灾害情景下通信网络指挥调度方案研究

陆圣师 李振新

摘  要：随着信息技术的快速发展，通信网络在社会的各方面发挥着越来越重要的作用。然而，面对汛情、台风、地震、暴雪等自然灾害时，通信网络却常常呈现出一定的脆弱性，从而造成长时间的通信隔断和大量的抢修盲区，加剧了灾害抢救的难度。因此，本文以中国移动海南公司搭建的应急指挥调度系统为基础，介绍了系统的整体架构、相关技术以及应用场景。该系统可以有效地解决灾害情境下通信网络的指挥调度问题，优化了灾害抢救流程，减少了抢修时间，提高了用户满意度。

关键词：电信  灾害  应急指挥  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

随着智能终端的广泛普及和移动通信市场的快速发展，人们可以随时随地的通过移动网络来获取、分享、处理、交换信息。然而，各类极端天气、社会事故、群体事件等都将对通信网络造成重大影响，从而导致部分通信故障，通信服务能力快速降低。因此，人们对于灾害情景下通信服务能力的稳定性、自愈性、可靠性等方面提出了更高要求。在灾害情境下，通信网络的指挥调度工作主要面临三个方面的问题：一是由于通信网络的部分受损，将会导致大量的信息隔断，而信息获取的不及时将会给网络抢修工作带来困难，如计划的制定，信息的反馈等[1];二是通信网络中受损网络设备（如通信基站）信息需要进行人工的上报，常常会出现误报，漏报、重复上报的情况，容易造成抢修盲区和资源冲突;三是灾害发生后，政府和公众对灾区的通信需求快速增长[2]，同时话务量和流量也将出现“喷井式”爆发的情况，因此在做好抢修工作的基础上如何保证现有用户的通信需求也是运营商目前亟待解决的问题。

为了做好灾害场景下的通信保障和抢修工作，运营商必须做好事前、事中、事后三部分的工作[3-5]，通过事前的准备工作提前预知风险，做好资源和人力储备，保证灾害发生时可以尽快抢修受损基站，减少通信中断时间。事中工作需要做到流程化、可视化、可控化、以及程序化，做到可用資源、维修人员、网络情况的实时更新，以便进行资源的统一管理和调配;事后工作主要是基于各项数据对此次灾害情境下的应急保障工作进行量化评估，分析不足，总结经验，进一步优化指挥调度流程。

基于此，本文着手研究灾害场景下通信网络的指挥调度方案，主要包括灾害前的危机预判，灾害中的资源调度，以及灾害后的量化评估三个方面。利用神经网络技术实现灾害场景模拟和预测;利用粒子群算法实现灾害中资源的调度和方案优化;利用数据挖掘技术实现灾害后的评估工作，找出不足，优化方案。基于以上三个方面，形成了一套基于大数据的科学的指挥调度方案，保证了在灾害场景下网络抢修工作的科学性。

1  通信网络指挥调度方案

为了能够做好灾害场景的应急通信保障，开发出一套科学适用的指挥调度方案是运营商的核心工作。本文以中国移动海南公司搭建的面向台风的应急指挥调度系统为切入点，以时间阶段的形式来讨论该系统的主要架构。该系统主要可以分为3个主要阶段：准备工作阶段、保障工作阶段、评估工作阶段。

1.1 准备工作阶段

准备工作阶段主要包括收集信息模块、台风模拟模块、以及基站分级模块。此阶段主要包括两个目的：一是针对未来可能发生的突发事件做准备，提前预判风险[6];二是根据数据的分析结果，提前做好面向灾害的资源储备。该阶段的实施方案流程如图1所示。

1.1.1 收集信息模块

在灾害发生之前，网管人员需要通过电信平台实时的收集相关数据，主要分为3类：人力资源数据、基站数据、以及台风数据。人力资源数据主要包括电信人员的分布情况、当前可用的资源数量统计、可用资源的级别、以及调用该资源的准则。基站数据主要包括基站的物理位置，该数据主要是指基站的经纬度、数据量、话务量以及基站属性等，该类数据主要是为基站的重要度分级做数据准备;台风数据主要包括风力、最大风速、中心气压、移动速度、移动方向等数据。由于该阶段采集的数据来自不同的平台，粒度、准确性、可靠性、及时性都有所不同。因此，在该阶段还需要根据不同的数据类型使用适合数据库进行处理，在本文中涉及的数据库技术主要有HDFS、Hive、Zookeeper、HBase、Sqoop、Spark等。