公用电话网

       目前，多数情况下，公众还是选用电路交换网络(PSTN或移动通信)拨打应急部门的紧急号码及救助热线的方式来使用应急通信，毕竟电路网络承载的通信容量较大。

       我国PSTN通过近三十年的高速发展，无论在用户规模还是在传输技术上都已经达到了世界领先水平。PSTN的发展历经了程控化改造初级阶段、大规模程控化改造及发展阶段、本地网络的扩大化改造阶段、固话业务的发展带动网络初始化建设阶段等四个阶段。

       20世纪80年代中期，开始程控化改造初级阶段，其标志性的产物是80年代中期从国外引进的第一台程控交换机。交换技术从纵横化向程控化、数字化和电子化方向发展，掀起了一场通信史上极其重大的变革。基于第一阶段PSTN小规模化，主要服务的重点为政府和部分企业用户。针对用户群的不断扩大，为适应市场的需求，PSTN很快进入了程控化的大规模改造和发展阶段。但是在80年代中后期，国外的许多交换机厂商开始迅速抢占中国市场，而国内又没有正式技术规范可以遵循，在引进了各种国外机型之后，造成了七国八制的局面。

       新时期网络规划的原则大体可归纳为以下两点：一是以业务驱动网络规划和建设，增强网络效益；二是继续进行网络规划和网络优化。综合考虑，以业务发展为中心，以经营企业的高话务量为目标，将继续进行网络优化。

       公用交换电话网(Public Switched Telephone Network,PSTN)是以电路交换为信息交换方式，以电话业务为主要业务的电信网。PSTN同时也提供传真等部分简单的数据业务。PSTN是一种以模拟技术为基础的电路交换网络。在众多的广域网互连技术中，通过PSTN进行互连所要求的通信费用最低，而且它分布广泛，只是其传输速率及数据传输量与Internet相比较差，但是它仍然得到了广泛的应用，例如，远程控制、拨号上网、工业控制上数据的传输等。通过PSTN可以实现的访问有：拨号上Intemet/Intranet/LAN；两个或多个LAN之间的网络互连；和其他广域网技术的互连。尽管PSTN在进行数据传输时存在这样或那样的问题，但这仍是一种不可替代的联网介质，特别是Bellcore发明的建立在PSTN基础之上的xDSL技术和产品的应用拓展了PSTN的发展与应用空间，使得联网速度可达到9〜52Mbit/s。

       PSTN提供的是一个模拟的专有通道，通道之间经由若干个电话交换机连接而成，当两个主机或路由器设备需要通过PSTN连接时，在两端的网络接入侧(即用户回路侧)必须使用调制解调器实现信号的模/数、数/模转换。从OSI七层模型的角度来看，可以看成物理层的一个简单的延伸，没有向用户提供流量控制、差错控制等服务。通过PSTN可以进行网络互连，PSTN的入网方式比较简便灵活，例如，通过普通拨号电话线入网，只要在通信双方原有的电话线上并接调制解调器，再将调制解调器与相应的上网设备相连即可；通过租用电话专线入网，与普通拨号电话线方式相比，租用电话专线可以提供更高的通信速率和数据传输质量，但相应的费用也较前一种方式高。当决定使用专线方式时，用户必须向所在地的电信局提出申请，由电信局负责架设和开通；经普通拨号或租用专用电话线方式由PSTN转接入公共数据交换网(X.25或Frame-Relay等)的入网方式，利用该方式实现与远地的连接是一种较好的远程方式，它可以提供良好的可靠性和较高的传输速率引。

组建一个公用交换电话网需要满足以下基本要求。

       (1)保证网内任一用户都能呼叫其他每个用户，包括国内和国外用户，对于所有用户的呼叫方式应该是相同的，而且能够获得相同的服务质量。

       (2)保证满意的服务质量，如时延、时延抖动、清晰度等。话音通信对于服务质量有着特殊的要求，这主要取决于人的听觉习惯。

       (3)能适应通信技术与通信业务的不断发展；能迅速地引入新业务，而不对原有的网络和设备进行大规模的改造；在不影响网络正常运营的前提下利用新技术，对原有设备进行升级改造。

       (4)便于管理和维护：由于电话通信网中的设备数量众多、类型复杂而且在地理上分布于很广的区域内，因此要求提供可靠、方便而且经济的方法对它们进行管理与维护，甚至建设与电话网平行的网管网。

一个PSTN由以下几个部分组成。

       (1)传输系统：以有线(电缆、光纤)为主，有线和无线(卫星、地面和无线电)交错使用，传输系统由PDH过渡到SDH、DWDM。

       (2)交换系统：设于电话局内的交换设备一一交换机，已逐步程控化、数字化，由计算机控制接续过程。

       (3)用户系统:包括电话机、传真机等终端以及用于连接它们与交换机的一对导线(称为用户环路)，用户终端已逐步数字化、多媒体化和智能化，用户环路数字化、宽带化。

       (4)信令系统：为实现用户间通信，在交换局间提供以呼叫建立、释放为主的各种控制信号。

PSTN的传输系统将各地的交换系统连接起来，然后，用户终端通过本地交换机进入网络，构成电话网。

按所覆盖的地理范围，PSTN可以分为本地电话网、国内长途电话网和国际长途电话网。

       (1)本地电话网：包括大、中、小城市和县一级的电话网络，处于统一的长途编号区范围内，一般与相应的行政区划相一致。

       (2)国内长途电话网：提供城市之间或省之间的电话业务，一般与本地电话网在固定的几个交换中心完成汇接。我国的长途电话网中的交换节点又可以分为省级交换中心和地(市)级交换中心两个等级，它们分别完成不同等级的汇接转换。

    （3）国际长途电话网：提供国家之间的电话业务，一般每个国家设置几个固定的国际长途交换中心。

PSW是一个设计用于话音通信的网络，采用电路交换与同步时分复用技术进行话音传输，PSTN的本地环路级是模拟和数字混合的，主干级是全数字的；其传输介质以有线为主。

       公用电话网包括人们常说的固定电话网和移动电话网。我国公用电话网在设计建网的过程中只考虑了紧急呼叫的需求，即当发生个人紧急情况时，用户可以拨打110、119等紧急特服号码，呼叫将通过公用电话网接续到110、119的紧急呼叫中心，并没有考虑其他应急通信的需求。例如，通过公用电话网实现指挥调度、实现重要部门之间的通信等，对于这类需求，要求公用电话网能够提供优先权处理能力，对于重要的指挥通信能够进行优先呼叫、路由、拥塞控制、服务质量、安全等方面的保证，这些需求目前的电话网还无法满足。

        那么，如何利用公用电话网实现应急通信？有哪些关键技术呢？

        应急通信按照通信流的方向可以分为公众到政府、政府到公众、政府之间、公众之间的应急通信，按照各种不同紧急情况，又可以划分为六种场景。场景1：个人紧急情况；场景2：突发公共事件（自然灾害）；场景3：突发公共事件（事故灾难）；场景4：突发公共事件（公共卫生事件）；场景5：突发公共事件（社会安全事件）；场景6：突发话务高峰。

       对于公用电话网支持应急通信主要涉及以下几个关键技术问题。

       公用电话网为了实现应急呼叫的优先权保障，需要具备端到端的保障措施，并且保障需要维持在呼叫的整个过程中。它主要涉及以下关键技术。

     （1）应急呼叫的识别：要实现对应急呼叫进行优先权保障，前提条件就是能够识别出哪些呼叫是应急呼叫，识别技术应当灵活，应尽量提供根据呼叫而不是用户进行识别的能力。

     （2）应急呼叫优先接入：接入是应急呼叫进入公用电话网的第一步，能够获得公用电话网的优先接入服务，对于应急呼叫的优先权保证来说，是非常关键的环节。

     （3）应急呼叫优先路由：应急呼叫进入公用电话网后，电话网应为其提供优先路由机制，保证应急呼叫能够优先到达被叫、优先建立。

       在发生灾难（地震、火灾等）时，政府机构会使用公用电信网的各种通信手段，向受影响地区的公用电信网用户发布相关信息（警报、情况通报、安抚等），公用电信网应当提供政府向公众发布信息的业务，具备保障业务运行的网络能力。短消息业务在我国发展迅速，普及率高，对通信网的资源占用较低，具备可以同时间大面积发送的特征，可作为应急通知业务的有效手段。

       对于这类短消息，短消息系统应尽可能地将消息传送到受影响地区内的公众，可以根据公众不同的位置发送不同的消息，例如，对于灾难现场区域可能发送“撤离”的消息，对于稍远的地区，可能发送的是“进房间靠近门窗”的消息。可以提供多种语言的通知服务，可以提供优先使用的语言（运管商应从用户收集语言使用属性）以及翻译服务（例如，中英文双语短信等）。

       短消息系统对于应急短消息应赋予高优先级进行优先处理。高优先级短消息优先于低优先级短消息，应首先发送，高优先级短消息尝试转发的频率高于低优先级短消息，有效时间也长于低优先级短消息。一般情况下，普通的短消息默认以“普通优先级”的方式发送，此时如果HLR中被叫用户状态被标记为不在服务区，那么HLR就会拒绝短消息中心系统发来的短消息的取路由消息，短消息中心系统不会将短消息下发给MSCo对于“高优先级”的短消息，短消息中心系统下发短消息将不受HLR中被叫用户状态的影响，即使被叫用户不在服务区，短消息中心也会将短消息下发给MSC,MSC将尝试将短消息下发给被叫用户（注：有些时候，HLR中存储的被叫用户状态与被叫的实际状态不相符，被叫用户进入服务区后，HLR有时不能及时更新该状态，因此如果釆用高优先级的短消息来发送应急短消息将大大提高消息发送效率）。

       那么如何才能识别出短消息是否为应急短消息呢？目前最简单的办法就是靠主/被叫号码进行识别，对于由政府机构发起的应急短消息，应当事先分配好固定的特殊的业务提供商主叫号码，例如，人们现在经常能收到从“10086”发送来的一些公共事件提示信息。对于用户向应急平台发送的短消息，可以通过被叫号码进行识别如110、119等。

       灾难发生前后，应急短消息的大量发送，也会对网络造成一定的负担，如果能够利用小区广播来支持应急短消息功能，将能够有效地节省网络资源。小区广播短消息业务是移动通信系统提供的一项重要业务，通过小区广播短消息业务，一条消息可以发送给所有在规定区域的移动电话，包括那些漫游到规定区域的用户。它与点对点短消息业务的主要不同之处在于：点对点短消息的接收者是某个特定的移动用户，而小区广播短消息的接收者是位于某个特定区域内的所有移动用户，包括漫游到该区域的外地用户。小区广播使用CBCH,因此不受网络中语音和数据传输的影响，即使语音和数据业务发生拥塞，小区广播业务仍然可以使用。

       应急通信是在发生紧急情况下使用的通信手段，如果只为了应急情况下的通信而单独大规模地建立应急通信系统，会造成资源的浪费。虽然有效的通信手段能够在灾难救援中起到至关重要的作用，但灾难事件的发生并不是高频率的。同时，应急通信系统的各种通信手段不应成为孤岛，应尽可能地为相关单位所共享，充分利用已建成的网络和设施，因此在应急通信系统的建设中应坚持资源共享、综合利用的原则。

       网络资源共享，主要包括光缆、基站等。我国2008年四川省地震灾区通信系统修复工程预计共建共享10条传输光缆，为网络资源共建共享工作的开展积累了经验；基站共建共享主要从机房方面、铁塔方面、天线平台方面考虑：从机房的空间、铁塔平台空间、天线之间的信号干扰等方面考虑。

       除了技术因素，管理也是网络资源共建共享不可忽略的关键因素，多家运营商的系统在维护管理等方面都需要有相关配套的措施，才能有效地推进资源共建共享的进程。