卫星应急通信技术的研究毕业论文范文.doc

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1、卫星应急通信技术的研究作 者 指导教师 摘要 伴随着中国经济的高速发展和通信网络技术的不断发展，卫星通信的需求和应用越来越多，越来越普及，逐步成为应急和特殊通信领域的重要的通信手段之一。本文介绍了我国应急通信技术的发展过程，研究了卫星应急通信系统的结构及其工作原理，最后介绍了卫星应急通信技术在各种突发事件中的应用。关键词：卫星应急通信技术; 系统结构; 原理; 突发事件; 应用目 录引言11应急通信概述11.1应急通信的内涵11.2我国应急通信技术的发展22 卫星应急通信原理42.1卫星应急通信的概念及系统组成42.2卫星移动电话92.3卫星应急通信的特点103卫星应急通信技术在突发事件中的应

2、用103.1 卫星应急通信系统在汶川地震中的应用103.2 卫星通信在贵州电力应急通信网建设中的应用113.3卫星应急通信技术在安徽防汛中的应用133.4 宽带VSAT通信系统在交通应急指挥中的应用143.5卫星应急通信车在公共安全事件中的应用173.5 IPStar卫星宽带系统在地震中的应用194 我国卫星应急通信系统的建设与发展20结论21致谢22参考文献22引言当今社会，日益增多的大型集会类事件给现有通信系统带来极大的压力；同时，一系列的突发事件诸如地震、火灾、恐怖事件等不断地考验着政府及其相应的职能机构的工作能力、办事效率。提高政府及其主要职能机关的应变能力、反应速度越来越成为一个焦点

3、的话题。在大型集会时，数以万计的人群集中在一起，某些区域的通信设施处于饱和状态，严重的过载会使通信瘫痪直至中断；在消防案例中，建筑物被毁严重时，楼体内的通信设施基本处于瘫痪状态，而现场周围的公用通信网无法完成指挥调度的功能，同时对图像、视频的支持度也比较低；在公安办案尤其是重大恐怖事件的处理过程中，国家、地方领导需要实时的掌握案发现场的状况，这时候图像、视频监控的地位尤其突出；更有甚者，在破坏性的自然灾害面前（比如汶川、玉树大地震），基础设施包括通信设施、交通设施、电力设施等完全被毁，灾区在一定程度上属于孤城的状态，所有的现场信息都需要实时的采集、发送、反馈。在所有的这些情况下，应急通信系统是

4、至关重要的。应急通信的目标即是利用各种管理和技术手段尽快恢复通信，保证用户正常使用通信业务，实现如下目标，即应急指挥中心/联动平台与现场之间的通信畅通；及时向用户发布、调整或解除预警信息；保证国家应急平台之间的互联互通和数据交互；疏通灾害地区通信网话务，防止网络拥塞，保证用户正常使用。应急通信系统是社会发展的必然产物，随着社会经济的快速发展，预防突发事件（包括自然灾害和人为事件），及时处理各种突发事件，把突发事件带来的损失减小到最低限度，是保证政治稳定、经济持续发展的重要环节。 建立应急通信系统是一项系统性的工作。在各种通信手段中，卫星通信以其覆盖范围广，抗干扰能力强，可以在任何地点实现通信联

5、络的特点，在应急通信系统中起到重要作用。 本文主要研究卫星应急通信技术的原理及其在各种类突发事件中的应用，最后给出了我国卫星应急通信技术建设和发展的建议。1应急通信概述1.1应急通信的内涵应急通信，顾名思义，就是在原有通信系统遭到严重破坏或发生紧急情况时，为保障通信联络，采用已有的机动通信设备进行的通信，所谓紧急情况，包括抢险救灾、突发事件、重大国事活动、国内及国际通信援助、大型运动会乃至国防战备等等1。众所周知，在出现以上紧急情况或原有通信系统遭到严重破坏时，保障通信联络的重要性是不言而喻的，为此，一些有能力的国家一般都建有自己的应急通信系统，图1.1为应急通信网示意图。我国作为世界上一个重

6、要的大国，经过多年的发展，不仅建立了世界上最大和最完备的通信网络，也建立了一个完备应急通信系统和一支强有力的专业应急通信队伍。据了解，我国的这支应急通信队伍也是世界上除美联社、英国广播公司以外的第三家有能力在海外提供应急通信服务的队伍。近几年来，这支应急通信队伍在庆祝香港回归、98抗洪救灾、支援文莱和上海的APEC会议、悉尼奥运会和2002年世界杯足球赛以及今年陕西抗洪等方面都发挥了重要作用。图1.1 应急通信网示意图1.2我国应急通信技术的发展我国应急通信的发展与整个电信行业的发展，与国家应急体系的建设应该是息息相关的。目前为止，大致可以分成三个阶段，第一个阶段是1998年以前，第二个阶段是

7、1998年到2003年，第三个阶段是2003年到2008年。其中有三个标志性的事件，第一个是1998年的抗洪和信息产业部的改革。第二阶段是非典，国务院主要以制定应急预案为标准。第三个是抗地震灾害、工业和信息化部成立为标准。在1998年以前，从通信建设投资和电话普及率看，我国的通信技术还相当薄弱。“七五”期间投资只有200亿，“十五”突破了2000亿。我国对于通信的建设也是非常重视，在每年通信建设投资非常有限的情况下，对于应急通信的建设投入了大量的资金，尤其是在“八五”“九五”期间。我国的通信在应急通信装备、质量方面可以达到先进水平，另外在组织管理方面也形成了完善的应急通信管理体系。在此期间建设

8、完成了包括覆盖全国的卫星通信指挥网、移动通信交换、集群、传输在内的1000多套网络装备。形成了空中与地面结合，有线与无线结合，固定与移动相结合的比较完善的应急通信装备体系。另外，加强了移动通信保障队伍的建设，建成了以12个机动区域为主，各省应急机动通信局为辅的政治觉悟高、业务素质强、反应迅速的应急通信保障队伍，而且这支队伍也一直延续下来。在08年的抗震救灾和冰冻灾害显示出了过硬的实力。另外，在新阶段也制定了相应的管理办法和解决流程。我们在调研的过程中，一些老电信的运维人员，对于这一块都说得头头是道，这说明我国在这一阶段对于应急通信的建设、发展方面也是给予了高度的重视。 在1998年的抗洪中，我

9、国的应急通信发挥了重要的作用，受到了国家领导人的高度赞扬，成为了我国应急通信发展的里程碑。但是，1998年以后，随着我国的电信行业重组、电信业改革的不断深化，我国的电信业进入了一个快速的发展期。每年电信业投资规模保持在2000亿以上。但是，应急通信的发展，却进入了一个振荡期。我们应急通信方面出现了一系列的问题，首先在应急通信建设上，基本上处于停滞的状态。分析产生的原因，主要来源于两方面，第一个方面是政企分开以后，首先各界对于应急通信的定位问题产生了比较大的争议。并由此引申出应急通信的建设发展，应该是由政府来承担，还是由电信运营企业来承担。一方面，我们的电信应急通信主管部门，向国家申请相应的投资

10、资金比较困难，而且难以落实。另一方面，承担应急通信任务的电信运营企业，自己有独立的财务业绩考核体系，对基本不产生经济效益的应急通信建设热情不是很高，不愿意进行投资。第二个方面可能也是比较重要的原因，就是我国公用通信网发展的规模，包括速度应该是比较迅速的，特别是1998年以后，每年的投资在2千亿以上。网络的安全性、可靠性也在日益提高，在这种情况下，我们的应急通信还有没有必要进行投资，这也是各方争论的问题。从1998年到2008年，我们在应急通信方面的建设投资，基本上为零。但是，因为这一个阶段也是我们大网通信快速的发展期。因为我们的应急通信也是我们公共通信网重要的一部分，也面临着更新换代。据不完全

11、统计，到目前为止，大概80%的应急通信的设备处于严重老化或淘汰的边缘，因此这10年基本上从建设这一块，应急通信处于一个艰难维持的困境。而从专业应急通信保障队伍来看，随着企业的重组上市、机构的改革调整，专业应急队伍面临着工资低、待遇差，甚至被裁员的危险，队伍的不稳定导致了一定的危险。另外一点是我们的应急管理人员这方面，由于岗位的压缩，也是面临着工作任务重，而且还面临着很多的新问题、新情况。这样使得我们的应急管理人员疲于应付。第三个阶段非典的爆发对于我们是一个契机，国家对于突发的事件开始逐步重视。通过各行业、各部门应急通信预案的制定，开始了应急通信体系的建设。通过预案的制定，我们应急通信这一块也在

12、组织管理。同时，我们国家的应急通信主管部门，对于市场冲击的新形势下，如何发展也进行了大量的探索，并取得了积极的成效。08年冰冻灾害、四川汶川大地震、奥运通信保障，我们都经受住了考验。在建设跟不上，设备老化、落后的情况下，凭借着多年形成的完善的应急处置管理体系，以及我们应急通信保障队伍的专业素养和高度的责任感、使命感，圆满地完成了抗击冰冻灾害、抗震救灾，以及2008年北京奥运的通信保障任务，体现了我们应急通信应用的形象。应急通信保障是我们各个电信企业重要的职责和任务。2 卫星应急通信原理2.1卫星应急通信的概念及系统组成（1）卫星应急通信概念卫星通信简单的说就是地球上（包括地面和大气中）的无线电

13、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2，如图2.1所示。卫星通信的特点是：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)，只要设置地球站电路即可开通(开通电路迅速)，同时可在多处接收，能经济地实现广播、多址通信(多址特点)。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)。图2.1 卫星通信系统示意图 （2）卫星通信系统的结构组成及器工作原理一个卫星通信系统由通信卫星、通信地球站、跟踪遥测指令分系统和监控管理分系统等四大部分组成7，如图2.2所示。图 2

14、.2 卫星通信系统结构组成示意图通信卫星的主体是通信装置，靠通信装置中的转发器和天线来完成无线电中继站的作用。一个卫星的通信装置可以包括一个或多个转发器，每个转发器能同时接收和转发多个地球站的信号。用户通过地球站（微波无线电收、发信台）接入卫星线路，进行通信。跟踪遥测指令分系统对卫星进行跟踪测量，定期对卫星进行轨道修正和位置保持等控制。监控管理分系统是对定点的卫星在业务开通前、后进行通信性能的监测和控制，以保证正常通信。一条卫星通信信道是由发端地球站、上行链路、卫星转发器、下行链路和收端地球站所组成。发端地球站的信道终端设备首先将多路电话信号进行复用，成为基带信号，送到调制器对载波进行调制，经

15、上变频器变换成载频为f1的上行载波信号，最后经过微波大功率放大器，经双工器由天线辐射出去。由发端地球站发出的上行载波信号经过远距离传输到达卫星转发器，卫星转发器利用低噪声接收机接收，并将载频为f1的微波信号变换成下行载频f2的信号，利用发射设备的输出功率放大器将信号放大到所需的电平，经天线向地面发射。收端地球站利用高增益天线和低噪声接收机接收下行载频f2的信号，经双工器、低噪声放大器和下变频器的放大和变频成为中频信号，然后送到解调器恢复出基带信号，最后通过复用设备进行分路，并通过地面微波中继线路或其他类型的长途线路等送给有关用户。常用的卫星通信系统主要有VSAT卫星通信系统、INMARSAT卫

16、星通信系统。2.1.1 VAST通信系统20世纪80年代初卫星通信中出现的甚小口径终端VSAT(Very Small Aperture Terminal)曾被比喻为计算机领域中出现的微机。它天线很小，与一般的卫星地面站相比，可称为“微型地面站”。该技术九十年代初才在中国开始运用。这类小站可以很方便地安装在用户处。 通常，大量这类小站与一个大站协同工作，构成一个卫星通信网， 能够支持范围广泛的单向或双向数据、话音、图像及其它综合电信及信息业务。它的产生和发展是一系列先进技术综合运用的结果，奠定了卫星通信设备向多功能化、智能化、小型化的方向发展。典型的VSAT系统5（网络）是由主站、卫星和许多远端

17、小站(VSAT)三部分组成的， 通常采用星形网络结构。如图2.3所示。图2.3 VAST卫星通信网的结构图卫星通信网的网络结构有星形、网状或者星形网状混合三种，星形网由个主站和若干个VSAT小站组成。主站可与任一小站直接通信，各个VAST站之间必须通过主站转接才能互相通信，此种网主要用于数据传输；网状网中各站无主次之分，任意两个VSAT站都能直接互相通信，此种网主要用于话音传输。个网内可有数十、数百甚至数千个VAST站。图 2.4 VSAT小站VSAT网络的优点是小站设备简单、体积小、重量轻、且造价低，可车载或单人背负组网灵活、方便单个VSAT小站可方便地接入或离开现有的通信网络支持多种通信方

18、式包括VSAT站与站之间的点对点通信、多个VSAT站之间的双工通信、主站对小站的广播通信通信容量大传输距离远适用于多种业务和速率通信质量高， 路由少、链路环节少误码率低可配接各种终端设备方便地与其他网络实现互联互通。它是目前广泛使用的一种组网式，卫星通信方式应作为我国应急减灾通信系统的首选方式。VSAT系统大量用于专网通信、应急通信和“村村通”工程等领域。在汶川抗震救灾初期由于受灾乡镇的地理条件复杂短时间内无法打通光缆因此采取空投或空降的方式向灾区投放了大量的VSAT设备和配套的太阳能电池(或柴油发电机)， 每套VSAT可开通个2至4个公用电话， 投放后迅速形成通信能力， 初步满足了抗震救灾的

19、应急通信需要。同时通过临时架设的VSAT网络， 在已修复的基站或临时架设的小基站与移动交换机之间提供临时通信链路恢复灾区人民的移动通信。灾区人民通过“中卫1号”通信卫星， 使用手机与亲人朋友取得了联系6。VSAT“村村通”工程重点在于解决我国偏远农村地区的通信问题。VSAT作为一种高效、稳定、快捷、成熟的通信方式， 能为广大农村地区提供基本通信， 尤其在地面网络无法达到的偏远区域更是不可替代的通信解决方式。“村村通”不仅包含“村村通电话”工程而且还包含着“村村通电视”工程能够使偏远地区接收到高清晰、多频道的电视节目丰富广大偏远地区人民的精神生活进一步缩小城乡“数字鸿沟”。在突发的自然灾害面前它

20、还是一种十分有效的应急通信手段。在汶川抗震救灾中，VSAT“村村通”工程也得到了很好的利用，灾区未被破坏的远端VSAT话务量增加明显，成为当地群众向外界反馈灾情， 获取救援的惟一渠道。2.1.2 INMARSAT系统海事卫星的出现是在上个世纪七十年代，它的出现和在这之前的海上的一些重大海难事故有密切关系。几十年来，海事卫星在海难救助以及海上航行的常规通信中发挥了巨大的作用。海事卫星技术的发展也逐渐的走上了陆地，走进了航空的领域。现在说的海事卫星是一个宽泛的概念，它实际上在为航空、航海和陆地同时提供着服务。中国交通通信中心是国内唯一从事海事卫星系统的运行、服务的支持、技术的发展的单位。INMAR

21、SAT系统是由国际海事卫星组织管理的全球第一个商用卫星移动通信系统。原来中文名称为“国际海事卫星通信系统”，现更名为“国际移动卫星通信系统”。INMARSAT系统由卫星、固定站(岸站、航站等)、网络协调站和移动站(船站、机站、车载站等)组成，如图2.5所示。图2.5 INMARSAT系统示意图INMARSAT通信系统的空间段由四颗工作卫星和在轨道上等待随时启用的四颗备用卫星组成。这些卫星位于距离地球赤道上空约35700km的同步轨道上，轨道上卫星的运动与地球自转同步，即与地球表面保持相对固定位置。所有INMARSAT卫星受位于英国伦敦INMARSAT总部的卫星控制中心（SCC）控制，以保证每颗

22、卫星的正常运行。每颗卫星可覆盖地球表面约13面积，覆盖区内地球上的卫星终端的天线与所覆盖的卫星处于视距范围内。岸站（CES）是指设在海岸附近的地球站，分属INMARSAT签字国主管部门所有，它既是与地面公用网的接口，也是卫星系统的控制和接入中心。船站（SES）是设在船上的地球站。因此，SES的天线在跟踪卫星时，必须能够排除船身移位以及船身的侧滚、纵滚、偏航所产生的影响；同时在体积上SES必须设计得小而轻，使其不致影响船的稳定性，在收发机带宽方面又要设计得有足够带宽，能提供各种通信业务。SES根据INMARSAT业务的发展被分为A型站、B型站、M型站和C型站标准，1992l993年投入应用的B、

23、M型站，采用了数字技术，它们最终将取代A型站和C型站。网络协调站对整个洋区的信道进行管理和协调，对岸站调用电话电路的要求进行卫星电路的分配与控制；监视和管理信道使用状况，并在紧急情况下强行插入正在通话的话路，发出呼救信号。INMARSAT系统的一系列优点，使得它在我国得到广泛应用。不仅作为地面网的一个有力补充和延伸，与地面系统共同发展，致力于解决偏远地区的移动通信问题，并在地面系统覆盖不到的地区得以迅速发展，而且在抢险救灾、行业安全等领域发挥着重要作用，成为应急通信不可缺少的一部分。5.12汶川地震中发回来的第一张照片就是新华社通过海事卫星(INMARSAT)发回来的。2.2卫星移动电话 （1

24、）卫星移动电话体积小、功耗低、使用简便，整个通信网络基本不不受地面环境条件的影响，方便人员携带或空投，可以在第一时间运抵灾害现场，在其他通信设施回复之前是承担灾区救援人员和民众与外界联系的唯一通道。因此在各类突发应急事件中，最早使用的往往就是各类型号的卫星移动电话。卫星移动电话的缺点在于花话费比较昂贵，通信受气候、空间遮挡等因素影响较大。在汶川地震救灾过程中，全国一共调集了近千台卫星电话，作为抢险救灾的排头兵，为应急指挥部门了解灾情、制定救灾方案、派遣救援人员、保障安全等方面作出了很大贡献。在国内使用较多的卫星电话、欧星电话、铱星电话、全球星电话等。（2）海事卫星电话通过Inmarsat第四代

25、卫星系统向用户提供话音服务，是卫星通信和GSM通信双模手机，是偏远地区通信和应急通信的理想选择。海事卫星电话是本次抗震救灾的主要卫星通信工具。从汶川打出的第一个电话用的就是海事卫星电话。北川县现场抢险救灾指挥部于13日下午3时拨出的第一个电话也是通过海事卫星电话。（3）欧星电话用的是Thuraya的手持终端。Thuraya系统是一个由Thuraya卫星通信公司建立的区域性静止卫星移动通信系统覆盖欧洲、非洲、亚洲、澳大利亚等110个国家和地区。欧星电话可以向用户提供语音、短信、数据、传真、GPS定位等业务。全球星系统是由48颗卫星组成的全球低轨卫星移动通信系统提供话音、数据、传真和定位等业务在全

26、球120个国家有超过21万用户。全星系统在我国北京和广州建有信关站， 由于全球星手机必须要在信关站覆盖区内才能进行通信， 而坟川地震灾区位于信关站覆盖区边缘区域， 因此通信效果并不理想。铱星系统是世界第一个利用低轨道星座实现全球个人卫星移动通信的系统。该系统实际上等于将地面蜂窝系统倒置在空中，于1998年11月1日投入运营， 提供话音、数据和定位信息服务。它开创了全球个人通信的新时代使人们在地球上任何地方都可以相互联络。据救援人员反映，铱星手机是这次抗震救灾中应用效果最好的卫星手机。 图2.6 卫星移动电话 图2.7 海事卫星电话 图2.8欧星电话2.3卫星应急通信的特点卫星应急通信具有覆盖面

27、积大、传输距离远、通信频带宽、容量大、通信线路稳定、质量好、建设组网快、机动灵活、可以广播方式工作、便于实现多址连接、通信成本与通信距离无关等诸多优点。与常规通信手段必须依赖地面设施如光缆、电线杆、基站等不同，卫星应急通信是利用空中的卫星作为中继而进行地球上无线电台、站之间的通信。从出现的第一天起，它就被赋予了重要的军事、抢险、应急、救援等通信任务。8在发生洪水、地震、战争等突发事件使地面光缆和微波中继线路中断时，卫星应急通信通信具有较高的机动性及灵活性，能够快速组网，迅速恢复重要通信，完成应急通信等特殊时期的语音、数据和图像等通信任务。但其也有缺点，由于两地球站向电磁波传播距离有72000K

28、m，信号到达有延迟，且10GHz以上频带受降雨雪的影响，天线易受太阳噪声的影响。3卫星应急通信技术在突发事件中的应用3.1 卫星应急通信系统在汶川地震中的应用1、VSAT地面卫星通信站实现汶川县城与外界进行手机联络2008年5月15日晚六点，中国联通在四川地震严重的汶川县映秀镇开通VSAT地面卫星通信站，这是首家电信运营商在此开通移动通信业务。成都军区抗震救灾指挥部当日亦向汶川县城空投手机设备，包括军用手机和联通CDMA手机，并在当地建设小型基站。至此，让汶川县城与外界进行手机联络终成为可能，如图3.1所示。图3.1 微型卫星地面站保障联络2、通过INMARSAT系统传出“孤城”第一声2008

29、年5月12日14时28分，四川省汶川爆发8.0级大地震，无数房屋瞬间夷为平地，公路、铁路损毁严重，手机中断、座机中断、网络不通，汶川瞬间成了一座“孤城”。由于固话、移动通信受灾中断，卫星电话在某段时间、某个地方将成唯一的联络工具。震后12分钟，汶川县电信员工刘道彬通过海事卫星电话发出了来自震区的第一声求救。44小时后，新华社记者徐壮志利用海事卫星发出灾区的第一张图片；武警某师参谋长王毅率领200名官兵到达汶川，通过海事卫星电话向外界发出到达灾区部队的第一个声音。此后，各路抢险突击队都是携带海事卫星电话进入灾区。在通讯没有恢复的情况下，抗震救灾前后方的联络只能通过卫星通信。图3.2 海事卫星正用

30、于四川都江堰上游紫平铺水库指挥协调3.2 卫星通信在贵州电力应急通信网建设中的应用1、灾情概况2008年初的一次50年不遇的冰灾给贵州电力通信网造成了巨大的破坏。从1月19日第一条光缆断缆开始，至2月18日冰灾后恢复重建止，贵州电力通信网主网受冰害造成光缆断缆33条，8条光缆本体受损，光缆纤芯衰耗增大。地区网中断光缆57条。贵州电网受冰灾影响的光缆总数有428条。中断90条，中断比例达21.03。另有8条光缆受损。最严重时，贵州电力通信网解列成5个独立的通信网，省调仅有一条临时组织的通信出口。 2、解决办法图3.3 应急通信网络拓扑结构图为了应对这次危机，贵州省电网公司应急通信系统建设采用美国

31、SatPath公司生产的Skyswitch卫星网络设备来搭建贵州省电网公司的应急卫星通信专网。SatPath的网络采用了子网拓扑结构，可以提供多种的连接组。SatPath的连接管理功能是目前VSAT工业中仅有的通过卫星进行路由寻址和交换的先进技术，它是SatPath经过多年的研究和开发的成果。 每个连接组可以配置成星状组或网状组。在贵州省电网的应急通信网络中，将会有一个网状接通组和1个星状接通组。由于卫星转发器的使用成本很高，本网络设计理念是尽量地减少带宽资源的使用。图3.1所示为使用4信道的SkyMesh 4000终端所组成的多组混合网络拓扑结构的配置，它可以使远端站直接同时与省调中心主站和

32、各远端站同时进行通信。整个网络是100%单跳连接，很好地利用了转发器带宽。网络采用了MCPCFDMA，载波没有信道复用报头。它与TDMA 时分多址系统相比，在信道利用率上有 20% 50%的改善MCPCFDMA 由于是零报头，几乎可以获得100% 的通道效率。对电厂和比较偏远的重要220kV及以上变电站，可加装卫星接收站，租用卫星通道提供远动和调度电话的应急通信。考虑到发生突发事件时，满足突发地点与调度中心的语音通信、数据传输的畅通要求，可配置一定数量的卫星应急通信车。在任何需要的时候都能做到立即出发、尽快到达，满足了电力调度应急系统要求。同时，为确保其使用效果，在配置卫星应急通信车时，必须考

33、虑系统的最后通信接入问题，开通220kV及以上重要厂站和调度机构的调度通道。应急卫星通信是电力应急指挥系统中一个重要的组成部分，在某些特殊情况下(如地震灾害)能发挥无法替代的作用。3.3卫星应急通信技术在安徽防汛中的应用1、卫星通信技术在水利通信中的应用情况随着通信事业的发展，卫星通信以其覆盖面广、传输距离远、通信频带宽、系统容量大、质量稳定、建设组网快、站点设置灵活等优点，越来越被广泛应用于防汛抗旱、水利管理等方面的工作。目前，水利部已拥有亚洲卫星二号（AsiaSat- 2）半个波段，并建立了卫星地面站，担负起水利部部机关与流域机构的高速数据、图像传输、话音等业务服务，承担了部机关与重点省的

34、防汛信息传输业务。2、安徽省对防汛应急通信的需求安徽省地形复杂，气候多样，强降雨、大洪水、山洪、台风暴雨等自然灾害频繁发生。这些突发性的自然灾害已经严重威胁到人民群众的生命财产安全和经济建设。抵御洪涝灾害的重点不仅仅是城市人口密集地区。在全省江河、行蓄洪区以及一些偏远山区，山体滑坡、塌方、山洪、泥石流等发生时，带来的经济损失和人员伤亡也是非常严重的。而在这些特殊的地理环境中，地面有线或无线通信无法进行覆盖或者是在重大洪水发生的同时已经完全将其破坏。防汛指挥调度中心对现场情况的了解和信息采集全部都要依赖于应急通信。因此在应急通信中依托通信卫星为传输手段，可以在最短的时间内将应急通信设备带入突发洪

35、水地点，从而将抗洪现场的情况、防汛信息等以语音、数据、动态图像的方式传送至防汛指挥调度中心，使各级防汛指挥部门第一时间内掌握汛情信息，及时有效的进行防洪调度，保障人民群众生命安全，减少经济财产损失。目前，全省已建设由省到市、厅直管单位及重要防洪工程的防汛抗旱综合通信系统，涵盖了数据、图像、语音三种业务，基本满足正常防汛及日常管理调度的需要。建设防汛应急卫星通信系统，主要是针对在发生大洪水、山洪灾害时，地面通信系统（专网或公网）中断，实现防洪应急状态下现场与中心节点通信传输、骨干传输系统的保护路由及边远地区水文信息采集等，形成与地面防汛抗旱综合通信系统互为一体、互为备份的可靠通信手段。（3）卫星

36、防汛应急通信网络结构防汛应急通信应对突发事件处置要求：具备快速、机动、高效性，能够做到反应快速，出行迅速，到达及时等特殊要求。卫星防汛应急通信系统建设宜以移动车载站、便携站和卫星电话为主，选择点对点或点对多点双向通信的星形网作为防汛应急通信系统卫星通信的网络结构（防汛应急卫星通信系统见下图）图 3.4 安徽省应急卫星通信系统组成 防汛应急卫星通信系统包括固定站（中心站）、车载台、便携站及卫星电话组成，其中固定站和车载台内集成防汛所需的数据、图像、语音三种业务设备。固定站设置在省防汛调度指挥中心，并配备车载台和便携站各一套，防汛应急卫星电话主要配备在市级防汛中心，可根据应急防汛需要调配使用管理。

37、在防汛救灾现场应急情况下，卫星通信车或便携站到达发生突发事件以及抢险救灾等活动现场后，车载卫星天线系统在最短时间内找到并锁定卫星，建立卫星链路。在条件允许的环境下利用电缆将现场图像和声音信号传送到应急通信车或便携站上。在环境复杂等不适合采用电缆传送信号的情况下，可通过数字微波将现场图像和声音信号高质量的传送至应急通信车或便携站上。由车载站或便携站通过卫星传送到防汛指挥调度中心，实现防汛现场与防汛指挥调度中心的实时异地会商、高清晰的现场图像采集和传输、文件传输、Internet接入、话音通信、信息共享等9。防汛应急通信系统是应对防汛突发性事件的重要通信保障，通过防汛应急通信系统卫星通信的建设，可

38、为各级防汛指挥部门和水利管理部门防汛抢险救灾、处理突发性应急事件等提供快捷有效的通信手段。尤其是在提高防汛现场的信息获取能力、处理突发事件的快速反应、组织协调、决策指挥等实际工作中具有重要意义，应用前景广阔。3.4 宽带VSAT通信系统在交通应急指挥中的应用我国幅员辽阔，地理条件复杂。特别是近年来，我国的经济发展迅速，各行各业的经济活动也发展迅猛，人民生活水平也有了非常大的提高，道路交通、水运交通以及交通工具都有飞速的发展，使得公路、水陆交通的安全性受到很大的威胁，交通重大特大事故和道路交通塌方等突发事件，也时有发生。这些突发的重大交通事故已经严重威胁到人民群众的生命财产安全和国家的经济建设。

39、重大交通事故不仅仅发生在陆上城市人口密集区。在远洋、内陆江河以及一些偏远地区，塌方、洪水、地震或沉船等事故发生频率也不断增加。在这些远离人群的特殊地理环境下，地面线路（PSTN、GSM等）没有办法进行覆盖或是在重大事故发生的同时已经完全被破坏掉了。现场到指挥中心的全部通信都要依赖于应急通信。应急响应，速度是关键。在交通应急中采用交通应急通信车、安全搜救船和单兵的应急通信设备，可以在最短的时间内将应急通信设备带入突发事件的发生地点，从而将交通现场的灾难情况、人员伤亡情况以语音甚至动态图像的方式汇报指挥中心，迅速确定灾难级别，有效的调动救援物资及医疗救援力量，在最短时间内挽救伤者生命、挽回经济损失

40、、恢复交通畅通10。卫星通信是真正的全球通信，具有覆盖面广、容量巨大、通信不受地理环境和气候条件的限制等诸多优点，机动灵活，接入方便，适用于多业务传输，可为全球用户提供大跨度、大范围、远距离漫游和机动灵活的移动通信服务等。在应急通信中，卫星通信具有不可替代的地位。目前交通应急通信系统主要使用国际移动卫星、移动VSAT、集群通信等通信系统。作为交通应急指挥的通信系统中的VSAT子系统，宽带VSAT卫星通信以其适应信息传达带宽的量身定做的特点日益受到青睐。VSAT通信系统以其设备简单、建设速度快、建站及通信费用低、组网灵活、多址接入、一点对多点、覆盖面大、高可靠性、综合通信能力强等特点获得迅速地发

41、展。VSAT特别适合在地域广阔、地形复杂、地面通信网络不发达的边远地区以及海洋实现远距离应急通信。而随着VSAT技术的日益成熟，为应急救助提供宽带VSAT通信服务已经成为现实。（1） 宽带VSAT卫星通信系统提供功能宽带VSAT卫星通信系统以其为不同的应急指挥中心与应急救助现场间提供12M的通信带宽，提供现场动态图象实时传输、多路应急救助指挥话音传输、现场保密数据传输等功能，保障应急救助指挥信息的传输。宽带VSAT卫星通信网络体现了应急通信与日常通信的结合应用，在应急救援情况下提供以下功能。实时电视电话会议功能；高清晰图像传输功能；应急救助指挥电话功能；应急救助指挥信息查询功能。在日常情况下提

42、供以下功能。话音（直接进入陆地公网）；视频电话 ；高带宽Internet数据传输；邮件服务；卫星气象云图的查询；电子海图显示及查询；信息查询系统。（2） 频段的选择VSAT卫星通信网通常使用的频段主要有C波段和Ku波段。根据交通安全应急通信系统应用的需要，VSAT卫星通信网工作频段的选择应主要从以下几方面考虑：（1）与地面其他通信系统间的干扰；（2）卫星转发器资源和现有通信技术和设备；（3）通信业务需求；（4）天线接收系统噪声；（5）电波传输损耗；（6）天线口径和高功放的使用等。C波段电波传输条件好，雨衰小，C波段最大雨衰量一般不超过1dB。路径可靠性较高，但天线口径较大。Ku波段通信质量不存

43、在微波干扰，天线口径小，雨衰大，在暴雨情况下，上行或下行链路瞬间雨衰量可超过20dB。交通系统应急救援任务包括了陆地和海洋，陆地的应急救助指挥多发生在暴雨、泥石流、塌方损毁公路，需要轻便的设备，故陆地选择Ku波段为好；海洋救助受海上卫星覆盖全向辐射功率的影响、雨衰的影响，而且海洋救助往往发生在恶劣海洋气候环境下，故海洋选择C波段为好。即在我国交通安全应急通信的工作频段选择上，海洋提供C波段VSAT通信，陆地及海岸线提供Ku波段VSAT通信。（3） 网络管理宽带VSAT卫星通信网络的资源管理，确保应急救助指挥通信的畅通，平时又要满足日常通信的需求，带宽的有效合理应用是管理重中之重。交通应急宽带V

44、SAT系统实现了日常通信模式与应急通信模式的有效管理。（4） 日常工作模式与应急模式之间的切换为简化用户的操作使用，从日常工作模式到常规应急模式之间的切换采用全自动方式。根据支持业务的不同，这两种模式之间的切换主要是由于系统所支持的带宽按需分配功能、QoS功能及负载自动均衡功能实现。所谓带宽按需分配，是指卫星带宽可以按照用户业务的需要动态分配调整。与QoS结合在一起，就表现为每种业务具有不同优先级，并可按照约定获得不同的带宽保证，即高优先级的业务优先获得需要的带宽，低优先级的业务只能使用高优先级业务的剩余带宽。高优先级的业务是指应急救助任务时的指挥通信业务。3.5卫星应急通信车在公共安全事件中

45、的应用相信经历过“ 五.一二” 汶川地震以及08奥运的通信业界人士都非常清楚，在“突发公共事件”发生时，各相关部门需要以超过以往的反应速度来进行应对。相关部门的人员和资源的调配、整体的组织、协调和指挥，以及迅速掌握第一现场信息资料的能力高低，都会影响到事件应对的成与败。大多数“突发公共事件”都离不开卫星通信车的支持，通过卫星通信车在短时间内就可以恢复或补充现场的通信业务。卫星通信车11的种类很多，从使用波段划分有C波段卫星通信车，Ku波段卫星通信车，Ka波段卫星通信车；从工作状态划分有“动中通”和“静中通”两种类型。 1、“动中通”卫星通信车“动中通”卫星通信车能实现在通信车移动状态下与中心的

46、图像、语音、数据通信，解决移动现场信息传输的需要。“动中通”移动卫星通信车是创智数码面向公安、军事、水利、交通、抢险救灾、广播电视、野外勘探等领域需求，以提供实时信息采集、应急通信保障和现场指挥支持为主要目的的卫星通信移动式平台。整个系统由载车、“动中通”天线系统、车载通信应用系统、供电系统、辅助设施等部分组成。能实现语音通讯/传真、数据传输、视频信号接收/存储、有线/无线摄像机视频实时传送、视频会议、车载无线局域网和语音通讯/传真等功能。 图3.5 “动中通”卫星通信车2、“静中通”卫星通信车“静中通”卫星通信车为公安、武警、部队、机场、林业等部门处理紧急事件的需要而设计，具有在任何地区，任

47、何天气条件下，实现实时的图像、语音、数据的远距离传输功能，此外还配备指挥、会议等设施，具有快速反映，操作方便，使用可靠、灵活等特点。 图3.6 “静中通”卫星通信车 3、由卫星通信车构成的应急通信系统卫星通信车，在汶川地震中几乎是起到了“奇兵”的重要作用。以在汶川地震中发挥出色的产业联盟会员单位捷思锐的通信车为例，该车辆不同于公网移动通信使用的制式，所提供的无线视频、无线语音、集群调度等业务都承载在专用终端上，目标市场应用为发生自然灾害、突发事件、电信网络中断、需要专用通信系统场景时的无线通信。与其应急通信车相关联的业务系统包括地面指挥中心、卫星通信、McWiLL无线通信、现场应急通信车、多业

48、务作业终端、手持调度终端等。 图3.7 由卫星通信车构成的应急通信系统示意图在地面指挥中心部署核心的应急通信系统，通过卫星信道建立与通信车的通信信道。应急通信系统具备强大的通信交换能力，为指挥中心与通信车、现场移动多业务终端、手持终端设备之间提供交换连接服务，并可实现与公共电话网之间的连接；应急通信车可以实时处理现场传输过来的语音、视频信息，与地面指挥中心形成统一的指挥平台。4、中国卫通为央视国际提供卫星通信保障 汶川地震发生后，中国卫通技术人员随中央国际网络新闻频道记者赶赴灾区，通过卫星双向视频语音系统，进行“震区寻亲呼应中心” 、 “我在现场”的网上直播，帮助灾区人民找寻亲人，帮助外界了解灾民的生活状况。5月22日14点30分，中国卫通“动中通”卫星通信车随央视国际网记者奔赴灾区利用卫通双向语音视频连线央视国际“我在现场”现场报道汶川大地震重灾区的德阳市绵竹县遵道小学。15点15分，中国卫通“动中通”卫星通信车还为央视国际“我在现场”