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国外应急通信发展方向分析

http://www.cction.com  2008-08-12 21:23  中企顾问网

本文导读:美国“911”事件:新增基站、线路确保通信 位于美国纽约的世贸中心不仅是商业中心,也是美国东部的通信中心之一。世贸中心的南北楼中放置着若干家电信运营商的设备,随着世贸中心的倒塌,其中及周边的通信设施遭到了严重毁坏。

  美国“911”事件:新增基站、线路确保通信
 
  位于美国纽约的世贸中心不仅是商业中心,也是美国东部的通信中心之一。世贸中心的南北楼中放置着若干家电信运营商的设备,随着世贸中心的倒塌,其中及周边的通信设施遭到了严重毁坏。
 
  临时基站满足无线业务需求
 
  纽约地区的无线运营商(AT&T、Nextel,Sprint、Verizon等)虽然只有5个基站被毁,但却有160个基站在“911”当天因为交换机或电源等原因无法正常工作。受到重创的公用通信网在“911”事件后承担了高额业务量(在纽约,移动电话拨打数量平均增加了400%,个别运营商甚至增加了1000%;华盛顿增加了125%)。
 
  面对突发事件,美国的电信运营商靠车载基站(COW)来恢复通信和提供更多的容量来满足业务需求。恐怖袭击发生24小时内,美国的电信运营商在纽约搭建了17个临时基站和中继系统,来处理高额业务量;在72小时内,160个基站的47%的容量复原;2周后,无线行业不但提供了“911”之前的网络容量,而且还增加了23%的基站以支持居民和企业恢复生活与工作。华盛顿虽然没有基站受损,但仍然增加了10个基站为五角大楼地区提供额外的容量。此外,宾夕法尼亚州坠机地点也增加了两个临时基站。具体见表1。
 
  增加线路保障固定通信畅通
 
  服务于美国东北部(包括纽约)的Verizon公司是北美当时最大的固网运营商,除了为纽约地区提供公众电话业务外,还担负着华尔街地区的纽约股票交易所和奈奎斯特所有的通信任务,由于在世贸中心有多种通信设施,其在“911”中损失最大。在曼哈顿,Verizon有19个中心局(服务于200万电话线),但由于大部分网络具有备用系统,恐怖袭击发生后,这些系统仍可以正常处理E911等紧急呼叫。作为应急通信的一部分,Verizon马上为曼哈顿地区提供了4000部免费本地投币电话,向幸存者提供服务,还向曼哈顿医院、紧急救助中心调度了额外的电话线。华尔街是美国经济的命脉,直接关系着美国企业的正常运转。为了不影响股市,Verizon不遗余力地恢复华尔街网络,尽快增加了24条高速数据链路(OC-48)和数千条电话线,重新调度网络容量,以方便一些交易公司移至新的或临时性办公地点。在Verizon的努力下,9月17日,华尔街如期开盘,挽回了一部分人对美国经济的信心。
 
  此外,运营商支持的政府优先服务项目也在“911事件”中发挥了重要作用。FCC从1998年开始启动电信业务优先(TSP)项目,对国家安全和应急准备(NS/EP)人员提供优先服务和业务恢复。政府应急通信业务(GETS)可以在网络拥塞时,跨运营商向NS/EP提供紧急接入与优先处理。在“911事件”中,共处理了1.8万个GETS呼叫。
 
  美国卡特里娜飓风:打“有准备的战争”
 
  2005年8月29日的卡特里那飓风是美国近年来最为严重的自然灾难,随飓风而来的洪水几乎完全淹没了美国城市新奥尔良,上千人死亡,数十万人流离失所,造成的经济损失达到创纪录的上千亿美元。
 
  政府部门积极应对
 
  与4年前的“911事件”不同,对于卡特里那飓风,电信行业打的是一场“有准备的战争”。由于之前有风暴预警,从政府部门到运营商实际上在风暴之前已经作了一些准备,这些准备工作很好地指导厂飓风后的应急通信以及灾难恢复工作。
 
  在飓风肆虐之前,FCC就成立了由数百名员下:组成的特别工作组。飓风之后的一周,该小组每天24小时不间断工作,高效地处理与协调各项工作,基本满足了用户、业界及联邦应急管理局(FEMA,Federal Emergency Management Agency)的需要。
 
  从9月1日起,FCC采取了多项行动与措施,保障灾时的应急通信,帮助受灾地区尽快恢复业务。主要行动包括:
 
  第一,对特殊临时授权(STA)进行流程提速,共批准了90项STA申请,以及100项临时性频谱授权;对灾区所需的卫星地面与空间站、海缆和国际路由,实施临时性授权程序;
 
  第二,临时放宽三个州的号码政策,要求运营商和号码管理者方便用户号码携带;允许灾区用户延长电话号码的保留时间,按照原来的规定,进入“冷冻”期的住宅用户号码要在90天内分配给其他用户;
 
  第三,协调动用电信行业的各方资源(如应急发电机和燃料),以满足救灾需求;
 
  第四,建立一个网站,公布相关信息(特别是用户信息),并包括一些与业余无线电爱好者组织的链接;
 
  第五,分配临时性的红十字会800长途免费号码1-800-RED—CROSS(1-800-733-2767)。
 
  灾后,FCC专门召开网络可靠性与互操作性会议,评估损失、总结经验。2006年1月,FCC成立了一个由公共安全和电信行业专家组成的独立小组,评估卡特里那飓风对通信造成的影响,并对FCC提出建议,以备战灾难,保障网络的可靠性,以及如何在公安、火警、重大医疗事件等紧急情况下进行重要部门间的通信。FCC计划整合原来分散在7个司、局的国土安全职能,宣布成立新的公共安全/国土安全局,以加强美国通信网应对灾难的能力。
 
  国家通信系统(NSC)是一个由安全部、联邦应急管理局、FCC等23个联邦部委和机构组成的联盟体,专门负责与国家安全/应急((NS/EP)准备相关的通信。卡特里那飓风之后,NSC与业界合作进行了一系列活动以保障通信,主要包括:
 
  第一,发放1000张新的政府应急电信业务(GETS,网络拥塞时优先提供业务)卡,在飓风期间共完成4万个GETSD呼叫;
 
  第二,向4000个联邦应急官员和NS/EP用户提供无线优先业务(WPS);
 
  第三,向3000个用户配置电信业务优先权(TSP);
 
  第四,启动共享资源高频无线电计划(SHARES)。
 
  运营商启动应急预案
 
  BellSouth是美国南部的主导本地运营商,并与SBC(这两个公司将并入AT&T)一起拥有美国最大的移动公司Cingular。飓风灾难给其造成厂巨大的损失,交换机被淹、铁塔被刮、光缆断裂、用户线连不上……,直接损失达4—6亿美元。BellSouth虽然在飓风之前就启动了应急预案,并对发电机、燃油作了准备,但是飓风灾难的强度超过了预期,由于洪水和安全问题,BellSouth不能对备用发电机即时补充燃油。在FCC的网络可靠性会议上,BellSouth的网络业务经理总结了经验和教训。
 
  首先,运营商和用户对供电系统的依赖性越来越强,电力中断严重影响了通信,不仅网络设施无法正常千作,而且手机用户也无法充电。
 
  其次,需要对“911”呼叫中心在地理位置上进行分散,改进“911”的再选路方案。
 
  最后,交换设备、发电机、燃油罐需要放到高处,以防止被水淹没。
 
  新技术发挥应急通信优势
 
  在5年前的“911事件”中,自由空间光通信(FSO)等为迅速恢复高速通信提供厂有效的手段。在三年前的飓风灾难中,WiMAX、无线VoIP则大显神通,WiFi、WiMAX以及免许可证的无线网被用来帮助援救人员和灾民进行通信。特别是WiMAX技术,由于其覆盖半径大,可把灾区的一些临时性WiFi热点(如救助中心、避难所)进行连接,以及在光纤断裂时承担回传线路的作用。Intel公司为灾区的一个空军基地快速安装了WiMAX,提供WiFi热点的回程链路,这些WiFi热点距Internet入网点(PoP)15公里。飓风之前,美国没有明确的WiMAX技术政策,但是考虑到应急的需要,FCC为他们专门颁发了临时性许可证。
 
  飓风中,服务于新奥尔良市政当局的本地交换局出现瘫痪,但是市政府的LAN暂时没有中断,新奥尔良市市长BayNegrin通过Vonage的VoIP与布什总统进行了灾后的第一次通话。此外,在救援工作中,利用WiFi的无线VoIP也发挥了重要作用。FCC还建议建立电视、广播之外的基于Inter-net的预警网络,并希望在今后的应急通信中充分利用基于IP的技术。
 
  FCC主席马丁在灾后的讲话中强调:美国需要更可靠和冗余性更好的通信系统,包括更好的紧急情况警报系统。他呼吁美国政府把Internet纳入紧急情况警报系统,电信业务提供商需要利用IP技术的优势,加强网络能力。马丁提出三个重要建议:
 
  第一,建立一个更复杂的警报系统,此系统使用Internet与其他先进技术,能够尽早地向更多的人告警;
 
  第二,应急应答系统要装备先进的无线设备,要允许跨越多个部门、多个频率进行通信;
 
  第三.要充分利用IP技术,基于IP的网络可以承担电信网的备用网络,可以对电信业务进行再选路。
 
  伦敦地铁爆炸:重在解决网络拥塞
 
  “双管齐下”应对高话务量
 
  伦敦地铁爆炸并没有造成公众网的损毁,但是爆炸发生后,用户纷纷给亲友们拨打电话,这使得英国的电话系统发生了史无前例的拥堵现象。第一颗炸弹于早高峰中的8:50爆炸,固定与移动网络流量紧接着快速增长,到上午11:00时达到峰值,是平时的2倍。
 
  英国最大的移动运营商沃达丰公司表示,爆炸发生后网络通话量增加了2.5倍,短信数量增加了一倍,这还不包括那些没有连通的呼叫。英国电信公司的网络通话量也增加厂一倍,而且迅速增长的话务量已经造成了网络的拥塞。为此,英国电信的发言人发出告示:为了维持正常的通信,用户应该尽可能只打一些短的、必要的电话。英国其他的全国性移动运营商,如Or-ange和T-Mobile等也面临着类似的情形。所有的移动运营商均表示,伦敦地区的网络通信状况最为糟糕,英国其它地区则遇到了暂时性话务量激增造成网络拥塞的情况。
 
  爆炸发生后,运营商采用了“呼叫终止(call gapping)”的方式来平息网络拥塞。“呼叫终止”就是提前“丢弃”一部分打往拥塞地区的电话(不影响紧急呼叫999业务),以降低其他网络的呼入业务量(在某个点,全部呼叫的70%被拒绝)。一些移动运营商正是采用这种方法限制了来自固网的接入。
 
  除“呼叫终止”外,移动运营商还使用“半速率编码”,靠降低质量来处理更多的呼叫。另外,在高需求的2个半小时,还对短信进行了延迟传送。
 
  ACCOLC提供优先通信
 
  为了对重要应急响应部门进行通信保障,英国的移动网有一个特殊的网络管理方案,即接入超载控制(ACCOLC),它对持有SIM卡的重要人员提供“特权”接入(类似美国的“优先服务”,但当ACCOLC启动时,网络不再受理公众呼叫)。“特权”接入只是在非常特殊的情况下才调用,在相关部门(称作“金色”协调组)的特殊指令(“金色”指令)下,由网络运营商进行调用,一般只在特定网络和有限的地区及很短的时间内使用这个方案。
 
  在这次七七爆炸事件中,伦敦警察局指挥运营商02在爆炸地点1公里范围内调用ACCOLC,以方便他们之间的通信。但是,由于管理上的混乱,除警察局外,其他一些应急响应部门(如伦敦急救队)和公众的通信却受到了影响,ACCOLC不但限制了此地区的公众的通话,还对靠公众移动网络进行通信的医疗救护系统等造成很大的麻烦,其教训很值得反思。
 
  日本新泻县地震:网络规划防患于未然
 
  为了防止通信中断,NTF在主要交换机之间使用多路由和环形传输线路机制,并采取了24小时网络监控,以维护网络和提升业务性能。NTF还配备了一定的应急通信设施,如:可携带的卫星通信地球站、数字移动卫星通信站、应急用可携带交换系统、可携带移动基站等,以应对灾难。此外,NTT的日常通信设施都可以抵御多种自然灾害,如防水、防火、防震、应对电力中断等。
 
  灾难发生后,运营商的网络往往会受到不同程度的破坏,通信容量也可能会降低,而这时又是公众通信的高峰时期,很容易发生网络拥塞。针对这种问题,NTIS在平时的通信规划和建设中,就为重要通信都专门预留了通道,并在发生灾难时,对受灾地区的普通电话进行控制,以保证重要通信的畅通。同时,引导用户使用“171”灾难应急消息业务,从而将受灾用户信息存储到该系统中,以供亲友查询他们的消息。NTT的消息存储设备分布在全国的50个地方,最多可以存储800万条消息。
 
  此外,NTF在i-mode互联网业务中,也提供了灾难消息板业务,受灾地区的用户可以在i-mode业务菜单中填写自己的情况,而其他地区的用户可以通过这一平台查询亲友信息。
 
  2004年10月23日,日本新泻县发生地震后,日本各地打到新泻县的呼叫量达到平时峰值的50倍,但用户在使用了NTT的“171”灾难应急消息和i-mode消息板业务后,呼叫量快速下降(见图1)。
 
  根据NTF的统计,从10月23日~12月24日,使用171灾难应急消息业务录制的消息有11.27万条,查询的消息有24.2万条,总计35.47万条。而从10月23日—12月10日,使用i-mode灾难消息板业务登记的消息有10.56万条,查询的消息有14.25万条,总计24.81万条,对缓解网络拥塞起到了很好的作用。
 
  相关链接
 
    AT&T的多种网络灾害恢复设备
 
    35ESS交换机恢复:交换机恢复功能由一个5ESS活动房屋或3个活动房屋组来提供,每一个活动房屋都可以恢复6万条通信线路。
 
  接入活动房:为接入设备提供AT&T网络的接入点。
 
  AGN(AT&T全球网络):AGN在全球130个城市部署节点,提供到全球的网络恢复功能,利用降落式(Fly In)恢复集装箱,还可以实现美国国内的AGN架构恢复。
 
  ATM交换机:可以处理而到OC—12的电路交换,净容量可达900T3s。如果增加插件和交换机,处理容量还可以增加一倍。
 
  CNIHub:使用智能光交换(10S)技术,提供市内和城市间的通信业务。通过IOSmesh恢复功能,能快速找出节点,提高恢复性能。
 
  数字接入交叉连接系统(DACS):提供通信信号的连接点,用于信号整理,并提供从光系统到网络的接口。
 
  数字无线电:包括所有用来恢复数字无线电站点的设备。
 
  DMS交换机:使用了频谱外围模块,可以恢复56000条线路/中继线,并将用户模块能力扩展到240DSls。
 
  DTMS/FASTER:通过卫星恢复受灾地区到AT&T网络操作中心的连接,从而可以进行远程测试,并支持FASTER系统,选取最佳路由。
 
  帧中继交换机:包含数个MGX-1、MGX-45和BPX-8620交换机,恢复能力可以达到48000DSO。
 
  市内网络业务:包括到DCS3门、DCSI/0、SONET和OC3/OCl2/OC48/OCl92等多种网元的交换和传输。
 
  IP能力恢复IP能力恢复活动房由Cisco、Avici和Juniper的大容量路由器组成,总交换能力达到10000T3,最大可以支持OC-192电路交换。使用一个活动房,NDR就可以恢复上千个10Gbps的电路。
 
  光波:光波活动房将本地电子信号转换成光信号。
 
  可携带式无线电塔:用于建立微波转发器或在电缆无法到达的地区作为终端站点使用。
 
  再生活动房:实现信号的放大和再生。
 
  卡特里那飓风给通信网造成的损失
 
  电话业务:300万人的电话业务被中断;
 
  基站塔:1000个基站塔被刮倒;
 
  电话线路:1.1万个电线杆、2.6万段电缆遭到破坏,2.2万条线路瘫痪;
 
  紧急呼叫系统:“911”紧急呼叫系统出现大面积严重故障,共有43个“911”呼叫中心不得不进行“再选路”,不能在第一时间对紧急呼叫做出反应;
 
  电力网:电力网受到冲击,进而影响了电信业务;
 
  中心局:受灾地区的578个中心局有33个不能工作;
 
  无线网:固定网的连接问题快速波及到无线网;
 
  广播站:100个广播站停播。在新奥尔良,飓风过后,只有2个AM和2个FM广播站工作,这些本地的广播站是当地居民在危急时刻仅有的获取新闻的渠道。

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