地震應(yīng)急衛(wèi)星通信系統(tǒng)遠端小站的故障診斷與處理1

李杰飛 楊 樂 譚 穎

（中國地震臺網(wǎng)中心，北京 100045）

地震應(yīng)急衛(wèi)星通信系統(tǒng)遠端小站的故障診斷與處理1

李杰飛 楊 樂 譚 穎

（中國地震臺網(wǎng)中心，北京 100045）

本文對地震應(yīng)急衛(wèi)星通信系統(tǒng)進行了簡要介紹。針對系統(tǒng)運行過程中遇到的遠端小站的各類故障進行了診斷分析。文中主要通過介紹設(shè)備狀態(tài)及鏈路層狀態(tài)兩方面，來對如何解決此類故障問題提出了處理方案。

地震應(yīng)急衛(wèi)星通信系統(tǒng) 遠端小站 故障分析 處理方案

引言

近年來地震頻發(fā)，地震應(yīng)急救援工作顯得尤為重要，而地震現(xiàn)場應(yīng)急通信是確保大震災(zāi)害后救援行動有效開展的前提。地震應(yīng)急衛(wèi)星通信網(wǎng)是中國地震局“十五”項目建設(shè)期間建立的一套專用地震應(yīng)急衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)覆蓋全國范圍的地震行業(yè)應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，為地震災(zāi)害應(yīng)急救援提供了強有力的通信網(wǎng)絡(luò)支撐。

在應(yīng)急衛(wèi)星通信中，通信鏈路的好壞直接影響到應(yīng)急工作的效果，而遠端小站的穩(wěn)定運行是確保通信鏈路暢通的重要因素之一。因此，遠端衛(wèi)星小站設(shè)備故障的快速診斷與處理十分重要。本文就遠端小站故障診斷與處理方法及技術(shù)思路進行了探討，以應(yīng)對遠端小站故障的快速處理，縮短故障中斷時間，保障應(yīng)急通信的暢通（任鎮(zhèn)等，2004）。

1 系統(tǒng)介紹

應(yīng)急衛(wèi)星通信網(wǎng)由1個中心站、19個省級固定站、21個移動站（包括5個車載站、16個便攜站）組成，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為星狀網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)相結(jié)合。日常情況下，只有19個固定站和中心站在網(wǎng)內(nèi)運行。進入地震應(yīng)急狀態(tài)后，移動站趕赴地震現(xiàn)場并入網(wǎng)工作，可與中心站、相關(guān)省級固定站及移動站進行網(wǎng)狀網(wǎng)通信。

在地震應(yīng)急期間，應(yīng)急衛(wèi)星通信網(wǎng)為國家抗震救災(zāi)指揮部、省級抗震救災(zāi)指揮部、地震現(xiàn)場抗震救災(zāi)指揮部之間提供通信速率不低于2Mbps的衛(wèi)星通道，保證國家抗震救災(zāi)指揮部、發(fā)生地震的省級抗震救災(zāi)指揮部、地震現(xiàn)場的抗震救災(zāi)指揮部之間的應(yīng)急通信業(yè)務(wù)的暢通。應(yīng)急衛(wèi)星通信網(wǎng)各類站點衛(wèi)星設(shè)備配置見表1。衛(wèi)星設(shè)備圖及設(shè)備連接圖見圖1和圖2。

1.1 站點配置

表1 站點配置Table 1 Configuration of communication station

圖1 衛(wèi)星設(shè)備圖Fig. 1 Satellite equipment

圖2 設(shè)備連接圖Fig. 2 Interface chart of equipment

1.2 網(wǎng)絡(luò)運行模式

地震應(yīng)急衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)有兩種工作模式：日常模式和應(yīng)急模式。

在日常模式下，只有中心站和19個省級固定站在網(wǎng)內(nèi)運行，所有移動站處于關(guān)機狀態(tài)，使用較少的帶寬便可維持全網(wǎng)的基本運行。移動站在該模式下也可以加入網(wǎng)絡(luò)，但僅用于測試及低速率的業(yè)務(wù)傳輸。

在應(yīng)急模式下，處于地震應(yīng)急狀態(tài)的固定站和移動站將使用較大的帶寬，為各級地震應(yīng)急指揮部提供實時音視頻、會議電視、電話、數(shù)據(jù)等各種業(yè)務(wù)，其它未處于應(yīng)急狀態(tài)的站點在日常模式下工作。

2 遠端小站故障分析和處理方法

在常規(guī)的地震應(yīng)急演練和實際地震現(xiàn)場應(yīng)急工作中，部分遠端小站出現(xiàn)不能入網(wǎng)或入網(wǎng)后無法正常通信等現(xiàn)象，下面介紹一些常見的故障及故障處理方法。

2.1 設(shè)備狀態(tài)

在小站無法正常入網(wǎng)的情況下，首先可通過檢查小站設(shè)備的狀態(tài)指示燈來排查故障。

在IDU前面板上有2個LED狀態(tài)指示燈，分別是Operation（運行）燈和Diagnostics（診斷）燈。FPS（電源模塊）上有2個狀態(tài)指示燈，分別是FPS Status電源模塊指示燈和RFT Status功放指示燈（常江，2009）。根據(jù)設(shè)備狀態(tài)指示燈的顯示，在系統(tǒng)運行過程中可能發(fā)生的故障快速診斷方法如下。

（1）故障一：IDU前面板診斷燈為綠色閃爍時，Telnet到IDU查看esToNoRef/db/10的數(shù)值，如該數(shù)值為“0”，則表明小站沒有接收到主站的信號，可按以下步驟進行故障排除：

①檢查FPS工作是否正常，如果FPS上的兩個指示燈都是常綠狀態(tài)，表明FPS工作正常；如果FPS兩個指示燈不是常綠狀態(tài)，表明FPS存在故障。

②檢查設(shè)備接收線纜連接情況，查看IDU和ODU之間、ODU和LNB之間的連線是否松動，如果連線接頭沒有松動，可以將兩根連線互換位置；如此時狀態(tài)仍然沒有改變，則需調(diào)整天線，檢查天線對星情況。

在線纜連接和對星都正常的情況下，esToNoRef/db/10的數(shù)值應(yīng)該大于92，此時表明站點接收主站信號正常。

（2）故障二：IDU前面板Diagnostics燈綠色常亮，Operation燈紅燈閃爍時，Telnet到IDU查看esToNoOwn/db/10的值，如該值為“0”或小于92，則表明小站接收到主站的信號，但沒有發(fā)射出信號或發(fā)射出的信號很小，信道誤碼率很高，可按照以下步驟進行故障排除：

①Telent到IDU查看RTT值是否正確（RTT值可通過將站點當?shù)亟?jīng)緯度輸入lineupmanager軟件計算得出），如果是RTT值錯誤導(dǎo)致IDU沒有發(fā)射信號，則需要修改RTT值。

②檢查功放的狀態(tài)信息，如無法讀取到狀態(tài)信息則表明功放故障。

③調(diào)整天線位置，檢查天線對星情況，檢查接收發(fā)射電纜接頭是否有松動的情況，esToNoRef/db/10的數(shù)值應(yīng)大于92。

④若進行了上述檢查和調(diào)整過程后，esToNoOwn/db/10的數(shù)值仍然低于92，可嘗試通過降低中頻發(fā)射衰減，從而提高信號強度。

（3）故障三：IDU開機后前面板Diagnostics黃燈常亮，Operation燈不亮，此時需重啟IDU，如診斷燈仍維持黃燈常亮超過2分鐘，表明設(shè)備進入到診斷狀態(tài)，設(shè)備的某些參數(shù)配置不合理，需要重新配置參數(shù)，并上傳配置文件。

（4）故障四：IDU開機后前面板Diagnostics紅燈常亮，Operation燈不亮，此時需重啟IDU，如仍維持紅燈常亮超過2分鐘，表明設(shè)備損壞。

2.2 鏈路層故障

2.2.1 衛(wèi)星鏈路原因

除了以上幾種情況會造成小站IDU狀態(tài)燈異常之外，衛(wèi)星鏈路不通暢也會造成這種現(xiàn)象的發(fā)生（常江，2009）。在排除以上可能的故障原因后，如果設(shè)備狀態(tài)燈仍為異常，則需要查看該小站（主要針對移動小站來說）所處位置衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的信號值（G/T和EIRP），并通過鏈路計算結(jié)果來比對現(xiàn)有設(shè)備是否滿足當?shù)赝ㄐ艞l件。亞洲四號衛(wèi)星Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)器EIRP覆蓋圖及G/T覆蓋圖詳見圖3和圖4。

圖3 亞洲四號衛(wèi)星Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)器EIRP覆蓋圖Fig. 3 Coverage of EIPR of Asiasat-4 Ku-band transponder

圖4 亞洲四號衛(wèi)星Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)器G/T覆蓋圖Fig. 4 Coverage of G/T of Asiasat-4 Ku-band transponder

以青海便攜衛(wèi)星站為例。青海便攜站到達玉樹地震現(xiàn)場后，在確認便攜站與青海應(yīng)急衛(wèi)星固定站的通信參數(shù)配置正確、設(shè)備無硬件故障的情況下，發(fā)現(xiàn)無法建立正常的衛(wèi)星通信鏈路。此時根據(jù)亞洲衛(wèi)星公司反饋的信號覆蓋結(jié)果，查明移動站所在位置的衛(wèi)星信號非常弱。在系統(tǒng)日常模式中采用的應(yīng)急通信信道配置方案，不適合該地區(qū)進行衛(wèi)星通信。為確保在該地區(qū)能正常進行應(yīng)急衛(wèi)星通信，需重新進行衛(wèi)星鏈路設(shè)計。

根據(jù)衛(wèi)星鏈路計算結(jié)果得知，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器性能是決定當?shù)赝ㄐ攀欠裢〞车闹匾蛩?，當現(xiàn)有的衛(wèi)星通信設(shè)備無法滿足正常的衛(wèi)星通信條件的情況下，應(yīng)根據(jù)鏈路計算結(jié)果選擇合適的設(shè)備以保證通信。

2.2.2 路由層原因

正常情況下，兩個或多個小站入網(wǎng)后，可以通過衛(wèi)星鏈路進行互聯(lián)互通，且小站與小站之間都是通過動態(tài)路由的方式進行通信（牟春燕，2003；張宏科，2000）。但在系統(tǒng)運行過程中發(fā)現(xiàn)，部分小站入網(wǎng)后無法與其他小站正常通信，或是小站入網(wǎng)后等待很長時間才能建立通信鏈路，這類現(xiàn)象都是由于系統(tǒng)采用動態(tài)路由的通信方式所造成的。

舉例來說，廣東局移動站與廣東局固定站進行通信，正常情況下應(yīng)該通過廣東局移動站，經(jīng)過衛(wèi)星鏈路，直接傳輸給廣東局固定站，但由于動態(tài)路由等問題，導(dǎo)致路由變?yōu)閺膹V東局移動站到江蘇局固定站，再從江蘇局固定站通過地面線路到達廣東局固定站，如圖5所示。

圖5 路由示意圖Fig. 5 Sketch map of routing

根據(jù)以上分析，將所需通信的站點之間配置靜態(tài)路由來解決此類問題。即將每個省的固定站和移動站以及中心站之間加靜態(tài)路由即可。若地震現(xiàn)場的移動站需要跟其他省局固定站或移動站通信，可臨時增加所需的靜態(tài)路由，以滿足業(yè)務(wù)需求。

3 結(jié)論

本文所討論的遠端小站故障快速診斷與處理思路，是在長期工作中總結(jié)出的經(jīng)驗方法，具有較高的故障診斷成功率，可以在一定程度上提高故障處理的工作實效，對遠端小站技術(shù)人員的運行維護工作具有一定的參考價值。當然，具體的故障處理方法還需根據(jù)實際情況加以解決。

參考文獻

常江，2009．衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與鏈路計算．亞洲衛(wèi)星通信工程師資格認證培訓(xùn)教程．

牟春燕，2003．OSPF路由協(xié)議及其實現(xiàn)算法．杭州電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報，23（1）：80—84．

任鎮(zhèn)，吳耘，2004．地震衛(wèi)星通信網(wǎng)遠端小站的故障診斷與處理．地震地磁觀測與研究，25（2）：33—38．

張宏科，2000．IP路由原理與技術(shù)．北京：清華大學(xué)出版社．

Fault Diagnosis and Disposal for Remote Station in Earthquake Emergency Satellite Communication System

Li Jiefei，Yang Le and Tan Ying

（China Earthquake Networks Center，Beijing 100045，China）

In this paper，we briefly introduce the earthquake emergency satellite communication system，and discuss the fault diagnosis and analysis for remote station during the system operation．Finally we propose a technique to deal with this kind of problems through introducing the equipment status and linking layer status．

Earthquake Emergency Satellite Communication System；Remote station；Fault analysis；Processing scheme

李杰飛，楊樂，譚穎，2014．地震應(yīng)急衛(wèi)星通信系統(tǒng)遠端小站的故障診斷與處理．震災(zāi)防御技術(shù)，9（4）：944—949．

10.11899/zzfy20140424

2013-11-24

李杰飛，男，生于1975年。工程師。從事信息網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信管理工作。E-mail：ljf@seis.ac.cn