文|雒永剛 劉志國(guó) 扎西 徐平

1.中國(guó)衛(wèi)通集團(tuán)股份有限公司 2.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)西藏有限公司

一、實(shí)現(xiàn)意義

如何在施工更加困難、人口分布更為稀疏的偏遠(yuǎn)地區(qū)開(kāi)展并推廣網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，保障政府等重點(diǎn)用戶的應(yīng)急通信，是當(dāng)前我國(guó)偏遠(yuǎn)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展建設(shè)面臨的難題。據(jù)英國(guó)Avanti公司測(cè)算，通過(guò)地面通信網(wǎng)絡(luò)連通最后1%人口的建設(shè)費(fèi)用將是前95%人口平均費(fèi)用的40倍，而衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)不受地域影響，是實(shí)現(xiàn)人口分布稀疏地域通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的最佳選擇，基于Ka高通量衛(wèi)星的寬帶互聯(lián)網(wǎng)已成為各國(guó)解決偏遠(yuǎn)地區(qū)通信盲點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的重要手段。

為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)XZ全區(qū)無(wú)縫通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋，解決偏遠(yuǎn)地區(qū)通信盲區(qū)和信號(hào)中斷的難題，提升寬帶通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力，確保偏遠(yuǎn)地區(qū)突發(fā)事件下網(wǎng)絡(luò)連接與電話通信暢通,中國(guó)衛(wèi)通配合中國(guó)移動(dòng)XZ公司開(kāi)展了基于寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的Ka動(dòng)中通應(yīng)急通信車(chē)的應(yīng)用與實(shí)踐，該方法以偏遠(yuǎn)地區(qū)的實(shí)際通信需求為導(dǎo)向，依托我國(guó)首個(gè)寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，針對(duì)XZ地區(qū)的維穩(wěn)任務(wù)、應(yīng)急保障等特殊應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行深度挖掘分析，與中國(guó)移動(dòng)XZ公司現(xiàn)有的高質(zhì)量話音、互聯(lián)網(wǎng)接入、微基站、3G/4G基站中繼傳輸?shù)染C合業(yè)務(wù)進(jìn)行深度融合，為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供價(jià)格低、速率快、體驗(yàn)佳的4G網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，并滿足快速搭建臨時(shí)熱點(diǎn)的應(yīng)急通信需求，形成了支撐偏遠(yuǎn)地區(qū)快速應(yīng)急通信的新能力，滿足未來(lái)全域覆蓋、全時(shí)通信的要求。

二、創(chuàng)新方案

本方法針對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)通信盲區(qū)的實(shí)際需求，依托我國(guó)首個(gè)寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，采用小型化Ka車(chē)載動(dòng)中通衛(wèi)星終端，建立了支撐互聯(lián)網(wǎng)、微基站和4G基站等多種業(yè)務(wù)場(chǎng)景的動(dòng)中通應(yīng)急通信車(chē)。具體的方案和創(chuàng)新點(diǎn)如下：

1.新技術(shù)——全新的寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)支撐移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)

寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)采用天地一體化設(shè)計(jì)理念，使用了全新的Ka頻段資源，通過(guò)多點(diǎn)波束和頻率復(fù)用等新技術(shù)，衛(wèi)星容量可達(dá)20Gbit/s；同時(shí)，Ka頻段的地面終端更加小型化，其建設(shè)和維護(hù)的成本大幅降低；其用戶終端的下載和回傳速率最高分別可達(dá)150Mbit/s和12Mbit/s，真正意義上實(shí)現(xiàn)了寬帶無(wú)縫雙向接入（見(jiàn)圖1）。

（1）全新的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)

基于Ka頻段的寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，其衛(wèi)星容量至少是傳統(tǒng)通信衛(wèi)星的數(shù)倍甚至數(shù)十倍，使得單位帶寬的通信成本大幅降低；同時(shí)，衛(wèi)星終端的小型化，使其建設(shè)和維護(hù)的成本大幅降低；而傳輸速率成倍增加，則能夠滿足寬帶業(yè)務(wù)的接入。Ka衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)通信衛(wèi)星的對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 Ka衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)通信衛(wèi)星對(duì)比

（2）無(wú)縫網(wǎng)絡(luò)覆蓋

靈活便捷地通過(guò)小型化衛(wèi)星通信終端實(shí)現(xiàn)通信盲點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，可以快速解決偏遠(yuǎn)地區(qū)寬帶通信盲區(qū)和信號(hào)中斷的難題，提升寬帶通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

2.新能力——Ka衛(wèi)星動(dòng)中通終端實(shí)現(xiàn)了行進(jìn)途中的通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋

Ka衛(wèi)星動(dòng)中通終端可滿足應(yīng)急通信車(chē)在靜止或運(yùn)動(dòng)過(guò)程中實(shí)時(shí)通信能力。小型化（等效口徑0.45m）的Ka衛(wèi)星動(dòng)中通終端能夠自動(dòng)采集應(yīng)急通信車(chē)所在位置的經(jīng)度、緯度和方向，顯示天線的方位角、俯仰角；根據(jù)衛(wèi)星參數(shù)，進(jìn)行一鍵式對(duì)星，自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星；能夠依據(jù)應(yīng)急通信車(chē)的行進(jìn)過(guò)程，實(shí)時(shí)跟蹤目標(biāo)衛(wèi)星；天線的伺服控制采用慣導(dǎo)測(cè)量/信標(biāo)跟蹤的方式，能夠精準(zhǔn)測(cè)量載體的位置和姿態(tài)信息，為動(dòng)中通終端的尋星及精準(zhǔn)跟蹤提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，保證天線能夠?qū)崟r(shí)跟蹤目標(biāo)衛(wèi)星以及當(dāng)載體駛出遮擋區(qū)域后，天線能夠快速重新鎖定目標(biāo)衛(wèi)星。

Ka衛(wèi)星動(dòng)中通終端可以滿足載體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中實(shí)時(shí)跟蹤目標(biāo)衛(wèi)星，提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)不間斷的話音、數(shù)據(jù)、圖像和視頻等多媒體業(yè)務(wù)傳輸，滿足應(yīng)急通信和移動(dòng)條件下的通信需求。

基于Ka衛(wèi)星動(dòng)中通終端應(yīng)急通信車(chē)，能夠支撐通信盲點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)接入、微基站和4G基站等多種業(yè)務(wù)場(chǎng)景，在地面網(wǎng)絡(luò)被切斷（重大突發(fā)事件）或被損壞（自然災(zāi)害事件）時(shí)，通過(guò)Ka衛(wèi)星動(dòng)中通終端能夠快速搭建現(xiàn)場(chǎng)通信熱點(diǎn)，通過(guò)Ka衛(wèi)星動(dòng)中通快速將現(xiàn)場(chǎng)圖像、視頻傳至指揮中心，實(shí)現(xiàn)總部和現(xiàn)場(chǎng)一線的高清視頻會(huì)議（見(jiàn)圖2）。

圖2 Ka衛(wèi)星車(chē)載終端實(shí)現(xiàn)道路盲區(qū)的通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋

3.新場(chǎng)景——基于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的多業(yè)務(wù)場(chǎng)景

基于Ka衛(wèi)星寬帶互聯(lián)網(wǎng)，能夠與中國(guó)移動(dòng)XZ公司現(xiàn)有的高質(zhì)量話音、互聯(lián)網(wǎng)接入、微基站、3G/4G基站中繼傳輸?shù)染C合業(yè)務(wù)進(jìn)行融合，保障政府行業(yè)客戶應(yīng)急通信需要，滿足全域覆蓋、全時(shí)通信的要求。

通過(guò)Ka衛(wèi)星動(dòng)中通應(yīng)急通信車(chē)的寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入方式，能夠在無(wú)基站信號(hào)的情況下實(shí)現(xiàn)上下行最大速率（上行8Mbps，下行40Mbps）的綜合數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)：智能手機(jī)連接由Ka寬帶衛(wèi)星終端提供的WiFi網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)安裝在智能手機(jī)上的專(zhuān)業(yè)App軟件，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通話；VoIP電話連接到由Ka寬帶衛(wèi)星終端提供的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量VoIP通話的應(yīng)用（見(jiàn)圖3）。

圖3 基于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的“Ka+WiFi”業(yè)務(wù)場(chǎng)景

通過(guò)Ka衛(wèi)星終端作為微基站的傳輸鏈路，能夠?qū)崿F(xiàn)一定范圍內(nèi)的2G和4G手機(jī)信號(hào)覆蓋，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通話，同時(shí)個(gè)人用戶也可以通過(guò)手機(jī)4G上網(wǎng)，信號(hào)的穩(wěn)定性和速率滿足用戶的數(shù)據(jù)、話音和上網(wǎng)等通信需求（見(jiàn)圖4）。

圖4 基于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的“Ka+微基站”業(yè)務(wù)場(chǎng)景

基于Ka衛(wèi)星動(dòng)中通應(yīng)急通信車(chē)實(shí)現(xiàn)的3G/LTE基站數(shù)據(jù)回傳，可以為基站覆蓋區(qū)域內(nèi)部的手機(jī)、隨身上網(wǎng)卡提供通信服務(wù)。實(shí)現(xiàn)單UE最大速率（上行8Mbps，下行40Mbps），并確保VoLTE語(yǔ)音通話質(zhì)量清晰，正常進(jìn)行微信語(yǔ)音、上傳現(xiàn)場(chǎng)視頻等業(yè)務(wù)（見(jiàn)圖5）。

圖5 基于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的“Ka+2G/4G基站”業(yè)務(wù)場(chǎng)景

三、應(yīng)用效果

1.Ka衛(wèi)星終端與地面通信業(yè)務(wù)的融合測(cè)試

依托我國(guó)首個(gè)自主可控的Ka寬帶衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，中國(guó)衛(wèi)通協(xié)同中國(guó)移動(dòng)XZ公司先后開(kāi)展了“Ka+WiFi”、“Ka+微基站”和“Ka+2G/4G基站”三種業(yè)務(wù)場(chǎng)景的融合調(diào)測(cè)。其中 ：“Ka+WiFi”場(chǎng)景中，在無(wú)線路由覆蓋范圍內(nèi)，均能夠成功接入互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行各種業(yè)務(wù)應(yīng)用（微信、網(wǎng)頁(yè)、視頻等），并支持VoIP語(yǔ)音通話；在“Ka+微基站”場(chǎng)景，用戶可通過(guò)手機(jī)加入微基站網(wǎng)絡(luò)，并正常進(jìn)行通話和上網(wǎng)，速率可達(dá)44M（bit/s）/8M（bit/s）；在“Ka+2G/4G基站”場(chǎng)景中，4G基站的下行速率可達(dá)60Mbit/s、上行速率可達(dá)8Mbit/s，支持寬帶互聯(lián)網(wǎng)和VoLTE等服務(wù)。圖6、7是融合測(cè)試的總體情況。

圖6 Ka衛(wèi)星終端與地面通信業(yè)務(wù)的融合測(cè)試結(jié)果1

圖7 Ka衛(wèi)星終端與地面通信業(yè)務(wù)的融合測(cè)試結(jié)果2

2.率先開(kāi)通全國(guó)首臺(tái)Ka動(dòng)中通應(yīng)急通信車(chē)，保障政府行業(yè)客戶應(yīng)急通信需要

對(duì)于政府行業(yè)客戶的應(yīng)急通信需求，中國(guó)衛(wèi)通和中國(guó)移動(dòng)XZ公司共同開(kāi)展了針對(duì)性的分析，基于Ka寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，于2018年7月率先開(kāi)通了全國(guó)首臺(tái)Ka動(dòng)中通應(yīng)急通信車(chē)。采用了完全國(guó)產(chǎn)化的車(chē)載動(dòng)中通衛(wèi)星天線，能夠?qū)崿F(xiàn)靜止和運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的自動(dòng)對(duì)星并全時(shí)跟蹤；實(shí)際測(cè)試中，Ka動(dòng)中通下載速率61.8Mbit/s、上傳速率7.9Mbit/s；車(chē)輛在靜止和行駛過(guò)程中，能夠通過(guò)寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)承載語(yǔ)音通話、WiFi上網(wǎng)、4G數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運(yùn)行。2018年10月，為滿足江達(dá)縣“金沙江堰塞湖”搶險(xiǎn)指揮部和群眾安置點(diǎn)的通信需求，中國(guó)移動(dòng)XZ公司緊急調(diào)派Ka衛(wèi)星動(dòng)中通應(yīng)急通信車(chē)，現(xiàn)場(chǎng)保障搶險(xiǎn)指揮的通信網(wǎng)絡(luò)暢通，標(biāo)志著全國(guó)首臺(tái)Ka衛(wèi)星應(yīng)急通信車(chē)正式應(yīng)用到通信保障的實(shí)戰(zhàn)工作；同時(shí)，也利用車(chē)載“Ka+4G基站”為新聞媒體在現(xiàn)場(chǎng)提供4G網(wǎng)絡(luò)直播的服務(wù)。

四、推廣建議

Ka衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)具有覆蓋廣、容量大、成本低、抗災(zāi)強(qiáng)和部署快等優(yōu)勢(shì)。在地面通信網(wǎng)絡(luò)未達(dá)或者遭到不可抗力破壞難以短時(shí)間修復(fù)的場(chǎng)景中，以及人員聚集型大型活動(dòng)中，通過(guò)Ka動(dòng)中通應(yīng)急通信車(chē)承載2G/4G基站中繼傳輸、微基站、高質(zhì)量話音、數(shù)據(jù)等綜合業(yè)務(wù)有著不可替代的優(yōu)勢(shì)，能夠有效保障政府行業(yè)客戶應(yīng)急通信需要。

基于Ka衛(wèi)星寬帶通信網(wǎng)絡(luò)，能夠與地面通信網(wǎng)絡(luò)相互補(bǔ)充，進(jìn)一步解決XZ地區(qū)通信盲點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋難題，后續(xù)可應(yīng)用在政府行業(yè)客戶的維穩(wěn)任務(wù)、應(yīng)急保障等工作上，滿足全域覆蓋、全時(shí)通信的要求。