应急通信应用案例——9.11恐怖袭击

 

       本章对近年来国际上发生的几个重大自然灾害和公共突发事件进行介绍和分析，包括美国“9・11”恐怖袭击、卡特里娜飓风、伦敦爆炸事件、汶川地震和2008年雨雪冰冻灾害。对每个灾害或事件的概况、通信网络面临的困难和挑战、通信保障措施以及经验和教训进行总结和分析，并介绍灾害或突发事件后针对通信设施所采取的改进和完善措施，帮助读者通过案例了解应急通信相关技术的应用、应急通信的重要作用及其面临的问题和挑战。

       2001年9月11日上午，美国4架民航客机遭到恐怖分子劫持，恐怖分子利用被劫持飞机撞击目标建筑物发动自杀式袭击，其中两架被劫持飞机撞击了位于纽约曼哈顿区的世界贸易中心，第3架飞机袭击了位于首都华盛顿的美国国防部五角大楼，第4架被劫持飞机在宾西法尼亚州坠毁，据事后调查证明，第4架被劫持飞机的袭击目标为美国国会大厦。这次恐怖主义袭击中，纽约世界贸易中心的两幢11。层摩天大楼和其附近的5幢建筑物倒塌，五角大楼部分结构受损坍塌，世贸中心附近的23座高层建筑遭到不同程度破坏，事件中共有2998人罹难（不包括19名劫机者），其中2974人被官方证实死亡，另外还有24人下落不明，罹难者中包括411名救援人员。

       “9・11”事件发生在美国的政治中心华盛顿和经济中心纽约，造成重大人员伤亡和财产损失，是人类历史上规模最大、伤亡最惨重的一次恐怖活动，可以说，这次恐怖主义袭击是仅次于第二次世界大战珍珠港事件的又一次针对美国本土的重大袭击事件，对美国及全球产生重大的影响。美国在这次事件中得到全世界的普遍同情与支持，世界各地在事件后纷纷举行各种悼念活动。“9・11”事件导致了国际范围内的多国合作反恐怖主义行动，该事件也是阿富汗战争和伊拉克战争的导火索之一。 

       “9・11”事件发生后，现场指挥调度、救援、安抚公众、发布消息以及公众用户与亲友联系等活动对通信网络提出了很高的要求。公用电信网是受众最大的通信网络，但由于公用电信网属于日常通信设施，在突发事件情况下面临的挑战也更加明显。公用电信网主要包括固定通信网和移动通信网，其在建设过程中是根据用户的使用习惯和统计概率进行网络容量设计的，并不是有多少用户数量就建设多少容量的网络设施，这样会带来极大的网络资源浪费。因为通常来讲，不可能所有用户在同一时间同时使用通信资源，电信运营商只要按照用户数量的一定比例建设网络就可以保证通信业务的有效运转。举例来讲，如果一个公用电信网运营商拥有1000万用户，但它并不需要建设能够同时支持1000万用户通信的网络，可能只需具有满足100万用户或者更少数量用户同时通信的能力即可，这个比例可根据本地区用户特点和统计概率计算，比如固定通信网采取比例建设网络资源，移动通信网采取1：20比例建设网络资源。公用电信网在日常通信提供上可以做到游刃有余，但在灾害或突发事情情况下，话务量呈几何数量级激增，公用电信网虽然会有一定的网络冗余配置，但仍难以满足大量用户同时通话的需求，网络容易造成阻塞。

       “9・11”事件中，纽约地区移动电话拨打数量平均增加了400%,个别运营商甚至增加了1000%,华盛顿也增加了125%,高峰时期电话阻塞严重，而这一时间段恰恰是公众用户和救援部门最需要通信保障的时期。同时，由于纽约是美国东部的通信中心之一，世贸中心大厦倒塌后放置在其内的部分电信网络设备被损毁，周边很多地区供电中断，大量网络设备停止运行，这些都对通信保障能力带来极大破坏。例如，纽约地区主要无线电信运营商为AT&T、Nextel、Sprint.Verizon等，运营商在“9・11”事件中有5个无线基站被损毁，但由于供电或线路问题造成9月11日当天160个基站停止工作，而有线网络设施破坏更加严重，仅Verizo位于西街的信息交换中心就有超过30万条电话线和400万数据电路受到破坏，位于下曼哈顿地区的政府机构、紧急事务管理局、法院、FBI总部和一个警察局停车场通信中断，公用电信网面临巨大的困难和挑战。

       另外，通过紧急预案和紧急技术解决工具，纽约市政府保住了其门户网站NYC.GOV的正常运行，为纽约市政府发布灾情信息、安抚公众提供了一个重要平台。但由于网络业务量激增，部分设备受到影响，纽约市政府门户网站也不断受到冲击和考验。美国互联网在“9・11”期间延时和流量要远大于平时水平，袭击发生时，美国互联网上电子商务网站的平均响应时间从平时的2.5s延至7s,美国在线公司的即时报文积压了12亿份，是正常时的10倍，五角大楼遭攻击后其指挥控制也处于半瘫痪状态。

        “9・11”事件中，由于事件发生在纽约曼哈顿地区且突发性强，通信手段主要依靠公用电信网和救援队伍的专用无线通信系统。纽约市警察、消防、港务局等专业机构各自配备了专用无线通信系统，这些无线通信系统在救援过程中发挥了重要作用，但由于各部门无线通信系统使用频段和技术不一样，而且一些设备在楼宇内信号衰减比较严重，也为救援工作带来严重影响并导致大量救援人员伤亡。

       美国的运营商在 应急通信和网络恢复工作上做岀了较快反应，在无线通信网络方面，运营商24h内在纽约搭建了17个临时性的基站和中继系统处理突发通信业务量；在72h内，纽约地区停止工作的160个基站中的47%重新工作；2周后，无线接入能力不但恢复到“9•11”事件之前的水平，而且还增加了23%的基站以支持居民恢复生活和企业的恢复工作。在华盛顿，虽然没有基站受损，但还是增加了10个基站为五角大楼地区提供额外的容量，宾夕法尼亚州坠机地点也增加了两个临时基站。在有线电话和通信设施方面，AT&T公司启用了应付突发事件的“实时网络选路(R函TimeNetworkRouting,RTNR)系统，以确保其网络的可靠性，同时AT&T公司釆用预测算法，估算出网络最忙期间的网络参数，从而进行合理调配网络资源以适应突发话务量。另外，AT&T公司还釆用“呼叫中断(Callgap-ping)^技术，把那些打往受损端的呼叫在起始时刻就中断掉，以节省容量接入其他有效呼叫。AT&T公司的网络灾难恢复(NetworkDisasterRecovery,NDR)在“9•11”事件后进行了全方位的网络恢复；TeraBeam公司在4天内就为一家位于世贸中心大厦附件的公司通过资源空间光子技术恢复了它与1.5km之外的办公楼的通信；Verizon公司是东部地区最大的固网运营商，并担负着华尔街地区的纽约股票交易所和奈奎斯特所有的通信任务，“9・11”事件发生后，Verizon公司为曼哈顿地区提供了4000部免费本地投币电话，快速启动备用设备，优先保证医院、救助中心等机构的通信恢复工作。同时，Verizon公司全力恢复华尔街网络，增加了24条高速数据链路(10Gbit/s)和数千条电话线，对网络容量进行了重新调度，9月17日华尔街如期开盘，避免了美国经济更大的损失。灾后两周时间内，Veri-zon公司即完成了受损的30万线中的20万线路恢复工作。另外，运营商支持的政府优先服务项目如电信业务优先项目和政府应急通信业务(Govennent Emergency Telecomunications Service,GETS)也发挥重要作用，“9・11”事件中，共处理了18000个GETS呼叫，在政府重要人员在抢险救灾、指挥调度中的通信联络发挥了关键作用。

        除公用电信网外，互联网也在“9・11”事件中大放异彩，基于互联网的IP电话有效地利用互联网带宽资源实现电话通信，这证明了互联网在紧急突发事件中不可低估的力量，其比传统电话线路更具抗毁性的特点也得到充分体现。另外，美国业余无线电爱好者在“9・11”事件中也发挥了重要作用，这也为今后突发事件应对提供了一个很好的思路。

       “9・11”事件突发性强、破坏力大，造成了严重的人员伤亡和经济损失，带来深远的政治影响，事件委员会的调查报告尖锐地抨击了政府在 应急通信建设方面的失误，对现场指挥调度、信息沟通的混乱状况给予了严重批评，并在调查报告中充分强调了应急通信在指挥、救援和信息发布等方面的重要作用。“9・11”事件关于 应急通信的反省也为各国 应急通信管理和建设提出了警示，这些经验和教训值得深思。

1.通信设施无法互连互通，资源和信息不能共享

       恐怖袭击后，纽约警察局、消防局、港务局以及医疗机构立即投入到营救工作中，但是各部门和各专业的指挥调度系统无法互通，资源和信息不能共享。消防局、警察局、医疗以及其他相关部门之间不能协调指挥和调度，救援人员难以获得救援现场整体情况相关信息,有些电视上都可以获得的信息救援人员都不知道，极大的影响到救援效率并带来严重后果和损失。例如，在事件现场，当警察直升机用警用信道发出坍塌警告，要求救援人员全部撤离时，由于消防部门不能与警察部门互通，所以未能获得大厦将要倒塌的消息，导致了343名消防队员因公殉职。在“9・11”事件总结中，现场 应急通信互联互通和信息共享成为政府重点关注的问题，事件独立调查官LeeHamilton在调査结果中强调，“由于各部门间通信设施不能互通互联，是造成该事件救援人员伤亡惨重的重要原因”。

2.缺少综合协调的应急联动指挥系统

       在“9・11”事件中，纽约市的固定通信网和移动通信网遭到破坏、关闭或阻塞，固定通信系统几乎陷入瘫痪，部分手机通信也受到影响，通过事件可以看到，公用电信网虽然能够提供一部分 应急通信能力，但仅仅依靠固定通信网难以满足应急救援、指挥调度以及公众用户的紧急通信需求。同时，警察局、消防局、港务局人员之间无法沟通，一些楼层出现反复搜索的情况，大量的救护车辆也因通信混乱被反复派往世贸中心，加重了通信和交通压力，各部门之间缺少统一的指挥、协调和调度，没有形成应急联合行动。因此，建立一个集合多种技术手段，具有抗毁性的综合应急联动指挥系统对于灾害或突发事件处置将具有重要作用。

3.缺少准确高效的信息发布平台和帮助系统

       事件中，飞机撞击世贸中心大厦至大厦坍塌这段时间内，很多人并没有得到任何关于当前危险情况的通知，也没有得到快速逃离事件发生现场的指令，更缺少逃离灾难现场的指导和帮助信息，大楼中的消防官员曾经用手提扩音器来疏散人员。另外，警察局911话务员和消防局值班人员没有获得现场最新信息，现场指挥人员发出的撤离现场等重要指令也没有及时传达给911话务员和消防局值班人员，当受困群众寻求帮助时这些最新指令没有通过911话务员和消防局值班人员有效传达给求助者，据报道称，911话务员和消防局值班人员曾发出让求救者不要自行撤离的错误建议。这些现象都说明，“9・11”事件中缺少一个准确高效的信息发布平台和帮助系统，这也是造成数千人死亡的原因之一。

事件后，ITU提出了如何解决公共防护和救灾(PublicProtectionandDisasterRelief,PPDR)通信的问题，这对完善 应急通信体系具有一定的指导意义。

       美国在灾害和突发事件应急响应工作方面具有很好的技术基础、雄厚的经济实力和专业化的救援队伍，但在事件处理中却暴露出现场通信的很多问题，事后调查结果也说明应急通信还存在很多薄弱环节，引起了美国政府相关部门的重视和关注。在“9・1T'事件后，美国政府在积极建立反恐应急体系中，应急通信成为反恐战争的排头兵，在应急通信管理、技术等各个方面开展了大量工作。

1.加强通信兼容和互通

        2004年，美国国土安全部牵头成立了通信兼容和互通办公室，负责管理通信网络设施互联互通和综合应用，该办公室在美国10个风险最高的城市开展了应急通信互联互通项目，目标是通过无线通信系统帮助公共安全机构和“首批响应部门”实现跨部门、跨行政区域的语音互通与数据信息交互，该项目如果取得成功将向全美范围推广。同时，制定了应急通信设备相关国家标准，开展应急通信设备测试以及对地方应急人员进行通信使用培训，并要求新购买的通信系统应具有跨部门通信的能力，从而加强灾难或重大突发事件中各部门通信沟通能力。

2.强化应急指挥调度系统能力

       “9・11”事件后，美国针对应急救援部门的现场指挥调度通信系统进行了调整和完善，建立了模块化智能通信无线网关系统，增强了应急通信指挥调度能力，并对有关通信技术和管理程序进行了修订。同时，美国政府加大911应急指挥调度中心的投资力度，采用GPS、GIS等新技术实现定位和重点区域监视能力，一旦重大危机事件发生，各部门长官可通过联合指挥调度平台指导本区域的工作人员、技术设备及其他资源开展救灾工作，并强化联合行动能力，为城市的公共安全提供强有力的保障。

3.完善应急通信管理机制

        美国兰德公司在分析“9・11”事件对信息基础设施的影响基础上，向美国政府和军方提出了“最低限度信息基础设施”的概念及实施建议，以保证美国在遭到信息战攻击情况下，能继续运转所需要的最低限度的各种通信系统。在“9・11”事件后，美国联邦应急事务管理总署FEMA进一步明确了灾害或突发事件情况下的信息基础设施管理职责，并配合美国“关键基础设施保护委员会”加强 应急通信设施的管理和运行。“9・11”委员会提出增加用于公共安全目的的无线频率分配议案，并为公共安全清理和分配更多的频谱资源。2001年底，美国国家安全委员会提出了与固定网政府应急电信业务（GETS）计划相对应的无线优先服务计划，该计划目的是在无线网络拥塞时，为应急人员提供无线优先接入服务。另外，2004年颁布了“情报机构改革与预防恐怖主义法（Intelligence Reformand Terrorism Prevention Act）",要求国土安全部、会同联邦通信委员会和国家通信与信息管理部门研究与评估满足公共安全通信所需的政策和规章制度。

4.建立或完善应急通信相关系统

       美国政府加大了应急通信专网投资，拟建立与互联网物理隔离的政府专用IP网（GOV-NET）,预计投资数十亿美元，并在该网络上采用先进的安全措施如防止Ddos攻击等技术措施，确保网络设施的可用性、安全性和保密性，从而加强美国政府信息网络应对恐怖主义袭击的能力，该提议也得到了美国军方的大力支持。同时，建议在华盛顿、纽约等城市建立由陆军通信兵单位负责管理维护的应急通信支撑系统，以保证民政机关、本地应急响应部门以及国民警卫队之间的通信畅通。另外，美国政府还开展了一系列信息系统的建设或完善工作，如：更新紧急行动中心指挥和控制系统、发展公共卫生监视网，并建设用于美国移民和访问者归档和机场乘客检查的新型数据库、联邦调查局恐怖威胁综合中心、边境安全警戒系统、国家安全局“先驱者”系统、“美国访问国土安全信息网”、“国土安全行动中心”等。

5.纽约市政府的应急通信工作

       纽约市政府在总结事件经验教训后，对纽约市电信基础设施进行了全面梳理和完善，并鼓励对电信技术和电信设施的投资。信息技术与电信部针对纽约电信网络环境提出了一项“电信网络多元化综合减灾解决方案”的提案，在灾难或突发事件时，通过该提案确保纽约重要场所和机构的通信能力，减少纽约市政府、救援、医疗、金融等重要机构的安全风险，提案强调要重点发展地理信息系统、纽约市数据库综合系统、全球定位等系统。同时，加强纽约市门户网站的保护，并在纽约市门户网站上开发了应急管理定位系统，通过该系统可以在海洋风暴和热浪来临时向公众提供定位帮助，帮助公众判断他们是否处于风暴区并提供寻找风暴避难所的路径。