公众电信网上的应急通信服务

摘要：分析了公众电信网应急通信服务面对的用户，探讨了使公众电信网具备应急通信能力的技术，并对公众电信网上提供应急通信服务的研究领域及技术发展方向进行了阐述。

关键词：应急通信 Y.1271 紧急呼叫

　　应急通信一般是指在出现自然或人为的突发性紧急情况时，为应对紧急情况而综合利用各种通信资源实现通信的机制。

　　说起应急通信，可能更多的人想到的是专用的通信设备或通信网络。事实也正是如此，卫星通信、微波通信等通信手段由于天生就具备较强的抗毁能力，因此一直以来是应急通信的主要技术手段。这些通信系统，一般不对普通大众开放，属于专用的应急通信系统。

　　　相对专用系统而言，通过公众电信网提供应急通信服务，也是一种提供应急通信的方法，并且逐渐成为国际应急通信领域研究的重点。公众电信网是我们日常生活中使用的通信网络，和专用系统相比，公众电信网具有覆盖范围广、受众群体大等优点，如果利用得好，就能够在应急通信中发挥巨大的作用。对于通过公众电信网提供应急通信服务，现在研究的方向主要包括三个：电信网络应急通信能力、紧急呼叫以及互联网应急响应。第一个方向研究如何提升电信网络的应急通信能力，使其可以承担应急通信的任务；第二个方向研究传统的紧急呼叫将向何处发展；第三个方向研究在出现紧急情况时，如何能够保证网络的畅通。

一、公众电信网应急通信的服务对象

　　　在讨论公众电信网的应急通信服务之前，首先需要了解哪些用户有可能使用这种服务。公众电信网应急通信主要为如下四类用户服务：政府决策机构、政府职能部门、企业单位和个人。

　　原有的应急通信构架并没有考虑由公众电信网来承担应急通信，一旦发生紧急情况，政府的决策机构和职能部门便会动用专用的应急通信系统（如卫星、微波等通信系统），而企业用户和个人用户能够使用的应急通信手段就非常有限了，只能依靠紧急呼叫服务。而在公众电信网承担应急通信的情况下，各类用户能够获得的应急通信服务都会大大加强。

二、公众电信网提供应急通信的能力

　　随着电信业的飞速发展，公众电信网已经覆盖了我们生活的每一个角落。如果公众电信网具备提供应急通信服务的能力，就可以大大加强灾害时期的通信保障。但是，由于建设公众电信网的原始目的是提供普通的电信服务，若要将其应用到应急通信中，还有许多技术问题需要解决。ＩＴＵ在建议Ｙ．１２７１ 《对演进中的电路交换和分组交换网络支持应急通信的网络要求和能力的基本框架》中，对公众电信网所需要的１２种应急通信能力进行了规范。这些能力包括：

　　·增强的优先权处理：应急通信的话务流在穿越任何网络时都需要获得优先权的保障。

　　·安全的网络：网络应能通过使用加密技术和用户认证防止未经授权的用户滥用或破坏本已稀缺的电信资源。

　　·位置保密：在某些特殊情况下，需要运用特别的安全机制来防止应急通信用户的位置信息泄露给未授权用户。比如，少数处于高级领导层的用户在组织应急救灾行动时，决不能存在位置被发现的风险。

　　·可恢复性：在发生通信中断时，电信网络应该有能力被完全修复，或至少恢复到能支持优先通信的水平。

　　·网络连通性：支持应急通信的网络需要和其他网络连接起来，以扩大网络的覆盖范围。

　　·协调工作能力：这个能力的最终目的是在所有网络（电路和分组网络）之间建立互通性和协同工作能力。

　　·移动性：要求电信基础结构是由可携带的、可重新部署的或完全机动的设施组成。

　　·普遍覆盖：覆盖大范围地理区域的公众电信基础设施，应该成为建设普遍覆盖的应急通信系统的框架。

　　·生存能力／抗毁性：应急通信的功能应具有鲁棒性，保证在各种情况下生存的要求。

　　·话音传输：应急通信中的基本通信方式一直是并且今后将仍然是话音通信，因此网络需要为应急作业提供话音传输能力，无论电路交换还是分组交换网络都需要为应急通信用户保证话音传输质量。

　　·可变的带宽：用户从运营商那里获得应急通信支持时，可以提出带宽需求。获得授权的用户可选择不同的应急通信能力以支持不同的带宽需求。

　　·可靠性／可用性：通信系统应该与设计要求和规范保持一致，并且应该是高度可靠的。

　　对于现有的各种网络而言，还无法全部满足上述１２种能力的要求，那么它们的缺陷在哪里，又有哪些技术可以弥补这些缺陷呢？

　　１． 基于电路交换的传统话音通信网

　　一般来讲，传统的电信网络可分为移动通信网络和固定通信网络。从网络的实质来看，移动网络与固定网络的主要区别在于接入手段，而二者的核心网络并没有太大的区别。

　　对于上述１２种能力，相对于分组交换的话音网络，基于电路交换的话音通信网络比较容易实现的是话音质量的保证。而其他的能力，有的可以通过技术手段进行加强或弥补，而有的就很难实现。

　　（１）固定网络

　　对于固定网络来说，可以通过资源（接入线）预留的方式实现部分的优先权保障，但这种优先权很难跨越网络。即使用户可以通过预留的接入线接入网络，但如果不能获取互通网络之间的中继资源，将仍然无法实现通信。除非在整个网络范围内（包括不同运营商的网络）进行统一规划，所有网络都预留出一部分资源来进行应急通信，才可能实现跨网络的优先权。但这样做的成本非常之高，而且这种静态的预留也无法实现资源自动调配。

　　一个好的解决方法是要求电路交换网能够对一些重要的接入进行标记，要保证从发端交换机到收端交换机中间经过的所有节点都能够识别这些标记，并能够为它们优先分配资源，甚至抢占其他低优先级用户的资源。但是现有的信令体系和电路交换机的交换机制都没有为这种方法做好准备，因此很难实现。

　　对现有固定网络来说，其他难以实现的能力主要包括用户的鉴权和认证、移动性以及可变的带宽。这些都是由基于电路交换的固定网络的天然属性所决定的。

　　（２）移动通信网络

　　相对于固定网络，基于电路交换的移动通信网络除了具备移动性之外，还具备一些基本的用户鉴权和认证机制。另外，移动网络还具备一些技术手段用来加强上述某些方面的能力。

　　比如移动网络在应急通信中经常使用应急通信车，这种通信车实际上是一些特殊的基站，通过微波或卫星将终端用户接入到移动网络中。这种应急通信手段可以应用于一些基站遭到破坏的灾害中，比如地震，也可以用在一些通信量急剧增加的场合（如大型集会）临时扩容。应急通信车可以被看做是移动网络增强生存能力／抗毁性和提高恢复能力的一种手段。

　　对于现有的移动通信网络而言，急需改进的是位置保密能力。因为以现有的移动通信技术，使用移动终端的用户很容易被跟踪和定位。

　　２． 基于分组交换的话音通信网

　　通信网络由电路交换网向分组交换网演进，为应急通信在公众电信网上的发展提供了新的契机。分组交换网的数据通信基于包交换，这就使得通过在数据包上添加各种标签来保证重要用户的优先级成为可能。而且在分组交换的基础上，更容易实现固定与移动业务的融合。另外，在基于分组交换的通信网络上实现交换设备的异地容灾备份也比传统电路交换网络要容易得多，可以提高网络的可靠性／可用性。

　　上面提到了ＩＴＵ十三组对应急通信网络提出的１２种能力要求，在这些能力中，有三种能力对于基于分组交换的话音通信网络来说尤其重要，它们是：增强的优先权处理能力、具备质量保证的话音频带和可变的带宽。分组交换网络如果具备了这三种能力，就能实现应急通信的服务质量保障。

　　在数据分组网中，同样面临这三种能力的问题，即我们在分组交换网中经常提及的区别服务、ＱｏＳ保障以及带宽预留问题。这三个问题是相互关联的，在网络带宽一定的前提下，只有进行区别服务并预留出一定的带宽，才能保障优先级高的通信获得更好的服务质量。而对于应急通信，就是要求网络在任何情况下都要为重要的通信分配最高的优先级和最大限度的服务质量保障。

　　现阶段在分组交换网上存在的一些技术，如区别服务、多协议标签交换（ＭＰＬＳ）等，可以为应急通信的需求服务。区别服务将有限的网络资源按需分配给优先级高的业务，ＭＰＬＳ利用类似于信令的标签分配协议（ＬＤＰ），用第二层的面向连接技术支持第三层无连接方式的包传送。这些技术与数据ＶＰＮ技术结合使用，可以为分组网络中的应急通信提供一定程度的端到端服务质量保障。

　　但是由于现在的分组交换网本身还存在网络效率偏低、服务质量不高的问题，因此在分组交换网中仍未解决应急通信的需求问题。但可以肯定的是，现有的以及未来将出现的各种保障服务质量、保障带宽预留的技术，将为在分组交换网中实现应急通信服务提供更多的支持。
基于分组交换的话音通信网络还具备天然的可移动性，终端并不需要与固定的接入线绑定，这有利于实现网络的移动性。在分组交换网络，还可利用各种数据加密技术来实现用户鉴权和认证。

三、紧急呼叫与互联网应急响应

　　１．紧急呼叫

　　紧急呼叫就是我们通常所说的１１０、１１９、１２２等紧急电话，它其实是一种传统的应急通信手段。它的特点是：面向所有公众，任何人都可以使用这种通信手段；通信流向是汇聚式的，大量的通信流会指向几个有限的点，比如１１０报警中心。紧急呼叫为公众提供的服务可以分成两类。第一类是个人救助，在某个个体需要医疗或安全救助时，可以通过紧急呼叫获得这些服务。这一类服务属于社会福
利的范畴，严格来说不属于应急通信。第二类服务就是在出现紧急情况时，作为公众上报信息的渠道，同时在救灾和灾难恢复过程中作为公众汇报情况和位置、实现自救或营救他人的一种手段。这是紧急呼叫应用于应急通信的主要方式。

　　城市的应急联动是紧急呼叫研究的一个方向。一般在发生紧急情况时，往往需要多方面的援助，比如消防、医疗、安全部门等。城市应急联动就是通过技术手段将这些应急部门的通信响应平台联系起来，以实现相互间联系的畅通和统一的调度。

随着电信网络向分组交换网络演进，如何在分组交换网中保证紧急呼叫已成为一个重要的研究课题，并且与上文提及的网络应急能力要求有着非常紧密的联系。

　　2.互联网应急响应

　　互联网已经成为日常生活中一种重要的通信手段，也日益成为政府向公众发布信息，以及企业间进行经济往来的重要平台。互联网面临着很多威胁，其中有一部分来自于网络自身，比如黑客攻击、蠕虫病毒攻击、 DoS攻击等，也有一部分来自于外界，比如灾害造成的基础网络瘫痪，会间接影响互联网的畅通。互联网应急响应研究的重点就是如何防范这些紧急情况对互联网的玻坏，以及在发生上述紧急情况时，如何尽快恢复互联网的正常转运。事实上互联网的主要承载介质仍然是公众电信网中的分组数据网，它与基于分组交换的语音通信网络在城域网、核心网等多方面都有重叠。提高公众电信网的应急通知力的同时也将大大提高互联网的应急通信能力。

四、结语

　　在公众电信网上提供应急通代服务有着非常广阔的应用前景，相信在今后相当长的一段时间性间中，都会成为应急通信领域研究的重点。
作者：曹远   来源：泰尔网