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害較為嚴重的國家之一,災害種類多、分布地域廣、發(fā)生頻率高、造成損失重[1]。面對各類突發(fā)事件預防、應急準備和救援任務日益繁重的局面,通信系統(tǒng)作為防災救災的生命線和救援指揮的神經(jīng)中樞,肩負著關鍵重任,承受著巨大壓力。
自“5·12”汶川地震以來,我國應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,極大改善了我國面對地震、臺風等極端災害時應急通信的能力和水平。但在極端條件下,通信保障恢復的現(xiàn)場環(huán)境復雜且惡劣,同時被電力、油料等能源供應極度匱乏、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,在應對2019 年涼山“3·30”森林火災、2021 年“7·20”鄭州暴雨等災害中,應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急通信能力仍需要繼續(xù)提升。《中華人民共和國國民經(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急救援通信保障能力建設的要求。
本文總結了極端條件應急通信的需求,分析了當前存在的薄弱環(huán)節(jié),并提出了提升極端條件通信能力的建議。
1 極端條件應急通信需求
應急通信的極端條件主要指地震、洪澇、泥石流、森林火災等大型災害造成的地面交通、通信網(wǎng)絡、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、局部應急通信需求驟增和網(wǎng)絡擁塞等情況。
根據(jù)各類極端災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)生前的風險隱患監(jiān)測和預警信息發(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(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)應用等業(yè)務。三是應急處置通信保障需求,包括現(xiàn)場救援指揮機構的話音、數(shù)據(jù)和視頻通信需求;應急救援隊伍的調(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重建等需求。
2 極端條件應急通信的薄弱環(huán)節(jié)
在中華人民共和國工業(yè)和信息化部的組織領導下,我國建成國家通信網(wǎng)應急指揮調(diào)度系統(tǒng),實現(xiàn)了“部—省—企業(yè)—現(xiàn)場”四級聯(lián)動,布局建設了1 500余個抗毀能力強的超級基站[3],以提升通信設施防護等級;建成覆蓋全國的寬帶甚小天線地球站(Very Small Aperture Terminal,VSAT)網(wǎng)絡、短波網(wǎng)絡,在災害易發(fā)地區(qū)預置“天通一號”衛(wèi)星電話,“空天地海”一體化的應急通信網(wǎng)絡基本形成。一類應急通信保障隊伍達到32 支,配備各類應急車輛3 300 余輛,覆蓋全國災害多發(fā)頻發(fā)地區(qū),在歷年重特大災害事故等突發(fā)事件的應對中,圓滿高效完成了通信保障任務[2]。
面對極端災害事故,當前應急通信在能力建設、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害事故、處理急難險重任務的要求還有一定差距。總結歷史上發(fā)生過的重特大災害通信保障的經(jīng)驗教訓,分析特大地震、洪澇、森林火災等典型極端條件應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發(fā)展現(xiàn)狀,可以發(fā)現(xiàn),極端條件應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 應急通信裝備技術水平有待提升
目前,我國應急通信應用最廣的技術手段包括衛(wèi)星通信、地面移動通信、無線自組網(wǎng)通信等,主要利用應急基站車、便攜站等移動通信設備,在災害現(xiàn)場臨時建立公眾移動通信,為應急指揮提供通信保障。
面對極端災害場景“網(wǎng)電路三斷”的突出問題[3],通信保障在技術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 等新技術應急應用不足等。因此,需盡快提升應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 應急通信網(wǎng)絡支持能力仍需加強
公眾移動通信網(wǎng)是應急處置依托的基礎和重點。根據(jù)典型突發(fā)事件案例,通信網(wǎng)絡中斷的主要原因包括因災造成的機房進水倒塌、傳輸線路中斷、設施斷電、設備故障等,受損的設施絕大多數(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,災害易發(fā)、頻發(fā)區(qū)域的通信基礎設施仍需加固,網(wǎng)絡多物理路由保護能力、網(wǎng)絡末梢(如基站、桿路)容災抗毀能力應進一步提升,抗災等級的提升要遵循因地制宜策略。
公用應急通信專網(wǎng)是由第三方統(tǒng)一建設、為各個部門和機構應急處置提供服務的網(wǎng)絡,主要包括公用應急寬帶VSAT 網(wǎng)、短波通信網(wǎng)以及地方政府建設的集群通信網(wǎng)等。已建設的通信專網(wǎng)普遍存在擴容升級、更新?lián)Q代等需求。其中,應急寬帶VSAT 網(wǎng)的網(wǎng)絡容量、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,不同部門建設的系統(tǒng)因以自用為主而難以互聯(lián)互通;應急短波通信不能滿足應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
應急通信指揮調(diào)度系統(tǒng)是實現(xiàn)接收應急指揮命令、上傳應急處置信息、處置應急事件、應急指揮調(diào)度等功能的重要手段,當前既有能力難以充分滿足智能時代應急需要,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部門獲取短臨氣象、交通道路、電力故障搶修進展等相關信息。二是信息化支撐科學決策需要強化。平臺尚未實現(xiàn)利用信息化手段預判災害對信息通信設施的影響,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。三是預警信息傳播時效性尚需提升。當前依托移動通信網(wǎng)的預警信息發(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 應急通信隊伍建設仍需繼續(xù)完善
我國依托各基礎電信企業(yè)和中國衛(wèi)通集團,建成多支一類應急通信保障隊伍,基礎電信企業(yè)根據(jù)突發(fā)事件特點及業(yè)務需要組建了二類應急通信保障隊伍。通信裝備配備能夠滿足常規(guī)應急通信保障需求,但是對于極端場景的通信保障尚有所欠缺。
隊伍建設方面,在應對極端災害事故通信保障中,應急人員數(shù)量尚不能完全滿足需要。以河南“7·20”特大暴雨應急救災通信保障為例,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、技術人員等)。裝備配備方面,專業(yè)隊伍應急通信保障設備更新較慢,鄉(xiāng)鎮(zhèn)基層缺乏應對通信“孤島”狀態(tài)的有效通信設備,應急通信設備配備需加強統(tǒng)一標準和指導。
3 提升極端條件應急通信保障能力的建議
通過對典型極端條件應急通信保障的案例進行總結分析,可將應急通信保障能力的關鍵要素歸結為4個,分別是先進適用的應急通信裝備、魯棒性和韌性較好的應急通信網(wǎng)絡、智能精準的指揮調(diào)度能力、完備專業(yè)的應急通信隊伍。針對這4 個要素提出以下建議。
3.1 提升應急通信技術裝備水平
一是推進關鍵通信技術攻關和應用。極端災害場景加大了應急通信保障的難度,需要結合多種通信技術手段構建空天地海一體化應急通信網(wǎng)絡,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)絡業(yè)務負荷驟增、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)攻關空地一體化的應急通信浮空平臺、加緊突破新一代無人機多模基站、強化應急通信裝備惡劣環(huán)境適應性等[7];面向特別重大地震災害、特別重大洪澇災害、大面積森林火災、海上重大事故災難等極端場景,推出一批創(chuàng)新能力突出、應用效果優(yōu)秀的應急通信解決方案。夯實空天地海四位一體應急通信體系,提高極端條件下的應急通信保障能力。
二是加強現(xiàn)代化應急通信裝備研制。應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)結合、寬帶窄帶融合、智能應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計、改裝配套等研發(fā)活動,通過技術研發(fā)、測試驗證和應用推廣,支撐應急通信保障能力的提升。
3.2 提升應急通信網(wǎng)絡支持能力
強化公網(wǎng)的災備抗毀和延伸覆蓋能力。特大地震、特大洪澇等自然災害可能會對通信基礎設施造成嚴重破壞,為通信保障和搶通恢復工作帶來巨大挑戰(zhàn)。通過多種手段提高基礎設施抗毀能力、增強新業(yè)務保障能力、提升地面公網(wǎng)韌性,是減小損失、快速恢復通信的基礎。一是排查風險隱患,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)絡自愈水平;針對性地提高基站的通信設備、電源、傳輸、土建、安裝工藝等建設標準。二是加大桿路、管道、光纜、機房等通信基礎設施的共建共享建設力度,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施防護等級,增強抗災能力。三是加強5G 等手段應急通信建設,利用5G 應急基站車、千兆寬帶Wi-Fi 接入作為補充接入手段,增強網(wǎng)絡緊急延伸覆蓋能力和業(yè)務服務能力。
推進公用應急通信專網(wǎng)建設完善。建設和完善由第三方機構和企業(yè)承擔的公用應急通信專網(wǎng),面向應急相關政府部門、機構和企業(yè),提供日常和緊急情況下的應急通信服務。一是加快推進衛(wèi)星應急通信資源共享共用,利用、建設和完善公用寬帶衛(wèi)星通信網(wǎng)絡和裝備,通過虛擬網(wǎng)絡、公共服務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)籌各部門應急需求基礎上,科學深入地論證專網(wǎng)建設方案、建設模式和運行模式,支撐滿足應急指揮救援用戶的差異化需求。
提升網(wǎng)絡保障恢復速度和能力。在極端災害造成公網(wǎng)大面積損毀的情況下,需要盡快搶通網(wǎng)絡、恢復業(yè)務,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)絡通信服務,保障核心民生業(yè)務盡快恢復。一是建議電信企業(yè)在應急時實現(xiàn)一定程度的資源共享。通過共享基站、異網(wǎng)漫游實現(xiàn)災害條件下的用戶跨網(wǎng)緊急接入;建設應急車、無人機等共享基站裝備,快速恢復短期無法修復區(qū)域的網(wǎng)絡服務;建立完善常態(tài)化跨企業(yè)資源共享流程機制,開展應急保障演練,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急通信保障解決方案,將高空基站、大型高容量應急車、越野型衛(wèi)星應急車、便攜式設備等相結合,打造空天地一體、多層次、立體式的機動應急通信保障網(wǎng)絡。
3.3 提升智能精準指揮調(diào)度能力
保障預警信息精準快速傳播。應急通信通過協(xié)助監(jiān)測預警信息采集、拓展預警信息傳播渠道,實現(xiàn)及時、廣泛、科學地傳播預警信息,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、海上事故等災害易發(fā)頻發(fā)地區(qū),可部署相關的物聯(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)預警工作。二是拓展移動通信快速精準預警傳播渠道,積極利用公眾移動通信網(wǎng)絡小區(qū)廣播、5G 消息等多種新型傳播渠道[5],面向公眾群體發(fā)布應急指導信息、險情控制資訊、當前救援進度等,引導災區(qū)群眾有序自救、有效應對,盡可能降低災害帶來的傷亡。
強化智能通信決策指揮調(diào)度。應急通信指揮調(diào)度是極端條件應急通信保障快速響應的基礎,建議進一步強化指揮系統(tǒng)建設,確保指揮通信暢通。一是從物理設施上確保安全,避免受到自然災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)絡實時監(jiān)測,動態(tài)掌握各企業(yè)網(wǎng)絡負荷、中斷情況,掌握應急裝備和人員的動態(tài)變化,提升指揮協(xié)同的科學性和精準性。三是加強通信網(wǎng)應急指揮平臺與各基礎電信企業(yè)以及應急相關部門之間的信息共享,提高應急搶修工作效率和應急保障服務效果。
3.4 提升應急通信隊伍能力水平
完善應急通信保障隊伍梯隊建設。在面對特大地震、特大洪澇等極端災害時,我國現(xiàn)有應急通信保障隊伍的人員能力和裝備水平均存在不足,建議進一步構建涵蓋國家力量、地方力量、社會力量等在內(nèi)的層次化應急通信保障力量體系。一是打造裝備精良、業(yè)務能力卓越、機動部署靈活、可全國范圍內(nèi)統(tǒng)籌調(diào)度的應急通信保障專業(yè)骨干力量。二是依托企業(yè)構建、完善各級各類地方性應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急通信保障的有效形式,平時做好社會化應急通信保障力量的摸底和聯(lián)系渠道建設工作,及時面向極端條件災害需求,快速動員有關社會力量,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。
加強應急通信裝備儲備和前置部署。極端事件對應急通信構成更嚴峻的考驗,既需要使用非常規(guī)、價格高昂的大型裝備以應對典型極端條件環(huán)境,也需要大量常規(guī)裝備以應對網(wǎng)絡故障、需求激增等傳統(tǒng)問題。一是面向典型極端災害場景,綜合考慮災害地域分布特點、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)籌布局建設具備敏捷快速響應能力的國家級應急通信裝備儲備區(qū)域中心。二是針對極端災害特點,為應急通信保障隊伍有針對性地配備和儲備應急通信裝備;基層政府部門加大天通、北斗終端等“小、靈、輕、便”通信應急裝備的下沉配置,提高極端情況下災情信息上報和緊急求助能力。
4 結束語
本文對應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急通信的需求,梳理了典型事件應對中應急通信方面暴露出的薄弱環(huán)節(jié),針對應急通信裝備、應急通信網(wǎng)絡、通信指揮調(diào)度系統(tǒng)、應急通信隊伍的發(fā)展提出了方案建議,對于國家加強極端條件應急通信的發(fā)展具有一定參考價值,對基礎電信企業(yè)和地方提升應急通信保障能力具有借鑒意義。想要切實提升應急通信保障能力,尚需國家在政策和資金支持、法規(guī)制度建設、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。
