衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融合平臺(tái)

楊春香　苗曉峰　肖攀　李佳希

【摘要】 ? ?本文介紹了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融合平臺(tái)在應(yīng)急行業(yè)中的應(yīng)用，具體介紹了VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)、Ka衛(wèi)星通信系統(tǒng)、天通一號(hào)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、指揮調(diào)度系統(tǒng)五大業(yè)務(wù)模塊。并對(duì)衛(wèi)星通信裝備管理、統(tǒng)一位置信息管理、應(yīng)急信息發(fā)布、現(xiàn)場(chǎng)信息采集、在線會(huì)商、衛(wèi)星通信調(diào)度、系統(tǒng)管理、衛(wèi)星資源動(dòng)態(tài)管控、綜合態(tài)勢(shì)分析等功能進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。最后介紹了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融合平臺(tái)應(yīng)用的重要意義。

【關(guān)鍵詞】 ? ?衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融合平臺(tái) ? ?VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng) ? ?天通一號(hào)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng) ? ?北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

引言：

當(dāng)前我們擁有Ku頻段通信衛(wèi)星、Ka頻段通信衛(wèi)星、天通一號(hào)通信衛(wèi)星、北斗通信衛(wèi)星等衛(wèi)星資源，不同的通信衛(wèi)星對(duì)應(yīng)有多種通信終端。在應(yīng)急事件發(fā)生時(shí)，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融合平臺(tái)可通過VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)、天通一號(hào)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視頻會(huì)議系統(tǒng)與對(duì)講系統(tǒng)的無縫對(duì)接，具備衛(wèi)星通信裝備管理、位置信息管理、應(yīng)急信息發(fā)布、現(xiàn)場(chǎng)信息采集、在線會(huì)商和衛(wèi)星通信調(diào)度等功能。為指揮中心領(lǐng)導(dǎo)在第一時(shí)間實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮提供重要保障。

一、系統(tǒng)介紹

1.1系統(tǒng)組成

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融合平臺(tái)包括VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)、Ka衛(wèi)星通信系統(tǒng)、天通一號(hào)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、指揮調(diào)度系統(tǒng)五大業(yè)務(wù)模塊，可實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信裝備管理、統(tǒng)一位置信息管理、應(yīng)急信息發(fā)布、現(xiàn)場(chǎng)信息采集、在線會(huì)商、衛(wèi)星通信調(diào)度、系統(tǒng)管理、衛(wèi)星資源動(dòng)態(tài)管控、綜合態(tài)勢(shì)分析等九大功能，實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一控制、統(tǒng)一調(diào)度。

1.2 VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)

VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)一般使用地球同步軌道衛(wèi)星，可以工作在C、Ku和Ka頻段。Ku頻段與C頻段相比具有不存在與地面微波線路相互干擾、允許的功率通量密度高、天線尺寸小等特點(diǎn)，所以目前大多數(shù)VSAT系統(tǒng)主要采用Ku頻段。VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)能夠支持圖像、話音、數(shù)據(jù)等多媒體信息的單向或雙向通信。動(dòng)中通的應(yīng)用是通信領(lǐng)域的一次重大突破，特別是在動(dòng)基座上的（車載、艦載、機(jī)載）寬帶衛(wèi)星通信是現(xiàn)代應(yīng)急通信的發(fā)展方向，也是未來應(yīng)急通信領(lǐng)域中的重要通信手段[1]。

Ka頻段寬帶衛(wèi)星通信具有高通量、低成本、廣覆蓋、終端小等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，且通常采用星狀結(jié)構(gòu)，特別適合開展IP類業(yè)務(wù)、企業(yè)網(wǎng)延伸等。Ka頻段寬帶衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)所承載的業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)了從低速的數(shù)據(jù)及話音到全新的、高速的、交互式的因特網(wǎng)和多媒體業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)變，并幾乎覆蓋了所有通信和廣播電視領(lǐng)域[2]。

1.3天通一號(hào)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)

天通一號(hào)01星被譽(yù)為“中國版的海事衛(wèi)星”，其成功發(fā)射標(biāo)志著我國進(jìn)入到了衛(wèi)星移動(dòng)通信的手機(jī)時(shí)代，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，具有重要的里程碑意義[3]。

天通一號(hào)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)可為各個(gè)領(lǐng)域的不同用戶提供全天候、全天時(shí)、穩(wěn)定可靠的移動(dòng)通信服務(wù)，支持語音、短消息和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。其最主要的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在終端的小型化、手機(jī)化，便于攜帶。天通衛(wèi)星通信終端在天通信關(guān)站落地，接入天通統(tǒng)一接入服務(wù)系統(tǒng)，再通過專線可接入用戶指揮中心。

1.4北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可在全球范圍內(nèi)為不同用戶提供高精度、高可靠的定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并且具有短報(bào)文通信服務(wù)功能。

1.5指揮調(diào)度系統(tǒng)

應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)是建立在VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)、天通一號(hào)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基礎(chǔ)上的一套視音頻可視化的系統(tǒng)。工作人員可通過指揮調(diào)度系統(tǒng)實(shí)時(shí)建立衛(wèi)星通信鏈路，將突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)情況第一時(shí)間傳送給指揮中心的相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，便于領(lǐng)導(dǎo)的指揮決策，最終實(shí)現(xiàn)有效調(diào)度、協(xié)同指揮。

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融合平臺(tái)可有效的利用現(xiàn)有的各種通信設(shè)備和資源，構(gòu)建一張共用的無線寬帶專用通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)專用、可靠大數(shù)據(jù)傳輸、寬帶多媒體指揮調(diào)度、實(shí)施掌握現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況，成為現(xiàn)階段城市綜合管理和應(yīng)急通信的必要需求。[4]

二、系統(tǒng)功能

2.1衛(wèi)星通信裝備管理

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融合平臺(tái)能夠與 VSAT 衛(wèi)星通信系統(tǒng)、天通一號(hào)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、指揮調(diào)度系統(tǒng)等進(jìn)行無縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)VSAT 中心站、VSAT 二級(jí)網(wǎng)管站、VSAT 遠(yuǎn)端站、天通衛(wèi)星移動(dòng)手持終端、天通寬帶便攜終端和數(shù)字防爆對(duì)講機(jī)等衛(wèi)星通信裝備的統(tǒng)一可視化管理和設(shè)備狀態(tài)呈現(xiàn)。具備裝備屬性管理、裝備信息錄入與維護(hù)和裝備查詢統(tǒng)計(jì)等功能。

2.2統(tǒng)一位置信息管理

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融合平臺(tái)支持 VSAT 遠(yuǎn)端站、天通衛(wèi)星移動(dòng)手持終端、天通寬帶便攜終端、北斗終端和數(shù)字防爆對(duì)講機(jī)等應(yīng)急通信裝備的位置信息統(tǒng)一接入和存儲(chǔ)，并提供位置展示、位置跟蹤和軌跡回放等功能。

2.3應(yīng)急信息發(fā)布

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融合平臺(tái)支持通過VSAT 衛(wèi)星通信系統(tǒng)、天通一號(hào)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)和對(duì)講系統(tǒng)等進(jìn)行應(yīng)急信息的快速發(fā)布，提供通知、告警和指令下發(fā)等應(yīng)用。包括天通點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短信、天通群組短信。應(yīng)急信息發(fā)布提供點(diǎn)到點(diǎn)、群組發(fā)布等功能。應(yīng)急信息發(fā)布主要負(fù)責(zé)收集、發(fā)布與事故現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)的各類信息，現(xiàn)場(chǎng)的各類災(zāi)情信息是“專家在線會(huì)商”的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之一[5]。

2.4現(xiàn)場(chǎng)信息采集

現(xiàn)場(chǎng)信息采集利用分布在現(xiàn)場(chǎng)的各類終端，對(duì)應(yīng)急救援現(xiàn)場(chǎng)的情況根據(jù)終端的配置情況，通過文字、語音、圖片、視頻和文件等多種方式向指揮中心進(jìn)行匯報(bào)，采集到的信息利用衛(wèi)星鏈路實(shí)時(shí)回傳至平臺(tái)，平臺(tái)軟件將接收到的現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行存儲(chǔ)和可視化展示，并提供事后的查詢統(tǒng)計(jì)分析。

2.5在線會(huì)商

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融合平臺(tái)通過多種技術(shù)手段，將應(yīng)急中所涉及的視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控、微波圖傳、3G/4G圖傳、語音系統(tǒng)等原本各自分散獨(dú)立的音視頻系統(tǒng)有機(jī)融合，構(gòu)建一個(gè)集視頻會(huì)商、現(xiàn)場(chǎng)（衛(wèi)星、3G/4G）圖傳、態(tài)勢(shì)展現(xiàn)等功能于一體的多元化音視頻在線會(huì)商系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)指揮專網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、3G/4G/5G公網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、PSTN等多網(wǎng)絡(luò)的音視頻資源共享、顯示、交換和存儲(chǔ)。系統(tǒng)支持音頻會(huì)商、視頻會(huì)商和混合會(huì)商等多種會(huì)商模式， 同時(shí)支持電子白板、協(xié)同標(biāo)繪等功能。

2.6衛(wèi)星通信調(diào)度

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融合平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)圖上一鍵通信、圈選群呼、電子圍欄、地圖標(biāo)繪和救援信息呈現(xiàn)等衛(wèi)星通信調(diào)度功能，提升應(yīng)急管理的圖上通信調(diào)度能力。

一鍵通信：實(shí)現(xiàn)圖上基于 VSAT 的電話、視頻會(huì)議終端、天通衛(wèi)星移動(dòng)手持終端、天通寬帶便攜終端和數(shù)字防爆對(duì)講機(jī)的一鍵音視頻通話，進(jìn)行快捷調(diào)度。

圈選群呼：基于位置圈選平臺(tái)管理的各類通信終端，實(shí)現(xiàn)不同制式通信終端快速組會(huì);支持的會(huì)議類型包括音頻會(huì)議、視頻會(huì)議;

電子圍欄：支持創(chuàng)建任意形狀的電子圍欄區(qū)域，對(duì)圍欄區(qū)域內(nèi)的應(yīng)急裝備和在線數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì);支持圍欄管理功能，包括添加、編輯、刪除、圍欄屬性等。

地圖標(biāo)繪：采用態(tài)勢(shì)標(biāo)繪技術(shù)，用于對(duì)事件描述、標(biāo)注等，為應(yīng)急指揮提供輔助決策。

救援信息呈現(xiàn)：支持呈現(xiàn)天通衛(wèi)星移動(dòng)手持終端上報(bào)的救援信息。

2.7系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理主要包括用戶管理、用戶鑒權(quán)和日志管理。

用戶管理：支持建立不同級(jí)別的用戶，并根據(jù)不同的用戶職責(zé)，授予不同的系統(tǒng)管理權(quán)限。

用戶鑒權(quán)：通過用戶名和口令進(jìn)行登錄，對(duì)用戶身份進(jìn)行識(shí)別，保障系統(tǒng)使用的安全性。

日志管理：系統(tǒng)能夠自動(dòng)記錄用戶的登錄及操作，形成相應(yīng)的日志，并可按關(guān)鍵字（如用戶名、時(shí)間段）進(jìn)行查詢。

2.8衛(wèi)星資源動(dòng)態(tài)管控

合理分配帶寬資源是寬帶衛(wèi)星資源管理中不可或缺的重要一環(huán)【6】。衛(wèi)星資源動(dòng)態(tài)管控主要功能是對(duì)多星、多轉(zhuǎn)發(fā)器衛(wèi)星帶寬資源進(jìn)行統(tǒng)一管控，實(shí)現(xiàn)帶寬資源的DAMA和PAMA分配，以及對(duì)衛(wèi)星信道設(shè)備資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配，實(shí)現(xiàn)各被管控子系統(tǒng)資源的手動(dòng)與按需動(dòng)態(tài)分配。

支持衛(wèi)星帶寬資源動(dòng)態(tài)分配策略，確保衛(wèi)星資源高效使用。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通過監(jiān)測(cè)和分析資源利用率變化趨勢(shì)，支持動(dòng)態(tài)調(diào)配帶寬資源（DAMA）和手動(dòng)分配衛(wèi)星資源（PAMA），保證衛(wèi)星資源的高效利用。

面向任務(wù)的資源動(dòng)態(tài)管控實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星資源的維護(hù)、應(yīng)急救援任務(wù)的全生命周期管理和任務(wù)的監(jiān)控，同時(shí)支持應(yīng)急救援任務(wù)通信保障預(yù)案管理。

2.9綜合態(tài)勢(shì)分析

綜合態(tài)勢(shì)分析可實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星資源、應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)急救援任務(wù)、系統(tǒng)運(yùn)維等綜合監(jiān)視?？稍赩SAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)運(yùn)行過程中，動(dòng)態(tài)展示全網(wǎng)衛(wèi)星地球站的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，并實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析各種資源的運(yùn)行情況，使用圖形、表格等可視化形式進(jìn)行呈現(xiàn)。通過分析故障關(guān)聯(lián)的歷史及當(dāng)前性能數(shù)據(jù)，分析查看告警設(shè)備及相關(guān)設(shè)備性能指標(biāo)及性能劣化趨勢(shì)，輔助判斷故障發(fā)生位置[7]。

三、應(yīng)用的意義

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融合平臺(tái)可有效的利用現(xiàn)有的各種通信設(shè)備和資源，構(gòu)建一張共用的無線寬帶專用通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)專用、可靠大數(shù)據(jù)傳輸、寬帶多媒體指揮調(diào)度、實(shí)施掌握現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況，成為現(xiàn)階段城市綜合管理和應(yīng)急通信的必要需求。通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融合平臺(tái)的建設(shè)，我們可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一指揮、有效調(diào)度的高效管理，實(shí)現(xiàn)及時(shí)、有效地應(yīng)急決策和指揮調(diào)度。做到“情況看得見、指令下得去、情報(bào)上得來”，真正實(shí)現(xiàn)無縫隙應(yīng)急管理，切實(shí)提高政府應(yīng)急指揮及決策能力。

參考文獻(xiàn)

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楊春香（1979，10-），女，漢族，山東煙臺(tái)，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向：衛(wèi)星通信。