國外應急通信發展方向分析
http://www.diannaozhi.com 2008-08-12 21:23 中企顧問網
本文導讀：美國“911”事件：新增基站、線路確保通信 位于美國紐約的世貿中心不僅是商業中心，也是美國東部的通信中心之一。世貿中心的南北樓中放置著若干家電信運營商的設備，隨著世貿中心的倒塌，其中及周邊的通信設施遭到了嚴重毀壞。
美國“911”事件：新增基站、線路確保通信
位于美國紐約的世貿中心不僅是商業中心，也是美國東部的通信中心之一。世貿中心的南北樓中放置著若干家電信運營商的設備，隨著世貿中心的倒塌，其中及周邊的通信設施遭到了嚴重毀壞。
臨時基站滿足無線業務需求
紐約地區的無線運營商(AT&T、Nextel,Sprint、Verizon等)雖然只有5個基站被毀，但卻有160個基站在“911”當天因為交換機或電源等原因無法正常工作。受到重創的公用通信網在“911”事件后承擔了高額業務量(在紐約，移動電話撥打數量平均增加了400%，個別運營商甚至增加了1000%；華盛頓增加了125%)。
面對突發事件，美國的電信運營商靠車載基站(COW)來恢復通信和提供更多的容量來滿足業務需求。恐怖襲擊發生24小時內，美國的電信運營商在紐約搭建了17個臨時基站和中繼系統，來處理高額業務量；在72小時內，160個基站的47%的容量復原；2周后，無線行業不但提供了“911”之前的網絡容量，而且還增加了23%的基站以支持居民和企業恢復生活與工作。華盛頓雖然沒有基站受損，但仍然增加了10個基站為五角大樓地區提供額外的容量。此外，賓夕法尼亞州墜機地點也增加了兩個臨時基站。具體見表1。
增加線路保障固定通信暢通
服務于美國東北部(包括紐約)的Verizon公司是北美當時最大的固網運營商，除了為紐約地區提供公眾電話業務外，還擔負著華爾街地區的紐約股票交易所和奈奎斯特所有的通信任務，由于在世貿中心有多種通信設施，其在“911”中損失最大。在曼哈頓，Verizon有19個中心局(服務于200萬電話線)，但由于大部分網絡具有備用系統，恐怖襲擊發生后，這些系統仍可以正常處理E911等緊急呼叫。作為應急通信的一部分，Verizon馬上為曼哈頓地區提供了4000部免費本地投幣電話，向幸存者提供服務，還向曼哈頓醫院、緊急救助中心調度了額外的電話線。華爾街是美國經濟的命脈，直接關系著美國企業的正常運轉。為了不影響股市，Verizon不遺余力地恢復華爾街網絡，盡快增加了24條高速數據鏈路(OC-48)和數千條電話線，重新調度網絡容量，以方便一些交易公司移至新的或臨時性辦公地點。在Verizon的努力下，9月17日，華爾街如期開盤，挽回了一部分人對美國經濟的信心。
此外，運營商支持的政府優先服務項目也在“911事件”中發揮了重要作用。FCC從1998年開始啟動電信業務優先(TSP)項目，對國家安全和應急準備(NS／EP)人員提供優先服務和業務恢復。政府應急通信業務(GETS)可以在網絡擁塞時，跨運營商向NS／EP提供緊急接入與優先處理。在“911事件”中，共處理了1.8萬個GETS呼叫。
美國卡特里娜颶風：打“有準備的戰爭”
2005年8月29日的卡特里那颶風是美國近年來最為嚴重的自然災難，隨颶風而來的洪水幾乎完全淹沒了美國城市新奧爾良，上千人死亡，數十萬人流離失所，造成的經濟損失達到創紀錄的上千億美元。
政府部門積極應對
與4年前的“911事件”不同，對于卡特里那颶風，電信行業打的是一場“有準備的戰爭”。由于之前有風暴預警，從政府部門到運營商實際上在風暴之前已經作了一些準備，這些準備工作很好地指導廠颶風后的應急通信以及災難恢復工作。
在颶風肆虐之前，FCC就成立了由數百名員下：組成的特別工作組。颶風之后的一周，該小組每天24小時不間斷工作，高效地處理與協調各項工作，基本滿足了用戶、業界及聯邦應急管理局(FEMA，Federal Emergency Management Agency)的需要。
從9月1日起，FCC采取了多項行動與措施，保障災時的應急通信，幫助受災地區盡快恢復業務。主要行動包括：
第一，對特殊臨時授權(STA)進行流程提速，共批準了90項STA申請，以及100項臨時性頻譜授權；對災區所需的衛星地面與空間站、海纜和國際路由，實施臨時性授權程序；
第二，臨時放寬三個州的號碼政策，要求運營商和號碼管理者方便用戶號碼攜帶；允許災區用戶延長電話號碼的保留時間，按照原來的規定，進入“冷凍”期的住宅用戶號碼要在90天內分配給其他用戶；
第三，協調動用電信行業的各方資源(如應急發電機和燃料)，以滿足救災需求；
第四，建立一個網站，公布相關信息(特別是用戶信息)，并包括一些與業余無線電愛好者組織的鏈接；
第五，分配臨時性的紅十字會800長途免費號碼1-800-RED—CROSS(1-800-733-2767)。
災后，FCC專門召開網絡可靠性與互操作性會議，評估損失、總結經驗。2006年1月，FCC成立了一個由公共安全和電信行業專家組成的獨立小組，評估卡特里那颶風對通信造成的影響，并對FCC提出建議，以備戰災難，保障網絡的可靠性，以及如何在公安、火警、重大醫療事件等緊急情況下進行重要部門間的通信。FCC計劃整合原來分散在7個司、局的國土安全職能，宣布成立新的公共安全／國土安全局，以加強美國通信網應對災難的能力。
國家通信系統(NSC)是一個由安全部、聯邦應急管理局、FCC等23個聯邦部委和機構組成的聯盟體，專門負責與國家安全／應急((NS／EP)準備相關的通信。卡特里那颶風之后，NSC與業界合作進行了一系列活動以保障通信，主要包括：
第一，發放1000張新的政府應急電信業務(GETS，網絡擁塞時優先提供業務)卡，在颶風期間共完成4萬個GETSD呼叫；
第二，向4000個聯邦應急官員和NS／EP用戶提供無線優先業務(WPS)；
第三，向3000個用戶配置電信業務優先權(TSP)；
第四，啟動共享資源高頻無線電計劃(SHARES)。
運營商啟動應急預案
BellSouth是美國南部的主導本地運營商，并與SBC(這兩個公司將并入AT&T)一起擁有美國最大的移動公司Cingular。颶風災難給其造成廠巨大的損失，交換機被淹、鐵塔被刮、光纜斷裂、用戶線連不上……，直接損失達4—6億美元。BellSouth雖然在颶風之前就啟動了應急預案，并對發電機、燃油作了準備，但是颶風災難的強度超過了預期，由于洪水和安全問題，BellSouth不能對備用發電機即時補充燃油。在FCC的網絡可靠性會議上，BellSouth的網絡業務經理總結了經驗和教訓。
首先，運營商和用戶對供電系統的依賴性越來越強，電力中斷嚴重影響了通信，不僅網絡設施無法正常千作，而且手機用戶也無法充電。
其次，需要對“911”呼叫中心在地理位置上進行分散，改進“911”的再選路方案。
最后，交換設備、發電機、燃油罐需要放到高處，以防止被水淹沒。
新技術發揮應急通信優勢
在5年前的“911事件”中，自由空間光通信(FSO)等為迅速恢復高速通信提供廠有效的手段。在三年前的颶風災難中，WiMAX、無線VoIP則大顯神通，WiFi、WiMAX以及免許可證的無線網被用來幫助援救人員和災民進行通信。特別是WiMAX技術，由于其覆蓋半徑大，可把災區的一些臨時性WiFi熱點(如救助中心、避難所)進行連接，以及在光纖斷裂時承擔回傳線路的作用。Intel公司為災區的一個空軍基地快速安裝了WiMAX，提供WiFi熱點的回程鏈路，這些WiFi熱點距Internet入網點(PoP)15公里。颶風之前，美國沒有明確的WiMAX技術政策，但是考慮到應急的需要，FCC為他們專門頒發了臨時性許可證。
颶風中，服務于新奧爾良市政當局的本地交換局出現癱瘓，但是市政府的LAN暫時沒有中斷，新奧爾良市市長BayNegrin通過Vonage的VoIP與布什總統進行了災后的第一次通話。此外，在救援工作中，利用WiFi的無線VoIP也發揮了重要作用。FCC還建議建立電視、廣播之外的基于Inter-net的預警網絡，并希望在今后的應急通信中充分利用基于IP的技術。
FCC主席馬丁在災后的講話中強調：美國需要更可靠和冗余性更好的通信系統，包括更好的緊急情況警報系統。他呼吁美國政府把Internet納入緊急情況警報系統，電信業務提供商需要利用IP技術的優勢，加強網絡能力。馬丁提出三個重要建議：
第一，建立一個更復雜的警報系統，此系統使用Internet與其他先進技術，能夠盡早地向更多的人告警；
第二，應急應答系統要裝備先進的無線設備，要允許跨越多個部門、多個頻率進行通信；
第三.要充分利用IP技術，基于IP的網絡可以承擔電信網的備用網絡，可以對電信業務進行再選路。
倫敦地鐵爆炸：重在解決網絡擁塞
“雙管齊下”應對高話務量
倫敦地鐵爆炸并沒有造成公眾網的損毀，但是爆炸發生后，用戶紛紛給親友們撥打電話，這使得英國的電話系統發生了史無前例的擁堵現象。第一顆炸彈于早高峰中的8：50爆炸，固定與移動網絡流量緊接著快速增長，到上午11：00時達到峰值，是平時的2倍。
英國最大的移動運營商沃達豐公司表示，爆炸發生后網絡通話量增加了2.5倍，短信數量增加了一倍，這還不包括那些沒有連通的呼叫。英國電信公司的網絡通話量也增加廠一倍，而且迅速增長的話務量已經造成了網絡的擁塞。為此，英國電信的發言人發出告示：為了維持正常的通信，用戶應該盡可能只打一些短的、必要的電話。英國其他的全國性移動運營商，如Or-ange和T-Mobile等也面臨著類似的情形。所有的移動運營商均表示，倫敦地區的網絡通信狀況最為糟糕，英國其它地區則遇到了暫時性話務量激增造成網絡擁塞的情況。
爆炸發生后，運營商采用了“呼叫終止(call gapping)”的方式來平息網絡擁塞。“呼叫終止”就是提前“丟棄”一部分打往擁塞地區的電話(不影響緊急呼叫999業務)，以降低其他網絡的呼入業務量(在某個點，全部呼叫的70%被拒絕)。一些移動運營商正是采用這種方法限制了來自固網的接入。
除“呼叫終止”外，移動運營商還使用“半速率編碼”，靠降低質量來處理更多的呼叫。另外，在高需求的2個半小時，還對短信進行了延遲傳送。
ACCOLC提供優先通信
為了對重要應急響應部門進行通信保障，英國的移動網有一個特殊的網絡管理方案，即接入超載控制(ACCOLC)，它對持有SIM卡的重要人員提供“特權”接入(類似美國的“優先服務”，但當ACCOLC啟動時，網絡不再受理公眾呼叫)。“特權”接入只是在非常特殊的情況下才調用，在相關部門(稱作“金色”協調組)的特殊指令(“金色”指令)下，由網絡運營商進行調用，一般只在特定網絡和有限的地區及很短的時間內使用這個方案。
在這次七七爆炸事件中，倫敦警察局指揮運營商02在爆炸地點1公里范圍內調用ACCOLC，以方便他們之間的通信。但是，由于管理上的混亂，除警察局外，其他一些應急響應部門(如倫敦急救隊)和公眾的通信卻受到了影響，ACCOLC不但限制了此地區的公眾的通話，還對靠公眾移動網絡進行通信的醫療救護系統等造成很大的麻煩，其教訓很值得反思。
日本新瀉縣地震：網絡規劃防患于未然
為了防止通信中斷，NTF在主要交換機之間使用多路由和環形傳輸線路機制，并采取了24小時網絡監控，以維護網絡和提升業務性能。NTF還配備了一定的應急通信設施，如：可攜帶的衛星通信地球站、數字移動衛星通信站、應急用可攜帶交換系統、可攜帶移動基站等，以應對災難。此外，NTT的日常通信設施都可以抵御多種自然災害，如防水、防火、防震、應對電力中斷等。
災難發生后，運營商的網絡往往會受到不同程度的破壞，通信容量也可能會降低，而這時又是公眾通信的高峰時期，很容易發生網絡擁塞。針對這種問題，NTIS在平時的通信規劃和建設中，就為重要通信都專門預留了通道，并在發生災難時，對受災地區的普通電話進行控制，以保證重要通信的暢通。同時，引導用戶使用“171”災難應急消息業務，從而將受災用戶信息存儲到該系統中，以供親友查詢他們的消息。NTT的消息存儲設備分布在全國的50個地方，最多可以存儲800萬條消息。
此外，NTF在i-mode互聯網業務中，也提供了災難消息板業務，受災地區的用戶可以在i-mode業務菜單中填寫自己的情況，而其他地區的用戶可以通過這一平臺查詢親友信息。
2004年10月23日，日本新瀉縣發生地震后，日本各地打到新瀉縣的呼叫量達到平時峰值的50倍，但用戶在使用了NTT的“171”災難應急消息和i-mode消息板業務后，呼叫量快速下降(見圖1)。
根據NTF的統計，從10月23日～12月24日，使用171災難應急消息業務錄制的消息有11.27萬條，查詢的消息有24.2萬條，總計35.47萬條。而從10月23日—12月10日，使用i-mode災難消息板業務登記的消息有10.56萬條，查詢的消息有14.25萬條，總計24.81萬條，對緩解網絡擁塞起到了很好的作用。
相關鏈接
AT&T的多種網絡災害恢復設備
35ESS交換機恢復：交換機恢復功能由一個5ESS活動房屋或3個活動房屋組來提供，每一個活動房屋都可以恢復6萬條通信線路。
接入活動房：為接入設備提供AT&T網絡的接入點。
AGN(AT&T全球網絡)：AGN在全球130個城市部署節點，提供到全球的網絡恢復功能，利用降落式(Fly In)恢復集裝箱，還可以實現美國國內的AGN架構恢復。
ATM交換機：可以處理而到OC—12的電路交換，凈容量可達900T3s。如果增加插件和交換機，處理容量還可以增加一倍。
CNIHub：使用智能光交換(10S)技術，提供市內和城市間的通信業務。通過IOSmesh恢復功能，能快速找出節點，提高恢復性能。
數字接入交叉連接系統(DACS)：提供通信信號的連接點，用于信號整理，并提供從光系統到網絡的接口。
數字無線電：包括所有用來恢復數字無線電站點的設備。
DMS交換機：使用了頻譜外圍模塊，可以恢復56000條線路／中繼線，并將用戶模塊能力擴展到240DSls。
DTMS／FASTER：通過衛星恢復受災地區到AT&T網絡操作中心的連接，從而可以進行遠程測試，并支持FASTER系統，選取最佳路由。
幀中繼交換機：包含數個MGX-1、MGX-45和BPX-8620交換機，恢復能力可以達到48000DSO。
市內網絡業務：包括到DCS3門、DCSI／0、SONET和OC3／OCl2／OC48／OCl92等多種網元的交換和傳輸。
IP能力恢復IP能力恢復活動房由Cisco、Avici和Juniper的大容量路由器組成，總交換能力達到10000T3，最大可以支持OC-192電路交換。使用一個活動房，NDR就可以恢復上千個10Gbps的電路。
光波：光波活動房將本地電子信號轉換成光信號。
可攜帶式無線電塔：用于建立微波轉發器或在電纜無法到達的地區作為終端站點使用。
再生活動房：實現信號的放大和再生。
卡特里那颶風給通信網造成的損失
電話業務：300萬人的電話業務被中斷；
基站塔：1000個基站塔被刮倒；
電話線路：1.1萬個電線桿、2.6萬段電纜遭到破壞，2.2萬條線路癱瘓；
緊急呼叫系統：“911”緊急呼叫系統出現大面積嚴重故障，共有43個“911”呼叫中心不得不進行“再選路”，不能在第一時間對緊急呼叫做出反應；
電力網：電力網受到沖擊，進而影響了電信業務；
中心局：受災地區的578個中心局有33個不能工作；
無線網：固定網的連接問題快速波及到無線網；
廣播站：100個廣播站停播。在新奧爾良，颶風過后，只有2個AM和2個FM廣播站工作，這些本地的廣播站是當地居民在危急時刻僅有的獲取新聞的渠道。
