種新型傳播渠道[5],面向公眾群體發(fā)布應(yīng)急指導(dǎo)信息、險情控制資訊、當(dāng)前救援進度等,引導(dǎo)災(zāi)區(qū)群眾有序自救、有效應(yīng)對,盡可能降低災(zāi)害帶來的傷亡。

強化智能通信決策指揮調(diào)度。應(yīng)急通信指揮調(diào)度是極端條件應(yīng)急通信保障快速響應(yīng)的基礎(chǔ),建議進一步強化指揮系統(tǒng)建設(shè),確保指揮通信暢通。一是從物理設(shè)施上確保安全,避免受到自然災(zāi)害和人為事故的威脅,緊急情況下須保障電話等基本通信暢通。二是進一步提升智能化水平,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測,動態(tài)掌握各企業(yè)網(wǎng)絡(luò)負荷、中斷情況,掌握應(yīng)急裝備和人員的動態(tài)變化,提升指揮協(xié)同的科學(xué)性和精準性。三是加強通信網(wǎng)應(yīng)急指揮平臺與各基礎(chǔ)電信企業(yè)以及應(yīng)急相關(guān)部門之間的信息共享,提高應(yīng)急搶修工作效率和應(yīng)急保障服務(wù)效果。

3.4 提升應(yīng)急通信隊伍能力水平

完善應(yīng)急通信保障隊伍梯隊建設(shè)。在面對特大地震、特大洪澇等極端災(zāi)害時,我國現(xiàn)有應(yīng)急通信保障隊伍的人員能力和裝備水平均存在不足,建議進一步構(gòu)建涵蓋國家力量、地方力量、社會力量等在內(nèi)的層次化應(yīng)急通信保障力量體系。一是打造裝備精良、業(yè)務(wù)能力卓越、機動部署靈活、可全國范圍內(nèi)統(tǒng)籌調(diào)度的應(yīng)急通信保障專業(yè)骨干力量。二是依托企業(yè)構(gòu)建、完善各級各類地方性應(yīng)急通信保障力量體系,采取多種形式調(diào)動保障力量積極性,打造可持續(xù)良性發(fā)展的氛圍環(huán)境。三是探索社會化力量參與應(yīng)急通信保障的有效形式,平時做好社會化應(yīng)急通信保障力量的摸底和聯(lián)系渠道建設(shè)工作,及時面向極端條件災(zāi)害需求,快速動員有關(guān)社會力量,按照專業(yè)分工納入統(tǒng)一調(diào)度,對專業(yè)保障隊伍各項行動形成強有力的補充。

加強應(yīng)急通信裝備儲備和前置部署。極端事件對應(yīng)急通信構(gòu)成更嚴峻的考驗,既需要使用非常規(guī)、價格高昂的大型裝備以應(yīng)對典型極端條件環(huán)境,也需要大量常規(guī)裝備以應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)故障、需求激增等傳統(tǒng)問題。一是面向典型極端災(zāi)害場景,綜合考慮災(zāi)害地域分布特點、通信保障力量機動范圍、企業(yè)產(chǎn)能及分布、交通運輸及裝備調(diào)配約束等因素,統(tǒng)籌布局建設(shè)具備敏捷快速響應(yīng)能力的國家級應(yīng)急通信裝備儲備區(qū)域中心。二是針對極端災(zāi)害特點,為應(yīng)急通信保障隊伍有針對性地配備和儲備應(yīng)急通信裝備;基層政府部門加大天通、北斗終端等“小、靈、輕、便”通信應(yīng)急裝備的下沉配置,提高極端情況下災(zāi)情信息上報和緊急求助能力。

4 結(jié)束語

本文對應(yīng)急通信所面臨的極端條件進行了界定,并基于此分析了極端條件應(yīng)急通信的需求,梳理了典型事件應(yīng)對中應(yīng)急通信方面暴露出的薄弱環(huán)節(jié),針對應(yīng)急通信裝備、應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)、通信指揮調(diào)度系統(tǒng)、應(yīng)急通信隊伍的發(fā)展提出了方案建議,對于國家加強極端條件應(yīng)急通信的發(fā)展具有一定參考價值,對基礎(chǔ)電信企業(yè)和地方提升應(yīng)急通信保障能力具有借鑒意義。想要切實提升應(yīng)急通信保障能力,尚需國家在政策和資金支持、法規(guī)制度建設(shè)、促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面推出更多有力的支持保障措施。