災害情景下通信網絡指揮調度方案研究

陸圣師 李振新

摘? 要：隨著信息技術的快速發展，通信網絡在社會的各方面發揮著越來越重要的作用。然而，面對汛情、臺風、地震、暴雪等自然災害時，通信網絡卻常常呈現出一定的脆弱性，從而造成長時間的通信隔斷和大量的搶修盲區，加劇了災害搶救的難度。因此，本文以中國移動海南公司搭建的應急指揮調度系統為基礎，介紹了系統的整體架構、相關技術以及應用場景。該系統可以有效地解決災害情境下通信網絡的指揮調度問題，優化了災害搶救流程，減少了搶修時間，提高了用戶滿意度。

關鍵詞：電信? 災害? 應急指揮? 流程

Abstract： With the rapid development of information technology， communication network plays an increasingly important role in all aspects of society. However， in the face of natural disasters such as flood， typhoon， earthquake， Blizzard and other natural disasters， the communication network often presents a certain vulnerability， resulting in long-term communication isolation and a large number of repair blind areas， which aggravates the difficulty of disaster rescue. Therefore， based on the emergency command and dispatch system built by China Mobile Hainan Company， this paper introduces the overall architecture， related technologies and application scenarios of the system. The system can effectively solve the command and scheduling problem of communication network in disaster situation， optimize the disaster rescue process， reduce repair time， and improve user satisfaction.

Key Words： Telecom; Disaster; Emergency command; Process

隨著智能終端的廣泛普及和移動通信市場的快速發展，人們可以隨時隨地的通過移動網絡來獲取、分享、處理、交換信息。然而，各類極端天氣、社會事故、群體事件等都將對通信網絡造成重大影響，從而導致部分通信故障，通信服務能力快速降低。因此，人們對于災害情景下通信服務能力的穩定性、自愈性、可靠性等方面提出了更高要求。在災害情境下，通信網絡的指揮調度工作主要面臨三個方面的問題：一是由于通信網絡的部分受損，將會導致大量的信息隔斷，而信息獲取的不及時將會給網絡搶修工作帶來困難，如計劃的制定，信息的反饋等[1];二是通信網絡中受損網絡設備（如通信基站）信息需要進行人工的上報，常常會出現誤報，漏報、重復上報的情況，容易造成搶修盲區和資源沖突;三是災害發生后，政府和公眾對災區的通信需求快速增長[2]，同時話務量和流量也將出現“噴井式”爆發的情況，因此在做好搶修工作的基礎上如何保證現有用戶的通信需求也是運營商目前亟待解決的問題。

為了做好災害場景下的通信保障和搶修工作，運營商必須做好事前、事中、事后三部分的工作[3-5]，通過事前的準備工作提前預知風險，做好資源和人力儲備，保證災害發生時可以盡快搶修受損基站，減少通信中斷時間。事中工作需要做到流程化、可視化、可控化、以及程序化，做到可用資源、維修人員、網絡情況的實時更新，以便進行資源的統一管理和調配;事后工作主要是基于各項數據對此次災害情境下的應急保障工作進行量化評估，分析不足，總結經驗，進一步優化指揮調度流程。

基于此，本文著手研究災害場景下通信網絡的指揮調度方案，主要包括災害前的危機預判，災害中的資源調度，以及災害后的量化評估三個方面。利用神經網絡技術實現災害場景模擬和預測;利用粒子群算法實現災害中資源的調度和方案優化;利用數據挖掘技術實現災害后的評估工作，找出不足，優化方案。基于以上三個方面，形成了一套基于大數據的科學的指揮調度方案，保證了在災害場景下網絡搶修工作的科學性。

1? 通信網絡指揮調度方案

為了能夠做好災害場景的應急通信保障，開發出一套科學適用的指揮調度方案是運營商的核心工作。本文以中國移動海南公司搭建的面向臺風的應急指揮調度系統為切入點，以時間階段的形式來討論該系統的主要架構。該系統主要可以分為3個主要階段：準備工作階段、保障工作階段、評估工作階段。

1.1 準備工作階段

準備工作階段主要包括收集信息模塊、臺風模擬模塊、以及基站分級模塊。此階段主要包括兩個目的：一是針對未來可能發生的突發事件做準備，提前預判風險[6];二是根據數據的分析結果，提前做好面向災害的資源儲備。該階段的實施方案流程如圖1所示。

1.1.1 收集信息模塊

在災害發生之前，網管人員需要通過電信平臺實時的收集相關數據，主要分為3類：人力資源數據、基站數據、以及臺風數據。人力資源數據主要包括電信人員的分布情況、當前可用的資源數量統計、可用資源的級別、以及調用該資源的準則。基站數據主要包括基站的物理位置，該數據主要是指基站的經緯度、數據量、話務量以及基站屬性等，該類數據主要是為基站的重要度分級做數據準備;臺風數據主要包括風力、最大風速、中心氣壓、移動速度、移動方向等數據。由于該階段采集的數據來自不同的平臺，粒度、準確性、可靠性、及時性都有所不同。因此，在該階段還需要根據不同的數據類型使用適合數據庫進行處理，在本文中涉及的數據庫技術主要有HDFS、Hive、Zookeeper、HBase、Sqoop、Spark等。