浅谈卫星通信及其在应急通信中的应用

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  [摘 要]本文从卫星通信的定义及优势出发,在分析了卫星应急通信技术特点的基础上,论述了建设卫星应急通信系统的必要性和建设原则,并通过实例描述了某卫星应急通信系统的组成和主要功能。
  [关键词]应急通信 卫星通信
  中图分类号:F366.8 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)28-0297-01
  地震、洪水、冰雪等自然灾害发生时的共同特点是都对交通、电力、通信广播、水利等社会基础设施造成严重的损毁,致使受灾地区对外通信、交通、电力中断,外部无法了解灾区的实际情况,从而无法组织有效的救援;受灾地区无法对外报告受灾情况,无法得到与灾情处置、次生灾害预防等相关的指令和信息,从而无法组织迅速有效的自救行动。
  卫星通信具有覆盖区域大,通信距离远,通信成本与通信距离无关;不易受陆地灾害的影响,可靠性高;通信机动灵活,不受地理条件限制;频带宽,通信容量大,适应多种通信业务等优点,能够快速地在地面传输手段无法满足的地点之间建立通信,在应急通信中得到了广泛的应用。
  一、卫星通信的定义及优势
  卫星通信简单地说就是地球上(包括地面和低层大气中)的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成,其特点是:通信范围大;只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内,从任何两点之间都可进行通信;不易受陆地灾害的影响,可靠性高;开通电路迅速,只要设置地球站电路即可开通;同时可在多处接收,能经济地实现广播、多址通信;电路设置非常灵活,可随时分散过于集中的话务量;同一信道可用于不同方向或不同区间多址联接,实际覆盖范围非常广泛,其在进行数据信息以及信号等有效传播时可以完全不受实际的地面条件的具体限制,而且卫星通信系统能够在全国的范围内实现通信网络的快速构建。
  这样下来,相较于一般的地面信息网络来说,卫星通信系统具备着更加强大的性能优势。与此同时,不论是在日常的应用过程中还是在发生灾害事故后的应急救援过程中,卫星都能够充分实现与相应的地面网络的无缝式连接,如此一来就能够很好地为企业以及政府提供优良的移动中断服务以及相应的地面网络备份服务,这就会从根本上解决地面网络经常会出现的不能够被很好地覆盖到的盲点地区问题,使得整个通信网络系统能够提升到更高安全性能以及更高稳定性的水平,从而形成了一个完整合理的天地合一的现代化通信网络。
  二、卫星应急通信建设的必要性
  由于卫星通信具有不受时间、地点、环境等多种因素的限制,开通时间短、传输距离远、通信容量较大、网络部署快、组网方式灵活、便于实现多址联接、通信成本与通信距离无关等诸多优点,可以实现图像、话音和数据的实时双向传输,因此卫星通信已成为应急通信的重要通信手段,在应急通信中具有至关重要的作用:当灾害发生、常规地面通信遭到严重破坏,受灾地区急需上报灾情、外部急需了解灾区情况时,卫星应急通信系统将能够确保关键信息的传输,使上级能够根据灾情进行有效的指挥,从而拯救更多的生命和财产。
  因此,为了保证在出现严重灾害、常规通信遭到严重破坏时通信和指挥的畅通,建设以卫星通信为主的应急通信系统已刻不容缓。
  三、卫星应急通信系统的建设原则和组成
  根据应急通信的特点,一个完备的卫星应急通信系统应具有话音通信、数据通信、图像通信、图像采编及显示、电视会议、网络监控和管理、GPS和地理信息显示等功能,配置多种通信手段,可满足多种场合、不同状态的应用需求。对卫星应急通信系统的要求可以归纳为以下几点:机动灵活、快速反应、稳定可靠、通信手段多样、独立成网。
  根据这些要求,卫星应急通信系统的建设应遵循“政府主导、多位一体;总体设计、分步实施;应急通信为主、平战结合;灵活配置、多种通信手段融合;独立成网、互联互通”的建设原则。在具体实施时,卫星通信系统应向体制多样化、传输宽带化、管理简易化方向发展,卫星端站向体积小型化、质量轻型化、业务综合化、接入手段多元化、操作使用智能化的方向发展。
  根据上述卫星应急通信系统的要求和建设原则,卫星应急通信系统多采用TDMA、TDM/SCPC/DAMA或DVB/SCPC/TDMA等通信体制,可灵活地组成星状网、网状网或树状网,实现点对点或点对多点的卫星通信。
  如图1所示为某部局采用的卫星应急通信系统拓朴图。该系统采用DVB/SCPC/DAMA通信体制,既可由部局网管中心授权,各总队分中心站自行管理监控所辖区域内的车载站和便携站,也可部局网管中心直接管理控制指挥灾害救援现场所有的固定站和移动卫星站,单跳直连,动态组网。
  卫星应急通信指挥系统一般主要由以下几部分组成:卫星通信分系统、图像采集传输及显示分系统、安全加密分系统、网络及计算机分系统、音视频分系统、无线通信分系统、设备监控管理分系统、辅助设备分系统、供电分系统等组成。
  四、卫星应急通信系统实例
  航天恒星空间技术应用有限公司既是国内专业的卫星天线生产厂家,为用户提供固定站、静中通、动中通和便携站,也是专业的卫星通信集成厂家,为用户提供完整的卫星通信系统解决方案。
  如图2所示为航天恒星空间技术应用有限公司为某单位设计建设的卫星应急通信系统,该系统由一个地面站、一辆静中通、三辆动中通、二个便携站和三辆指挥车组成。
  系统采用TDM/SCPC/TDMA通信体制,系统工作可灵活配置,可以支持星状、网状等灵活组网,以实现点对点、点对多点、多点对多点的通信功能,实现语音、视频、数据的双向传输。中心站出境速率为7Mbps,入境速率为6Mbps,总带宽为13Mbps;动中通、静中通、便携站等机动站的发射业务速率为1Mbps,接收业务速率为7Mbps。该系统主要功能如下:
  地面中心站与动中通通信车、卫星便携站、静中通通信车、通信指挥车之间能够实现实时的视频传输;
  动中通通信车、卫星便携站、静中通通信车、通信指挥车之间可热线通话,通过地面中心站可接入地方电话网;
  动中通通信车、卫星便携站、静中通通信车、通信指挥车之间可进行数据业务传输,通过卫星地面站可访问Internet网或专网;
  动中通通信车与通信指挥车之间通过无线网桥能够实现语音、视频、数据双向传输;
  便携站与单兵背负之间可实现单向视频、双向语音传输。
  结束语
  在应急救援中普及应用卫星技术是非常有益于我国的灾害事故处理的,卫星通信系统能够充分实现信息的及时共享以及应急机制的有效构建,从而在很大程度上取得救援速度的加快以及灾难损失的最大化降低。
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