應(yīng)急系統(tǒng)是為應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害與突發(fā)公共事件而構(gòu)建的,集監(jiān)測(cè)預(yù)警、快速響應(yīng)、救援處置與恢復(fù)重建于一體的社會(huì)技術(shù)系統(tǒng)。面對(duì)日益復(fù)雜多變的災(zāi)害環(huán)境,傳統(tǒng)應(yīng)急系統(tǒng)受限于通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力、傳輸帶寬與傳輸時(shí)延等因素,在通信保障、態(tài)勢(shì)感知與決策效率等方面面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。第六代移動(dòng)通信技術(shù)(6G)以“空-天-地-?!币惑w化網(wǎng)絡(luò)為核心特征,憑借其全域覆蓋、通感算智深度融合的革命性能力,為構(gòu)建下一代智慧應(yīng)急系統(tǒng)提供了全新的技術(shù)范式。本文首先概述應(yīng)急系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與6G帶來(lái)的新變革,繼而重點(diǎn)論述通感一體化、智能資源管理、語(yǔ)義通信等構(gòu)建下一代應(yīng)急系統(tǒng)的關(guān)鍵使能技術(shù),最后是總結(jié)以及對(duì)下一代應(yīng)急系統(tǒng)的展望。
1、應(yīng)急系統(tǒng)概覽及6G動(dòng)的變革
當(dāng)前,全球氣候變化加劇、城市化進(jìn)程加速以及人口流動(dòng)日益頻繁,致使地震、颶風(fēng)等極端事件出現(xiàn)的頻率與破壞力持續(xù)攀升。應(yīng)急系統(tǒng)的重要性愈發(fā)凸顯,它不僅是災(zāi)后救援的“生命線”,更是國(guó)家治理體系與治理能力現(xiàn)代化的重要體現(xiàn)。
應(yīng)急系統(tǒng)的核心目標(biāo)是通過預(yù)防、準(zhǔn)備、響應(yīng)與恢復(fù)四個(gè)階段,最大限度地降低突發(fā)事件所造成的社會(huì)負(fù)面影響與經(jīng)濟(jì)損害。應(yīng)急系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的高效性,高度依賴于信息的實(shí)時(shí)獲取與快速處理,以及指揮命令的協(xié)同執(zhí)行。
在5G時(shí)代,應(yīng)急系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)初步升級(jí),例如利用其大帶寬特性實(shí)現(xiàn)高清視頻實(shí)時(shí)回傳以輔助指揮決策,或憑借其低時(shí)延特性完成危險(xiǎn)環(huán)境下的遠(yuǎn)程操控與探測(cè)任務(wù)。然而,基于5G的應(yīng)急系統(tǒng)仍面臨三大結(jié)構(gòu)性瓶頸:其一,覆蓋瓶頸?,F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)高度依賴地面基礎(chǔ)設(shè)施,在地震、山體滑坡等災(zāi)害中,基站損毀與光纖中斷將會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)大面積癱瘓,使災(zāi)區(qū)淪為“信息孤島”。其二,感知瓶頸。當(dāng)前的應(yīng)急系統(tǒng)多數(shù)依賴被動(dòng)回傳的視頻或傳感器數(shù)據(jù),缺乏對(duì)災(zāi)害環(huán)境的主動(dòng)感知能力,導(dǎo)致感知數(shù)據(jù)精確度與全面度不夠充足,尤其在受災(zāi)人員定位與損毀建筑內(nèi)部環(huán)境評(píng)估等方面格外明顯。其三,智能瓶頸?,F(xiàn)有信息處理與決策支持系統(tǒng)的智能化水平有限,海量多源數(shù)據(jù)難以被快速融合、分析與挖掘,指揮決策仍高度依賴人工經(jīng)驗(yàn),導(dǎo)致在極端壓力下的響應(yīng)速度與準(zhǔn)確性難以保障。
6G技術(shù)的興起,將推動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一次根本性的范式變革,旨在可以系統(tǒng)性地解決上述瓶頸問題。6G帶來(lái)的范式變革主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:
①?gòu)摹坝邢薷采w”走向“多維韌性”
6G通過融合低軌衛(wèi)星、高空平臺(tái)、地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)及水下通信,構(gòu)建“空-天-地-海”一體化網(wǎng)絡(luò)。這一架構(gòu)賦予網(wǎng)絡(luò)與生俱來(lái)的韌性,任一層次的損毀均可由其他層次迅速補(bǔ)償,從而為核心災(zāi)區(qū)提供“永不中斷”的通信保障,確保生命線暢通。
②從“信息傳遞”走向“全域感知”
6G推動(dòng)通信功能從單純的數(shù)據(jù)傳輸管道,向“感知-通信-計(jì)算”一體化方向演進(jìn)。未來(lái)的6G網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)將主動(dòng)發(fā)射和接收信號(hào)去進(jìn)行感知,通過解析信號(hào)在幅度、相位、時(shí)延等多維特征的變化,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)距離、速度、角度乃至物體材質(zhì)的高精度感知。這意味著,未來(lái)的6G網(wǎng)絡(luò)本身將變成為一個(gè)巨型的、無(wú)處不在的分布式傳感器。同時(shí),結(jié)合人工智能技術(shù),實(shí)時(shí)構(gòu)建物理環(huán)境的高分辨率數(shù)字孿生模型,可以為救援決策提供超越人眼極限的全局洞察力。
③從“人力驅(qū)動(dòng)”走向“無(wú)人化智能體協(xié)同”
6G的亞毫秒級(jí)超低時(shí)延與近乎100%的超高可靠性,為大規(guī)模、高協(xié)同的無(wú)人化救援奠定了基礎(chǔ)。成百上千的無(wú)人機(jī)、機(jī)器人及無(wú)人艇將不再是孤立的命令執(zhí)行工具,而是通過人工智能技術(shù)緊密連接的“智能體集群”。它們能夠自主執(zhí)行偵察、中繼組網(wǎng)、生命搜救與物資投送等復(fù)雜任務(wù),形成強(qiáng)大的無(wú)人化救援力量。
2、6G時(shí)代應(yīng)急系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
為實(shí)現(xiàn)上述從“有限覆蓋”到“多維韌性”、從“信息傳遞”到“全域感知”、從“人力驅(qū)動(dòng)”到“無(wú)人化智能體協(xié)同”的范式變革,需依賴一系列突破性關(guān)鍵技術(shù)作為支撐。這些技術(shù)共同構(gòu)成了6G智慧應(yīng)急系統(tǒng)的能力底座:
①空-天-地-海一體化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
該架構(gòu)是6G賦能應(yīng)急系統(tǒng)的基石,是實(shí)現(xiàn)全域覆蓋的物理基礎(chǔ)。它并非多種網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單疊加,而是需通過創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、智能化的管理控制與統(tǒng)一的身份認(rèn)證體系,實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的無(wú)縫切換與深度融合。其中,智能路由技術(shù)至關(guān)重要,它能根據(jù)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、鏈路質(zhì)量與業(yè)務(wù)需求,動(dòng)態(tài)為應(yīng)急數(shù)據(jù)選擇最優(yōu)傳輸路徑(如衛(wèi)星直連、無(wú)人機(jī)中繼或星地融合),確保關(guān)鍵指令的端到端超低時(shí)延與超高可靠性。
②通感算一體化技術(shù)
通感算一體化作為6G的核心特征,打破了通信、感知與計(jì)算的邊界,使每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)兼具通信、感知與計(jì)算三重功能。節(jié)點(diǎn)通過收發(fā)無(wú)線信號(hào),即可從其多維信息中提取目標(biāo)的距離、速度、角度乃至微動(dòng)特征。感知數(shù)據(jù)與通信數(shù)據(jù)在網(wǎng)內(nèi)融合,實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)害環(huán)境的實(shí)時(shí)高精度建模。其核心挑戰(zhàn)在于設(shè)計(jì)統(tǒng)一的信號(hào)波形與處理框架,以解決通感資源競(jìng)爭(zhēng)并實(shí)現(xiàn)高效干擾管理。
③智能資源管理與網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)
在未來(lái)應(yīng)急系統(tǒng)中,各類救援任務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求存在根本性差異:生命探測(cè)儀需要海量連接以傳輸數(shù)據(jù),而無(wú)人機(jī)集群控制則要求超低時(shí)延和高可靠性。若采用單一網(wǎng)絡(luò)承載所有業(yè)務(wù),關(guān)鍵指令與海量數(shù)據(jù)之間將產(chǎn)生資源競(jìng)爭(zhēng),在極端環(huán)境下可能直接導(dǎo)致救援失敗。為化解這一矛盾,基于AI的網(wǎng)絡(luò)資源管理與切片技術(shù)成為關(guān)鍵。該技術(shù)通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化,能夠在統(tǒng)一物理設(shè)施上動(dòng)態(tài)構(gòu)建多個(gè)虛擬化、隔離且質(zhì)量可保障的邏輯網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁堵或故障時(shí),系統(tǒng)能夠自動(dòng)重整資源與重構(gòu)切片,確保關(guān)鍵救援業(yè)務(wù)始終享有最高優(yōu)先級(jí),從網(wǎng)絡(luò)層面保障救援行動(dòng)的最終成效。
④語(yǔ)義通信技術(shù)
不同于傳統(tǒng)通信以“無(wú)差錯(cuò)傳輸比特流”為目標(biāo),語(yǔ)義通信致力于直接傳輸信息的“含義”。在帶寬與能量極度受限的災(zāi)區(qū),傳輸全部原始數(shù)據(jù)既低效也不現(xiàn)實(shí)。語(yǔ)義通信利用人工智能在發(fā)送端提取信息的語(yǔ)義特征并進(jìn)行高效編碼,接收端則借助其知識(shí)庫(kù)對(duì)語(yǔ)義進(jìn)行理解與信息再生。在應(yīng)急場(chǎng)景中,這意味著可能只需傳輸“發(fā)現(xiàn)生命跡象,坐標(biāo)(X,Y)”的語(yǔ)義信息,而非一段長(zhǎng)時(shí)間的高清視頻,從而極大節(jié)約頻譜資源、降低終端功耗,是提升應(yīng)急通信效能的關(guān)鍵使能技術(shù)。
⑤太赫茲與可見光通信技術(shù)
太赫茲頻段可提供極高的傳輸速率與感知精度,適用于災(zāi)區(qū)近距離的高速數(shù)據(jù)分發(fā)和高分辨率環(huán)境掃描??梢姽馔ㄐ艅t可作為有效補(bǔ)充,在特定室內(nèi)救援場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)無(wú)電磁干擾的高速通信。
⑥可重構(gòu)智能表面技術(shù)
可重構(gòu)智能表面(RIS)是由大量低成本無(wú)源元件組成的平面結(jié)構(gòu),可通過編程智能地重構(gòu)無(wú)線信號(hào)的傳播環(huán)境。在應(yīng)急場(chǎng)景中,可快速部署RIS以繞過障礙物,對(duì)信號(hào)盲區(qū)進(jìn)行動(dòng)態(tài)“補(bǔ)盲”,從而增強(qiáng)特定區(qū)域的信號(hào)覆蓋。RIS作為一種低成本、低功耗的覆蓋增強(qiáng)解決方案,在此類場(chǎng)景中具有顯著優(yōu)勢(shì)。
3、總結(jié)與展望
6G技術(shù)憑借其空-天-地-海一體化的全域覆蓋能力、通感算深度融合的特性以及內(nèi)生智能的決策支持,正推動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)從傳統(tǒng)被動(dòng)、以陸地為中心的響應(yīng)模式,向智能主動(dòng)、全空間聯(lián)動(dòng)的新范式演進(jìn)。這不僅是通信速率的量變,更是連接維度與系統(tǒng)智慧的根本性躍遷。
展望未來(lái),隨著6G技術(shù)的成熟,下一代應(yīng)急系統(tǒng)應(yīng)打破局限,從僅關(guān)注救援,向覆蓋“災(zāi)前-災(zāi)中-災(zāi)后”的全鏈條智慧能力演進(jìn)。未來(lái)還可以關(guān)注的發(fā)展方向包括:
①?gòu)摹氨粍?dòng)預(yù)警”到“提前干預(yù)”的精準(zhǔn)御災(zāi)
未來(lái)的應(yīng)急系統(tǒng)可以通過數(shù)字孿生技術(shù),對(duì)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施(如堤壩、橋梁)進(jìn)行實(shí)時(shí)健康診斷與應(yīng)力模擬,以便在災(zāi)害形成前執(zhí)行精準(zhǔn)的干預(yù),從而實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)預(yù)警到主動(dòng)“治未病”的跨越。
②可視化與可編程的“恢復(fù)重建”
通過數(shù)字孿生體對(duì)災(zāi)區(qū)進(jìn)行持續(xù)建模與仿真,可以讓災(zāi)后恢復(fù)成為一個(gè)“可計(jì)算、可仿真”的過程。未來(lái)的應(yīng)急系統(tǒng)將具備精準(zhǔn)評(píng)估損失、模擬重建方案長(zhǎng)期效益、動(dòng)態(tài)優(yōu)化資源調(diào)配的能力。借此,它可實(shí)現(xiàn)恢復(fù)過程的可視化管控與重建策略的快速下發(fā),從而極大提升恢復(fù)工作的效率與科學(xué)性。
③推動(dòng)社會(huì)運(yùn)行系統(tǒng)“韌性化”
6G技術(shù)不僅服務(wù)于災(zāi)時(shí)應(yīng)急,更通過與社會(huì)運(yùn)行系統(tǒng)的深度耦合,將實(shí)時(shí)災(zāi)情數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為城市規(guī)劃與資源配置的長(zhǎng)期戰(zhàn)略資產(chǎn),從根源上提升社會(huì)的內(nèi)在韌性與自適應(yīng)恢復(fù)水平。
當(dāng)然,構(gòu)建未來(lái)6G智慧應(yīng)急系統(tǒng)的道路仍面臨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、頻譜資源規(guī)劃、數(shù)據(jù)安全與倫理等挑戰(zhàn),亟待全球產(chǎn)學(xué)研各界的通力合作。然而毋庸置疑是,6G賦能的全域應(yīng)急系統(tǒng)必將為我們構(gòu)筑一個(gè)更加安全、更具韌性的未來(lái)社會(huì)。
作者:張楠
單位:中國(guó)移動(dòng)研究院




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時(shí) 間:2025-12-02 09:52:02
















