卫星通信在电力应急保障中的应用

2015-05-30叶潇崔力民张振杰

中国新通信 2015年15期

叶潇崔力民张振杰

【摘要】卫星通信在遇到突发事件时能够保持通信联络畅通，对提升电力应急保障能力至关重要。本文介绍了卫星通信的特点，阐述了卫星应急通信的系统组网及应用，并结合新疆电力通信网实际情况对业务应用进行介绍，最后对应急卫星通信的发展前景做出简要说明。

【关键词】卫星通信应急保障系统组网业务应用

一、引言

电力是直接关系国计民生的重要基础行业，电力通信网承载着电网调度自动化、市场化运营、信息化管理等多种重要业务，对电网发展有着重要作用。随着地球环境变化和电网规模扩大，遇到突发情况如地震、冰冻、洪涝等重大自然灾害时，电力设施、通信网络往往遭受到严重破坏甚至毁坏，致使电力生产瘫痪。这时需要建立一种应急通信平台，实时传递现场信息，为后方指挥调度提供安全、可靠、准确的通信保障，从而快速恢复电力生产业务，保证生活、生产上用电。

卫星通信对外部环境依赖性小，具有覆盖面积广、通信距离远、部署机动灵活、不易受地质灾害影响等特点，特别适合于应急、救援通信，成为电力系统应急保障的首要选择。

二、应急卫星通信系统

卫星通信是以人造地球卫星为中继站，使地球上各个通信站之间实现通信，可实现点对点、点对多点（星状网）、多点对多点（网状网）通信。

针对应急事件的突发性、影响程度不确定性等情况，卫星通信由于自身特点，作为应急保障使用在消除通信孤岛方面有着重要的作用。

（1）系统结构灵活，反应迅速。仅需通过卫星建立链路，即可在覆盖区实现任意两点间通信，且满足各种装载平台（船载、车载、单兵背负）的快速部署，自身保障能力强。

（2）独立成网，稳定可靠。卫星通信传输环节少，能在各种恶劣环境下高效运行工作，获得高质量的通信信号。

（3）支持多种业务传输，包括话音、数据、图像等，滿足指挥调度、数据及视频采集、信息发布等各环节的需求。

根据应急通信的特点，一套完备的卫星应急通信系统应具有语音通信、数据通信、图像通信、图像采编及显示、电视会议、网络监控与管理等功能，图1为典型的卫星应急通信系统示意图。

在图1中，系统由一个地面站（主站）、一辆静中通、二辆动中通、两套便携站（包括单兵系统）、一辆指挥车组成。通过卫星链路传输平台，可快速实现现场灾情的应急保障，系统主要实现功能如下：（1）应急通信指挥车是一个功能完备的移动指挥中心，能够实现通信保障、指挥调度，图像采集传输等功能，在紧急突发事件现场保障通信指挥任务。（2）小型应急通信车应用于突发事件的应急处理、重大活动的通信保障、施工现场的通信支持。（3）便携站与单兵背负系统之间可实现单向视频、双向语音传输。单兵图传、数字集群等多种通信手段优势互补，使得以通信车为现场指挥中心的有效通信覆盖面积大幅增加。（4）采用动中通卫星通信天线，满足车辆无论在行驶中还是到达应急现场的任何时刻都能保持与后方指挥中心的通信畅通。（5）采用基于卫星通信的视频会议系统，通信车随时随地都可以和前方、后方建立视频会议，便于即时指挥。（6）基于北斗导航、定位、短报文功能的人员、车辆定位跟踪监控系统，使指挥人员随时掌握动态车辆位置和抢险人员分布情况。

目前普遍采用的VSAT卫星通信系统由主站、小站和卫星组成，主站使用大型天线，常用的Ku波段天线直径为1.2-8m，小站如便携站天线直径为0.3-2.4m。VSAT系统可以支持星状、网状等灵活组网，支持点对点或点对多点的通信功能，能够实现语音、视频、数据的双向传输。

三、应急通信在新疆电力中的应用

3.1 新疆电力应急通信组网需求

随着电网的发展，新疆电力通信网承载的业务逐年增多，目前已形成南、北疆分地域组网，卫星通信作为电力通信网的一部分，在新疆特殊的环境下，应急组网有着特别的需求：

（1）应急反应速度快。新疆地域辽阔，疆内各变电站通信站多处于戈壁或是自然环恶劣的地理位置，且相距较远，一旦发生严重的自然灾害（比如暴风雪、狂风沙等），有线电力通信网络中断或通信设备损害，灾区在一定程度上属于孤城的状态。所以建立快速的应急反应系统，在最短的时间对现场信息的实时采集、发送、反馈给指挥中心，将损失降到最低。（2）组网规模大，系统兼容性好。新疆地广人稀，为满足覆盖公司本部、13个地州及全疆各县级供电公司的应急需求，一次性建成应急网络不仅成本高，而且对运维人员要求高，难以实现。所以采取分阶段建设，优先对城区、重点区域进行覆盖，满足应急需求；后期系统扩容需考虑设备的兼容性和系统的统一管理，保证在现有网络基础上易于升级改造，做到维护简单，节约成本。（3）应急保障可靠性高。新疆地处高纬度，远离海洋，气温变化大，特别是冬、夏的极端天气不断地考验着新疆电力通信网的承载能力，对通信设备在恶劣天气下的可靠工作要求高。

3.2 应急通信业务应用

目前，新疆电力应急通信已完成主站系统建设，并配置1辆静中通通信车和2套便携站，通过亚洲四号卫星建立通道，链路租用带宽为2Mb/s、上下行共享。实际业务应用如下：（1）电话业务。车载站与便携站均配备有IAD设备，该设备提供了4个FXO接口以及4个FXS接口，可以通过交换机-FXO-FXS-电话机的方式进行用户线路的延伸，将远端应急现场的话机连接到公司总部行政交换机。在图2中，将车载站上电话机连接到其IAD设备的FXS口，并将便携站的IAD设备FXO用电缆连接本部大楼的行政交换机音频配线架上，并对两站的IAD设备做相应的配置，使相应的FXO、FXS之间一一对应（热线模式），这样相当与将远端电话直接接入了公司的电话交换机，可以直拨系统内电话，其原理类似于通过PCM设备所做的调度电话远程接入。（2）数据业务。将便携站的交换机和路由器通过网线与大楼内的楼层交换机进行连接，当两站之间建立起卫星信道后，车载站的数据终端通过主站交换机和路由器等设备接入公司的信息内网。同时，管理人员需要对车载站的数据网络地址进行统一规划，针对卫星网络与公司内网数据通信需要进行隔离，需在无线机房相应的路由器侧增加保密设备即可接入公司内网。（3）电视会议业务。车载站、卫星主站均需配置高清晰的H.323的视频会议终端和摄像头、MIC等设备，在IP网络连接已经建立的条件下，可以与其他H.323标准的MCU或视频会议终端建立连接，举行电视会议。在公司的应急指挥中心内配置相应的H.323 MCU和视频会议终端设备，即可实现与应急现场的视频会议通信。

3.3现有系统存在的问题及解决方案

新疆电力应急通信系统租用2M卫星链路，上、下行分配带宽各为1M，车载站采用的视频会议终端为Polytom 550，受于设备性能和带宽限制，车载系统与主站之间只能传输1路图像，远不能满足应急需求。鉴于后期扩容要求同时传输多路图像，解决方案有三种：

（1）方案一：增加前端图像合成设备

①方案优点：能将多路图像合成到一个画面中，在指挥中心大屏上可以同时显现。②方案缺点：图像解调只能是多路图像在一个画面中，不能够分离出单路图像。

（2）方案二：增加视频会议终端数量

①方案优点：在保证卫星上行带宽够用的情况下，增加视频会议终端数量，可以独立的将视频画面回传至主站。②方案缺点：增加视频会议终端需要增加相应配套的设备，如视频切换矩阵等。

（3）方案三：替换现有视频会议终端，改用多路视频编解码服务器，这样主站也需要配套更换设备。

（4）方案比较：为了全方位、多方面了解現场灾情，现场应急保障配置需要多个不同的信号源接入，方案三替换现有设备，后期接入与原系统设备不兼容，维护成本较高，不建议采用；方案一只需增加合成设备，对现有车载系统改造影响小，且投资成本低，能够满足基本需求，建议选择；但在考虑到成本资金充裕、扩容升级简单方便的情况下建议选择方案二。

四、结束语

卫星通信具有组网灵活快捷、无缝隙覆盖能力强、对距离不敏感等特点，其在抵抗地震、洪水等自然灾害方面比光缆、微波等具有更高的可靠性；未来随着电力通信业务需求增大，基于卫星通信宽带化、与其他通信网络（如信息内网、互联网）互联互通，实现业务综合化、接入手段多元化，建立多模式的通信保障指挥系统成为发展趋势。