衛(wèi)星通信系統(tǒng)在應急通信中的應用探討

摘 要：本文首先介紹了衛(wèi)星應急通信建設的必要性，然后對VSAT衛(wèi)星通信傳輸技術進行介紹，最后著重介紹了衛(wèi)星通信技術在應急通信中的應用，供相關人士參考。

關鍵詞：衛(wèi)星通信；應急通信；應用

中圖分類號：TN927.2 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）18-0277-02

前 言

現(xiàn)代社會發(fā)展迅速，各行各業(yè)都需要通信，保證通信系統(tǒng)業(yè)務尤其是應急通信的可靠傳輸是中國移動等通信運營商的一項重要工作。由于衛(wèi)星網(wǎng)絡的傳輸距離和抵御自然災害的能力較強，因此衛(wèi)星傳輸技術得到了越來越廣泛的應用，基于衛(wèi)星電源的應急通信網(wǎng)絡可以顯著提高可靠性。

1 衛(wèi)星應急通信建設的必要性

如何保證指揮中心在突發(fā)事件和自然災害之間的通信與開放，或及時清除預警信息，及時釋放給用戶，確保通信業(yè)務數(shù)據(jù)和受影響區(qū)域的暢通，保證用戶正常使用。中國移動等運營商迫切需要解決這一問題。由于衛(wèi)星通信沒有受到時間、位置、環(huán)境等諸多因素的影響，具有傳輸距離長、易開網(wǎng)、靈活組網(wǎng)、易于實現(xiàn)多址接入的優(yōu)點，同時可以實現(xiàn)圖像的雙向語音和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)勢。成為應急通信的重要手段。當災害發(fā)生時，地面通信受到外界的嚴重破壞，需要了解災害，應急通信衛(wèi)星保證重要的信息和數(shù)據(jù)的傳輸，更準確，指揮中心收到了保證救災工作的正當性。因此，建設衛(wèi)星通信應急通信系統(tǒng)是當務之急。有幾種常見的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

（1）衛(wèi)星地面站：可以在通信中斷區(qū)通信指揮調(diào)度和通信覆蓋范圍內(nèi)實現(xiàn)，其覆蓋面廣，容量大，但不能移動，適合作為臨時指揮部。

（2）應急通信車：機動能力強，可集成在短波、超短波無線電、無線集群和數(shù)字地圖系統(tǒng)中，通過衛(wèi)星鏈路，滿足車輛在基站范圍內(nèi)的通信能力，容量小，但運動能力強?？梢杂米鬈囕v指揮所，用于應急指揮調(diào)度，但當?shù)缆窊p壞時，優(yōu)勢很難發(fā)揮。

（3）移動式便攜站：機動能力強，使用方便，通過衛(wèi)星鏈路的便攜式站在語音、圖像和數(shù)據(jù)上傳的范圍內(nèi)，但受音量和重量的限制，主要用于車載站無法到達的地方，將受到未來的影響。

（4）衛(wèi)星電話：終端設備，適用于信息傳遞和指示

為滿足應急通信的需要，應將衛(wèi)星應急通信系統(tǒng)建成以電能地球站為中心，以車載便攜臺、短波、超短波為主，通過數(shù)字地圖和衛(wèi)星電話多種方式。實現(xiàn)獨立通信系統(tǒng)的融合。

2 VSAT衛(wèi)星通信傳輸技術簡介

目前，有三種在中國的傳輸系統(tǒng)應用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)，即：TDM/TDMA、MF-TDMA和SCPS/DAMA。

2.1 TDM/ALOHATAMA

TDM/ALOHA系統(tǒng)作為一種純衛(wèi)星通信網(wǎng)絡，其系統(tǒng)中心站是使用廣泛的。廣播TDM載波，在遠端站接收，并選擇發(fā)送的信息，以便可以有退出通道；同時，在主站的方向上，利用ALOHA機制進行TDMA載波。通過創(chuàng)建入站信道，在碰撞后重新啟動信息來建立傳輸。其主要特點是：首先，多個遠程站點以競爭和沖突的形式啟動，因此不適用于通信效率低、通信系統(tǒng)長以及信息實時要求良好的情況；這個系統(tǒng)中，每個終端站都應該占用帶寬，因此業(yè)務數(shù)據(jù)的處理是否占用信道，將大大降低信道復用的效率。第三，因為這樣的衛(wèi)星系統(tǒng)是一個單一的網(wǎng)絡系統(tǒng)，因此。在大中心站廣播信道傳輸和小基站信號接收的幫助下，存在很大的成本問題。

2.2 MF-TDMA

MF-TDMA是在傳統(tǒng)的時分多址方式的基礎上發(fā)展起來的，其原理是高速TDMA載波以不同速率由TDMA載波分解，并且網(wǎng)絡上的所有站點都可以基于實際連接。該方法的特點是：①該系統(tǒng)可用于跳頻和速度調(diào)節(jié)。這是由于在網(wǎng)絡中沒有速度和頻率的載波的信息接收和傳輸支持的多址接入方法。在處理信息時，網(wǎng)絡系統(tǒng)變得更加靈活。②可以在單個平臺上執(zhí)行單跳和全網(wǎng)以及星型和混合型的拓撲結構。這是MF-TDMA系統(tǒng)的優(yōu)點，完全網(wǎng)格業(yè)務的應用程序和可配置為星形業(yè)務的應用程序不太適合樹業(yè)務。③系統(tǒng)采用TDMA的幀格式傳輸，因此需要進行幀同步。④系統(tǒng)的固定應急包和固定幀的設計使得帶寬利用率降低。⑤TDMA載波速率不能太低，其目的是提高TDMA幀的效率。⑥純TDMA系統(tǒng)更昂貴，因此在選擇衛(wèi)星網(wǎng)絡時應注意價格選擇。

2.3 SCPC/DAMA

在原有FDMA技術的改造之后，SCPC/DAMA可以根據(jù)每個信道的占用需求，實現(xiàn)載波模式下的兩個節(jié)點之間的通信。在這個系統(tǒng)中，建立一個信令信道來建立和釋放系統(tǒng)中的信道。遠程站點支持DAMA的按需分發(fā)，并可通過SCPC與任意兩點進行通信。這種方法也有一些特點。①SCPC/DAMA系統(tǒng)采用頻分多址處理模式，這比TDMA通信更有效。②可以根據(jù)DAMA的需求對SCPC/MADA系統(tǒng)進行重新分配，使得衛(wèi)星帶寬能夠節(jié)省和提高空間信道資源的利用率。③業(yè)務信道采用連續(xù)載波方式，使得載波恢復和加密系統(tǒng)更加方便。④SCPC系統(tǒng)的初始成本相對較低。⑤根據(jù)系統(tǒng)建立的信道應用分配自動實現(xiàn)；⑥適用于星型、多級星等網(wǎng)絡傳輸模式。

2.4 各種傳輸技術的比較

三種傳輸技術，從衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的可擴展性和網(wǎng)絡對企業(yè)提高性能的能力和拓撲結構等方面的響應出發(fā)，對具有強擴展性的SCPC/DAMA系統(tǒng)進行了全面的分析。因此網(wǎng)絡建設應主要采用SCPC/DAMA系統(tǒng)。

3 衛(wèi)星通信技術在移動應急通信中的應用

3.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡實施方案

應急通信系統(tǒng)以中心站為固定指揮中心，應急指揮車為移動指揮中心，應急通信車和衛(wèi)星便攜式站為現(xiàn)場應急終端站。該項目包括以下幾個系統(tǒng)：非常小的衛(wèi)星終端站，4G無線通信系統(tǒng)，短波通信系統(tǒng)等，VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)，4G無線通信系統(tǒng)為整個兩個綜合傳輸平臺的應急通信系統(tǒng)，其他系統(tǒng)用于業(yè)務接入系統(tǒng)。

3.2 VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)

采用VSAT通信系統(tǒng)具有較強的靈活性、高可靠性、易用性和可直接安裝在客戶機上的特性，VSAT終端用戶數(shù)據(jù)可以直接與計算機聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸、文件交換、通信任務等傳輸，從而消除了地面的長距離通信中斷。使用VSAT作為一個專用的遠程通信系統(tǒng)是一個很好的選擇。

VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由中心站、1臺應急通信車、1輛通信指揮車，4套便攜站組成。系統(tǒng)采用Ku波段衛(wèi)星應答機，連接中星6衛(wèi)星，中心站配7套VSAT衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器配置，一套專用網(wǎng)絡控制發(fā)布控制命令，移動應急通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲如圖1所示。

3.3 地面站實施方案

根據(jù)要求和現(xiàn)場調(diào)查，在某公司新車庫的屋頂上建造了4.5m的電天線，光纖的重新鋪設與第二十六層的指揮中心相連。在新大樓的屋頂上建造了一個短波基站，它把一個房間和大樓的頂部隔開（或者在樓頂上的一個新的板房）。地面站設備的主要部件有：3.7MKU頻段碳纖維復合天線；4WKu波段功率放大器，滿足業(yè)務速率的發(fā)射需求；低噪聲放大器；衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器；分流/斷路器及各種線纜和適配器；三層網(wǎng)絡交換機；集中式路由器、網(wǎng)絡管理服務器等；終端設備包括視頻會議終端、IP電話、計算機等。移動地面站設備的連接如圖2所示。

3.4 便攜站實施方案

便攜式站采用碳纖維反射器天線，天線主支撐系統(tǒng)采用碳纖維材料，碳纖維材料更穩(wěn)定，重量輕，強度更高，便于便攜式使用；便攜式站設備的主要部件是：1mKuB和天線，由6片碳纖維復合材料制成；Ku波段放大器可滿足業(yè)務速率的發(fā)射需求；低噪聲放大器；衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器；數(shù)據(jù)交換設備，網(wǎng)絡交換機等，為MCU提供網(wǎng)絡通道，為IP電話提供專用VPN通道；車載終端、MCU、無線電接收機、音視頻輸入輸出設備、確?，F(xiàn)場通信的移動臺支持設施和電源系統(tǒng)。移動便攜式站設備的連接如圖3所示。

4 結 語

在應急通信系統(tǒng)中，利用衛(wèi)星通信技術，使應急指揮中心更能發(fā)揮直接、全面和各方技術手段的優(yōu)勢，通信及時恢復電網(wǎng)系統(tǒng)。在通信領域。隨著通信技術的飛速發(fā)展，衛(wèi)星通信技術將成為移動應急通信的重要手段，具有十分重要的意義。

參考文獻

[1]楊 逸，梁 蜻.衛(wèi)星通信技術在移動應急通信搶修的中的應用[J].技術研究與應用，2014（12）：34～39.

[2]朱立東.衛(wèi)星通信導論[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[3]王海濤.應急通信網(wǎng)絡設計及其關鍵技術[J].南京：解放軍理工大學通信工程學院，2010，1.

收稿日期：2018-5-22