在当前社会中，紧急事件频繁发生，及时、准确地发布紧急情况是保证公共安全的关键。但是，目前的应急广播在应对应急广播时往往存在覆盖不足、传输延时、信息不准确等问题。5G通信具有高传输速率、低延迟、大容量等特点，为应急广播系统的发展带来了新的机遇。针对应急广播的特点，本系统采用将蜂窝通信、卫星通信、物联网等网络技术相结合，构建面向应急广播的异构应急广播应急广播系统^[1]。通过5G网络的融合，应急广播系统可以实时地进行变化，保证应急广播的快速传播，提高应急广播的处理能力和可靠性。针对5G异构应急广播系统，开展基于5G的异构应急广播应急广播核心功能的研究，既有学术研究的意义，又有重大的现实意义，为我国今后的应急广播应急通信技术发展奠定基础。

一、支持5G的异构应急广播系统架构设计

（一）多层次网络融合架构

多层次网络融合架构是5G异构应急广播系统的重要设计思想。该架构并不局限于某一种特定的通信方式，而将5G、Wi-fi、卫星通信、物联网等多种通信技术融合在一起，构建起一个完整的互联网平台。当应急广播发生时，单个网络很有可能因为负载过大或故障而导致失效，而多层次网络融合架构则利用各网之间的优势互补，保证了数据传输的可靠与时效性^[2]。比如，在地面网络受到破坏的情况下，可以快速转换成卫星通讯来传输数据；在城区，通过5G、Wi-Fi等高带宽资源，实现海量数据的高速分发；在边远地区，基于物联网技术采集与传送信息，具有广阔的应用前景。通过多层次网络融合架构，实现了对应急广播的快速响应，大大增强了应急广播的传播速度与可靠性。

（二）低延迟高带宽通信技术

5G网络具有的低时延、高带宽等特点，对保证异构应急广播的有效传输具有非常重要的意义。由于传统的异构应急广播传播方式，使得应急广播的消息传播速率较慢，造成了广播的快速传播效果不佳。5G技术的出现极大地缓解了这种局面，其毫秒级的时延和几十Gbps的传输速度保证了海量应急数据的即时传送。在自然灾害如地震、洪水等应急广播中，5G网络能够及时传输高清图像、高清视频，并提供详尽的紧急情况指示，协助有关单位做出快速的判断与部署。另外，5G还允许多个终端同步接入，可以在紧急情况下（例如利用无线传感器等）进行监测和数据采集，比如在紧急情况下使用无线传感器进行监测。因此，5G作为一种新型的异构应急广播技术是必不可少的，它将大大提高整个通信系统的综合性能。

（三）智能化信息处理和分发

在异构应急广播中，实现对应急广播的智能处理与发布也是一个重要方面。利用人工智能与机器学习等方法，实现海量应急广播的实时监测与分析^[3]。比如，利用自然语言处理（NLP）对社会媒体和新闻报道等非结构化数据进行实时分析，从中抽取重要的应急广播相关信息。利用图象辨识方法，可以迅速地从地震现场影像中找出受灾地区的受灾群众，房屋倒塌等关键信息。基于5G网络的应急广播预警、基于卫星通讯的应急指挥、基于物联网的应急监控系统等，实现对应急广播的智能发布。通过这种方式，既可以有效地完成消息的传输，又可以保证准确的消息送达，从而提升整个应急广播的处置效能。

（四）可靠性和安全性设计

高可靠性和安全性的应急广播是紧急情况下正常工作的基本保证。5G技术在为用户提供便捷的同时，也为用户带来了更多的安全问题。因此，在应急广播中，必须有多个层级的安全保障，以保障应急广播的发生。比如，在信息的传递方面，使用了高级的密码算法以及认证机制来保证信息的完整性；在网络层次上，采用多径传送技术及多路冗余技术，增强了系统的抗干扰能力与抗毁性；在设备层次上，采用安全芯片、可靠计算等手段，保障IoT设备及其它终端的安全。另外，还必须制定完备的紧急计划与快速恢复机制，以保证当局部网络出现故障时，可以及时转入后备网，并持续地进行数据传输与处理。通过上述方案的应用，进一步增强了网络的安全与可靠度，为实现应急广播的播出奠定了良好的基础。

（五）拓展性和灵活性设计

面向5G的异构应急广播，其体系结构要求具有较强的拓展性和灵活性，以满足各类应急广播的需要^[4]。该平台可以对网络资源及各功能模块进行灵活的配置。比如，对于小规模事件，只启用5G网络和IoT装置用于数据传输和监控；在发生重大事件时，卫星通信、无线网络等附属网络可以同步启动，保证数据的充分、有效传播。另外，该体系结构应具备很强的兼容能力，可以与已有的应急通讯设施及平台进行无缝连接，从而减少重复建设，避免造成资源的浪费。该系统架构采用模块化的结构，能够迅速地增加或删除视频传输、数据分析、信息发布等多个模块，并能够对整个系统进行动态的调节。该平台应具有良好的可扩充性，既可增强该平台的自适应能力，又为后续的技术更新提供了足够的空间。

二、面向5G网络的异构应急广播系统覆盖算法实现

（一）基于蜂窝网络的动态覆盖优化算法

在5G网络中，如何保证异构应急广播的覆盖范围和传输效率，是一个重要的课题。基于蜂窝网络的动态覆盖算法能够解决不失为一种好的方法。比如，当某个地区出现紧急情况时，某个地区的用户数目急剧增加，而原来的基站不能适应这种情况。而蜂窝网络的动态覆盖优化算法具有自适应能力，该方法能够快速地对邻近节点进行覆盖调节，即使是在使用时，也能在短时间内实现对相邻节点的有效覆盖，甚至可以启用移动基站和无人机基站等。这种算法有效地提升了网络资源的利用率，还使得应急广播更加实时、可靠。通过引入人工智能算法，还可以对未来某一时段的网络流量进行预测，进而对其进行相应的调节，提升系统的反应能力与稳定性。

（二）多层次异构网络协同覆盖算法

针对5G通信带宽高、时延低的特点，将多层异构网络协同覆盖算法应用于应急广播中，除基于5G基站外，还将Wi-fi、LoRa和卫星等不同类型的无线通信方式进行融合，构建覆盖范围广、可靠性高的应急广播网络。在实际应用过程中，可以针对各节点的特点以及所处的环境状况，来动态地选取最佳的通讯路径及广播模式。比如，5G基站在高层建筑中会被大楼遮挡，无线保真技术可以起到很好的辅助作用；而在边远的山地地区，也许只有用卫星通讯才有可能实现通讯。通过多层异构网协同覆盖算法，使各网之间的通信无缝转换与互补，保证应急广播的及时准确传递。

（三）基于用户位置的个性化覆盖算法

5G网络具有高精确定位能力，为实现异构应急广播下的个体化覆盖奠定了理论和实践基础^[5]。采用基于空间节点的重迭方法，该方法能够根据所处的空间位置进行实时的定位，并根据所处的位置进行动态的调整。比如，当突发事件爆发时，由于地理位置的差异，用户所面对的危险与需求也各不相同，因此，基于个体化的重迭方法能够将最重要的应急避难所选址、交通疏导路径等与其最密切相关的应急消息推动给相应的用户。在此基础上，采用基于运动轨迹的应急广播预警方法，实现对突发事件的实时预警，提升事件处置的有效性与准确性。通过将5G移动通信的高带宽、低时延等特点相融合，以满足不同场景下的用户定位需求，实现实时准确的信息传播，提升应急广播的应用价值与用户体验。

（四）基于边缘计算的实时覆盖优化算法

针对5G网络中的异构应急广播，采用边缘计算技术能够有效提升其实时性与快速性。利用边缘计算技术，将局部的运算负荷分散给离使用者较近的终端（如基站、路由器等），降低系统的通信延时以及系统负担。比如，当突发事故出现，必须对海量应急信息进行快速的处理与传输，而采用传统的集中式的方式已不能很好地适应这种需求。所以，利用边缘计算技术，对临近事故现场的边界节点进行快速的数据分析，对传播政策及传播区域进行最优的选择，保证突发情况下的应急广播能及时到达用户。通过引入人工智能技术，对网络运行状况及客户使用情况进行实时分析与预报，提升其智能化程度与反应能力。

三、面向5G网络的异构应急广播系统核心功能设计

（一）传播模式

在5G网络中，通信方式是异构应急广播的重要核心功能。5G具有高带宽、低时延、海量连通等特点，为应急广播的快速响应机制研究带来了新的思路和方法。在常规的应急广播中，由于采用了一种单一的广播方式进行消息的传输，因此其所涵盖的区域及消息的传递具有很大的局限性。5G的传输方式将变得更为多样、更为灵活。首先，5G网络下的异构应急广播可以实现多层次多维度的消息传输。该系统充分发挥5G无线通信技术的优势，无需额外的网络负荷即可实现大面积的紧急事件响应。此外，5G无线通信采用分片方式，能够按需进行网络资源的动态配置，保证应急广播的及时、可靠、高效地传递。其次，5G的高速传输特性，使得视频、图像等海量应急广播的快速扩散成为可能。当遇到应急广播时，除文字、声音以外，影像可以提供更为直观、详尽的现场情形，有助于使用者了解及处理突发事件。比如，当出现突发事件时，使用者可以通过即时影像资料，清楚了解事件的演变，进而作出更有效的反应。再次，5G网络具有较小的延时性，极大地提高了消息分发的时效。在应急广播中，情报的及时性是非常重要的，稍有延误就会造成很严重的后果。5G网络可保证紧急情况下，迅速响应机制可有效降低灾难所带来的财产和生命损失。最后，5G的高互联特征允许紧急情况下，无论是智能手机、平板电脑、智能手表，或者与物联网相连的各种智能装置，都可以收到紧急消息。这样高连通密度的传输方式保证了当出现紧急情况时，尽量多的人可以在最短的时间内得到重要的消息，并据此做出相应的反应。

（二）服务模式

针对5G网络中的异构应急广播，其服务功能是另一核心功能。应急广播中的服务模式直接关系到突发事件的处理效果^[6]。通过5G网络的支撑，能够为突发事件下的应急广播提供更为灵活多样的服务模式。首先，5G异构应急广播的一个显著特征就是采用了多种渠道进行服务的整合。在我国，紧急情况下，人们只能通过电视、广播、短信等一种方式获取应急广播。在5G网络中，该系统能够集成各种传输通道，其中包含但不局限于移动通讯网络、无线网络、卫星通讯、物联网设备等。通过多种信道的整合，保证了在不同的互联网条件下，用户都可以收到应急广播的消息，提高了消息的覆盖面和可信度。其次，针对5G异构应急广播的特点，提出了一种面向用户的、个性化的、可定制的业务模型。在以往的紧急情况下，应急广播的消息内容通常比较单一，不能满足特定的客户要求。在5G的支撑下，本系统将针对不同地域、不同设备、不同语言的多种需求提供服务。比如，当突发事件发生后，该系统能够依据使用者所处的特定地点，给出相应的紧急逃生意见及逃生路径，从而提升应急响应的有效性。另外，在5G异构应急广播中，交互服务也是一个很大的革新。在常规的紧急情况下，应急广播往往是以一种单向传播，使得人们对突发事件的处理方式处于被动状态。5G网络使该系统能够与外界进行交互，使用户既能收到应急广播的消息，又能进行多种形式的反馈。比如，自然灾害中，通过移动终端或社交软件等方式，将受灾地区的灾害情况及时上报，系统可以依据这些对应急广播内容进行动态的调整，从而提升应对的精度和有效性。

结束语：

综上所述，5G网络的普及和应用给各行各业的发展带来了机遇。利用5G网络的高带宽、低时延、大范围连通等特点，开展5G异构应急广播的核心性能研究，能通过丰富的信息传递方式与智能的服务能力，极大地提高了应急广播的反应速率，优化使用者的使用感受，为紧急情况下的救援行动奠定了坚实的基础。

参考文献：

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[5]卢俊.面向5G网络的异构应急广播系统设计[J].电声技术,2023,47(05):125-128+132.

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