空天地一体化网络赋能电力应急通信

通信世界网消息（CWW）电力系统作为国家关键基础设施的重要组成部分，其安全稳定运行直接关乎国民经济命脉和社会公共安全。由于电网设施覆盖范围广、结构复杂且长期暴露于自然环境中，面对台风、冰灾等极端气象灾害，以及地震、泥石流等重大地质灾害时，系统的结构性薄弱环节会集中暴露[1,2]，主要体现在以下三个方面。

一是现有电力通信网络抗灾韧性略显不足、全域覆盖能力有待进一步提升。通信链路多依托地面光缆与电力杆塔布设，极端灾害条件下易发生线路损毁，造成通信中断。同时，在地形复杂区域存在连续覆盖不足、覆盖盲区多等问题，突发灾害区域通信保障能力薄弱。

二是现有电力通信网络多依赖公共地面通信网络基础设施，灾害场景易遭受损坏。以4G/5G为代表的公众移动通信网高度依赖固定基站与传输光缆，灾害发生后易因供电中断、设施损毁导致区域性通信中断，形成“应急信息孤岛”，严重制约跨区域应急联动与协同指挥[3,4]。

三是电力行业所获得的传统卫星通信资源有限，高端应急业务承载能力不足。卫星通信网络虽具备广域覆盖优势，但整体带宽资源紧张、传输速率较低、使用成本偏高，难以满足高清视频实时回传、多终端协同调度等新型智能化应急业务需求[5]。

上述问题集中反映了当前电力通信保障体系在极端灾害条件下的结构性短板，暴露出单一通信制式在应对复杂场景时的适应性不足，难以满足电力应急通信在不同阶段、不同维度的多样化需求。因此，亟须构建多制式、高韧性的新一代电力应急通信网络体系，强化主动防御、快速响应、协同高效的应急保障能力。

1 电力应急业务呈现前置化、协同化、韧性化发展趋势

随着“双碳”目标推进、新能源接入比例提升，以及极端天气事件趋于常态化，电网运行环境日趋复杂，安全风险呈现出多源并发、动态演化的新特征。当前，电网应急业务聚焦风险防控、应急处置、通信支撑等重要环节，逐步构建“事前主动预警—事中全域协同—事后快速复电”的全周期应急工作体系，以实现应急处置能力的整体跃升。这对电力应急通信基础设施的抗毁韧性、覆盖范围、响应时延以及多业务承载能力提出了较高要求，倒逼应急通信网络向多制式网络融合、立体全域部署等方向演进[6]，进而实现与电网全流程应急业务的深度耦合与精准适配。

趋势一：在应急防控层面，电网业务由“事后抢修”向“事前防控”转型。电力企业亟须针对台风、暴雨、冰灾、地震、山体滑坡、泥石流等极端灾害，构建全域感知、趋势预判与综合风险评估一体化防控体系，依托“感知—分析—决策—处置”的全闭环运行机制，实现隐患前置治理与风险主动干预，全方位提升灾害预警的前瞻性与应急处置的精准化水平。在此趋势下，通信网络的价值不再局限于基础数据传输，还要满足多源异构监测数据实时回传、边缘算力灵活部署、业务平台与智能算法高效联动等新需求，推动应急通信网络由单一传输通道向“感知—传输—计算”一体化智能网络演进。

趋势二：在应急处置层面，作业模式由“单兵分散作业”向“全域协同联动”升级。传统属地化、碎片化的应急抢修模式，存在信息交互滞后、资源调配困难、协同效率低下等问题，难以满足跨区域、多层级一体化联动处置的需求。随着无人机巡检、远程指挥调度、智能应急平台、智能抢修等数字化业务的普及，电网应急处置逐步迈入可视化感知、智能化研判、一体化协同发展的新阶段。在此趋势下，通信网络在综合业务承载、应急响应时效、运行安全稳定等方面面临更高的要求。网络须实现跨层级、跨区域、跨场景全链路互联，支撑应急语音交互、现场高清视频、一体化指挥调度等多类型业务的稳定并发传输，为人员统筹调度、设备精准定位、故障高效抢修以及电网快速复电提供坚实可靠的通信保障。

趋势三：在应急通信层面，组网模式由“单一地面依赖”向“空天地立体组网”演进。极端灾害易造成地面光缆、通信基站等基础设施大面积损毁，形成通信盲区与“信息孤岛”，阻断应急指挥部与灾害现场之间的实时信息交互。因此，亟须提升通信网络的抗毁韧性与区域覆盖能力，实现多网资源互补与全场景通信不间断。在此趋势下，通信网络向空天地一体化演进，通过融合卫星通信、无人机空中中继、地面公网通信、电力专网通信等多元手段，实现快速组网、灾害区域全覆盖及业务动态适配，并依托异构资源智能协同调度，构建链路冗余备份、灾时自动切换、灾后快速自愈的韧性保障机制。

2 面向电力应急的空天地一体化组网架构

结合电力部门平战结合、常态应急统筹的发展需求，本文构建分层协同、全域贯通、多网融合、资源集约的空天地一体化组网架构，如图1所示。通过多制式网络互补、多维能力融合以及全层级链路互通，全面强化极端灾害应急通信保障能力，满足指挥通信、数据回传、跨级调度等核心业务需求。在此基础上，电力应急通信网络逐步呈现立体延伸、智能融合两大发展趋势：一方面，突破传统地面网络局限，构建天基、空基、地基协同的立体通信体系，保障抢修现场与各级指挥中心链路畅通；另一方面，融合通信、导航、遥感、算力等多元要素，依托云边协同与数据分析实现全域资源统筹联动，形成“通导遥感算”一体化能力，为应急调度管控与抢险指挥决策提供有力支撑。

图1 面向电力应急的空天地一体化组网架构

2.1 天基层

天基层由高轨通信卫星、低轨通信卫星、北斗导航卫星等共同构成，是实现超远距离通信保障的基础。天基系统集成通信、导航、遥感等多维卫星技术能力，形成广域骨干传输、全域高精度时空基准及导航定位综合能力。面对极端灾害导致的地面通信基础设施大面积损毁、公网链路全面中断等应急场景，卫星网络可充分发挥卫星广域覆盖、不受地形与灾害现场制约的优势，搭建跨区域、高可靠的兜底骨干链路，为空天地一体化智慧应急指挥体系筑牢网络基础。同时，卫星网络可兼顾常态化应用需求，承载输电线路巡检监测、全域精准定位、广域灾害遥感监测等日常运维通信业务。

2.2 空基层

空基层由大型无人机、多机协同无人机、空中飞艇等空中通信节点组成，是天地链路双向中继与全域覆盖补盲网络的核心中间层。该层向上承接天基卫星骨干网络，向下衔接地面末端接入网络，针对极端灾害损毁区域、复杂地形阻隔地带形成的通信盲区实现有效覆盖。该层依托空中通信节点可机动部署、灵活升空、局域覆盖的组网优势，实现空中通信链路动态延伸与地面覆盖精准补盲，打通天基远程骨干链路与地面灾害现场终端之间的双向数据传输通道。同时，空中通信节点可灵活搭载高清采集载荷，结合天基卫星遥感能力，拓展灾情全景动态感知能力，配合地面信关站，实现受灾区域全景影像、环境数据的快速灵活回传，有效补齐地面网络覆盖短板。

2.3 地基层

地基层由地面公共通信网、地面电力通信网等组成，是现场末端业务接入、多元终端承载、分级指挥汇聚的主体网络。该层纵向无缝对接空基中继链路与天基卫星骨干体系，横向全面覆盖电网各类作业场景，统筹整合抢修现场、前线指挥部、后方指挥部三大区域，形成层级清晰、部署灵活、公专网协同互补的一体化地面通信体系。抢修现场按需部署应急通信车、便携基站、Mesh自组网设备、超短波与卫星终端等，实现抢修现场快速组网与信息高效采集；前线指挥部按需配置便携式公网基站、融合调度一体机等设备，统筹公网与电力专网资源，高效完成指令转发与区域业务承载；后方指挥部汇聚全网数据、统筹资源并下发调度指令，三者协同支撑电力极端灾害场景下的应急抢险工作。

3 空天地一体化组网关键技术

空天地一体化组网涵盖多类异构网络制式，各类网络长期处于独立管控状态，通信资源相对割裂、难以高效协同。与此同时，卫星、空中无人机等新型通信节点的规模化接入，进一步引入了新的网络安全风险。随着应急场景数据传输需求持续攀升与新一代通信技术快速迭代，网络“通感算”深度融合的必要性愈发凸显，网络资源统一管控、网络安全防护、“通感算”协同成为当前电力应急组网建设的关注重点。

3.1 网络资源统一管控技术

网络资源统一管控是空天地一体化网络稳定传输的重要支撑。借鉴5G网络切片“逻辑隔离、按需分配”的设计理念，结合电力应急业务差异化需求，构建“资源封装—调度管控—质量保障”的全链条技术体系。针对天基、空基、地基网络资源进行标准化封装，将卫星通信、空中中继、终端设备等物理资源转化为统一规范的虚拟资源单元，形成统一共享资源池。依托智能调度算法，实现资源动态分配。针对不同应急场景需求，灵活调整资源分配比例，并融合确定性传输技术，保障应急指令下达、监测数据传输、终端接入等的实时性与稳定性，全面提升全域资源综合利用率，为各类应急业务提供高效网络支撑。

3.2 网络安全防护技术

网络安全防护是空天地一体化网络稳定运行的基石。结合电力应急业务运行特征，构建覆盖“设备接入—链路传输—管理应用”全流程的立体化安全防护体系。在设备接入层面，运用量子密钥分发、差异化身份认证等技术，严格核验接入设备身份与接入合法性，防范非法节点的恶意接入与网络入侵行为；在传输链路层面，结合5G-A、6G等前沿技术增强链路传输韧性，并采用去中心化组网架构，规避单一节点故障引发的全域通信中断风险；在管理应用层面，建立数据全生命周期安全管控与应急处置机制，实现核心业务数据全程可追溯、可监管、可防护，全方位筑牢空天地网络运行的安全防线。

3.3 “通感算”协同技术

“通感算”协同是空天地一体化网络多维融合的关键驱动。结合5G-A、6G技术演进趋势，构建“感知—传输—计算”闭环体系。一方面依托空天地一体化通信底座，实现遥感与网络通信深度融合，整合卫星遥感与空中平台采集的灾情、电网设备运行状态等多维数据，借助5G-A高速传输优势，快速将数据传输至各级指挥中枢；另一方面构建“云边端”协同算力架构，结合6G技术理念，实现数据实时解析研判与应急指令快速下发，推动应急处置模式由传统被动响应向主动预判、前置处置升级。同时融合确定性传输、空间抗干扰等关键技术，保障数据传输与全域算力调度的稳定性、可靠性，实现“通感算”全要素一体化协同赋能，适配电力应急多元化业务需求。

4 思考与展望

当前，空天地一体化组网模式已在国家电网、南方电网等多家电力企业落地应用，并取得显著成效。但整体来看，受民用卫星商用技术方案尚不成熟、异构网络互联互通机制不完善等因素制约，该模式仍处于发展初期。随着低轨卫星星座加速部署与6G通信技术逐步成熟，叠加人工智能、边缘计算深度赋能，电力应急通信网络的全域覆盖、弹性响应、智能调度能力将持续提升。

在政策引导与技术革新双重驱动下，电力应急通信网络将全面打通“源网荷储”各环节通信链路，实现“通感算”一体化融合、资源全域动态调度及全链路安全可信防护。未来，空天地一体化网络将向全域泛在互联与多技术深度融合的方向持续演进，全面补齐偏远地区、灾害场景通信短板，构建全天候、高可靠、高韧性的电力应急通信底座，成为应对重大灾害、保障社会经济稳定运行的关键基础设施。

参考文献

[1] 孙为民, 孙华东, 何剑, 等. 面向严重自然灾害的电力系统韧性评估技术综述[J]. 电网技术, 2024, 48(1): 129-139.

[2] 李家钰, 秦文萍, 景祥, 等. 台风灾害下考虑连锁故障的电力系统弹性评估[J]. 电力系统及其自动化学报, 2023, 35(1): 14-22.

[3] 汤滢琪, 魏步征, 张贺, 等. 面向6G全域泛在通信的空天地一体化光网络综述[J]. 通信世界, 2026(7): 33-38.

[4] 刘凯, 王元杰, 邱学, 等. 5G RedCap技术在电力行业应用的研究[J]. 通信世界, 2024(12): 26-30.

[5] 高悦, 王景丽, 王谦, 等. 应对极端场景的“大应急通信”体系发展思考[J]. 通信世界, 2026(5): 11-14.

[6] 张振宇, 杨斌, 夏文波, 等. 面向新型电力系统的通信目标网研究与思考[J]. 电力信息与通信技术, 2025, 23(12): 1-15.