最近這段時間,國內和國外都出現了一些極端天氣災害,比如地震、暴雨、洪澇、臺風等,造成了嚴重的經濟損失和人員傷亡。
根據多國氣象機構的研判,今年很可能是“超級厄爾尼諾年”。在這一氣候現象與全球變暖的疊加作用下,全球各地很可能會出現更多極端天氣事件。我們面臨的考驗,才剛剛開始。
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自然災害是自然現象,不以人的意志為轉移。如果我們沒辦法阻止它,那么,提前預警,以及在發生災害后及時救援,就是減少損失的最有效手段。
而應急通信,正是這一切行動的基礎。
我們到底有哪些應急通信手段?應急通信技術又有怎樣的新變化、新趨勢?
今天,小棗君就來聊聊這個話題。
█ 什么是應急通信
根據官方權威定義,應急通信,是指在自然或人為突發性緊急情況發生時,或重大節假日、重大會議、大型活動等特殊時段,綜合利用各類通信資源,突破常規通信局限,保障應急指揮、搶險救援、群眾求助需求的暫時性特殊通信機制。
換言之,日常民用通信,以常態化、大眾化、娛樂化需求為主,追求網速、帶寬、體驗感。
而應急通信,以“保暢通、保指揮、保救援”為唯一核心目標,優先保障生命救援、政務指揮、災情上報等核心剛需,摒棄冗余功能,重點強化極端環境下的適配能力。
在公網全面癱瘓、環境極端惡劣、資源極度匱乏的場景下,應急通信必須提供最基本的通信保障,用來救命,將損失降到最低。
█ 應急通信的發展演進
應急通信并非新鮮事物。它的發展歷程與通信技術的演進緊密相連。
在人類早期階段,沒有專業通信設備與技術,完全依托人工、自然信號實現緊急信息傳遞。烽火狼煙、驛站傳信、鑼鼓預警、旗幟信號,都是最原始的應急通信手段。
這些通信手段,傳播距離短、信息量少、誤差率高,僅能實現最簡單的“預警”,無法支撐精細化救援,作用非常有限。不過,它們的出現,奠定了“緊急信息優先傳遞”的應急通信核心邏輯,也為后續的技術演進埋下了伏筆。
到了近現代,有線電報和電話的出現,讓人類通信技術有了跨越式的升級。
在信息傳遞即時性以及通信距離方面,有線電報和電話技術具有顯著優勢,大幅提升了應急通信效率。但是,它們仍然存在短板——因為采用有線介質,很容易遭受地震、洪水等災害的破壞,導致損毀、斷裂,進而中斷通信,可靠性極差。
再后來,無線通信技術的誕生,終于徹底改變了這一局面。
無線通信不依賴于有線介質,通過無線電波實現信息傳輸,抗毀性和機動性大幅提升。在傳輸距離方面,也有了質的飛躍。這些特性,都非常適合應急通信場景。
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無線電之父——伽利爾摩·馬可尼
事實上,無線通信誕生后的最早一批應用,就是海事和軍事應用。20世紀初,海難頻發,無線電報救了很多人的命。著名的泰坦尼克號,就是因為有無線電報發出的求救信號,才讓700余人得以生還,避免了更大損失。
20世紀30年代,世界上最早的無線對講技術出現,無線通信進入了語音時代。這個技術被警察、消防等部門率先采用,逐漸成為應急救援的主力設備。
到了60-70年代,各發達經濟體開始紛紛建立現代應急管理體系,從制度、流程、資金和科技等多個角度,提升包括自然災害在內的緊急事件應對能力。
那一時期,科技發展日新月異,微波通信、衛星通信、無線對講通信等技術迅速崛起,給人類提供了更高效、更靈活的應急通信手段。
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70-80年代,基于早期的對講機,發展出了模擬集群技術以及數字集群技術,并形成了iDEN、TETRA等技術標準。很多國家的應急通信無線專網,都是基于這些技術建設的。在一些自然災害和重要活動中,無線集群技術發揮了重要作用。
90年代末,我們國家對這些技術也進行了研究和引進,并逐漸形成了自己的無線專網技術標準路線(例如PDT等)。
進入21世紀后,人類的應急通信技術已經有了很大的進步。
衛星通信、集群通信等逐漸成為主流的應急通信手段,在重大自然災害、重要公共事件、大型集會活動等場合中,為緊急救援、指揮調度等工作提供必要的保障和支撐。
2008年,汶川“5·12”地震發生,造成了巨大的生命和財產損失。我們的應急通信管理體系和技術在這次地震中發揮了很大的作用,但是也暴露出很多的問題。
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政府有關部門對于這些問題給予了更高的重視,并推動進行制度完善和技術升級。
2008年之前的應急通信保障,以城市熱點地區突發容量需求保障為主。應急通信保障手段,主要是應急通信基站車、集群通信,少量采用衛星通信。
汶川地震發生后,衛星通信在救災過程中有出色表現,逐漸受到重視。各級政府以及運營商,都開始積極引進衛星電話、衛星應急通信車、VSAT固定站等設備,提升衛星通信在應急通信技術體系中的比例。
除了衛星之外,在移動通信技術(3G/4G/5G)的不斷演進下,通信行業也開始研究,如何發揮這類技術在應急通信場景下的作用和價值。
█ 當代應急通信的挑戰與應對
時至今日,全球自然災害的發生頻率有所增加,重大公共安全事件也時有發生。
為了將災害損失降到最低,盡最大限度地保護人們的生命和財產安全,人類開始重新審視應急通信技術的發展路線,探索更多的技術創新,讓科技賦能災害預警和災后重建。
災害或緊急事故,擁有兩大顯著特點——不確定性以及復雜性。
不確定性,體現在時間、地點上。
我們不知道災害什么時候會發生,在哪里發生。因此,我們需要應急通信手段具有足夠的移動性和靈活性,應急通信設備要能夠實現方便運輸、快速部署。
復雜性,則體現在現場的環境和需求上。
災害可能發生在山區、沙漠、雨林,甚至是海上。現在的應急通信需求,既包括災民的求救需求,也包括救災人員的協調需求,還有管理調度需求。除了語音之外,也開始有了視頻圖像的通信需求。
所以,應急通信手段需要具有很強的穩定性及抗干擾能力,需要能夠提供多樣化業務,還需要有更強的性能、更大的容量。
近年來,通信行業針對應急通信手段的創新,主要就是圍繞以上特定需求展開的。
在ITU的規范下,世界各國相繼制定了完善的“空天地海一體化”應急通信管理體系,以及操作標準規范。
包括定位導航(GNSS)、互聯網、物聯網、移動通信、衛星通信、云計算、大數據、人工智能、VR/AR等在內的眾多ICT先進技術,紛紛被引入應急通信領域,共同構建了越來越強大的應急通信網絡。
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我們國家在應急通信體系建設方面,也一直都在持續發力。
2024年12月,工信部等十四部門印發《關于加強極端場景應急通信能力建設的意見》,明確2027年建成“公網專網協同、空天地海一體”的國家級應急通信框架,標志著我國應急通信體系進入規范化、現代化、智能化升級新階段。
總而言之,現階段的應急通信,不再是單一設備、單一網絡的簡單疊加,而是融合衛星通信、空中中繼、地面機動、海上保障的全域體系。
真正強大完善的應急通信體系,必須實現語音、視頻、數據、定位的一體化傳輸,必須具備跨區域、跨部門、跨層級的協同調度能力,必須能夠適配極端天氣、重大地質災害、大型突發事件等各類復雜場景,必須徹底解決傳統通信覆蓋局限、抗毀性弱、協同性差的痛點。
多制式融合、專網公網協同,充分引入前沿科技,已經成為應急通信體系建設的核心方向。
█ 應急通信的典型技術應用
接下來,我們不妨看看,到底是有哪些通信技術,正在被應用于應急通信場景。這些技術,到底是如何在救災工作中發揮關鍵作用的。
● 衛星通信
衛星通信是應急通信中最為關鍵的手段之一。在傳統地面通信網絡因災害損毀或覆蓋不足時,衛星通信能夠提供廣域、可靠的通信鏈路,為救災工作提供基礎保障。
最近這些年,衛星通信發展迅猛,特別是高通量衛星以及低軌衛星星座的快速部署,使得應急場景下的寬帶接入能力大幅提升,能夠支持高清視頻回傳、實時指揮調度等大流量業務。
早期的時候,衛星通信主要是采用VSAT(甚小口徑終端)系統,為災區提供語音通話和窄帶數據傳輸服務。這種終端屬于專用終端,雖然體積相對小巧,但仍有一定的成本門檻,使用也需要專業培訓。
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后來,有了專門的衛星電話,體積進一步縮小,成本也進一步降低。很多鄉鎮一級的政府,都可以配備衛星電話,以便在極端災害發生時保持與外界的聯絡。
這幾年,手機直連衛星技術(Direct to Cell)的成熟,使得普通智能手機在無地面信號覆蓋的區域,也能直接接入衛星網絡,發送短報文或進行語音通話。這極大提升了衛星應急通信的響應速度和覆蓋范圍。
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對于普通用戶來說,在受災被困的情況下,可以借助手機直連衛星功能,發送求救信息和位置坐標,大幅提升被救援人員發現并定位的幾率。
● 游牧式基站
移動通信基站是目前公眾使用最多、最為依賴的通信手段。但是,在發生地震、洪災等自然災害時,傳統基站的電源以及傳輸資源很容易損壞,導致基站退服(退出服務),進而使得區域內的群眾失去手機信號。
在傳統基站無法工作的情況下,采用小型化、輕量化基站進行業務快速恢復,是一種必要手段。
游牧式基站,就是非常適合應急通信場景的一種小型化、移動式基站。
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游牧式基站
游牧式基站通常可以支持微波、衛星等多種回傳方式,采用小型室外柜形態,集成了可升降天線桅桿、交流轉直流、散熱系統、蓄電池等設備。
游牧式基站體積小巧,可以通過輕型貨車進行運輸,移動性極強,可以在災區快速完成部署,實現網絡信號覆蓋。
除了能夠給災區群眾提供網絡覆蓋之外,游牧式基站還具有邊緣計算能力,可以構建本地算力專網,幫助救援人員及指揮中心實現對救援圖像、視頻、語音等信息的共享,極大提升救援效率。
● 應急通信車
應急通信車,也是大家比較常見的應急通信移動基站設備。
它的集成度很高,整車搭載發電機、應急基站、衛星設備、對講系統、視頻傳輸系統、指揮調度系統,相當于一座可快速移動的“微型通信指揮中心”。
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應急通信車(中國電信)
絕大部分的應急通信車,都可以自主供電、自主組網,抵達災區后10分鐘內即可完成部署,快速恢復區域語音、網絡、視頻通信,適配重特大災害、大面積通信癱瘓場景,是應急保障的核心主力裝備。
● 無人機基站
最近這些年,無人機技術發展迅猛。基于它低空低速飛行、可懸停的特性,通信行業也對其進行引進,應用于災區的應急通信。
業界主要采用多軸多旋翼無人機,吊掛基站,進行區域內的無線信號覆蓋。限于無人機的留空能力以及信號回傳,早期主要使用系留式無人機,底下總會有一個“尾巴”。
2023年8月的北京門頭溝強降雨災害,以及2025年8月的鄭州強降雨災害,都采用了更先進的大型固定翼無人機進行應急通信保障,獲得了公眾的廣泛關注。
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翼龍應急救災無人機
應急通信使用的無人機有很多種。通常來說,都具有多接入方式、多任務能力、寬環境適應度、大容量、廣覆蓋、長航時等特性。
發生災情時,應急通信無人機可以在指定區域穩定飛行,為數十平方公里的范圍實現連續多個小時的移動通信信號覆蓋,同時為數千名用戶提供語音、短信和上網服務。
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應急通信無人機(中興)
● 機器狗
機器狗,也就是四足機器人,屬于具身智能的一種。
近年來,機器狗也被引入應急通信領域。它具備出色的地形適應能力,能夠攀爬廢墟、樓梯、穿越狹窄通道和復雜地形,在傳統輪式或履帶設備無法進入的災害現場執行任務。
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應急通信機器狗(中國移動)
機器狗可以攜帶輕量化基站、衛星通信設備以及環境傳感器,深入斷網、斷電、斷路等極端環境。
一方面為災區提供網絡覆蓋,另一方面,可以建立臨時通信節點,將災區的現場環境數據實時回傳至后方指揮中心,為救援決策提供關鍵信息支撐。
● 專網通信
專網通信一直都是應急通信保障中不可或缺的一環。以前的專網通信,就是搭建臨時通信天線及節點,建立一個臨時的小范圍通信覆蓋網絡。然后救災人員借助專用對講機,進行語音通信。
如今,專網通信已經不再局限于簡單的語音通信,而是向著寬帶化、智能化、多業務融合的方向演進。網絡能力更加強大,業務也更加多樣化。
專網通信,也更多采用mesh組網等技術,實現自組網、自愈和自適應調整,大幅提升了網絡的可靠性和覆蓋靈活性。專網通信的容量不斷提升,抗干擾性更強,可以為不同的救援隊伍提供差異化的通信保障服務。
● 堡壘基站
堡壘基站,有時候也叫超級基站。這是運營商針對極端災害場景專門設計并建造的特殊基站。
它的設計理念是“平時服務,急時應急,戰時應戰”。在建設之初,堡壘基站就充分考慮了極端環境下的生存能力,配備了自備電源、衛星傳輸鏈路以及抗毀結構,能夠在市電中斷、傳輸光纜損毀的情況下,繼續運行數小時甚至數天,確保周邊區域的通信不中斷。
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堡壘基站
國內各地都在積極推進堡壘基站的建設與升級,通常部署在政府機關、交通樞紐、重點醫院等關鍵區域。它將成為應急通信保障體系中的“壓艙石”。
● 無網通信
最近這幾年,不少終端廠商提出了“無網通信”的概念。
無網通信是指在沒有基站、衛星等傳統通信基礎設施的情況下,利用終端設備自身的能力,通過藍牙、Wi-Fi直連或自研協議等通信技術,在短距離內實現點對點或組網通信。
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無網通信的通信距離通常在幾百米到幾公里不等,雖然覆蓋范圍有限,但在極端災害場景下,能夠作為應急通信的“最后一道防線”,保障受災人員與救援人員之間的基本聯絡。
● PWS公共預警系統
前面我們所說的技術手段,主要用于災后的通信系統重建。事實上,災情預警,對于減少災害損失具有更大的作用。
這里,我們就要提到這些年很火的PWS系統,也就是Public Warning System(公共預警系統)。
PWS系統可以發送地震和海嘯預警系統(ETWS,Earthquake and Tsunami Warning System)和商用移動警報系統(CMAS,Commercial Mobile Alert System)等告警消息。
當用戶的手機收到告警消息時,會自動彈出信息,并播放特定的告警音。基于告警,用戶可以及時進行避險和自救。
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地震預警信息
最近國內的幾次地震,包括前幾天四川德陽的4.5級地震,都有不少用戶收到了相關消息提示,PWS系統受到了廣泛關注和好評。
█ 應急通信面臨的挑戰
應急通信是一個復雜而龐大的系統工程,僅依靠技術手段是遠遠不夠的,還需要政策法規的完善、組織機制的協同以及全民應急意識的提升。
盡管我們國家已經建立了相對完善的應急通信體系,并在歷次重大自然災害中發揮了關鍵作用。但我們還需要清醒地認識到,當前應急通信體系仍面臨不少挑戰。
例如,自然災害通常發生在山區、林區、偏遠鄉村等區域,常規基站覆蓋密度低、基礎設施薄弱,且地形遮擋嚴重,常規通信信號衰減快、盲區多。極端災害發生后,這類區域最先斷網、最難恢復,且大型機動設備難以進場,通信保障難度極大。
再例如,我們很多基層的通信基礎設施仍然缺乏應急備件和柴油發電機等設備。出現災情,往往需要人力背負沉重的設備翻山越嶺,送到現場。這不僅耗費大量人力物力,也嚴重影響了應急響應的速度。
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運營商工作人員搬運油機
各個地區的應急通信保障能力,也存在很大的差異。部分經濟實力較強的地區,往往配備了基礎應急通信設備。但經濟較弱的地區,則沒有配備。即使配備了,也可能存在基層工作人員專業操作能力不足,設備缺乏維護等問題,導致突發場景下設備無法快速啟用。
應急通信涉及應急、工信、氣象、消防、公安、水利、各大運營商等多個部門。部分場景下,可能存在通信資源分散、調度壁壘、頻段不互通、數據不共享等問題。從管理和制度的角度來說,需要進一步優化跨區域、跨部門的應急通信聯動能力,提升多網融合、全域協同的效率。
所有這些問題,都需要時間和資源來逐步解決,很難一蹴而就。
█ 最后的話
伽利略說:“科技的真正目的,在于減輕人類生存的苦難。”
從烽火狼煙,到電報電話,再到衛星、5G、機器狗,應急通信技術的發展演進,忠實地遵守了這一宗旨。
盡管自然災害仍然在不斷發生,但先進的技術,以及日積月累的豐富經驗,讓我們在面對災害時更加從容、更加有序,生命財產損失也在持續降低。
在科技的助力下,我們終究將實現與自然的和諧相處,構建生生不息的恒久文明。
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