衛(wèi)星通信在應(yīng)急通信中的應(yīng)用

文 王義明

一 引言

在2008年的南方雪災(zāi)和5.12汶川大地震中，我國(guó)的應(yīng)急通信保障能力受到了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。在這兩次災(zāi)害中，由于電力供應(yīng)的中斷和基礎(chǔ)設(shè)施如光纜、電纜等的損壞，導(dǎo)致災(zāi)區(qū)的通信網(wǎng)絡(luò)癱瘓。在災(zāi)害剛剛發(fā)生，外界最需要了解災(zāi)情同時(shí)災(zāi)區(qū)也最需要將災(zāi)情上報(bào)的關(guān)鍵時(shí)刻，通信系統(tǒng)無(wú)法發(fā)揮其應(yīng)有的作用，其主要原因就是當(dāng)時(shí)我國(guó)缺乏比較系統(tǒng)的應(yīng)急通信系統(tǒng)的規(guī)劃和建設(shè)。

二 衛(wèi)星應(yīng)急通信建設(shè)的必要性

由于衛(wèi)星通信具有不受時(shí)間、地點(diǎn)、環(huán)境等多種因素的限制，開(kāi)通時(shí)間短、傳輸距離遠(yuǎn)、通信容量較大、網(wǎng)絡(luò)部署快、組網(wǎng)方式靈活、便于實(shí)現(xiàn)多址聯(lián)接、通信成本與通信距離無(wú)關(guān)等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)圖像、話音和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)雙向傳輸，因此衛(wèi)星通信已成為應(yīng)急通信的重要通信手段，在應(yīng)急通信中具有至關(guān)重要的作用：當(dāng)災(zāi)害發(fā)生、常規(guī)地面通信遭到嚴(yán)重破壞，受災(zāi)地區(qū)急需上報(bào)災(zāi)情、外部急需了解災(zāi)區(qū)情況時(shí)，衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)將能夠確保關(guān)鍵信息的傳輸，使上級(jí)能夠根據(jù)災(zāi)情進(jìn)行有效的指揮，從而拯救更多的生命和財(cái)產(chǎn)。

因此，為了保證在出現(xiàn)嚴(yán)重災(zāi)害、常規(guī)通信遭到嚴(yán)重破壞時(shí)通信和指揮的暢通，建設(shè)以衛(wèi)星通信為主的應(yīng)急通信系統(tǒng)已刻不容緩。

常用的衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)有以下幾種：

衛(wèi)星地面站：除衛(wèi)星通信系統(tǒng)外，在地面站部署短波、超短波電臺(tái)，無(wú)線集群系統(tǒng)及數(shù)字圖傳系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在交通中斷的地區(qū)其通信覆蓋范圍內(nèi)的指揮調(diào)度和部分公眾通信，覆蓋范圍廣、容量大，但投資及系統(tǒng)調(diào)試難度較大，且系統(tǒng)固定不能移動(dòng)，適合作為臨時(shí)指揮部，用于應(yīng)急指揮調(diào)度、搶險(xiǎn)部隊(duì)通信、部分公眾通信。

應(yīng)急通信車：包括動(dòng)中通及靜中通，應(yīng)急通信車設(shè)備齊全，使用方便，機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)，同樣可以在車內(nèi)集成短波、超短波電臺(tái)，無(wú)線集群系統(tǒng)及數(shù)字圖傳系統(tǒng)，通過(guò)衛(wèi)星鏈路，滿足車載基站覆蓋范圍內(nèi)的通信能力。其特點(diǎn)是覆蓋范圍小、容量小、機(jī)動(dòng)能力較強(qiáng)，可以作為車載指揮站，主要用于應(yīng)急指揮調(diào)度。但當(dāng)?shù)缆窊p毀時(shí)，其優(yōu)勢(shì)難以發(fā)揮，難以滿足重災(zāi)區(qū)急需恢復(fù)的通信需求。

機(jī)動(dòng)便攜站：使用方便，機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)，通過(guò)衛(wèi)星鏈路，將便攜站覆蓋范圍內(nèi)的信息如語(yǔ)音、圖像和數(shù)據(jù)上傳。其特點(diǎn)是覆蓋范圍小、容量小、機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)，但由于其體積和重量的限制，其功能有限，主要用于道路損毀、車載站不能到達(dá)的地方，將災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的信息傳遞出來(lái)。

衛(wèi)星電話：受終端及衛(wèi)星資源限制，可使用用戶少，但實(shí)現(xiàn)應(yīng)急通信最快速便捷，適合信息報(bào)送、指令下達(dá)。

為了滿足應(yīng)急通信的需要，衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)應(yīng)建設(shè)成以地面固定站為中心、以車載站及便攜站為主，短波、超短波、無(wú)線集群、數(shù)字圖傳及衛(wèi)星電話等多種通信方式互相融合的、獨(dú)立的通信系統(tǒng)。

從2008年開(kāi)始，衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)得到了快速的發(fā)展：公安部對(duì)各地建設(shè)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行了統(tǒng)一的網(wǎng)管設(shè)計(jì)并實(shí)施；應(yīng)急辦統(tǒng)一了衛(wèi)星通信的通信體制；武警消防總隊(duì)也對(duì)各地的衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行了統(tǒng)一的設(shè)計(jì)，各消防支隊(duì)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)也在今年全面展開(kāi)。

三 衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)的建設(shè)原則和組成

根據(jù)應(yīng)急通信的特點(diǎn)，一個(gè)完備的衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)應(yīng)具有話音通信、數(shù)據(jù)通信、圖像通信、圖像采編及顯示、電視會(huì)議、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和管理、GPS和地理信息顯示等功能，配置多種通信手段，可滿足多種場(chǎng)合、不同狀態(tài)的應(yīng)用需求。對(duì)衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)的要求可以歸納為以下幾點(diǎn)：機(jī)動(dòng)靈活、快速反應(yīng)、穩(wěn)定可靠、通信手段多樣、獨(dú)立成網(wǎng)。

根據(jù)這些要求，衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)遵循“政府主導(dǎo)、多位一體；總體設(shè)計(jì)、分步實(shí)施；應(yīng)急通信為主、平戰(zhàn)結(jié)合；靈活配置、多種通信手段融合；獨(dú)立成網(wǎng)、互聯(lián)互通”的建設(shè)原則。在具體實(shí)施時(shí)，衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)向體制多樣化、傳輸寬帶化、管理簡(jiǎn)易化方向發(fā)展，衛(wèi)星端站向體積小型化、質(zhì)量輕型化、業(yè)務(wù)綜合化、接入手段多元化、操作使用智能化的方向發(fā)展。

根據(jù)上述衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)的要求和建設(shè)原則，衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)多采用TDMA、TDM/SCPC/DAMA或DVB/SCPC/TDMA等通信體制，可靈活地組成星狀網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)或樹(shù)狀網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的衛(wèi)星通信。

如圖1所示為某部局采用的衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)拓樸圖。該系統(tǒng)采用DVB/SCPC/DAMA通信體制，既可由部局網(wǎng)管中心授權(quán)，各總隊(duì)分中心站自行管理監(jiān)控所轄區(qū)域內(nèi)的車載站和便攜站，也可部局網(wǎng)管中心直接管理控制指揮災(zāi)害救援現(xiàn)場(chǎng)所有的固定站和移動(dòng)衛(wèi)星站，單跳直連，動(dòng)態(tài)組網(wǎng)。

衛(wèi)星應(yīng)急通信指揮系統(tǒng)一般主要由以下幾部分組成：衛(wèi)星通信分系統(tǒng)、圖像采集傳輸及顯示分系統(tǒng)、安全加密分系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)分系統(tǒng)、音視頻分系統(tǒng)、無(wú)線通信分系統(tǒng)、設(shè)備監(jiān)控管理分系統(tǒng)、輔助設(shè)備分系統(tǒng)、供電分系統(tǒng)等組成。

四 衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)實(shí)例

航天恒星空間技術(shù)應(yīng)用有限公司既是國(guó)內(nèi)專業(yè)的衛(wèi)星天線生產(chǎn)廠家，為用戶提供固定站、靜中通、動(dòng)中通和便攜站，也是專業(yè)的衛(wèi)星通信集成廠家，為用戶提供完整的衛(wèi)星通信系統(tǒng)解決方案：先后為河南省公安廳等10余個(gè)公安部門建設(shè)了衛(wèi)星通信系統(tǒng)，為陜西省應(yīng)急辦、石嘴山應(yīng)急辦、大慶油田等單位建設(shè)了衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)。

如圖2所示為航天恒星空間技術(shù)應(yīng)用有限公司為某單位設(shè)計(jì)建設(shè)的衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一個(gè)地面站、一輛靜中通、三輛動(dòng)中通、二個(gè)便攜站和三輛指揮車組成。

系統(tǒng)采用TDM/SCPC/TDMA通信體制，系統(tǒng)工作可靈活配置，可以支持星狀、網(wǎng)狀等靈活組網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信功能，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)的雙向傳輸。中心站出境速率為7Mbps，入境速率為6Mbps，總帶寬為13Mbps；動(dòng)中通、靜中通、便攜站等機(jī)動(dòng)站的發(fā)射業(yè)務(wù)速率為1Mbps，接收業(yè)務(wù)速率為7Mbps。該系統(tǒng)主要功能如下：

地面中心站與動(dòng)中通通信車、衛(wèi)星便攜站、靜中通通信車、通信指揮車之間能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)的視頻傳輸；

動(dòng)中通通信車、衛(wèi)星便攜站、靜中通通信車、通信指揮車之間可熱線通話，通過(guò)地面中心站可接入地方電話網(wǎng)；

動(dòng)中通通信車、衛(wèi)星便攜站、靜中通通信車、通信指揮車之間可進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸，通過(guò)衛(wèi)星地面站可訪問(wèn)Internet網(wǎng)或?qū)＞W(wǎng)；

動(dòng)中通通信車與通信指揮車之間通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)雙向傳輸；

便攜站與單兵背負(fù)之間可實(shí)現(xiàn)單向視頻、雙向語(yǔ)音傳輸。

五 結(jié)束語(yǔ)

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和衛(wèi)星通信技術(shù)的不斷完善，衛(wèi)星通信的應(yīng)用特別是在應(yīng)急通信方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，越來(lái)越普及，衛(wèi)星通信在應(yīng)急通信系統(tǒng)中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。加速發(fā)展以衛(wèi)星通信為主的應(yīng)急通信系統(tǒng)，可以保證在發(fā)生較為嚴(yán)重的災(zāi)害時(shí)信息的及時(shí)傳輸，進(jìn)行及時(shí)的救援，有效地保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

圖1 某部局采用的衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)拓樸圖

圖2 衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D