基于6G的应急通信组网技术和网络架构

基于6G的应急通信组网技术和网络架构

康迎冰,林海,刘霄,王羽,韦建磊,蓝天

中国移动通信集团设计院有限公司广西分公司   广西  南宁市  530001

摘要：5G网络架构的变革为5G服务千行百业奠定了基础。6G网络架构设计需结合5G的经验，支持新场景、新指标、新要素，以简化、高效、灵活为目标进行优化。与此同时，随着移动通信技术的持续演进，6G逐渐成为全球科技创新的重点领域。在6G网络技术的发展进程中，网络架构至关重要，它是移动通信网络的基础和核心中枢，决定了整个系统的效率和能力。本文针对应急通信系统在灾害和紧急事件中的重要性，介绍了6G技术如何赋能应急通信组网。

关键词：6G；应急通信；组网；架构

引言

当前，以移动通信技术为代表的信息通信技术蓬勃发展，已成为加速数字经济与实体经济融合的重要推动力，在推动全球经济社会发展、产业结构变革和技术迭代创新方面持续发挥关键作用。纵观全球，5G已进入规模化商用阶段。应急通信系统是一种在灾害或事故等突发事件情况下能够提供快速、可靠通信服务的系统，在保障人们生命财产安全方面起到至关重要的作用。6G技术在应急通信中的潜在应用，这些技术将显著增强应急通信网络的性能和响应能力。

16G发展概述

按照移动通信技术“十年一代”的发展规律，6G最早将于2030年进入商用阶段。未来移动通信的关键使能技术将包括增强型无线空口技术(如超大规模天线、新型调制编码技术与多址接入技术等)、感知与通信融合、人工智能与通信融合、新维度无线通信(如智能超表面等)、高频段(如太赫兹等)通信以及新型无线网络架构等，6G总体技术框架逐步形成。在发展目标方面，6G将推动实现包容性、泛在连接、可持续性、创新、安全性/隐私性/韧性、标准化和互操作、互通性七大目标，成为更好连接物理世界和虚拟世界、承载新用户、赋能新应用的新型数字基础设施;在典型场景方面，6G将在5G三大典型场景的基础上持续增强和扩展，包含沉浸式通信、超大规模连接、极高可靠低时延、人工智能与通信融合、感知与通信融合、泛在连接六大场景;在性能指标方面，《建议书》明确了6G的15个关键能力指标，除传统移动通信的峰值速率、体验速率、频谱效率、区域流量密度、连接密度、覆盖、移动性、时延、可靠性等指标外，6G还将在安全性/隐私/韧性、定位、感知、智能、可持续发展、互操作等维度新增性能指标。根据3GPP已公布的标准制定计划，最早将于2025年启动6G有关国际标准研制工作，并预计2029年左右完成6G国际标准基础版本。

2应急通信网络系统发展现状分析

2.1数据定义不统一

在应急通信网建设过程中，各单位各业务系统间由于设计主体、使用需求不同等原因，导致数据命名、格式、内容和结构等方面没有一个统一的标准，不同的单位或不同业务系统使用不同的标准对网络数据进行处理和管理。这种情况常常导致数据之间相互矛盾、不可比较、重复冗余等问题，给应急通信领域的数据共享、交换、分析和利用带来了很多不便和阻碍，影响了数据的质量、准确性和实用性。因此，为了保证应急通信网络运维管理系统数据质量，以及推进应急通信领域的数据管理和高效利用，需要建立统一的数据标准和规范，提高数据搜集、处理、存储、共享的效率和可靠性。

2.2接口标准不统一

目前，各单位各业务系统各自构建的应急通信网络，在对上上报网络节点数据或网络拓扑数据时，没有统一的接口标准，系统的拓展性较差。接口标准的不统一必然造成各系统之间难以较好的协同工作、各单位之间的网络数据资源难以实时共享、统一管理各单位各业务系统的代较大等诸多问题，严重制约着应急通信网络运维管理系统的进一步发展。因此，制定一套统一的网络接入或网络上报接口标准，能够及时解决应急通信网络运维管理系统对各单位各业务系统的统一管理。

36G技术赋能应急通信组网

3.1无线电力续航

无线携能通信被认为是解决无线通信设备节点能量短缺问题的有效技术。该技术的特点是充分利用射频信号具有同时携带数据信息和电磁能量的特点，在实现无线信息传输时，无线终端收集周围能量进行无线充电，从而延长通信设备在网运行寿命。可利用无线携能通信技术，为应急通信提供续航能力。

3.2快速响应

（1）网络流量监控和拥塞处理。通感一体化技术，能够敏捷地捕捉到现有网络的运行异常，当突发事件导致现有网络吞吐量过载时，网络调度可自适应的采用分层分等级传输，通过优化配置资源解决网络拥塞问题。（2）频率监测和动态接入。通信感知一体化技术还能动态地感知频谱状况，自适应的进行干扰管理和频谱接入，通过智能的频谱分配，优化网络性能，确保通信的可靠性和稳定性，保障应急指挥救援的高效运行。（3）信息收集与融合。信息的收集与处理对应急响应的决策至关重要。通感一体化技术可以对多传感器的采集数据进行实时处理、融合和分析，以提高应急响应的决策的及时性和准确性。（4）实时定位。灾难情况下，需要快速定位和搜索失踪或遇难人员。通感一体化技术可以集成GPS、雷达和相机等设备，通过定位和探测等技术手段，全方位实现人员定位和搜索，减少寻找时间并提高搜索效率。

3.3高连通性

（1）提高网络连通性。空天地一体化技术可利用卫星通信、地面蜂窝网络、自组织网络等多种异构网络实现通信的无缝切换，提高网络连通性和通信可靠性。（2）实现快速部署。应急通信组网需要快速响应、迅速部署，利用卫星通信和多种新型移动基站设备，如系留气球、无人机等，可以在短时间内完成应急网络的部署。（3）支持多方协同协作。应急通信组网应能满足受灾群众、现场救援人员、物资筹备运输人员和远程调度指挥中心等多方的协同和协作，空天地一体化技术可以连通公共移动网络、现场救援自组网和远程指挥系统，保障应急救援的信息畅通和协同决策，提高救援效率。

3.4精细的内容服务

（1）数据分析和处理。在受灾地区部署无线传感网络，在边缘计算节点上处理来自传感器的大量数据，或者实时处理图像和视频数据，可以帮助救援人员快速分析和识别灾害区的危险和搜索目标。（2）即时通信。通过在边缘设备上部署实时通信应用程序和服务，提供更快速和可靠的通信服务，可以减少传输延迟和网络拥塞，并实现更快的应急响应速度。（3）位置服务。利用边缘计算的快速处理和计算能力，将强大的视觉感知和建图能力结合起来，实现高精度地图的创建，可以为应急通信提供位置或位置服务，实现对救援人员、车辆或其他重要物品位置的追踪。

4应急通信网络架构

网络接入层采用了多种移动式平台承载基站，便于快速组网，实现灵活的网络覆盖，并使用通感一体化、智能超表面、无线携传输等先进技术增强链路质量和应急响应水平；网络中继层以及现场救援和远程指挥中心之间配备多条可用链路，提高组网的鲁棒性和连通性，保障可靠的信息回传。在移动基站或通信卫星一侧，可使用移动边缘计算技术对传感信息进行分析、计算和融合，实现精确定位等增强服务；网络传输层采用统一的基于IP的地面核心网，实现全网的互联连通。在这一多层次全连通的网络架构中，每个层次之间既互相独立又协同工作，从而实现应急通信信息的快速传递和处理。

结束语

随着移动通信各种新技术的不断涌现，6G技术将会为应急通信系统的发展带来更多的机遇，未来应急通信系统应随之更新和发展，以更好地满足人们对于应急通信的需求。

参考文献

[1]邓明.国际化背景下中国通信产业的自主技术标准创立模式研究[J].科技展望,2016,26(24):307.

[2]刘光毅,王莹莹,王爱玲.6G进展与未来展望[J].无线电通信技术,2021,47(6):668‒678.

[3]胡世良.5GtoB规模化发展六大问题的思考和认识[J].电信科学,2022,38(S1):67‒76.

作者简介：康迎冰（1990-）男，汉族，河南周口人，本科，中级工程师，主要从事移动通信无线网络咨询设计工作。