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基于IPv6的新一代應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)

陳山枝 謝東亮 李晉 2008/12/26

  應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)一個(gè)城市的安全和穩(wěn)定有著重要的作用,是“城市的生命線”。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快、城市人口密度與流動(dòng)性加大,突發(fā)事件(如自然災(zāi)害事件、事故災(zāi)難事件、公共衛(wèi)生事件、社會(huì)安全事件等)的影響面越來(lái)越大,這些都為對(duì)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的功能和性能提出了更高的要求。

  新一代應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的需求

  現(xiàn)有的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)典型的內(nèi)部強(qiáng)耦合的分布式復(fù)雜智能系統(tǒng)。要使這樣一個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)有序地運(yùn)行,必須建立高效的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部繁重而緊密的通信聯(lián)系。應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)不僅涉及到大量的交通、安全、消防等監(jiān)控設(shè)備、以及各類人員通信終端和和車輛設(shè)備等,另外,還涉及到各種政府部門、交管部門、公安部門、公交調(diào)度部門等。這些通信實(shí)體涉及的信息點(diǎn)眾多,類型復(fù)雜。而現(xiàn)有的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)大多是基于專網(wǎng)和各自獨(dú)立的IPv4 Intranet方式構(gòu)成,通常使用各自使用的內(nèi)部地址,通過(guò)NAT轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)互聯(lián),因而難以實(shí)現(xiàn)信息點(diǎn)之間高效地端到端通信。

  另外,傳統(tǒng)的IPv4網(wǎng)絡(luò)只能提供“盡力而為”的傳輸服務(wù),而應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)常需要在網(wǎng)絡(luò)上快速傳輸大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),尤其是多媒體數(shù)據(jù),這些需求對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐掏侣、幀間傳輸時(shí)延、誤碼率均提出較高的QoS要求,是IPv4網(wǎng)絡(luò)難以承受的。而IPv6網(wǎng)的三層交換普遍支持區(qū)分服務(wù),可以對(duì)各類不同信息劃分不同類型和優(yōu)先級(jí),借助Diffserv協(xié)議和流式交換降低時(shí)延敏感信包在路由器上的交換延遲,提高端到端的傳輸服務(wù)質(zhì)量。更為重要的是,隨著信息技術(shù)的發(fā)展,應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)中將越來(lái)越多的增加各類車輛、手持設(shè)備、移動(dòng)監(jiān)控設(shè)備等移動(dòng)節(jié)點(diǎn),這些通過(guò)無(wú)線和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的信息對(duì)于基于IPv4的網(wǎng)絡(luò)是難以實(shí)現(xiàn)的。

  上述端到端的特點(diǎn)、多媒體信息的需求、以及移動(dòng)的特點(diǎn)都使得基于IPv4的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議難以滿足新一代應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的要求,而與此同時(shí),IPv6其本身的特點(diǎn)正好滿足了上述需求,IPv6針對(duì)IPv4的缺點(diǎn)不是簡(jiǎn)單的升級(jí),而是具有全新技術(shù)性能和應(yīng)用概念的新設(shè)計(jì)。

  基于IPv6的新一代應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)是由應(yīng)急聯(lián)動(dòng)指揮中心、應(yīng)急聯(lián)動(dòng)單位/部門和災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的移動(dòng)指揮中心組成。應(yīng)急聯(lián)動(dòng)中心與各聯(lián)動(dòng)單位/部門之間通過(guò)自主研發(fā)的通信平臺(tái)相連,通過(guò)自主研發(fā)的異構(gòu)數(shù)據(jù)的信息交換平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各應(yīng)急聯(lián)動(dòng)單位/部門間異構(gòu)系統(tǒng)的應(yīng)用集成與流程整合。應(yīng)急聯(lián)動(dòng)中心將涉及語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻處理。應(yīng)急聯(lián)動(dòng)單位/部門僅涉及數(shù)據(jù)的處理。應(yīng)急聯(lián)動(dòng)單位/部門將涉及公安、交通、消防、衛(wèi)生等主要單位/部門,災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻信息通過(guò)CNGI試驗(yàn)網(wǎng)傳送到應(yīng)急聯(lián)動(dòng)中心,來(lái)保證應(yīng)急聯(lián)動(dòng)指揮中心和災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)之間的通信。

  實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)、分析和預(yù)警

  作為溝通客觀物理世界和主觀感知世界的載體與橋梁,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是信息獲取領(lǐng)域的一場(chǎng)技術(shù)革命,其最大優(yōu)勢(shì)在于能夠通過(guò)一組大冗余、低成本、簡(jiǎn)單高效傳感器的協(xié)同工作,可以更直接、更精確的方式近距離地對(duì)環(huán)境信息進(jìn)行全面監(jiān)測(cè),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)某一復(fù)雜環(huán)境或事件的精確信息感知能力。無(wú)線傳感器這種自組網(wǎng)的能力使其與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比,具有高可靠性、高抗毀性、隨需而設(shè)、即設(shè)即用等特點(diǎn),尤其適合無(wú)法部署固定線路的突發(fā)公共安全事件場(chǎng)合,比如高速公路化學(xué)品泄漏、河流污染、礦山安全、地鐵、廣場(chǎng)等人群密集區(qū)域的火險(xiǎn)及地震等突發(fā)災(zāi)難事件需要網(wǎng)絡(luò)快速、靈活快速部署的場(chǎng)合。


  圖1 基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)、分析、預(yù)警系統(tǒng)

  基于CNGI平臺(tái)的IPv6無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)密不可分的基礎(chǔ)信息采集環(huán)境。通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)復(fù)雜環(huán)境和突發(fā)事件的精確信息感知能力,建設(shè)基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息采集、分析和預(yù)警體系,一方面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)突發(fā)災(zāi)難性環(huán)境,如高速公路化學(xué)品泄漏、河流污染、礦山安全、地鐵、廣場(chǎng)等人群密集區(qū)域的火險(xiǎn)及地震等災(zāi)難事件的精確監(jiān)測(cè);另一方面,可以將現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)信息與應(yīng)急聯(lián)動(dòng)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和模型庫(kù)的各類信息融合,形成較為完備的事件態(tài)勢(shì)圖,對(duì)突發(fā)性危機(jī)公共安全的事件發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè),進(jìn)而為輔助決策提供科學(xué)依據(jù),提高應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)保障公共安全和處置突發(fā)公共事件的能力,最大程度地預(yù)防和減少突發(fā)公共事件及其造成的損害。

  整合與集成千變?nèi)f化的信息

  應(yīng)急聯(lián)動(dòng)是一個(gè)具有工作移動(dòng)性、突發(fā)性、緊急性強(qiáng)的行業(yè),一線部門需要實(shí)時(shí)和數(shù)據(jù)中心交換信息,對(duì)人員、資源、預(yù)案等信息進(jìn)行及時(shí)、迅速的查詢,特別是圖片和視頻的傳輸應(yīng)用,能夠極大地提高災(zāi)害事件的處置效率。

  為了能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)部門間異構(gòu)系統(tǒng)的應(yīng)用集成和流程整合,本項(xiàng)目采用的關(guān)鍵技術(shù)是DS異構(gòu)數(shù)據(jù)的信息交換平臺(tái),該平臺(tái)用于構(gòu)建分布式應(yīng)用的框架,面向應(yīng)急管理及社會(huì)公共安全行業(yè)大型用戶及中小型系統(tǒng)集成商,以加速行業(yè)系統(tǒng)構(gòu)建、提升行業(yè)系統(tǒng)質(zhì)量為主要目標(biāo)。異構(gòu)系統(tǒng)集成中間件是一套完整的用于建立無(wú)線數(shù)據(jù)應(yīng)用的集成化基礎(chǔ)架構(gòu)軟件和開(kāi)發(fā)平臺(tái),產(chǎn)品采用業(yè)界先進(jìn)的技術(shù)和開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn),可以運(yùn)行在各種主流的系統(tǒng)和平臺(tái)之上,具有高性能和良好的擴(kuò)展性能。通過(guò)先進(jìn)的分布式應(yīng)用架構(gòu),能夠十分方便地集成各種現(xiàn)有信息系統(tǒng)的現(xiàn)有資源,包括不同的系統(tǒng)平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用程序、服務(wù)、訪問(wèn)設(shè)備等,快速地開(kāi)發(fā)出建立在GPRS、CDMA、CDPD、短消息各種移動(dòng)新型服務(wù)和應(yīng)用之上優(yōu)質(zhì)應(yīng)用系統(tǒng)。

  應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)部署與實(shí)施

  基于CNGI網(wǎng)絡(luò)的社會(huì)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)推廣應(yīng)用于上海市、新疆烏魯木齊市、安徽合肥市、江蘇昆山市等城市。其系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)主要包括8個(gè)子系統(tǒng):電話接處警系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)、無(wú)線通信調(diào)度系統(tǒng)、實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控系統(tǒng)、大屏幕顯示系統(tǒng)、電子記錄存儲(chǔ)系統(tǒng)、視頻音響保障系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)等子系統(tǒng)。

  接處警應(yīng)用系統(tǒng)是應(yīng)急聯(lián)動(dòng)中心的核心部分,系統(tǒng)在保證“先進(jìn)、實(shí)用、可靠”的前提下,與全市應(yīng)急聯(lián)動(dòng)單位實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、信息共享;把接處警系統(tǒng)與GPS、有無(wú)線通信、視頻監(jiān)控、預(yù)案指揮等技術(shù)系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合在一起,形成“以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),以有線、無(wú)線通信為紐帶,以接處警信息傳遞、處理為核心,以資源共享和計(jì)算機(jī)輔助決策為載體的綜合性系統(tǒng)工程”,從而提高應(yīng)急聯(lián)動(dòng)中心的指揮調(diào)度、輔助決策等綜合處置能力,滿足在復(fù)雜條件下指揮、調(diào)度、協(xié)調(diào)、處置城市不同種類和等級(jí)的突發(fā)事件的實(shí)戰(zhàn)需要。

  圖2 應(yīng)急聯(lián)動(dòng)指揮調(diào)度系統(tǒng)部署與實(shí)施

  巨大的市場(chǎng)空間

  近年來(lái)突發(fā)事件頻繁,各級(jí)政府和相關(guān)行業(yè)部門都已將建設(shè)城市應(yīng)急聯(lián)動(dòng)與社會(huì)綜合服務(wù)系統(tǒng)提上了議事日程,這也為該項(xiàng)目帶來(lái)了巨大的市場(chǎng)發(fā)展空間。隨著 CNGI的建設(shè)步伐,基于CNGI的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的建設(shè)也將從實(shí)驗(yàn)室走出,各地城市應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)將逐步基于IPv6網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建設(shè),總的來(lái)說(shuō)市場(chǎng)前景和應(yīng)用前景是廣闊的。

  探索基于IPv6的新一代應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng),將不僅有助于改進(jìn)政府對(duì)重大突發(fā)事件的快速反應(yīng)能力和科學(xué)決策水平,而且有助于帶動(dòng)國(guó)際國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定,進(jìn)而帶動(dòng)民族產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,以加強(qiáng)我國(guó)在應(yīng)急聯(lián)動(dòng)國(guó)際領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)權(quán)和引導(dǎo)力。

中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)



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