前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的應急通信技術現狀及趨勢探析，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
應急通信是指應對突發緊急情況或者特殊通信保障任務，綜合利用各種通信資源來滿足通信業務需求，是一種暫時性的特殊通信機制。介紹了應急通信的定義、特點及其分類，分析了應急通信的場景需求，并對應急通信的技術進行研究并對比了其優缺點，單一應急通信技術無法滿足多層次的通信需求，需要融合各類通信方式，加快新型技術的研究開發，最后展望了應急通信技術發展方向。隨著通信技術的快速發展，通信技術已經融合到人們生活的點點滴滴，給人們生活帶來便利，并在國民經濟發展中發揮著舉足輕重的作用，比如鐵路調度、云端會議、網絡支付等。然而人們在享受通信技術日益發展的福利同時，也面臨著各種潛在的風險挑戰，比如各類自然災害、突發公共安全事件等。在面對突發事件時，如何發展應急通信技術已經引起社會各方面的關注。應急通信技術不是一種新型通信技術，而是在應對各種各樣的突發公共安全事件，靈活融合各種通信方式，以期達到穩定可靠的通信。西方國家因為通信技術的起步較早，應急管理支持技術研究相對成熟。比如美國使用WPS(WirelessPriorityService)業務使美國人們享受無線和有線兩個網絡的優先權；日本建設了由固定通信鏈路、衛星通信鏈路和移動通信鏈路組成的覆蓋全國的“中央防災無線網”，并建立多路環形傳輸線路機制；英國電信運營商采用了“呼叫終止”的方式來解決網絡擁塞。表1所示是應急通信系統及通信方式。
1應急通信
1.1應急通信的定義。應急通信重在突出“應急”二字上，在面對突發情況時，原有通信系統無法滿足通信需求，為了保障通信暢通，滿足通信業務需求，采用靈活的、機動的、可靠的、融合的通信方式，是一種暫時的特殊性通信機制。應急顧名思義是應付迫切的需要，國際上根據不同的應急情況，對于應急通信進行分類，一種是減災通信TDR(TelecommunicationsforDisasterRelief)，是為了應對突發公共事件，大型自然災害等，為地區提供一套臨時穩定靈活的通信方式。另一種是應急通信服務ETS(EmergencyTelecommunicationsService)，指的是應對重大活動或任務時，利用現有的通信手段和技術達到目標通信需求，比如大型會議保障、反恐任務通信干擾等。兩種的區別在于前者沒有預見性，或者發現來不及做好準備，后者是具有預見性，可以為了特定的通信需求做足充分的準備。
1.2應急通信的特點。其特點首先是隨機性和不確定性，因為突發事件發生的時間和地點大多數是無法預測，或者是有征兆但來不及做事先的準備，例如2004年印度洋海嘯。第二是突發性，自然災害比如地震、海嘯是突如其來的，幾乎沒有征兆，往往造成巨大的破壞力，對通信設備帶來巨大的損壞。第三是時效性，面對突發自然災害，第一時間恢復通信對救災減災具有重要意義，比如2008年汶川大地震。第四是可靠性和安全性，擔負軍事作戰任務或者警衛安保任務時，要求通信準確、可靠、安全和保密。
1.3應急通信的分類。應急通信按照傳輸媒質可以分為有線通信和無線通信兩種通信方式。有線通信是利用電線或者光纜作為通訊介質，通信方式包括公用電話、網絡通信等。無線通信是利用電磁波而不通過線纜進行信號傳輸，常見的包括衛星通信、短波通信、蜂窩通信、集群通信等。如圖1所示。按照信息傳輸流程來區分，包括突發事件前信息監測預警、突發事件發生時的緊急呼叫、定位、優先權處理和突發事件發生后的減災救災、安撫重建等。根據應急通信系統構建方法，可分為容災性應急通信系統和搭建性應急通信系統。容災性應急通信系統則以提升通信系統的抗毀性、容災性為目的，以便在發生突發情況時，能夠及時傳達災區信息，比如超級基站、專網集群網絡等。另一種是能夠在發生突發事件后，能夠快速靈活地部署通信網絡，恢復區域通信鏈路，比如衛星應急通信車、高空移動駐留通信等。
2應急通信技術
突發事件如自然災害會在短期內造成光纜中斷、電力系統癱瘓、通信設備受損，導致區域通信成為盲區；另外一方面，突發事件初期，會在社會范圍內引起大范圍恐慌，會引起通信業務量猛增，導致不同程度的網絡堵塞；次生自然災害會對通信設備造成二次損傷。因此加大對不同的應用場景下應急通信技術研究對于提升應急通信保障效益具有重要意義。
2.1應急通信的應用場景。結合自然災害的應急管理體系，按照應急指揮救援流程，根據通信的需求類型，可以把應急通信場景劃分為四個部分。一是國家指揮中心與現場指揮中心的廣域傳輸網，要求通信距離遠穩定且保密；二是現場指揮中心與應急救援分隊之間的指揮調度專用網絡，要求通信穩定實時且不受外界干擾；三是應急救援分隊內部之間實施現場作業通信聯絡，要求通信區域網絡穩定；四是災區群眾通信對外通信需求，要求通信話務量大，持續時間長。
2.2應急通信技術現狀。應急通信，按照傳輸介質來分，主要分為有線應急通信和無線應急通信。有線應急通信是采用同軸電纜、雙絞線、光纖等有線介質來傳遞信息，優點是通達范圍廣，資費低，不受環境干擾，缺點是依賴有線介質，抗毀性差，一旦被摧毀，通信很難在短時間內被恢復。常規的有線應急通信技術包括公用電話網、互聯網等。公用電話網可以用作國家救援中心和災害指揮中心的指揮通信網絡，目前具有緊急呼叫功能，應急短信息功能，對于通過公網實現指揮調度應具備優先呼叫、優先接入以及擁塞控制等功能。互聯網應急通信包括即時通信和電子郵件通信，即時通信比如微信、QQ等軟件可以發送文字、語音、圖片、短視頻，也可以通過位置共享、搜索附近的人進行定位，電子郵件通信最大的特點是存儲轉發式服務，在網絡繁忙的條件下可以保留信息。無線應急通信不需要依賴傳輸介質傳輸，是利用電磁波傳送信號。它的優點是可移動性、覆蓋性廣、部署靈活，抗災性強。常用的無線應急通信手段包括衛星通信、無線應急電臺、集群通信、蜂窩移動通信等。衛星應急通信是利用人造地球衛星進行微波中轉通信，目前通信采用Ka、Ku、C、VHF等頻段。它的優點是通信覆蓋范圍廣，且不受地面條件限制，具有獨立通信能力且抗毀能力極強。缺點是頻段資源緊張、終端設備昂貴。常用的通信系統包括VAST(VerySmallApertureTerminal)衛星通信系統，利用甚小口徑天線的微型地球站，通過組網構成一個衛星通信網；Inmarsat(InternationalMARritimeSATelliteOrganization)衛星通信系統，中文名稱為“國際海事衛星組織”，該系統由衛星、固定站、網絡協調站和移動站構成，它的特點是全球覆蓋，保密性強，便攜可移動；另外還有高通量通信衛星，北斗衛星導航系統以及衛星電話，如我國在2016年8月成功發射了首顆天通一號衛星，2018年天通一號衛星終端面向公眾市場開放使用，采取“TD-LTE+衛星”雙模通信，使用方便。無線應急電臺是依賴電磁波傳播信息，根據頻段分類，可分為長波電臺（30-300KHz）、中波電臺（300-3000KHz）、短波電臺（3-30MHz）、超短波電臺（30-300MHz）以及微波電臺（300MHz-300GHz）。短波應急電臺通過電離層和地波傳播，不依賴地面通信網絡而獨立工作，通信自主性比衛星通信更強，而且通信沒有費用，被譽為戰爭狀態下唯一可靠的通信，目前短波電臺主主要包括美國CHESS(CorrelatedHoppingEnhancedSpreadSpectrum)短波跳頻通信系統，美國海軍的HF-ITF網絡和HF艦/岸(HFSS)網絡，國產烽火系列XD-D9B1型20W短波單邊電臺。中國FH2337系列新型微波自適應跳頻網絡電臺采用自適應跳頻技術，能夠對周圍電磁環境進行探測，隨機選定干擾較小的頻率進行傳輸，優點是能夠適應用長距離傳輸，具有寬帶高效等特點。集群移動通信是一種高級移動調度系統，是集指揮、調度、管理一體化的無線通信系統，具備安全、高效、智能化的通訊效果。主要特點是資源共享，系統所具有的全部可用信道都為系統內全體用戶共享，提供一對一、一對多的通話方式，操作簡單、且不受網絡限制，常用的設備終端包括手持式對講機和車載式對講機和轉發式無線對講機。手持式對講機包括MotorolarGP2000S手持式對講機、建伍TK3107手持式對講機，其特點是體積小、重量輕，便于攜帶，也可以在運動中進行通信，由于功率小，在視距無阻攔的環境下可以達到5km。車載式對講機包括摩托羅拉GM398車載式對講機，其特點是結實耐用、安全可靠，能支持160個信道，由于功率大，通信距離可達到20Km以上。蜂窩移動通信是采用基站設備來提供無線服務，根據基站輻射范圍，可以分為大區制和小區制，優點是容量大，缺點是依賴于基站和地面饋電設備，易受自然災害的破壞，很難快速恢復。高空移動駐留應急平臺是將基站搬運到無人機、氣球、飛艇，將信號從空中向下覆蓋，它的優點是靈活性高、可以快速部署，且不受地面環境以及次生災害的影響，可進行大范圍覆蓋。2020年9月，翼龍-2無人機成功完成全球首次應急救援通信保障實戰演練，為公網覆蓋不到四川木里林區提供通信保障。
2.3應急通信技術優缺點對比針對不同的應用場景，結合應急通信各類通信方法的優缺點，采取不同的通信保障方式，能夠達到事半功倍的效果。具體應用場景如表2所示。
3未來發展方向
3.1通信設備更加便攜化。傳統的應急通信車因尺寸較大，受地面環境、建筑影響往往在突發事件后，不能靈活快遞地進行通信保障，加快通信設備便攜化，提高設備機動性能，對于減小應急響應時間，提升處置效益具有重要意義。2011年9月“便攜式移動通信保障設備”在第九屆少數民族運動會上大顯身手。2020年9月翼龍-2無人機攜帶無線基站完成移動通信組網，小型化、便攜式、高性能基站更有利于空基LTE通信保障。
3.2通信技術更加智能化。隨著網絡技術和信息科技的飛速發展，物聯網、云計算、大數據已經深入到人類日常應用，人們可以利用RFID、傳感器、監控等設備對自然災害隱患區域進行感知、測量、捕獲，做到提前部署，快速決策，減少災害帶來的損失。比如2018年5月，美國馬里蘭州發生了洪水災害，美國國土安全部門通過自動傳感器對洪水進行了預警，減少損失。2018年11月，美國加州發生森林火災，美國舊金山的SilviaTerra公司利用人工智能技術結合樹木的密度種類等對森林測繪，找出火災風險最高的區域，從而做好預案。
3.3通信體系更加一體化。當前，我國的應急通信手段依賴于通信基礎設施，網絡的生存性和容災性低。應急通信應用場景多樣，通信需求形式多樣，任何單一通信技術無法滿足要求，所以必須充分融合各種通信技術手段，構建集監測、報警、決策等功能的一體化應急通信平臺，以滿足在應急情況下提供快速可靠的通信保障。
4結語
目前，應急通信技術研究已經較為成熟，但單一通信技術或多或少存在不足，無法勝任應急需求，因此加大對應急場景的通信需求研究，合理配置通信資源，對于提升應急通信保障效益，維護人民生命財產安全和社會穩定具有重要意義。隨著5G、物聯網等技術地快速發展，應急通信技術一定會有新的突破。
作者:周洋 單位:武警工程大學信息工程學院
