专家:从日本应急通信体制谈如何应对突发灾害

2009-06-19 15:37:00来源:搜狐IT 作者:唐友喜热度:

从美国纽约的“9.11”事件,到英国伦敦的炸弹恐怖袭击,再到中国汶川的特大震灾,在突如其来的大型自然灾害和突发事件面前,公众通信网络受到了极大的挑战。公众通信网络的技术决定了,在像汶川大地震这样的突发事件中,如果不能合理安排话务流向和流量控制,不但用户会觉得关键时刻电话打不出,省外打不进,甚至影响到应急指挥、救灾、广播等重要部门的通信需要。

同样深受震灾之苦的邻国日本,目前已基本建立起发达、完善的防灾通信网络体系,如中央防灾无线网、防灾互连通信网等,对我国今后进一步完善公众通信网络和应急通信网络颇具借鉴意义。

在全球各地发生的地震、恐怖袭击等突发性大型灾难中,基站、天线、光缆等设备甚至机房直接被损坏,突发的巨大话务量超过了交换设备的设计极限值,是造成网络阻塞的主要原因。

此外,公众通信网是为常态社会生活设计的,其可以通话的资源远远小于用户数量和用户规模。从通过互联网检索到运营商公布的长途电路数据来看,四川联通有约500万用户,出省长途电路2.5万条,中国移动约2000万用户,出省长途电路50万条。四川总计近2500万移动用户中,仅有52.5万用户能够同时使用长途电话。突发型大型灾难发生后,几乎全网几千万用户同时使用电话,能够打通长途的用户最多仅占2.1%。在突发灾难面前,公众通信网往往心有余力不足,面对海量的话务冲击无法满足海量用户呼叫的需要。

此次地震灾区大面积断网的另一个重要原因是,在传输过程中大量使用光缆等有线传输。发生地震这类地质灾害时,光缆等有线传输手段很容易被损坏。中国移动四川省内二级干线光缆总长6039公里,中断3866.5公里,占64%;中国联通西安至成都两条长途光缆中的1条中断。

光缆中断后,维修时间长,在余震中又容易被再次损坏。这次汶川大地震中第一个被抢通的马尔康到理县到汶川通信光缆,在5月16日下午理县突发里氏5.9级强烈余震中再次被震断。采用传统有线传输保证网络连接的工程通信网,往往是一根光纤中断,则全部通信中断。

卫星通信在这次汶川大地震中发挥了积极的作用,但卫星通信资费高,国内卫星电话的通话费每分钟约为2元,海事卫星电话更高达每分钟20元;卫星电话受天气影响较大,信号不稳定,通话延迟时间较长。而且,卫星移动通信容纳的用户更少,大规模使用受限很多,无法规模推广。

公众通信网络如何应对突发大型灾害,是个世界级的难题

社会越发达,对通信特别是移动通信的依赖越严重。当大型自然灾害发生时,庞大的用户数量对通信网络的需求呈爆炸性的增长,而有限的现实通信容量远远不能满足这个需求。如何解决这个问题,即使在美国、英国等通信工业非常发达的国家,也还是一个难题。

2005年7月7日,伦敦遭遇了炸弹爆炸恐怖袭击,手机虽然显示信号满格,但是却无法正常拨打电话。其中,固网运营商BT(英国电信)的话务量为同比时段的两倍;而移动运营商Vodafone公司的话务量爆增250%,短信业务增长了一倍;Cable&Wireless公司经受了较平时近10倍的话务量的冲击,达到每15分钟30万次通话;移动运营商O2公司的当日话务量从通常的700万次通话跃升到1100万次,这增加的400万次通话主要都集中在突发事件发生后的几个小时内。这时,网络遭受的话务冲击是前所未有的。

此次汶川大地震中,灾区的公众通信网络也遇到了前所未有的挑战,灾后几大运营商的网络全线告急。

中国移动有4457个移动基站因断电、光纤中断等原因退出服务;震后大量用户在同一时间拨打手机,话务量较平时高出十倍,中移动四川公司有三台交换机发生拥塞;通往震中地区汶川、理县、茂县、北川、平武的光纤全部中断,汶川、理县、茂县、北川、平武成为通信孤岛。

中国联通的移动通信网络也受到了严重的影响:骨干环网西北环、九环线中断,汶川G、C两网全部中断;阿坝地区G、C两网约200个基站瘫痪;甘肃甘南地区4个县通讯中断;成都主城区的语音是平时的7倍;短信是平时的两倍,短信通信迟缓;陕西靠近四川地区约500个基站中断,8327个基站受灾,因基站退服影响到的用户达150多万户。

当大型灾害发生时,如何保证公众用户能传递有效的通信信息,保证应急通信信息的畅通及平衡网络的容量与话务量的需求,是中国乃至全球运营商亟待思考的问题。

完善应急通信网络的建设

在应对汶川大地震这种突发灾难时,及时、有效的保障通讯是当务之急??震中获得的一些经验教训,从建设和完善公众通信网络和应急防灾网络等全方位入手,提高特殊灾害时期的通信能力。

一、建设防灾通信网络

日本是世界上应急管理最富成效的国家之一,经历了阪神地震、新泻地震等自然灾害后,目前,日本已建立起完善的防灾通信网络,包括中央防灾无线网、防灾互连通信网等。由于自然地理的原因,加上无线通信技术的广泛普及,日本的防灾通信网络基本依托无线通信技术。它的经验和做法,对我们更好地把握应急通信网络的方向和趋势,加快建设步伐不无裨益。

“中央防灾无线网”是日本防灾通信网的“骨架网”。当发生大规模灾害时,或因电信运营商线路中断,或因民众纷纷拨打查询电话而造成通信线路拥塞甚至通信瘫痪时,用这一网[FS:Page]络接收与传输来自紧急灾害对策总部、总理官邸、指定行政机关以及指定公共机关的灾害数据。中央防灾无线网由固定通信线路(包含视频传输线路)、卫星通信线路、移动通信线路所构成。

除了“中央防灾无线网”,为解决出现地震、飓风等大规模灾害的现场通信问题,日本政府专门建成了“防灾互连通信网”,可以在现场迅速让警察署、海上保安厅、国土交通厅、消防厅等各防灾相关机关彼此交换各种现场救灾信息,以更有效地进行灾害的救援和指挥。

二、缩短通话时间,保障更多的人能够通话

在发生地震时,为确认亲属和友人是否平安,通信量会骤然增加。这时最易出问题的是移动电话网络发生拥塞现象。以2004年6.8级的日本新泻地震为例,日本某通信运营商的移动电话网在地震后的6小时内话务量高达平时的45倍,其中大多是从日本各地打往新泻地震灾区,这造成线路严重拥塞。除了线路拥堵,更为致命的是震后承载信息的网络基础设施受损,因断路等设备故障和长期停电致使基站退服,局部地区线路瘫痪。2004年新泻地震后有91个基站停止工作,影响了抗震救灾和用户的正常通信。针对这种情况,日本信息通信研究院就这一课题进行了立项研究。研究人员认为,为保障抗灾、救援、交通、通信、电力供应和维持社会秩序等重要部门的通信畅通,不仅可依照日本通信事业法的规定,对普通用户的通信进行控制,而且可通过限制通话时间减少拥塞。由于缩短了每次通话的时间,可保证有更多的人能够通话。

研究人员通过理论分析和计算机模拟,证明限制通话时间的方案切实可行。在控制通话时间时,要优先保证重要通信,对高优先级的通话基本不进行控制,对普通的移动通信进行限制。对于普通用户,手机短信和留言服务是提倡的应对方法之一。

三、多路接入系统,跨越不同运营商的通信网络

当然,仅用一、两种方法并不能从根本上解决问题。发生地震后,一些基站设备损坏而导致网络中断。然而各运营商通信网的状态各不相同。例如在2004年新泻地震时,有的运营商损坏了61个基站,而有的运营商仅有6个基站停止工作。此外各运营商网络的拥塞情况也各不相同。有的是平常的45倍,有的仅为平常的3、4倍。

从以上情况可知,在异常时期,可跨越不同的运营商的通信网络框架,利用相对不繁忙的线路,来保证重要通信的畅通。

日本信息通信研究院设计开发出了一种多路接入系统,使因基站中断所影响的通话通过使用其他运营商的基站进行传输,保障应急通信,使人命关天的重要通信能够畅通,从而减轻自然灾害的损失。

四、充分发挥广播网络的作用

震灾发生后,公众经受了极大的心理考验,都希望在第一时间获得有效的信息与帮助。因为缺乏其他的渠道,公众通信网络作为唯一的联系通道,承受极大的压力。特别是在我国,移动运营网络都规模巨大,像四川移动,全网约有2000万用户,在这种极端的突发事件面前,即使运营商尽最大的努力,保证了500万用户能够打通电话,可是,还有1500万用户无法打通电话。他们无法获得有效的信息和帮助,这个时候,政府部门启动紧急的广播预案是一个有效的经验。一方面,能够让民众获得有效的信息,另一方面,可以显著地减轻移动通信网络的压力。比如,在日本,每个人都常备一个收音机,收音机是自动激活的,当有紧急广播的时候,收音机会自动响起来播报最新信息。

信息技术发展到今天,实现更高效、更方便的基于手机的灾害广播是可行的。例如,让移动通信的协议支持广播功能,当灾害发生后,移动通信网可以广播及时、准确的灾害短信,且几乎不占用无线资源。再如,通过制定标准,让所有的手机均支持收音机功能,当灾害发生后,手机中的收音机模块自动打开,接收最新的灾害信息。

五、主动宣传 引导公众合理使用公众通信网络

截至目前,地震灾区的余震仍时有发生,稍有风吹草动,特别是传言,会在公众中引起极大的恐慌,从而造成公众通信网络的阻塞。对于公众而言:

首先,信息的获取以广播、政府的通告为主。政府也应该加大利用广播、电视等手段,把有效的信息传递给公众。也可以利用??息。

其次,在突发灾难发生后,用户可以优先使用短信进行沟通和联系,短信尽量的短。在收到短信后也应立即简短回复,让对方知道短信已收到。

再次,打通电话后尽量长话短说,以留出更多的通信资源,让更多的人打通电话。

最后,通信的方式上,可以借助互联网等新型通信手段,如通过QQ、MSN、Email等方式传递信息。

此次发生在四川汶川的8级大地震后,我们看见了各大运营商的快速响应机制,以及保证和恢复震区通信的积极努力。同时我们也应该清醒的认识到,公众通信网络在突发危机面前,发挥的作用是有限的。因此,借鉴其他大型灾害常发生国家的经验,结合我国自身的特点,通过政府来主导,制定一个适合常态社会且适合突发灾害环境的应急通信网络标准,是十分必要和有意义的。

作者:电子科技大学博士生导师、教授唐友喜

责任编辑:DVBCN编辑部

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