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应急通信:现实反思与未来思考

2016-02-21   浏览次数:16754

摘要:从5.12汶川地震和4.20芦山地震可以看出,如何充分运用各种通信手段,提高应急通信救灾效率,不仅是技术上的问题,更重要的是在平时要有完善的应急预案和充分训练演练,才能在突发灾害事件发生时,顺利地保障政府和人民群众的通信需求。

关键词:应急通信 现状反思 未来思考

1 引言

四川地形复杂多样,全省地质条件恶劣,自然灾害多发,通信受灾频繁。经过多年的通信建设,四川电信建成了省、市、县、乡4级通信网络。受四川复杂地形的局限,通信网络仍有较多的薄弱环节,主要体现在局部网络安全性差,容易受地质灾害的破坏造成通信中断。

2008年5.12汶川大地震,造成四川48个县的通信设施遭受巨大破坏,其中阿坝汶川、黑水等7个县和239个乡镇完全中断与外界的联系。四川电信在地震中光缆、电缆累计受损1.03万皮长公里,影响用户约770万户。

自2008年5.12汶川大地震发生以来,四川电信通过提高网络容灾备份能力和通信基础设施抗震能力,加强应急通信建设,完善应急通信预案,强化应急演练等措施,加强抗灾应急通信体系建设,使四川电信抗灾应急能力有了很大的提高。

2 四川电信应急通信现状

在2013年4.20芦山地震中,宝兴、芦山、天全3个县的33个乡镇共有31个通信全阻,88个基站有59个中断,近12万用户受到影响。经过四川电信快速应急响应,奋力拼搏,震后106h就全面恢复了灾区手机、宽带和固定电话通信。虽然本次应急救灾成效显著,但也再次暴露了目前通信保障的薄弱环节,主要凸显在宝兴县城“信息孤岛”问题。

宝兴县城位于四川西部,夹金山下,全境以高山地貌为主。地势西北高,东南低,地表崎岖,断裂密集,按海拔高度分为高山、中山、低山及河谷平坝4个地貌类型区。4.20芦山地震中,省道210线路基路面损毁172处,128km,县乡村公路损毁428处,379km。中国电信光缆网络多沿公路架设,损毁光缆线路达600km。沿省道210公路架设的雅安—宝兴—马尔康干线光缆多处因塌方损毁,造成宝兴至雅安,宝兴至马尔康南北两个方向光缆全部中断,其他运营商的光缆也无一幸免,宝兴县对外通信全部中断。

5.12汶川大地震后,四川电信抓紧网络容灾备份建设。市州核心局点方面,除条件较差的甘孜分公司外,其余20个本地网都具有2个核心机楼,实现异地、异址相互备用;光缆传输方面,多数市、县城区及重要乡镇局点建成光缆环网,发达区域建成网状网。由于通信网络建设受地理条件影响太大,四川盆地周边的通信网络安全仍存在以下问题。

(1)盆地周边市县经济多欠发达,县城普遍只有一个县级核心局点,这就存在“一点瘫痪,中断一县”的隐患。

(2)山区通信局点对外传输单链路居多,多沿大山河谷敷设,建成环型网络或网状网络的成本高,施工难度大。

(3)光缆路由多为高山峡谷,地理条件恶劣,灾害频发,易受塌方、泥石流损毁。如遇地震、山洪等大灾,即使建成环形路由,也不能保障安全。

宝兴县比较典型,县城及重点乡镇多处于高山河谷区域。4.20地震后宝兴干线光缆南北方向全部中断,其余乡镇的单路由传输更无保障。除宝兴电信仅有海事卫星电话可以对外联络外,县城及乡镇的对外通信完全中断,造成“信息孤岛”。

由此可以看出,传统通信网络出现问题后,急需应急通信网络提供通信服务。

3 震后应急抢险中的不足及反思

5.12汶川地震和4.20芦山地震后,中国电信集团公司、四川电信立即启动应急预案,组织抗震救灾,主要通过以下4种手段提供应急通信服务。

(1)卫星移动电话:包括移动卫星电话和固定卫星电话,通常由技术人员携带,随救援先遣队伍通过空投或机动,外加徒步的方式送至灾区内,提供通信服务。

(2)应急通信保障车:通过配置固定或移动通信系统,与公共网络互联,提供通信服务。

(3)建设临时通信系统:在道路破坏严重,短期内不可能恢复通行的情况下,采用空投或人力背负的方式,将通信设备发往灾区,建立临时通信系统,提供通信服务。

(4)紧急修复光缆,恢复通信传输:通过临时修复方式,将光缆沿交通道路抢通,恢复灾区的通信系统。

4.20芦山地震的应急抢险工作相较5.12汶川救灾有很大的进步。经过灾区中国电信干部员工和支援人员全力奋战,圆满完成了通信抢通任务,得到了各级领导和社会各界的广泛赞誉。通过4.20地震四川电信也发现应急通信保障领域存在的不足,需要完善应急通信体系,提升应急保障水平,从而提高政府和企业的应急响应能力。

3.1 应急通信车的问题

雅安本地无应急通信车,需要从成都和眉山长途调用,设备调用受道路距离限制。本次芦山距离成都较近,如果距离成都较远,必将影响救灾时限。

虽然应急通信车设备齐全,使用方便,但是在地震灾害环境下,其优势难以发挥。真正急需恢复通信的重灾区由于道路中断,应急通信车往往无法进入。

3.2 基层维护人员技能不足

县及乡镇基层维护人员侧重于日常网络维护和巡线工作,缺乏必要的抢险技能和设备,重大故障仍需市州技术人员支撑。

应急通信技术人员对地震防护知识了解不足,缺乏专门的地震生存培训。

3.3 应急通信手段不足

地震发生前,整个四川电信配备的海事卫星电话不足200部,四川电信雅安分公司只配备了8部,其中芦山、天全、宝兴灾区只有2部,通信能力严重不足。

由于企业资金因素,应急设备资源配备少。大型应急通信车集中在成都、眉山,全省各个市州电信公司除了少量便携式基站外,没有高效的应急通信设备,应急通信需要只能靠外部支援。

3.4 徒步救灾问题

目前电信应急抢险物资和技术力量多集中在市州,县城和乡镇一级缺乏必要的储备。应急物资和人员在灾害发生后需要长途奔赴各个区域,普通灾难可以快速响应,但大灾面前物资和人员运送困难。

运输工具除了传统的抢险车辆外,其他运输工具较少。道路受阻后只能步行救灾。芦山震后,公路中断,雅安长线局只有徒步80km抢通芦山到宝兴干线光缆,暴露了县城及重点乡镇应急通信力量严重不足的问题。

4 应急通信手段现状分析

4.1 应急通信的特点

(1)应急通信的时间、地点不确定

大多数紧急事件都是突发的,时间、地点不可预知或者只可在有限时间内预知但是来不及准备,这就要求必须有技术上的措施可以建立临时的通信网络来实现应急通信。

(2)应急通信的时效性要求很高

及时的通信保障是实施救援、有效指挥和提高应急处理能力的先决条件。同时应急通信发生的地点多数没有可用的网络,而且多数情况地形复杂多变,这就需要在较短时间内建设起灵活易用的通信网络。

(3)应急通信的容量需求不确定

紧急事件发生期间,即使通信网络完好,也可能因为局部出现的大通信流量造成网络拥塞瘫痪。由于地震诱发话务量剧增,在通信设施并未出现重大损毁的震外地区,通信服务也面临极大困难。灾区各运营商的话务量激增至平时的10倍。虽然网络设计时不可能按照这种不可控的突发情况来配置容量,但也反映了当前在突发情况下话务控制能力不足。

4.2 各种应急通信手段

鉴于应急通信具有时间的突发性、紧迫性,地点的不确定性,事态严重程度的不可预见性等特点,应急通信系统应具备小型化、快速部署、节能、可移动性、简单易操作等特点。

目前主要的应急通信手段主要包括卫星通信、集群移动通信、短波无线电通信、微波接力通信。这4种方式都采用无线通信方式,具有机动性好、通信设备开通迅速等特点,非常适合在紧急情况下保障应急通信。

(1)卫星通信

卫星通信具有覆盖面大、无缝隙覆盖、在卫星覆盖区域内无通信盲区、与地形和距离不敏感、不受地理环境、气候条件和时间限制等优势,非常适合应急通信广度的需求。卫星通信是目前应急通信主流手段,在近几年四川电信多次应急通信中发挥了重要作用。卫星通信的缺点是容量有限,使用成本高。

(2)集群移动通信系统

集群通信是多个用户共用一组无线电信道的专用移动通信技术。支持群组呼叫,呼叫接续快,被叫不需摘机,适合调度类业务和专用系统。集群通信组网方式便捷、灵活,非常适用于应急现场指挥专网应用。四川电信已经在日常的应急通信中采用GOTA系统。其缺点是其覆盖范围有限。

(3)短波无线电通信

短波通信具有通信距离远、抗毁能力和自主通信能力强、运行成本低等特点,采用地波传播和电离层传播,能满足中、长距离的通信需求。同时短波电台实现了数字化和小型化,优点是体积小、重量轻,便于机动。缺点是频率资源有限、信号受地形、地物、天气影响较大,通信质量很难得到保障,特别是四川西部的高山峡谷,山高谷深,对短波信号影响很大。

(4)微波通信

微波通信具有通信容量大、通信质量稳定,可跨越高山、水域快速组建链路,抗灾害性强、能够提供多种业务等优点。缺点是微波通信绕射能力差,微波站与站之间必须直视,频率较高,在自由空间传输损耗较大等。

根据以上4种通信系统的对比分析可以得出结论,卫星通信适合远距离通信保障,但由于数量有限,可主要作为应急抢险救援指挥部门与上级部门或重要的抢险救援分队的应急通信保障手段;集群移动通信系统具有很强的调度功能,但覆盖范围有限,可作为一定区域内抢险救援部门的调度通信手段。目前应急通信使用卫星通信和集群移动通信系统较多,短波无线电台和微波通信受天气、地形、设备架设和技术力量等影响,实际应用较少。
5 当前应急通信的思考

应急通信应以预防为主,平时做好必要的技术储备。如何充分运用各种通信手段,不仅是技术上的问题,更重要的是在平时要有完善的应急预案和充分训练演练,才能在突发灾害事件发生时,顺利保障政府和人民群众的通信需求。

总结四川电信的应急通信经验,结合通信技术发展情况,对应急通信有以下建议。

5.1 不断提升应急通信装备水平

(1)应急通信装备的小型化、多功能、低能耗、国产化在灾害发生后,重大型的设备难以进入现场,无法及时发挥作用,一些卫星电话、可搬用的VSAT站等能够迅速运入重灾区,发挥作用。事实表明,未来应急系统必须满足以下要求:能适应各种环境,综合利用各种通信手段迅速建立回传通道;具有很强的业务接入能力,可传输各种数据业务;低投资,低能耗;携带方便,使用便捷,反映迅速。

(2)应急通信的无线化、宽带化、网络化

无线通信技术本身所具有的快捷性符合应急通信的特定需要,因此在应急通信中具有重要地位。未来应急通信的一个重要任务就是保证无线通信不中断,同时利用无处不在的各种无线通信为应急通信保障和指挥提供通信支持。随着无线通信技术的不断涌现以及公众通信中无线通信的普遍化,未来应急通信中无线通信将更普遍,有线通信会越来越少,最终无线通信技术将成为应急通信的中流砥柱。

应急通信需求的不断增长,带来的是对现场应急通信传输能力的考验,这就需要有足够的带宽支持。因此,未来应急通信中采用的技术手段会日渐突显宽带化发展趋势。例如,目前我国正在建设的新型宽带VSAT卫星通信系统,今后还需根据业务需求的增加而不断扩容。可见,宽带化是满足应急通信需求增长的需要,是未来发展的必由之路。

4.20芦山地震后,除传统的电话、短信等话音通信发挥寻亲救助等作用外,互联网在民众自救互救中发挥了巨大作用。微博成为了网络信息沟通的最好方式。震后4天,四川电信10000、114/118114、0835-2220000等爱心救灾热线、短信、微博等各渠道共收到灾情查询信息36147条,代报平安1652条,收集救援信息3543条,并帮助91人与亲人取得联系。随着我国互联网特别是移动互联网的飞速发展,未来互联网在应急救援中必将发挥出更大的作用,成为应急通信不可或缺的一部分。

(3)加快应急通信新技术应用

信息通信技术正处于高速发展时期,新技术、新业务层出不穷,近年来空间通信技术取得了较快进展,我国自主研发的搭载基站、动中通系统、全向天线等已经成熟,搭载平台制造取得进展,热气球搭载已进行试验,而氦气艇也在加紧研制试验中。同时北斗卫星系统、无人机系统在应急通信中也得到广泛应用。考虑到空间通信技术覆盖范围大、部署速度快、抗灾能力强的特点,非常适合应急通信使用。同时,云计算、物联网、自组织网络、LTE等技术也快速发展,我国应急通信保障将拥有更多手段。结合正在建设的“智慧城市”、“智慧民生”等基础网络建设,政府和企业都在积极推动这些新技术应用于应急通信,改变当前应急通信技术落后、手段有限的格局。

5.2 做好平战结合的应急队伍建设

平战结合是指:在不影响应急通信能力的前提下,应急通信系统平时可以用于解决部分公众通信,产生良好经济效益,实现立足应急,着眼平时的目的。

平战结合需要加强应急队伍建设,做好日常各种技术演练。应急通信必须坚持“平时服务、急时应急、战时应战”的方针,应急通信队伍应把延长员工工作生命周期作为关怀员工的着力点,提升员工技能,通过强化“一专多能”,大力开展岗位练兵、员工培训,技能认证。使应急通信技术人员的业务技能得到全面提升,并结合自身的技术优势,全面掌握各种应急通信技能,提高应急抢险工作效率,实现快速响应。

应急通信要塑造勇于担当的职业素养和企业文化。好的技术装备需要优秀的队伍才能发挥最大的效能。在大灾难面前,团队的力量和个人奉献尤为重要。应急通信是与时间赛跑,要敢与灾害殊死搏击,需要“勇于担当,不怕牺牲”的狠劲和高超的职业技能才能完成各种艰险任务,实现应急通信保障。经过60年的发展,四川电信应急通信队伍在一代代的传承中,已经形成了以机动通信局和长途传输局为代表的“铁军文化”。多年来,铁军队伍发扬以“特别能吃苦、特别能战斗、特别能奉献”为核心的企业文化,增强了企业软实力,推动了应急通信工作的有效开展。

5.3 完善应急通信体系

(1)做好规划,抓好顶层设计。

我国国土面积大,各种突发事件与灾害多,国家统一规划应急通信系统建设很有必要。要根据各地不同地区的地理特点、人员分布特点、城市特点及环境特点等,拟制出符合实际需求的规划,即做好集群通信、短波通信、超短波通信、微波通信和卫星通信几种手段的建设技术方案,明确国家级、省级、市级(地级)、县级和乡级的主备用应急通信手段。设计好全国应急通信网的组网形式、拓扑结构、带宽和接口及其他要求。总之,应急通信网建设是一项系统工程,涉及的问题很多,非常复杂和艰巨。

(2)制定标准,系统建设规范。

从新中国成立以来,我国应急通信系统建设在不断完善之中,对一些突发事件与灾害,应急通信的使用已积累了相当丰富的经验,应急通信设备在抢险救灾过程中发挥了重要作用,但是,一些灾区应急通信系统的薄弱环节也暴露无遗,因此,有必要清理目前各部门制定的应急通信标准,全国制定统一的应急通信标准,这些标准包括集群通信、短波通信、微波通信、超短波通信和卫星通信设备的生产标准(功能、技术指标等)、工程建设标准(网络结构、业务等)、组织指挥模式标准、使用要求标准等。

(3)优化预案,提高应急效率。

针对预案定期进行应急通信演练,使相关人员能够熟练操作。在演练中总结经验教训,把握应急通信的规律,不断修改和完善预案,保证预案有效实用。要积极探索应急通信保障新方法,做到重要时间、重要地点重点准备,重要部门要采取特殊应急通信手段,提高应急通信效率。对重大事项的预案,更要多次演练,做到多部门快速响应、默契配合,万无一失、方便可靠地保证网络通信畅通。

5.4 政企合作、行业联动,做好应急通信建设。

从5.12汶川地震和4.20芦山地震可以看出,国家和企业在应急通信建设中的投入严重不足,造成通信抢险诸多困难。加大对应急通信的投入势在必行。应急通信系统作为国家重要的战略储备资源,应该得到政府的高度重视。

在我国,政府管理部门仅有少部分的应急通信保障资金投入,主要是用于日常管理经费的开支。应急通信装备的研发、购置和维护主要由基础电信企业承担,政府主要是政策支持。但应急通信设备价格较高,一般而言,企业投入大量资金建设应急通信系统有很大困难。为解决资金瓶颈,建议将应急通信资源纳入公共资源建设,投资以政府为主、企业为辅。政府投资部分为专用应急通信设备,建设应急通信保障基地,作为应急保障的主要力量。企业投资部分为满足企业内部应急通信保障和解决公众通信需求。具体建议如下。

(1)应急通信保障基地定位于政府的常设应急通信主体力量,成立专门队伍,通过强化队伍、拓展能力、加强演习,提升应急通信保障能力。应急通信系统由政府委托专门单位负责日常运营维护。

(2)保障基地的平时运营投入(如卫星资源的使用费、设备维修维护费用、人力成本等)采用国家给予补贴的方式。

(3)政府应组织电信运营商与应急保障部门讨论通信保障需求,研究如何进行资源整合、组织调度及实战演习等各个方面的工作。

(4)各家基础电信运营企业也应加大应急通信投资,投资主要在卫星应急通信系统,用于部分地区提供公众通信的传输通道及实现部分地区的应急通信保障。

(5)深化电信运营企业间的互联互通。各基础电信运营企业在市州核心机房互联互通的基础上,逐步开通县级机房和重要乡镇机房之间的应急电路。以便在一家企业电路全阻时,通过其他企业的电路实现通信畅通。4.20芦山地震后,宝兴电信公司就通过应急手段调10个2Mbit/s电路给宝兴联通公司,开通联通网络。如果县级机房间有联络电路,这个措施将会快速实现,提高抢险时效。

(6)政府与企业,企业与企业之间,还要做好应急通信资源的共建共享,合理调度网络资源,减少不必要的投资。

6 结束语

从5.12 到4.20,四川电信经过多年的发展在应急通信中积累了经验,锻炼了队伍,提升了技能,良好的应急通信保障工作也促进了企业的快速发展。5年来,在承接中国电信集团“一去、两化、新三者”总体要求中,抓好经营发展,凸显了中国电信的综合实力与整体优势。

四川电信将继续立足社会进步和技术发展需要,满足应急通信快速反应、稳定可靠、手段多样等基本要求,不断加强对技术装备和技术力量的投入,积极探索应急通信装备和队伍平战结合的有效管理模式,推动四川电信应急通信保障向更高水平发展。

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