摘 要：本文首先介紹了衛(wèi)星應(yīng)急通信建設(shè)的必要性，然后對(duì)VSAT衛(wèi)星通信傳輸技術(shù)進(jìn)行介紹，最后著重介紹了衛(wèi)星通信技術(shù)在應(yīng)急通信中的應(yīng)用，供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信；應(yīng)急通信；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TN927.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）18-0277-02

前 言

現(xiàn)代社會(huì)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(wù)尤其是應(yīng)急通信的可靠傳輸是中國(guó)移動(dòng)等通信運(yùn)營(yíng)商的一項(xiàng)重要工作。由于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離和抵御自然災(zāi)害的能力較強(qiáng)，因此衛(wèi)星傳輸技術(shù)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，基于衛(wèi)星電源的應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)可以顯著提高可靠性。

1 衛(wèi)星應(yīng)急通信建設(shè)的必要性

如何保證指揮中心在突發(fā)事件和自然災(zāi)害之間的通信與開(kāi)放，或及時(shí)清除預(yù)警信息，及時(shí)釋放給用戶，確保通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和受影響區(qū)域的暢通，保證用戶正常使用。中國(guó)移動(dòng)等運(yùn)營(yíng)商迫切需要解決這一問(wèn)題。由于衛(wèi)星通信沒(méi)有受到時(shí)間、位置、環(huán)境等諸多因素的影響，具有傳輸距離長(zhǎng)、易開(kāi)網(wǎng)、靈活組網(wǎng)、易于實(shí)現(xiàn)多址接入的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)圖像的雙向語(yǔ)音和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)。成為應(yīng)急通信的重要手段。當(dāng)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，地面通信受到外界的嚴(yán)重破壞，需要了解災(zāi)害，應(yīng)急通信衛(wèi)星保證重要的信息和數(shù)據(jù)的傳輸，更準(zhǔn)確，指揮中心收到了保證救災(zāi)工作的正當(dāng)性。因此，建設(shè)衛(wèi)星通信應(yīng)急通信系統(tǒng)是當(dāng)務(wù)之急。有幾種常見(jiàn)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(shí)現(xiàn)，其覆蓋面廣，容量大，但不能移動(dòng)，適合作為臨時(shí)指揮部。

（2）應(yīng)急通信車：機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)，可集成在短波、超短波無(wú)線電、無(wú)線集群和數(shù)字地圖系統(tǒng)中，通過(guò)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(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)?？梢杂米鬈囕v指揮所，用于應(yīng)急指揮調(diào)度，但當(dāng)?shù)缆窊p壞時(shí)，優(yōu)勢(shì)很難發(fā)揮。

（3）移動(dòng)式便攜站：機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)，使用方便，通過(guò)衛(wèi)星鏈路的便攜式站在語(yǔ)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(wú)法到達(dá)的地方，將受到未來(lái)的影響。

（4）衛(wèi)星電話：終端設(shè)備，適用于信息傳遞和指示

為滿足應(yīng)急通信的需要，應(yīng)將衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)建成以電能地球站為中心，以車載便攜臺(tái)、短波、超短波為主，通過(guò)數(shù)字地圖和衛(wèi)星電話多種方式。實(shí)現(xiàn)獨(dú)立通信系統(tǒng)的融合。

2 VSAT衛(wèi)星通信傳輸技術(shù)簡(jiǎn)介

目前，有三種在中國(guó)的傳輸系統(tǒng)應(yīng)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(luò)，其系統(tǒng)中心站是使用廣泛的。廣播TDM載波，在遠(yuǎn)端站接收，并選擇發(fā)送的信息，以便可以有退出通道；同時(shí)，在主站的方向上，利用ALOHA機(jī)制進(jìn)行TDMA載波。通過(guò)創(chuàng)建入站信道，在碰撞后重新啟動(dòng)信息來(lái)建立傳輸。其主要特點(diǎn)是：首先，多個(gè)遠(yuǎn)程站點(diǎn)以競(jìng)爭(zhēng)和沖突的形式啟動(dòng)，因此不適用于通信效率低、通信系統(tǒng)長(zhǎng)以及信息實(shí)時(shí)要求良好的情況；這個(gè)系統(tǒng)中，每個(gè)終端站都應(yīng)該占用帶寬，因此業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的處理是否占用信道，將大大降低信道復(fù)用的效率。第三，因?yàn)檫@樣的衛(wèi)星系統(tǒng)是一個(gè)單一的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，因此。在大中心站廣播信道傳輸和小基站信號(hào)接收的幫助下，存在很大的成本問(wèn)題。

2.2 MF-TDMA

MF-TDMA是在傳統(tǒng)的時(shí)分多址方式的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)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(luò)上的所有站點(diǎn)都可以基于實(shí)際連接。該方法的特點(diǎn)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(luò)中沒(méi)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(shí)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)變得更加靈活。②可以在單個(gè)平臺(tái)上執(zhí)行單跳和全網(wǎng)以及星型和混合型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這是MF-TDMA系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，完全網(wǎng)格業(yè)務(wù)的應(yīng)用程序和可配置為星形業(yè)務(wù)的應(yīng)用程序不太適合樹(shù)業(yè)務(wù)。③系統(tǒng)采用TDMA的幀格式傳輸，因此需要進(jìn)行幀同步。④系統(tǒng)的固定應(yīng)急包和固定幀的設(shè)計(jì)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(luò)時(shí)應(yīng)注意價(jià)格選擇。

2.3 SCPC/DAMA

在原有FDMA技術(shù)的改造之后，SCPC/DAMA可以根據(jù)每個(gè)信道的占用需求，實(shí)現(xiàn)載波模式下的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信。在這個(gè)系統(tǒng)中，建立一個(gè)信令信道來(lái)建立和釋放系統(tǒng)中的信道。遠(yuǎn)程站點(diǎn)支持DAMA的按需分發(fā)，并可通過(guò)SCPC與任意兩點(diǎn)進(jìn)行通信。這種方法也有一些特點(diǎn)。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(duì)SCPC/MADA系統(tǒng)進(jìn)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(wù)信道采用連續(xù)載波方式，使得載波恢復(fù)和加密系統(tǒng)更加方便。④SCPC系統(tǒng)的初始成本相對(duì)較低。⑤根據(jù)系統(tǒng)建立的信道應(yīng)用分配自動(dòng)實(shí)現(xiàn)；⑥適用于星型、多級(jí)星等網(wǎng)絡(luò)傳輸模式。

2.4 各種傳輸技術(shù)的比較

三種傳輸技術(shù)，從衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和網(wǎng)絡(luò)對(duì)企業(yè)提高性能的能力和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等方面的響應(yīng)出發(fā)，對(duì)具有強(qiáng)擴(kuò)展性的SCPC/DAMA系統(tǒng)進(jìn)行了全面的分析。因此網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)主要采用SCPC/DAMA系統(tǒng)。

3 衛(wèi)星通信技術(shù)在移動(dòng)應(yīng)急通信中的應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施方案

應(yīng)急通信系統(tǒng)以中心站為固定指揮中心，應(yīng)急指揮車為移動(dòng)指揮中心，應(yīng)急通信車和衛(wèi)星便攜式站為現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急終端站。該項(xiàng)目包括以下幾個(gè)系統(tǒng)：非常小的衛(wèi)星終端站，4G無(wú)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(wú)線通信系統(tǒng)為整個(gè)兩個(gè)綜合傳輸平臺(tái)的應(yīng)急通信系統(tǒng)，其他系統(tǒng)用于業(yè)務(wù)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(qiáng)的靈活性、高可靠性、易用性和可直接安裝在客戶機(jī)上的特性，VSAT終端用戶數(shù)據(jù)可以直接與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸、文件交換、通信任務(wù)等傳輸，從而消除了地面的長(zhǎng)距離通信中斷。使用VSAT作為一個(gè)專用的遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)是一個(gè)很好的選擇。

VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由中心站、1臺(tái)應(yīng)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(yīng)答機(jī)，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(luò)控制發(fā)布控制命令，移動(dòng)應(yīng)急通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示。

3.3 地面站實(shí)施方案

根據(jù)要求和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，在某公司新車庫(kù)的屋頂上建造了4.5m的電天線，光纖的重新鋪設(shè)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(gè)短波基站，它把一個(gè)房間和大樓的頂部隔開(kāi)（或者在樓頂上的一個(gè)新的板房）。地面站設(shè)備的主要部件有：3.7MKU頻段碳纖維復(fù)合天線；4WKu波段功率放大器，滿足業(yè)務(wù)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(luò)交換機(jī)；集中式路由器、網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器等；終端設(shè)備包括視頻會(huì)議終端、IP電話、計(jì)算機(jī)等。移動(dòng)地面站設(shè)備的連接如圖2所示。

3.4 便攜站實(shí)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(qiáng)度更高，便于便攜式使用；便攜式站設(shè)備的主要部件是：1mKuB和天線，由6片碳纖維復(fù)合材料制成；Ku波段放大器可滿足業(yè)務(wù)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(shè)備，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等，為MCU提供網(wǎng)絡(luò)通道，為IP電話提供專用VPN通道；車載終端、MCU、無(wú)線電接收機(jī)、音視頻輸入輸出設(shè)備、確保現(xiàn)場(chǎng)通信的移動(dòng)臺(tái)支持設(shè)施和電源系統(tǒng)。移動(dòng)便攜式站設(shè)備的連接如圖3所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

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

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收稿日期：2018-5-22