应急通信体系建设分析

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【摘要】2018年中国应急管理部的成立，标志着我国在健全公共安全体系方面向前迈出了坚实的一步。本文详细分析了国内外应急救援通信保障领域现状、网络构成和运营方式，同时结合我国在应急通信保障方面的特点，提出了我国在应急救援通信保障建设方面，应以公网加专网应用模式为原则，在应急通信保障体系、标准体系和应急救援卫星通信网的规划建设方面加大投入。

【关键词】消防；应急通信；应急管理；应急救援

2018年3月18日，国务院机构改革方案将国家安监总局、国务院办公厅的应急管理职责、公安部的消防管理职责、民政部的救灾职责、国土资源部的地质灾害防治、水利部的水旱灾害防治、农业部的草原防火、国家林业局的森林防火相关职责、中国地震局的震灾应急救援职责等13个部门的相关职能予以整合，组建成全新的中华人民共和国应急管理部，作为国务院的重要组成部门。反观我国应急救援机制建设的发展较晚，应始于2003年的“非典”时期，基于“非典”处置过程中汲取的经验，2006年国务院办公厅设置国务院应急管理办公室。国务院应急办作为一个传达信息、协调各部门的办公部门，没有直接指挥应急力量的职能，应急救援力量仍然分散在各个业务局。但是事实上一旦发生重大自然灾害，涉及的部门相当广泛，减灾委、武警、安监、医疗等各个部门都必须去现场，因此分散的力量最终仍然需要国务院进行统一调度。新组建应急管理部有利于公共安全事件的统一指挥应对、协调处理和专业人才队伍建设，指导安全生产类、火灾、水旱灾害、地质灾害等自然灾害类应急救援及防治，承担国家应对特别重大灾害指挥部工作，应急管理部成立标志着公共安全行业发展进入新时代，同时应急管理部的建立也标志着我国应急体制建设向前迈出了关键的一步，有利于充分提升社会对公共安全的认知度和投入力度。应急通信体系作为应急管理体系的核心组成部分，是应急保障的核心中枢，也是应急保障的关键基础设施，应急通信体系建设的合理不合理、科学不科学，将直接影响到整体应急救援任务的执行效率。因此，在应急通信体系的建设上，我们有必要统筹现有的应急频谱资源、装备资源进行合理的规划，同时借鉴国外发达国家的建设经验，建立或完善各类通信标准、规范，建立适应我国特色的科学合理的应急通信体系，将为应急救援的参战各方业务部门提供及时有效的通信保障作为体系建设的最终目标。

1国内外现状

1.1国内应急通信网建设现状。我国应急无线通信网络的建设由于缺乏统一的管理，因此无线应急通信网的建设都是由各自业务部门自行规划、建设、使用和维护。长期以来我国应急力量的主体集中在公安消防部队，2008年新修订的《消防法》规定，灭火救援是消防法赋予公安消防部队的法定职责，做好灭火救援工作，直接关系到国家和人民生命财产安全，关系到社会的稳定和和谐社会的建设，也直接关系公安消防部队甚至党和政府的形象。为了有效保障灭火救援任务的顺利执行，从上个世纪80年代以来，公安消防部队不断进行应急通信网络的建设，在有线网络建设方面，消防部队依托公安网建设了155M的指挥调度网络，完成了公安部消防局、各地消防总队、消防支队和消防中队的纵向贯通，并将消防部分业务系统部署在指挥调度网上，实现了网络与业务系统的高效融合，在实战中发挥了巨大的作用。在无线窄带网络建设方面[1]，由于国家无线电管理委员会在无线电频谱规划过程中未给消防部队分配固定的频谱资源，但将355MHz频谱分配给公安行业用于公安无线通信网络建设，20世纪90年代，我国公安部门大量采用了350MHz集群通信系统,遵循的标准是公安部制定的“公安移动通信警用自动级规范”即CSP标准，这是在国际上通行的MPT1327/1343集群标准的基础上，结合我国公安的实际情况制定的。该标准的实施为公安业务工作的发展起到了良好的保障作用。同时也在110巡逻、治安、警卫、消防、交通指挥、边防等各种公安业务工作中，已经得到了广泛的应用，为科技强警作出了贡献。后期随着需求和技术的不断发展，基于最大化利用频谱资源和系统扩容的考虑，公安行业从2014年到2016年共了“警用数字集群（PDT）通信系统”系列标准（10项），实现了350MHz集群的模转数。由于350MHz是国家法定的通信频率空间，具有频谱特性优良及未知干扰较少等特性，在公安消防部队灭火救援语音通信保障方面发挥了巨大的作用。在无线宽带网建设方面[2]，2015年以前应急力量的各个部门大多以利用公众移动通信网（3G、4G网络）与应急专网桥接，实现视频及大数据的传输通信。2015年工信部决定规划1447－1467MHz频段用于宽带数字集群专网系统，意味着1.4GHz频谱正式发放。中国也积极开展1.4GHz的TD-LTE政务网试验，北京、天津、南京和上海等地都启动建设，我国LTE宽带集群系统开始规模化应用，为高清移动视频传输及可视化调度指挥提供了支撑，截至目前我国多个城市的应急、交通、城管等部门已经开始了1.4GHz无线应急通信网络的建设。但是由于缺乏统一的规划部署，该段频段的使用也较为随意，多个部门同时建设同一频段的无线网络也容易产生相互干扰；同时由于频率资源目前属于较为稀缺的资源，多部门共建的模式会占用较多的频谱带宽，建设、维护成本上也存在极大的资源浪费。在卫星通信网建设方面，我国公安、消防、水利等应急部门都建设了专用的卫星通信网，用于支撑各自的业务应用。我国消防卫星通信网系统始建于2010年，统一租用23MHz专用卫星频率资源，截止到2012年年底实现了全国网管中心站、31个总队分中心站及203个卫星地面站的建设工作，实现了消防指挥调度网的延伸。2016年对网络带宽进行了扩容，从23MHz扩容到31MHz，卫星通信以其通信范围大、抗遮挡能力强、不易受陆地灾害影响等特点，在公安消防部队处置巨大灾害事故时发挥了巨大的作用。1994年水利部为提高防御水患的能力，开始筹建水利卫星通信系统，主要用于水雨情数据报汛、防汛抗旱异地会商、应急抢险机动通信、云图和遥感数据广播等重要防汛通信任务，多年来发挥了重要的作用。水利部卫星通信网拥有27.2MHz卫星资源，其中，Ku波段有22.2MHz，采用亚洲5号卫星；C波段有5MHz，采用亚太6号卫星，带宽资源有所增加，而且增加了抗雨衰能力强的C波段资源。中国公安卫星通信网始建于上个世界90年代，历经近20多年的建设周期，共建设270个数据小站和82个单话音站，带宽由初期的27MHz扩容到目前的81MHz，主要承载的语音通信、低速率数据传输业务，在各类重特大突发事件、大型活动和重大自然灾害现场处置过程中充分发挥了传统通信保障手段所不具备的实时机动能力、恶劣环境适应能力，成为建立公安现代化指挥通信系统的核心和基础。1.2国外应急通信网建设现状。在应急通信网络和体系的建设上[3]，由于发达国家的应急通信发展较早，经过了多年的建设和实践的不断检验，国外发达国家外应急通信保障网络颇具规模且体系较为完善。其中，日本、美国以及欧洲的一些国家和地区均建立了较为完善的应急通信体系，在近年来应对突发事件中发挥了突出的作用。日本是一个自然灾害频发的大国，为了有效应对各种突发灾害和事件，日本在应急通信网络、体系和技术等方面大力建设，建立了中央防灾无线网。该网络由固定通信线路、卫星通信线路和移动通信线路构成，由本国电信运营企业建设、运行维护。同时中央防灾无线网可以在现场迅速连通多个防灾救援机构以交换各种现场救灾信息，从而能够有效通信保障，为应急指挥调度提供链路支撑。美国应急通信网络建设始于2001年以后，主要是受2001年“911”恐怖袭击事件和2005年卡特里娜飓风的启示，美国政府和电信运营企业采取了一系列应急通信措施，建立了较为完备的应急通信保障体系和应急通信网络，具体为由政府应急电信服务（GETS）、无线优先业务（WPS）、WiMAX、VoIP技术、卫星通信技术等构成了较为完备的应急通信保障体系，其体系的建设、运维由本国电信运营企业来承担。英国应急通信网络建设的重点是解决应急突发事件处理过程中网络拥塞问题，网络的建设、运行维护由运营商承担，运营商采取“呼叫终止”的策略来平息网络拥塞。“呼叫终止”就是提前“丢弃”一部分“低优先权”的打往拥塞地区的电话，以降低网络的呼入业务量。此外，为了给重要应急响应部门提供通信保障，英国公众移动通信网采用了一套特殊的网络管理方案，即接入超载控制（AC-COLC），它对持有SIM卡的“高优先权”人员提供“特权”接入服务。

2新时期应急通信网建设建议

2.1应急通信体系建设规划。新组建的应急管理部由涉及应急救援的13个职能部门构成，实现各个部门“统一指挥，加强协同”作为当前应急管理部首要的建设重点，除建立科学的管理体制以外，应急通信体系的建设也尤为关键。应急通信体系的建设应围绕着有线、无线应急通信网两个方面进行规划建设，在有线应急通信网建设方面，应充分调研各个职能部门现有有线网络的带宽、容量等现状，在综合考虑网络安全的基础上集中进行资源整合，形成横向贯通各个业务部门纵向贯通省、市业务局的统一网络。在无线应急网建设方面，多年来由于合并之前部分业务职能部门已经建设了专用的应急无线专网，用于音频、视频及数据的通信保障，但是由于采用不同的制式、不同的频率，多个网络进行整合互联互通的难度较大，特别是合并为应急管理部以后，原有的通信频率频点国家无线电管理委员会能否还让这些业务部门继续使用，也存在未知性。因此在应急无线网络的建设方面，建议由应急管理部牵头，利用我国应急公用频段1447－1467MHz建设宽带数字集群应急无线专网。应急无线专网的建设、运维建议与我国的公众移动运营商进行合作，由公众移动运营商负责设计、建设和后续的维护保障，基于安全方面的考虑需建立严格的安全管理机制，实现公网与专网之间的物理隔离，如需进行数据交换可参考目前公安网内外网的数据交换机制，网间部署安全接入设备保障网络、数据的安全交换。2.2公专结合公网为主的原则。应急灭火救援现场通信保障的难点可以分为两类现场[4]，一类是城市现场高层超高层建筑、地下空间场所、大型城市综合体和石油化工厂，另一类是地质性灾害事故现场。城市现场通信难以保障的原因在于，灾害事故发生时常会切断建筑内部电源，导致建筑内部常规通信设施失效，同时在复杂建筑内部进行临时无线信号覆盖的难度也较大，如能够解决公网的拥塞问题，此时灾害现场外部的无线通信通常是畅通的。地质性灾害事故现场通信保障的难点在于，受灾区域的地面常规通信设施遭受损坏无法使用，灾区与外部的交通中断，车辆、大型通信器材很难在短时间内进驻现场，因此通信保障难度较大，此类现场的内外部通信保障主要以卫星通信为主。应该看到我们在处置各类现场的灾害事故过程中，大部分情况下现场外部公众移动通信网络设施都能够发挥通信保障的作用，因此应急通信体系建设的原则应该坚持“公专结合，公网为主“的建设原则，一方面可以与公众移动通信运营商签署协议，优先保障参战部门人员的通信保障，避免由于网络拥塞导致的信息不畅；另一方面可研发便携式通信基站，在灾害事故现场临时构建无线应急通信专网，通过桥接网络实现将公众移动通信网信号向灾害现场内部延展，解决城市现场高层超高层建筑、地下空间场所、大型城市综合体等场所内部信号的临时覆盖。2.3应急通信网标准体系建设。标准规范的作用与意义在于能够促进行业的健康发展、提升行业设备生产制造企业的竞争能力和有利于行业设备生产制造企业的技术发展。由于之前我国应急救援的任务分散在多个部委[5]，在应急救援通信保障方面的相关标准和规范较为零散，多以满足本部委内应急通信保障的需求为前提，综合通信网络的基本情况、容量、用户数量、业务现状等各方面的需求，编制颁布了适合本部委行业特点的网络建设规范、设备技术要求等标准。国家应急管理部成立以后，由于业务的集中化管理，所以也需要在标准建设方面对已有的标准进行集中整合，建立适合我国应急救援特点的应急通信保障标准规范。标准规范的建设应围绕以下几个方面开展：1）建立我国应急救援通信保障网络建设标准，涵盖有线网和无线网两个方面，需规定网络的组网形式、网络构成、网络性能要求、试验要求及试验方法等；2）建立我国应急救援通信保障网络施工及验收方面的技术要求；3）建立组网设备技术要求标准，涵盖固定站、移动站、便携站等设备，规定基站类设备的功能要求、性能要求、试验要求及试验方法等；4）建立终端类设备的入网技术要求，包含入网协议、数据通信协议等；5）建立业务调度指挥方面的技术要求。2.4大力发展应急通信卫星网。与传统地面通信相比卫星通信具有通信距离远、通信容量大、覆盖范围广等特点，特别是在地质性灾害事故现场，具有其他通信方式不可比拟的优势。我国应急救援的部分部委在上个世纪90年代将卫星通信引入到应急救援通信保障工作中[6]，例如：消防、公安、水利等几个行业都租用卫星转发器建立了专属于本行业应用的卫星通信专网，在应急救援过程中发挥重要的作用。受限于当时我国通信卫星通信技术的发展状况，租用的卫星转发器多由国外公司进行设计建造，因此每年的租用成本较高。2017年4月12日我国首颗高通量通信卫星实践十三号在西昌卫星发射中心成功发射，经过在轨测试于2018年1月23日在轨交付，正式投入使用。实践十三号支持用户快速接入网络，下载和回传速率最高可达150Mbps和12Mbps[7,8]。鉴于卫星通信对于地质性灾害事故应急救援通信保障的重要性，建议利用我国自主通信卫星转发器资源建设全国应急卫星通信专网，各业务部门原建的卫星通信专网，从业务上如果属于应急管理部则在此基础上并入新建全国应急卫星通信专网，设备资源可以进行利旧，如：天线、功放、业务设备；业务上如果不属于应急管理部，则可以进行彻底剥离。

3结论

国家应急管理部的成立，标志着我国在健全公共安全体系方面向前迈出了重要的一步，实现了应急救灾优势力量和资源的有效整合，建立了统一指挥、专常兼备、反应灵敏、上下联动、平战结合的中国特色应急管理体制，必将提高我国防灾减灾救灾能力。应急通信网络作为应急管理部应急救援任务的中枢神经，重要性已经引起了世界范围内的普遍关注，应急通信体系建设是一项长期性的系统工程，需要多个应急保障业务部门在体系规划、标准化、运营模式、应急通信卫星专网等方面开展持续研究，构建适合我国特色的应急通信体系，随着体系的确定和新技术、新手段的推广应用，我国的应急通信保障体系必将在防灾减灾救灾中发挥巨大作用[9,10]。

作者:张磊 范玉峰 单位:应急管理部沈阳消防研究所