新一代5G預(yù)警短信平臺研究

趙大鵬，曹之玉，趙晶晶，宋瑛瑛，陳 洋，郭 杰

（中國氣象局公共氣象服務(wù)中心，北京 100081）

自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生和社會安全4大類突發(fā)公共事件發(fā)生時(shí)，權(quán)威、及時(shí)的預(yù)警信息能夠?yàn)檎疀Q策人員、應(yīng)急聯(lián)動部門、政府應(yīng)急責(zé)任人及社會公眾提供事件的現(xiàn)狀、進(jìn)展、原因和救災(zāi)指南等信息，有效消除公眾疑慮或事先掌握災(zāi)害預(yù)測信息，避免不必要的損失或把災(zāi)害造成的損失降低到最小程度[1-2]。預(yù)警短信與其他信息發(fā)送方式如微信、小程序、公眾號等相比，具有精準(zhǔn)快速發(fā)布、點(diǎn)對點(diǎn)強(qiáng)制下發(fā)直達(dá)等顯著優(yōu)勢[3-5]，已成為網(wǎng)上宣傳和輿論引導(dǎo)的重要陣地，回應(yīng)社會關(guān)切、解決群眾困難和接受社會監(jiān)督的重要平臺，發(fā)布權(quán)威信息、遏制謠言擴(kuò)散的重要渠道[6]。

國家突發(fā)事件預(yù)警信息短信發(fā)布平臺（下文簡稱“短信平臺”），是國家突發(fā)公共事件預(yù)警信息發(fā)布的重要發(fā)布手段之一，是國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)（下文簡稱“國突系統(tǒng)”）的重要組成部分[7-8]。短信平臺自2015年5月起正式開始全國業(yè)務(wù)運(yùn)行[9]，主要建設(shè)了國家級和省級2級，國家級通過123799專用號碼向各部門應(yīng)急責(zé)任人提供預(yù)警短信服務(wù)，各省通過12379專用號碼向各地應(yīng)急責(zé)任人提供預(yù)警短信服務(wù)，市縣級利用省級短信平臺開展短信服務(wù)。應(yīng)急責(zé)任人包括從部委到鎮(zhèn)村的負(fù)責(zé)人，目前全國超過130萬人。隨著部門應(yīng)急責(zé)任人接入數(shù)量的增多，截至2021年底，國家級預(yù)警短信發(fā)布量從2016年的35萬條/年提升至222萬條/年，省級發(fā)布總量也從2016年的1億條/年提升至32億條/年。短信平臺能夠基本實(shí)現(xiàn)對政府決策人員、應(yīng)急聯(lián)動部門、政府應(yīng)急責(zé)任人和社會公眾的預(yù)警短信及時(shí)、有效發(fā)布。

相關(guān)部門一直致力于提升預(yù)警消息的發(fā)布能力，進(jìn)行了如云服務(wù)平臺[1]、消息質(zhì)量控制技術(shù)[10]等系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)和技術(shù)研究，不斷完善國突系統(tǒng)功能。隨著信息發(fā)送技術(shù)的進(jìn)步和公眾需求的提高，傳統(tǒng)短信的發(fā)送效率和功能逐漸不能滿足需求[11]。政府工作報(bào)告指出，目前預(yù)警短信中大段文字的展示形式影響了預(yù)警信息傳播，需要用更顯眼的字體、直觀的形式加強(qiáng)預(yù)警短信的警示作用。我們設(shè)計(jì)了預(yù)警信息調(diào)查問卷面向應(yīng)急責(zé)任人、社會公眾調(diào)研。調(diào)研結(jié)果顯示，5G手機(jī)用戶已經(jīng)占有一定的份額，公眾對圖文、視頻等形式的預(yù)警信息富媒體產(chǎn)品具有迫切需求，公眾需要通過與官方人機(jī)互動等形式主動獲取所需應(yīng)急指南等信息。5G消息具有高速傳輸、低時(shí)延[12]、大網(wǎng)絡(luò)容量及萬物互聯(lián)[13]等特點(diǎn)，技術(shù)應(yīng)用日益廣泛[14]。針對公眾需求，結(jié)合短信平臺發(fā)布現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了5G預(yù)警消息短信場景，研發(fā)了新一代5G預(yù)警短信平臺。

1 現(xiàn)行短信平臺業(yè)務(wù)提升需求分析

現(xiàn)行短信平臺直接與3大電信運(yùn)營商對接，調(diào)用短信網(wǎng)關(guān)，短信發(fā)布協(xié)議主要依賴于3大運(yùn)營商所提供的SMGP、CMPP、SMPP、SGIP，基于訂閱策略進(jìn)行消息推送機(jī)制，面向手機(jī)短信用戶進(jìn)行突發(fā)事件預(yù)警信息的發(fā)送、回執(zhí)及反饋信息采集。但是該系統(tǒng)存在通信鏈路單通道、送達(dá)不及時(shí)、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)不合理、無法發(fā)送視頻及圖文預(yù)警等問題，制約了現(xiàn)行短信平臺效益的發(fā)揮。較突出的矛盾總結(jié)為以下方面：①網(wǎng)關(guān)型的短信發(fā)布平臺，消息發(fā)布需要通過網(wǎng)關(guān)順序排隊(duì)進(jìn)行。雖然平臺已經(jīng)采用多線程多消息隊(duì)列的機(jī)制[15]提升了短信平臺與運(yùn)營商網(wǎng)關(guān)之間數(shù)據(jù)交互、短信發(fā)送的速率，但基于網(wǎng)關(guān)的發(fā)送機(jī)制依然使得短信發(fā)送速率受到運(yùn)營商的限制，即當(dāng)對發(fā)送短信的需求超過運(yùn)營商每分鐘發(fā)布短信條數(shù)上限時(shí)，會產(chǎn)生短信發(fā)送積壓，影響預(yù)警短信的送達(dá)效率；一些情況如應(yīng)急責(zé)任人攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)后，由于對應(yīng)的運(yùn)營商網(wǎng)關(guān)改變、且未及時(shí)在系統(tǒng)中變更，將導(dǎo)致應(yīng)急責(zé)任人的預(yù)警短信服務(wù)失聯(lián)；反饋給平臺的回執(zhí)信息不詳細(xì)。短信平臺只能獲得“已接收”信息，無法獲得更多如“已讀、未讀、操作時(shí)間”等信息。②傳統(tǒng)短信的信息承載能力有限，只能發(fā)送文本，且當(dāng)字?jǐn)?shù)超過70時(shí)會分條發(fā)送[16]。傳統(tǒng)短信缺少平臺和用戶的關(guān)聯(lián)互動，用戶只能被動地接收平臺發(fā)送的文本。隨著群眾對短視頻、圖文的預(yù)警內(nèi)容需求提升，傳統(tǒng)短信已經(jīng)不能滿足公眾的使用習(xí)慣，很難實(shí)現(xiàn)對公眾的精細(xì)服務(wù)和預(yù)警。

2 新一代5G預(yù)警短信平臺的功能和設(shè)計(jì)方案

基于預(yù)警發(fā)布前、發(fā)布中和發(fā)布后的實(shí)際業(yè)務(wù)場景，利用5G消息+人機(jī)交互技術(shù)優(yōu)勢，科學(xué)建立、動態(tài)完善針對不同服務(wù)對象的預(yù)警發(fā)布策略，設(shè)計(jì)了5G預(yù)警短信會話。依托該技術(shù)升級，完成了新一代5G預(yù)警短信平臺的研發(fā)。新一代5G預(yù)警短信平臺分為國家級和省級2級，各級分別與3大運(yùn)營商進(jìn)行對接，實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的預(yù)警信息發(fā)送給手機(jī)終端用戶。本文以國家級短信平臺為例進(jìn)行介紹。

2.1 5G預(yù)警短信場景

5G預(yù)警短信基于GSMA RCS UP[17]標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)消息的多媒體化、輕量化，通過引入MaaP[18]技術(shù)實(shí)現(xiàn)行業(yè)消息的交互化，構(gòu)建了全新的信息服務(wù)入口。

5G預(yù)警短信主界面，一級功能菜單有：預(yù)警科普、預(yù)警服務(wù)和應(yīng)急導(dǎo)航。5G短信通過卡片、懸浮菜單和輸入框輸入等方式，可以為公眾提供豐富的內(nèi)容。用戶可以發(fā)送消息給平臺，依托平臺結(jié)合AI能力的Chatbot交互功能，主動獲取所需預(yù)警信息。5G預(yù)警短信的發(fā)送，根據(jù)預(yù)警信息的內(nèi)容、實(shí)際情況，比如暴雨、臺風(fēng)來配置相關(guān)的防范科普知識；結(jié)合面向地區(qū)的地勢特點(diǎn)，通過危險(xiǎn)預(yù)判，配置相關(guān)的“服務(wù)措施”，比如應(yīng)急避難場所。終端用戶通過點(diǎn)擊按鈕，一鍵共享當(dāng)前位置，即可收到基于當(dāng)前位置的最近的應(yīng)急避難場所信息卡片，然后通過導(dǎo)航功能前往避險(xiǎn)空間。通過關(guān)鍵字/語音/菜單服務(wù)等方式選擇災(zāi)情上報(bào)，通過Chatbot引導(dǎo)可支持選擇災(zāi)情類型、共享位置，可在線調(diào)用終端相機(jī)功能進(jìn)行災(zāi)情的現(xiàn)場采集，完成災(zāi)情上報(bào)工作，預(yù)警中心可通過系統(tǒng)對接方式將其推送至相關(guān)部門。如需要，也會通過平臺向?yàn)?zāi)情區(qū)域民眾發(fā)布重要預(yù)警信息，以及相匹配的應(yīng)對措施、服務(wù)及幫助。另外，5G預(yù)警短信還有救援、本地預(yù)警及預(yù)警訂閱等功能，能夠?yàn)楣娞峁┤娴念A(yù)警信息服務(wù)。

2021年6月，已經(jīng)在國、省2級預(yù)警中心業(yè)務(wù)人員中進(jìn)行了5G預(yù)警短信觸達(dá)試驗(yàn)，測試發(fā)布效果。測試結(jié)果顯示，針對1 000個受測手機(jī)終端，承載2.5 M視頻的5G短信，2 s內(nèi)觸達(dá)接收終端；承載20 M視頻的5G短信，30s內(nèi)觸達(dá)接收終端，且觸達(dá)時(shí)間相差2 s內(nèi)。隨著帶寬的增加，傳輸速度指數(shù)級增長。還做了5G增強(qiáng)短信技術(shù)的研究，通過內(nèi)測短信發(fā)送，驗(yàn)證了消息協(xié)議主動回落發(fā)布策略，即非5G手機(jī)雖然會由于通信標(biāo)準(zhǔn)的限制，顯示為5G增強(qiáng)數(shù)字短信、文本或鏈接等形式，但依然保證了能夠接收到包含關(guān)鍵信息的預(yù)警短信。主動回落的發(fā)布策略也整合進(jìn)了5G預(yù)警短信中。

2.2 新一代國家級預(yù)警短信發(fā)布平臺介紹

新一代國家級預(yù)警短信平臺從原有的傳統(tǒng)架構(gòu)遷移至專有云平臺，基于5G短信發(fā)布技術(shù)建設(shè)高速多鏈路短信發(fā)布通道、優(yōu)化數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。

新一代國家級預(yù)警短信平臺的總體架構(gòu)如圖1所示。我們設(shè)計(jì)了“三縱四橫”體系。“三縱”即運(yùn)行維護(hù)管理體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和信息安全管理體系，為新一代短信平臺的建設(shè)、運(yùn)行提供運(yùn)維、標(biāo)準(zhǔn)和安全保障?！八臋M”從底層到上層分別為基礎(chǔ)設(shè)施層、信息資源層、應(yīng)用支撐層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層。業(yè)務(wù)應(yīng)用層包括短信任務(wù)管理、系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)對接、話單存儲與管理、高性能發(fā)布通道、發(fā)送鏈路多通道，以及精準(zhǔn)發(fā)布能力升級等子系統(tǒng)。

圖1 新一代國家級預(yù)警短信平臺總體架構(gòu)圖

國家級預(yù)警短信發(fā)布平臺的信息傳遞流程如圖2所示，平臺從預(yù)警分發(fā)系統(tǒng)等方式獲取預(yù)警信息（如5G預(yù)警短信）、待辦提醒等信息，并對所接收的信息進(jìn)行處理、策略匹配等相關(guān)操作，最后通過3大運(yùn)營商采用不同發(fā)送機(jī)制智能選擇發(fā)布通道將預(yù)警信息發(fā)送給應(yīng)急責(zé)任人、決策人員和央企負(fù)責(zé)人等用戶。在應(yīng)急情況下可以使用本平臺直接錄入信息，經(jīng)過審核后將信息發(fā)布出去。

圖2 新一代5G預(yù)警短信平臺信息傳遞流程

隨著5G基礎(chǔ)設(shè)施的日益完善，新一代5G預(yù)警短信平臺將在預(yù)警信息傳播端承擔(dān)更為重要的任務(wù)，其優(yōu)勢主要有以下2點(diǎn)。

（1）基于網(wǎng)絡(luò)而非網(wǎng)關(guān)的發(fā)送機(jī)制。新一代短信平臺優(yōu)先采用5G消息發(fā)送接口，擁有獨(dú)立的寬帶，保障了獨(dú)占式的發(fā)布，伴隨網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，短信能夠直發(fā)觸達(dá)，短信處理能力能夠達(dá)到萬條/秒，并具有彈性擴(kuò)充能力，能夠大幅提升預(yù)警短信發(fā)布速度。5G預(yù)警短信平臺，能規(guī)避傳統(tǒng)網(wǎng)關(guān)機(jī)制帶來的弊端，降低單點(diǎn)故障隱患、解決用戶號碼因運(yùn)營商改變引起失聯(lián)等問題。依托網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，平臺能夠獲得更精細(xì)的短信回執(zhí)信息，做到信息的應(yīng)到盡到。

（2）豐富的預(yù)警服務(wù)產(chǎn)品。5G預(yù)警短信平臺能夠提供視頻、卡片、定位和AI主播產(chǎn)品等內(nèi)容，從原有的純文本產(chǎn)品向立體化產(chǎn)品轉(zhuǎn)變，助力我國由預(yù)警信息發(fā)布大國向預(yù)警信息服務(wù)效能強(qiáng)國轉(zhuǎn)型；基于Chatbot功能，實(shí)現(xiàn)了平臺和用戶、平臺和平臺間的雙向交互。

3 結(jié)論

結(jié)合公眾對預(yù)警短信的迫切需求，依托5G通信技術(shù)的發(fā)展，研發(fā)了5G預(yù)警消息短信場景，設(shè)計(jì)了新一代5G預(yù)警短信平臺，并完成了與第一代國家突發(fā)公共事件預(yù)警信息短信發(fā)布平臺對接所需技術(shù)的積累。新一代5G預(yù)警短信平臺的預(yù)警發(fā)布與傳播，繼承了傳統(tǒng)短信相較其他渠道獨(dú)特的優(yōu)勢，即無需下載注冊，手機(jī)終端直接布放，且能夠發(fā)送5G預(yù)警短信，擴(kuò)展了應(yīng)用前景和場景生態(tài)建設(shè)機(jī)會；另外，基于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)送方式，規(guī)避了網(wǎng)關(guān)發(fā)送方式的技術(shù)限制，大大提升了短信發(fā)布效率，且短信平臺獲得更豐富的反饋信息；5G預(yù)警短信提供給公眾更豐富的功能，用戶在5G預(yù)警短信窗口內(nèi)即可完成服務(wù)搜索、發(fā)現(xiàn)、交互等一站式的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，強(qiáng)化了融媒體產(chǎn)品的復(fù)用能力，與公眾的雙向關(guān)聯(lián)互動進(jìn)一步推動服務(wù)質(zhì)量的有效提升。

5G預(yù)警短信發(fā)布質(zhì)量關(guān)系到人民對美好生活的追求，我們將不斷研發(fā)精細(xì)化、定制化的預(yù)警產(chǎn)品，發(fā)揮國家級的帶頭作用，為受眾帶來多媒體的可視化直觀類消息、智能化的互動式服務(wù)，為全國防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)領(lǐng)域貢獻(xiàn)力量。