卫星通信应急通信系统的搭建范文

【摘要】针对自然灾害发生时造成的常规通讯中断问题，构建一套应急通信系统。该系统依托卫星通信系统，实现灾难现场的视频画面实时传送至防汛抗旱指挥部，并实现双向的视频会商功能，满足在自然灾害导致地面通讯设施中断的情况下，使用卫星通信设备及时传递灾情信息，使指挥中心能够最短时间内掌握现场情况，及时做出防汛抢险决策。

【关键词】应急通信；卫星通信；视频会议

1背景

广西壮族自治区地处亚热带中南部，气候属亚热带季风型，地貌类型复杂，地质情况不稳，山区与河网紧密交错，常受自然灾害影响，特别是暴雨、旱涝、滑坡、泥石流等灾害尤为突出，在未来很长一段时间内还将面临各类突发自然灾害所带来的严峻考验。自然灾害发生的共同特点都是会对公路、铁路、桥梁、电力、通信广播、水利等各类社会生活基础设施造成严重损毁，致使受灾地区的电力中断、常规通信中断。一旦通信瘫痪，灾区与外界失去联络，外界难以及时了解灾区的受灾情况和人员伤亡情况，难以做出及时正确的判断、决策。救灾人员、物资无法及时送达，救灾抢险措施不能及时传达落实到基层，严重影响指挥和组织抢险救灾工作，给救援工作带来极大困难。

2解决方案

针对上述问题，提出以下应急通信系统思路：依托卫星通信系统，实现在应急救灾情况下将受灾现场的视频画面，实时通过卫星传送至自治区防汛抗旱指挥部，并实现双向的视频会商功能，满足在自然灾害导致地面通讯设施中断的情况下，使用卫星通信设备及时传递灾情信息，使指挥中心能够最短时间内掌握现场情况，及时做出防汛抢险决策。实现与地面有线网络互联互通，保证各级各类通信平台之间的网络通信畅通，同时还能满足话音、数据、视频、图像等业务的实时传输。为保障应急卫星通信网络畅通，本系统拟采用交通运输通信信息集团有限公司卫星地面站、亚太Ⅵ号卫星通信资源、电信级地面广电网络专线以及第四代海事卫星通信资源，采用多种通信链路适应各种应急场景。

2.1系统工作的关键技术

应急通信服务系统由于其具体应用功能的需求，需要具备一定的特殊性质，即能够在突发事件发生之前，时刻满足对自身相关情况实时监控，实时热备，可随时启动。同时，还应具备满足紧急突发事件或灾后救援工作中所有现场指挥-2-工作具有大量不确定因素需要灵活调整的通信需求。所以，在通信系统的具体应用过程中，所采用的通信技术，应针对具体的处理工作性质进行分析设计，而从整体上说，所采用的关键技术应具有应用时提高宽带利用率、平日降低工作功率和损耗、有效节省昂贵的卫星资源等基本特征。典型的卫星应急通信系统主要包括上下行射频设备、天线、以及调制解调器等[1]，而在系统的工作过程中，最为关键的应用技术主要有调制解调与编码技术以及带宽动态分配技术等。

2.2带宽动态分配技术

带宽动态分配技术是一种能够最大限度减少卫星资源利用的方法。在卫星应急通信系统中，应急指挥中心站与远端站之间的网管通道，通常存在带内与带外两种形式，带内信道主要是指相关网管信息的具体业务传输信道；而带外信道则主要是指独立于业务传输信道以外的网管信息通信传输信道。带宽动态分配技术则通常采用独立的网管信道方式，这是由于在带内传输过程中，网管信息可以在远端站与中心站之间，实现与卫星的一跳可达。另外，与传统的静态分配带宽相比，动态分配技术运行的频率要求相对较小，可以有效节省约60%左右的带宽。本方案地面站将使用带宽动态分配技术，在后台网关系统中为本项目配置相应带宽分配设置，保障在系统在多点通信时的通信质量。

2.3与地面网络充分融合

本技术方案中，通过建立陆地广电网络专线建立指挥中心与卫星地面站的固网专线连接，作为卫星通信组网的链路备份。便携卫星设备通过卫星与地面站建立连接后，可以选择直接与其他其他便携站建立连接，也可以通过地面广电网络专线与指挥中心内网直接路由连接。（与卫星通信相比，地面广电网络的应用可以有效规避误码率高、传输带宽受限以及传输时延长等不良的工作状况。）

3系统功能

本系统主要由如下4个子系统组成：（1）单兵无线图传系统；（2）移动视频会商系统；（3）便携式主用卫星通信系统；（4）便携式备用卫星通信系统。

3.1单兵无线图传系统

单兵无线图传系统为山洪灾害现场与前方临时由应急通信指挥车组成的指挥中心间提供远距离、高质量、高速率无线通信保障，实现视频、语音、数据等宽带多媒体业务的实时、同步传输。系统架构如图1所示。无线图传接收机依托KU-BAND卫星通信系统，稳定可靠地接入自治区防汛抗旱指挥部视频会议系统，结合移动视频会商系统和卫星链路将前端音视频清晰流畅地传回指挥中心。单兵图传系统采用基于H.264Highlevel广播级高清编解码方式，可在无线专用链路上传输高清1080p/1080i画质图像。单兵前端设备采用军用单兵背架，负着性好，在人体快速移动时不影响人体其它肢体动作。发射机外壳为防雨结构设计，具有能在雨天工作的特性；单兵设备在电磁环境恶劣的情况下使用，可具备200MHz的频率范围可调功能，以便于有效地避开干扰频点。单兵传输系统下传语音采用数字调制模块，调制方式选用先进的GFSK，数字化、集成度高，方便使用，声音清晰度高，可根据现场噪声强度调节拾音灵敏度，语音具备加密功能，接收机端可实现语音操作功能，不同的应用环境选取不同的分组方式，可实现单播、组播、群呼。单兵高清图像传输系统还具备接口扩展性良好的特点，可以实现与高清图传设备的连接，同时还可接入卫星视频终端系统实现更远距离的接力传输；还可内置GPS模块，可实时将现场单兵所处地理位置传输到监控中心，结合指挥中心GIS系统在地图上实时显示地理坐标。单兵系统进入突发事件现场时，可将高清音视频实时传输至接收箱上，同时可以接入便携式主、备用应急卫星通信系统及视频会商系统和后端指挥中心现双向语音对讲。

3.2移动视频会商系统

移动视频会商系统可实现抗旱防汛现场与指挥中心通过视频会议系统进行视频会商，允许不同速率的会议终端加入会议，支持图像、语音接入，用于在应急情况下的野外场景中与单兵无线图传系统和卫星通信系统结合实现视频会商、机动指挥及移动办公等功能，构建成小型指挥中心。移动视频会商系统设备对会议终端模块、音频模块、视频模块、高清屏幕、全向麦克风、20倍光学变焦镜头及操控PC等进行高度集成，采用拉杆式防护箱作为载体，以便携易用，终端如图2所示。满足远程会议、可视会商、应急指挥等各类音视频回传，并无缝接入用户原有的视频会商系统。视频终端的主要功能是：完成视频信号的采集、编辑处理及显示输出、音频信号的采集、编辑处理及输出、视频音频数字信号的压缩编码和解码，最后将符合国际标准的压缩码流经线路接口送到信道，或从信道上将标准压缩码流经线路接口送到终端中。此外，终端还要形成通信的各种控制信息：同步控制和指示信号、远端摄像机的控制协议、定义帧结构、呼叫规程及多个终端的呼叫规程、加密标准、传送密钥及密钥的管理标准等。

3.3便携式主用卫星通信系统

便携式主用卫星通信系统，采用基于OCMA技术的星状网通信方式。通过山洪灾害现场与便携式卫星终端，借由同步轨道卫星转发器（KU-BAND），经过卫星地面站可为山洪灾害现场和防汛抗旱应急指挥部提供实现1080P高清音、视频通讯的卫星通信传输链路。本系统还通过地面广电网络2M专线链路连接至指挥中心，充分保障便携式卫星通信系统通信服务高效稳定使用。KU卫星接收天线如图3所示。

3.4便携式主用卫星通信系统

考虑到便携式主用卫星通信系统设备在应急保障过程中有突发故障的可能，同时由于KU频段频率特性，在极端天气条件下有可能因为过大的雨衰导致在某些时间不能够成功建立通信链路。本系统设计备用1套采用对雨衰不敏感且可采用内置电池供电的的L波段的海事卫星BGAN设备，设备如图4所示，在应急情况下可随时开通并建立最高492Kbps的应急备用通信链路，保障应急现场与后端指挥中心形成基本的音、视频数据传输链路。便携式主、备用卫星通信系统相互配合，在应急保障的前端现场构成了强健的通信系统。可保证在前端各种应急状态下均可通过KU频段VSAT系统或L频段海事卫星与地面主站传输网络汇接，实现前后端指挥平台间的互联互通。

4小结

灾情发生后，应急通信系统作为陆地常规通信的补充和延伸，具有较高的机动性、灵活性，能够快速部署，快速组网。辅以相应的卫星通信资源、陆地通信资源，后端支持保障系统，及专业的前端支持保障团队，能够迅速恢复前方关键位置的通信能力。同时，配置应急视频通信箱、单兵无线图传系统，可以使前方同时具有了双向传输语音、数据、高质量清晰图像的能力，在最短时间内将受灾现场的情况传送至市级或自治区防汛指挥中心，使各级防汛指挥部门第一时间掌握汛情信息，为防汛科学决策提供依据，及时有效地进行防灾救灾指挥，对提高抢险救灾能力具有极其重要的作用。

【参考文献】

[1]叶培建,张洪太,余后满.卫星通信技术[M].北京:北京理工大学出版社,2018.

作者：蒙柳汛 兰玉果 陈欣 单位：广西广播电视信息网络股份有限公司