卫星通信综合平台解决方案

航天物联网技术有限公司

张澍裕 赵学东 董 皓 艾 东

我国是灾害多发频发的国家，根据联合国公布的数字，全球近年来发生的54起严重灾害事故中，有8起发生在我国，约占全球的15%。根据国内各职能部门数据统计，仅2017年我国就发生各类生产安全事故5.3万起、死亡人数达3.8万人，发生有影响的各类地震810次，森林火灾3000余起，草原火灾50余起，受害草原面积3万公顷。此外，各类洪涝、雪灾、泥石流等自然灾害共造成全国1.4亿人次受灾，881人死亡，98人失踪。这些灾害造成的损失巨大，对我国的应急管理水平提出了严峻的考验。

2018年，国家应急管理部组建，标志着我国形成了统一指挥、专常兼备、反应灵敏、上下联动、平战结合的中国特色应急管理体制，同时也意味着我国的应急管理工作进入新阶段。为提高我国防范特大安全风险、防灾减灾救灾的能力，应急管理部对安监、消防、民政、国土、水利等应急领域相关部门的职责进行了整合，加强了各部门之间的集体协作。这些部门拥有各自独立的管理体系及应急设备资源，为使这些设备资源形成“1+1＞2”的效果，迫切需要建设一个可以融合所有设备资源的综合管理平台。

航天物联网技术有限公司（以下简称“物联网公司”）成立于2017年10月，其前身是中国航天电子技术研究院下属物联网技术应用研究院，主要致力于民用智慧化应用和军队信息化提升，为客户提供面向通信系统研制、网络融合开发、智能总体集成、物联网应用的全面解决方案。物联网公司对其应急管理部进行重新整合，融合了原部门多种体制和品牌的通信设备，整合卫星频率资源，建成功能齐备、统管统控的卫星通信综合平台。

一、系统篇

物联网公司应急管理部现存的主要系统是使用卫星通信地球站（VSAT）搭建的卫星应急通信系统和天通卫星应急通信系统，两大系统相互独立，物联网公司通过对双方系统进行融合改造，搭建了统一的卫星通信综合平台，将2个网络进行融合，使得双方的网络设备互联互通。

VSAT卫星应急通信系统设置了具有自主知识产权的网控中心，利用TDM/ALOHA网管设备，构建了统一的星状网管网络。该系统是对原有系统的升级改造，实现了国产新增设备与原有Comtech设备的融合互通、建新利旧。

应急管理部建设了统一接入服务系统，通过信关站，构建了天通卫星应急通信系统，并连接工业和信息化部应急通信保障中心的各类业务和服务。

卫星通信综合平台将分离的VSAT卫星应急通信系统、天通卫星应急通信系统、对讲系统和视频会议系统融合为一体，实现业务综合和管理综合，完成应急通信资源的统一管理和统一调度。综合平台业务呈现示意图如图1所示。

图1 综合平台业务呈现示意图

VSAT卫星应急通信系统包括中心站、备份中心站及各类远端站。在应急管理部配置一级网管，作为全网控制中心；改造安全生产应急救援指挥中心卫星站，配置二级网管；改造中国地震应急搜救中心等单位的各类远端站，配置三级网管；分级控制调制解调器等设备，实现全网统一管理。

VSAT网管系统支持分级管理架构，具有全网状态管理、卫星资源管理、IP数据接入、卫星通信站网上注册备案、设备远程监控、链路管理、功率自动控制、拓扑管理、设备运行状态分析、组网管理、载波监视功能、远端站点名、卫星资源预约申请等功能，高效管理视频会议系统、对讲系统、现场通信系统等业务传输工作。

天通系统包括统一接入服务系统及多种移动终端，支持语音、短信、视频、IP数据功能，支持天通应急通信专用号段和移动4G网络；其部署在应急管理部中心站的统一接入服务系统，通过20M专线与天通信关站直连，向卫星通信综合平台提供服务访问接口，实现天通终端管理服务、天通位置信息服务、天通短信功能、天通救援信息服务、天通统一权限管理服务和服务综合管理等功能。应急管理部的统一接入服务系统通过8Mbit/s专线连接工信部应急通信保障中心，接入其各类业务和服务。

卫星通信综合平台包括平台软件、卫星语音交换主机、卫星媒体处理中心、卫星视频融合中心。该平台采用“集中部署、分级使用”的网络架构设计，实现对VSAT卫星应急通信系统、天通卫星应急通信系统、对讲系统和视频会议系统的管理综合业务的融合，具有卫星通信装备管理、统一位置信息、应急信息发布、现场信息采集、在线会商、卫星通信调度、系统管理等功能，同时为应急管理部的其他业务应用提供数据及开发接口。

二、技术篇

卫星通信综合平台融合VSAT卫星应急通信网管系统功能、天通卫星应急通信系统功能、对讲系统和视频会议系统功能，实现统一权限管理和控制。卫星通信综合平台整体采用B/S架构，分为数据采集层、数据持久层、核心服务层、应用系统层，并对外提供访问接口，使用安全管理服务保证该平台的数据安全。卫星通信综合平台的总体架构图如图2所示。

图2 卫星通信综合平台总体架构图

核心服务层作为卫星通信综合平台的关键组成部分，采用微服务架构风格设计，结合业务维度和技术维度对卫星通信综合平台的功能进行服务拆分，使整个平台成为一个松耦合服务的架构，进而实现平台功能升级的快速研发和部署维护。核心服务层主要包括WEB服务、服务治理、鉴权服务、GIS服务、网关、接口服务、日志服务、报表服务、音频服务、视频服务、文件服务、统一消息服务。

（1）卫星通信综合WEB服务采用SpringBoot服务端技术和React前端技术实现前后端分离设计，降低前后端的耦合度，提高系统的稳定性和可维护性。通过SpringBoot技术减少代码工作量，实现服务端功能快速迭代开发。

（2）卫星通信综合平台通过Eureka组件和SpringSecurity组件实现服务治理与鉴权服务，提高系统的安全性。

（3）卫星通信综合平台通过自搭建的自定义离线地图，实现平台的GIS服务，支持实时指挥调度、装备定位、协同标绘等重要功能。

（4）卫星通信综合平台通过搭建视频流服务器，实现了音、视频服务在线会商，现场信息实时采集，指挥站与救灾前线实时双向对话。

用户使用的应用系统层包括卫星通信装备管理、统一位置信息管理、应急信息发布、现场信息采集、在线会商、卫星资源动态管控、综合态势分析、系统管理、卫星通信调度九大应用，应用系统层由利用核心服务层所提供的基础服务功能组合而成。

除此之外，卫星通信综合平台使用OAUTH2标准进行平台访问安全认证与授权功能，并且对外使用RESTfulAPI和Websocket方式提供数据访问和能力输出，便于向上层平台同步系统数据，向第三方系统提供对接能力。

三、应用篇

卫星通信综合平台使得卫星网络接入应急管理部指挥信息网，为大型灾害事故的应急救援提供了有力保障。与地面网通信相比，卫星通信网络的长处在于可以抵抗更加严重的灾害。当地面基站、光纤网络遭到灾害的破坏时，地面通信网络可能会陷入瘫痪，但是卫星网络仍然可以正常运行。

该平台具有以下优势：一是连接应急救援队固定站，使事故发生时总指挥可以与事故当地直接沟通，信息不再需要经过层层上报，信息损耗减少，决策层可以根据一线消息做出正确决定；二是连接了车载站，使得决策层的信息获取途径得到了极大扩展，不再局限于事故当地救援队的会议室中；三是连接了固定电话，为视频会商提供了第二重保障；四是连接了救援手台，进一步扩大了信息半径，使得信息可以从车辆到不了的危险地带直接传回指挥中心。

当某地出现灾情时，当地应急管理部可以在卫星通信综合平台中上报灾情事件并注明受灾范围。上报信息会实时显示在该平台的GIS界面上并不断闪烁，提醒指挥人员进行处理。通过点击灾情图标，如图3所示，指挥中心可以查看灾情地点及受灾范围内全部可用的救援站，然后根据情况选取需要的救援站进行视频或者语音会议，即可直观看到灾害影响范围及周边的应急地球站。这种可视化的方式为指挥人员开展救援决策提供了便利。

图3 上报的紧急事件

使用此平台，指挥部可以直接使相关站点建立链接，并以自身为中继点，通过卫星通信服务使这些地区的天通设备与卫通设备直接联系。已经链接的站点之间用蓝色线条显示，如图4所示。GIS地图两端以可视化的形式展示站点信息、卫星频谱、频谱状态、数据总览、入网状态和实时信息。

指挥部也可以主动建立视频会商。指挥人员可以指定多个不同类型的站点进入会议，参与救援会商。目前卫星通信综合平台已经通过初验，交付用户投入试运行。2019年冬天，全国发生多次灾害事件，包括矿井渗水、爆炸及火灾等，物联网公司研发的卫星通信综合平台提供的在线会商能力在这种情况下经受住了考验，在各次救援工作中其提供的视频质量稳定，声音清晰，表现良好，得到用户的一致好评。图5即为某次事故发生后应急管理部指挥中心的各位领导通过卫星网络同前方车载站紧急连线，部署救灾工作。

通过此平台，应急管理部建立了地面网络与卫星网络互为主备的抢险救灾指挥系统，丰富 了面对灾情时的指挥手段，强化了第一时间获取事故呈现第一手信息的能力，提升了面对灾情的抗风险能力。

图4 围绕灾区建立链接协同工作的3个站点

图5 某次救援活动实测图

四、结束语

卫星通信综合平台具有快速反应、统一应急、联合行动、远程可视化等优势，可提高政府及各行业部门对公共服务和公共安全领域紧急、突发事件的快速响应和抗风险能力，尤其是在抗震救灾、安全生产、应急救援、指挥调度等场合下，可在跨地区、跨部门、跨警种的统一指挥、协同行动方面发挥重要作用。目前，该平台还存在可靠性和环境适应性需要进一步与用户需求深度融合，需要进行大量试验验证等问题，未来可尝试应用于公安、边防、军用等领域。