卫星通信在应急通信中的应用

文 王义明

一 引言

在2008年的南方雪灾和5.12汶川大地震中，我国的应急通信保障能力受到了严峻的考验。在这两次灾害中，由于电力供应的中断和基础设施如光缆、电缆等的损坏，导致灾区的通信网络瘫痪。在灾害刚刚发生，外界最需要了解灾情同时灾区也最需要将灾情上报的关键时刻，通信系统无法发挥其应有的作用，其主要原因就是当时我国缺乏比较系统的应急通信系统的规划和建设。

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。

常用的卫星应急通信系统有以下几种：

卫星地面站：除卫星通信系统外，在地面站部署短波、超短波电台，无线集群系统及数字图传系统，可以实现在交通中断的地区其通信覆盖范围内的指挥调度和部分公众通信，覆盖范围广、容量大，但投资及系统调试难度较大，且系统固定不能移动，适合作为临时指挥部，用于应急指挥调度、抢险部队通信、部分公众通信。

应急通信车：包括动中通及静中通，应急通信车设备齐全，使用方便，机动能力强，同样可以在车内集成短波、超短波电台，无线集群系统及数字图传系统，通过卫星链路，满足车载基站覆盖范围内的通信能力。其特点是覆盖范围小、容量小、机动能力较强，可以作为车载指挥站，主要用于应急指挥调度。但当道路损毁时，其优势难以发挥，难以满足重灾区急需恢复的通信需求。

机动便携站：使用方便，机动能力强，通过卫星链路，将便携站覆盖范围内的信息如语音、图像和数据上传。其特点是覆盖范围小、容量小、机动能力强，但由于其体积和重量的限制，其功能有限，主要用于道路损毁、车载站不能到达的地方，将灾害现场的信息传递出来。

卫星电话：受终端及卫星资源限制，可使用用户少，但实现应急通信最快速便捷，适合信息报送、指令下达。

为了满足应急通信的需要，卫星应急通信系统应建设成以地面固定站为中心、以车载站及便携站为主，短波、超短波、无线集群、数字图传及卫星电话等多种通信方式互相融合的、独立的通信系统。

从2008年开始，卫星应急通信系统得到了快速的发展：公安部对各地建设的卫星通信系统进行了统一的网管设计并实施；应急办统一了卫星通信的通信体制；武警消防总队也对各地的卫星通信系统进行了统一的设计，各消防支队的卫星通信系统建设也在今年全面展开。

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：先后为河南省公安厅等10余个公安部门建设了卫星通信系统，为陕西省应急办、石嘴山应急办、大庆油田等单位建设了卫星应急通信系统。

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。

五 结束语

随着中国经济的高速发展和卫星通信技术的不断完善，卫星通信的应用特别是在应急通信方面的应用越来越广泛，越来越普及，卫星通信在应急通信系统中将发挥越来越重要的作用。加速发展以卫星通信为主的应急通信系统，可以保证在发生较为严重的灾害时信息的及时传输，进行及时的救援，有效地保障人民群众的生命财产安全。

图1 某部局采用的卫星应急通信系统拓朴图

图2 卫星应急通信系统网络拓扑图