· 文|工業(yè)和信息化部電信研究院規(guī)劃設(shè)計(jì)所 王謙

應(yīng)急通信工作中衛(wèi)星應(yīng)用的現(xiàn)狀與展望

· 文|工業(yè)和信息化部電信研究院規(guī)劃設(shè)計(jì)所 王謙

衛(wèi)星通信在應(yīng)急通信技術(shù)手段中具有不可替代的作用。2013年9月4日召開(kāi)的“2013中國(guó)衛(wèi)星應(yīng)用大會(huì)”對(duì)此議題進(jìn)行了討論。本刊刊載大會(huì)交流論文《應(yīng)急通信工作中衛(wèi)星應(yīng)用的現(xiàn)狀與展望》，供參考。

結(jié)合蘆山抗震救災(zāi)通信保障概述了我國(guó)應(yīng)急通信工作中的衛(wèi)星應(yīng)用現(xiàn)狀，從指揮系統(tǒng)、衛(wèi)星專網(wǎng)、隊(duì)伍裝備、公網(wǎng)設(shè)施強(qiáng)化等方面總結(jié)了應(yīng)急通信保障體系中衛(wèi)星能力建設(shè)的情況，并就應(yīng)急通信等有關(guān)規(guī)劃中涉及衛(wèi)星手段應(yīng)用的內(nèi)容進(jìn)行了分析說(shuō)明，最后提出未來(lái)應(yīng)急通信領(lǐng)域關(guān)于衛(wèi)星應(yīng)用的一些方向性思考。

應(yīng)急通信 衛(wèi)星應(yīng)用 衛(wèi)星寬帶網(wǎng)絡(luò)

一、我國(guó)應(yīng)急通信保障工作中衛(wèi)星應(yīng)用概況

近時(shí)期全球?yàn)?zāi)害頻發(fā)，進(jìn)入了一個(gè)自然災(zāi)害高發(fā)頻發(fā)的歷史階段。作為全球自然災(zāi)害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一，我國(guó)有著災(zāi)害種類多、受災(zāi)地域廣、發(fā)生頻率高和災(zāi)害損失重等顯著特點(diǎn)[1]，各級(jí)政府都高度重視防災(zāi)減災(zāi)和應(yīng)急救援工作，及時(shí)暢通的應(yīng)急通信保障正是相關(guān)工作得以有序高效開(kāi)展的前提，在通信全行業(yè)共同努力下，近年來(lái)我國(guó)應(yīng)急通信保障工作取得了有目共睹的成績(jī)，并已初步建立起全國(guó)應(yīng)急通信保障體系。

目前我國(guó)應(yīng)急通信以公眾通信網(wǎng)為基礎(chǔ)，以應(yīng)急通信網(wǎng)和機(jī)動(dòng)通信系統(tǒng)為基本突擊力量，完成自然災(zāi)害應(yīng)對(duì)等特殊情況下的通信保障任務(wù)，是國(guó)家公共安全應(yīng)急體系的重要組成部分，對(duì)于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全意義重大。我國(guó)已在部、省通信主管部門和基礎(chǔ)電信運(yùn)營(yíng)企業(yè)設(shè)置了各級(jí)應(yīng)急通信管理機(jī)構(gòu)，建立了依托企業(yè)遍布全國(guó)的專兼職應(yīng)急通信專業(yè)保障隊(duì)伍，建設(shè)了全國(guó)公用應(yīng)急寬帶VSAT網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，已配備有線無(wú)線、機(jī)動(dòng)便攜相結(jié)合的系列應(yīng)急通信裝備并隨著技術(shù)進(jìn)步逐步予以提升完善。

在所有可用的應(yīng)急通信技術(shù)手段中，衛(wèi)星通信具有不受地面條件限制，覆蓋面廣、機(jī)動(dòng)靈活、便于攜帶、開(kāi)通安全方便等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在包括汶川、玉樹(shù)、蘆山地震等近年的巨災(zāi)救援工作中，發(fā)揮了難以替代的重要作用。巨災(zāi)之后，重災(zāi)區(qū)地面的通信系統(tǒng)及設(shè)施，不管是光纜、移動(dòng)基站，還是通信局房，往往都難以存續(xù)，而在通信基礎(chǔ)設(shè)施嚴(yán)重受損之時(shí)，往往還面臨道路不通、供電中斷等不利條件，使得通信保障形勢(shì)更趨復(fù)雜。實(shí)踐表明，在災(zāi)后初期的信息傳報(bào)階段，保持內(nèi)外通信聯(lián)絡(luò)不中斷最多使用的通信手段就是小型手持衛(wèi)星終端。隨著去往重災(zāi)區(qū)道路及電力等條件的逐步恢復(fù)，進(jìn)入搶通階段時(shí)可用的指揮、救援通信保障手段有很多，其中基于衛(wèi)星的包括手持、便攜、車載、機(jī)載衛(wèi)星通信設(shè)備，以及具備衛(wèi)星傳輸通道的交換車、基站車，在公網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施中還有部分具備高抗毀性能的基站等網(wǎng)元，也能通過(guò)啟用衛(wèi)星傳輸通道部分緩解災(zāi)區(qū)公眾通信的緊張狀況。當(dāng)救援進(jìn)入恢復(fù)階段時(shí)，地面光纜的敷設(shè)逐步到位，多數(shù)通信保障可以依靠地面設(shè)施進(jìn)行，寶貴的衛(wèi)星資源更多用于疏通解決地面?zhèn)鬏敺笤O(shè)較困難的少數(shù)臨時(shí)安置點(diǎn)上的通信需求，主要是通過(guò)部署帶衛(wèi)星傳輸設(shè)備的大中型衛(wèi)星車、交換車、基站車的方式予以解決。應(yīng)急工作基本結(jié)束進(jìn)入災(zāi)后重建階段時(shí)，衛(wèi)星通信裝備將回歸日常的備用準(zhǔn)備狀態(tài)。

以蘆山地震的應(yīng)急通信保障工作情況為例，簡(jiǎn)略說(shuō)明衛(wèi)星通信在應(yīng)急通信工作中的應(yīng)用情況。2013 年4 月20 日四川省雅安市蘆山縣發(fā)生了7.0 級(jí)強(qiáng)震，通信行業(yè)面臨了非常嚴(yán)峻的保障形勢(shì)。災(zāi)情最重時(shí)，蘆山、天全、寶興三個(gè)重災(zāi)縣，所有33個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)就有16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的通信全部中斷，特別是寶興縣城也出現(xiàn)了通信中斷，在三縣2786個(gè)基站中約20%因?yàn)?zāi)中斷，327個(gè)通信局所中16%因?yàn)?zāi)中斷，災(zāi)區(qū)通信受損的嚴(yán)重程度于此可見(jiàn)一斑。在工業(yè)和信息化部的正確指揮協(xié)調(diào)下，通信行業(yè)艱苦奮戰(zhàn)，有效開(kāi)展了通信保障和公網(wǎng)搶通工作，保障了抗震救災(zāi)指揮通信暢通，快速恢復(fù)了災(zāi)區(qū)通信。在此次通信保障的不同階段，分別使用了不同的衛(wèi)星通信手段。在信息傳報(bào)階段，為迅速恢復(fù)通信中斷區(qū)域的內(nèi)外聯(lián)絡(luò)，采用直升機(jī)空投方式，將兩部海事衛(wèi)星電話送至寶興縣委縣政府，震發(fā)當(dāng)晚19∶10，一度與外界中斷聯(lián)系的寶興縣即向救援指揮部打出了第一個(gè)匯報(bào)電話。應(yīng)急保障突擊隊(duì)克服困難，攜帶衛(wèi)星電話徒步深入重災(zāi)區(qū)，在震后56小時(shí)解除了五龍鄉(xiāng)、隴東鎮(zhèn)、永富鄉(xiāng)、明禮鄉(xiāng)等最后4個(gè)通信孤島，取得了抗震救災(zāi)通信保障第一階段的重大勝利。為保證通信保障應(yīng)急指揮前后方的通信不中斷，工業(yè)和信息化部啟動(dòng)了國(guó)家通信網(wǎng)應(yīng)急通信指揮調(diào)度平臺(tái)體系，設(shè)立在前線的應(yīng)急指揮車通過(guò)衛(wèi)星通道實(shí)時(shí)地向部指揮中心傳送現(xiàn)場(chǎng)信息，接受部、省指揮中心的指令指導(dǎo)。在救援階段，工業(yè)和信息化部協(xié)調(diào)增調(diào)了40 部衛(wèi)星電話服務(wù)于四川省政府和相關(guān)單位的抗震救援工作。值得一提的是，在雅安震區(qū)，中國(guó)移動(dòng)建有7座超級(jí)基站，除寶興縣城的超級(jí)基站恰于震前一天出現(xiàn)衛(wèi)星設(shè)備故障以外，其余6座超級(jí)基站都在地面光纜傳輸中斷時(shí)成功切換至衛(wèi)星通道，在抗震救災(zāi)中發(fā)揮了應(yīng)有的重要作用。從這次抗震救災(zāi)通信保障實(shí)踐中，大災(zāi)之下地面光纜之脆弱更加突出表現(xiàn)出來(lái)。由于蘆山特殊的地理環(huán)境因素，出入寶興縣城只有環(huán)繞山坡兩側(cè)的兩條道路，客觀上造成了通信傳輸多路由建設(shè)受限，強(qiáng)震襲來(lái)時(shí)沿兩條路敷設(shè)的光纜都無(wú)法避免中斷的命運(yùn)，使縣城成了通信孤島，因此在地震等摧毀性強(qiáng)的災(zāi)害多發(fā)區(qū)域，衛(wèi)星作為通信傳輸必不可少的備份手段，應(yīng)當(dāng)引起地方和運(yùn)營(yíng)企業(yè)的高度重視。

>> 災(zāi)區(qū)開(kāi)展通信保障工作

新疆火焰山

高分一號(hào)衛(wèi)星火焰山區(qū)域16m多光譜影像。影像成像時(shí)間2013年10月3日，為高分一號(hào)衛(wèi)星寬幅相機(jī)（WFV，幅寬800km）數(shù)據(jù)合成的真彩色圖像，反映了新疆吐魯番盆地北部的火焰山區(qū)域奇特的地質(zhì)構(gòu)造?；鹧嫔轿挥谕钩鲈谟杀毕蚰蟽A斜的戈壁灘中，在地質(zhì)上是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的世界著名褶皺山地，火焰山兩側(cè)大片的綠色農(nóng)田主要依靠坎兒井灌溉。

中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心 供圖

二、應(yīng)急通信保障體系中與衛(wèi)星相關(guān)的能力建設(shè)情況

通信行業(yè)在歷次搶險(xiǎn)救災(zāi)通信保障工作中，之所以能夠取得一定的成績(jī)，是與平時(shí)充分有序的應(yīng)急通信建設(shè)準(zhǔn)備工作分不開(kāi)的。在建設(shè)完善應(yīng)急通信保障能力體系時(shí)，我們充分認(rèn)識(shí)到建設(shè)衛(wèi)星通信手段的必要性，從指揮系統(tǒng)、衛(wèi)星專網(wǎng)、裝備配備、公網(wǎng)抗毀等多個(gè)方面不斷強(qiáng)化了衛(wèi)星手段的建設(shè)和使用。

“十一五”期間，針對(duì)指揮手段相對(duì)落后的問(wèn)題，工業(yè)和信息化部在2008年北京奧運(yùn)會(huì)通信保障指揮中心的基礎(chǔ)上，建成了國(guó)家通信網(wǎng)應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了上聯(lián)國(guó)務(wù)院應(yīng)急平臺(tái)，下掛31個(gè)省級(jí)通信管理局和各基礎(chǔ)電信運(yùn)營(yíng)企業(yè)的指揮平臺(tái)建設(shè)總體目標(biāo)，可以實(shí)現(xiàn)指揮調(diào)度、會(huì)商、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)、信息采集及統(tǒng)計(jì)分析等多項(xiàng)功能，服務(wù)于應(yīng)急通信保障的可靠便捷指揮和日常管理工作。國(guó)家通信網(wǎng)應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)除建設(shè)了地面廣域?qū)＞W(wǎng)以外，還建設(shè)了使用VSAT系統(tǒng)的衛(wèi)星傳輸通道，確保應(yīng)急時(shí)前后方指揮聯(lián)絡(luò)的安全可靠。

全國(guó)公用應(yīng)急寬帶VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)是國(guó)家應(yīng)急通信“十一五”規(guī)劃重點(diǎn)工程之一，工程全部完工后每個(gè)省都將擁有地面固定站，全國(guó)還配置了過(guò)百個(gè)Ku頻段車載移動(dòng)站和便攜站，這是一個(gè)可按需擴(kuò)展、衛(wèi)星可控、覆蓋全國(guó)的寬帶衛(wèi)星通信專用系統(tǒng)，可滿足國(guó)家相關(guān)部門的應(yīng)急管理需要，能將現(xiàn)場(chǎng)圖像、數(shù)據(jù)、語(yǔ)音等多媒體信息直接傳送至各級(jí)政府應(yīng)急指揮管理中心。目前該網(wǎng)絡(luò)基本可以滿足國(guó)務(wù)院應(yīng)急平臺(tái)體系及通信行業(yè)自身的寬帶衛(wèi)星需求，并力所能及地滿足政府各部委在應(yīng)急時(shí)的部分衛(wèi)星寬帶需求。通過(guò)進(jìn)一步完善網(wǎng)絡(luò)功能與規(guī)模，未來(lái)將逐步達(dá)到充分滿足國(guó)務(wù)院應(yīng)急平臺(tái)寬帶衛(wèi)星需求，并為全國(guó)各行業(yè)提供更多應(yīng)急衛(wèi)星信道的建設(shè)目標(biāo)。

在應(yīng)急時(shí)，通信保障隊(duì)伍須在第一時(shí)間趕赴保障現(xiàn)場(chǎng)，迅速形成一定的通信能力，服務(wù)于搶險(xiǎn)救災(zāi)指揮和通信搶通工作，為此需要在隊(duì)伍裝備配置時(shí)充分考慮到保障現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的各種復(fù)雜局面，特別是要具備獨(dú)立于地面通信基礎(chǔ)設(shè)施的廣域無(wú)線通信能力，為此我國(guó)應(yīng)急通信一類保障隊(duì)伍均配備了車載、便攜、單兵等各類衛(wèi)星通信裝備，比如裝載車載衛(wèi)星站的大型應(yīng)急指揮車、集群通信車，裝載衛(wèi)星車載站或附帶外部衛(wèi)星傳輸設(shè)備的各型移動(dòng)通信車，便攜類裝備包括VSAT衛(wèi)星小站、IDR衛(wèi)星中繼站、便攜BGAN指揮系統(tǒng)等，單兵手持裝備有衛(wèi)星移動(dòng)電話、北斗定位終端等。各基礎(chǔ)電信運(yùn)營(yíng)企業(yè)也都根據(jù)自身?xiàng)l件，給其二類隊(duì)伍逐步充實(shí)配備了多種衛(wèi)星通信手段。

由于我國(guó)未建設(shè)覆蓋全國(guó)的應(yīng)急專用地面網(wǎng)絡(luò)，因此公眾通信網(wǎng)必然是應(yīng)急通信保障依托的最大基礎(chǔ)，公網(wǎng)的承災(zāi)抗毀能力也必然成為應(yīng)急通信保障網(wǎng)絡(luò)能力體系的重要一環(huán)。自汶川特大地震以來(lái)，各基礎(chǔ)電信運(yùn)營(yíng)企業(yè)都高度重視自身網(wǎng)絡(luò)的容災(zāi)抗毀建設(shè)工作。以中國(guó)移動(dòng)為例，汶川特大地震后中國(guó)移動(dòng)組織力量重點(diǎn)研究了地震、水災(zāi)、臺(tái)風(fēng)、冰雪等常見(jiàn)災(zāi)害對(duì)通信設(shè)施可能造成的損毀和影響，有針對(duì)性地提高重點(diǎn)基站的通信設(shè)備、電源、傳輸、土建、安裝工藝等建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，迄今已在全國(guó)范圍建設(shè)了超過(guò)1500個(gè)抗災(zāi)型超級(jí)基站，其中超過(guò)2/3是建有衛(wèi)星通信系統(tǒng)的超級(jí)基站，當(dāng)發(fā)生重大災(zāi)害時(shí)，若遠(yuǎn)端站所在地光傳輸中斷，超級(jí)基站可以通過(guò)無(wú)線設(shè)備自動(dòng)倒換功能，自動(dòng)觸發(fā)衛(wèi)星帶寬申請(qǐng)，啟動(dòng)衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)，從而有效提升了公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的抗毀能力。

目前我國(guó)尚未建設(shè)自主可控的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)、高吞吐量衛(wèi)星（HTS）寬帶通信系統(tǒng)，諸多業(yè)務(wù)需求依賴于國(guó)外衛(wèi)星系統(tǒng)，應(yīng)急通信保障隊(duì)伍配有手持海事衛(wèi)星移動(dòng)電話等裝備，其他單位也在應(yīng)急時(shí)使用IPStar等衛(wèi)星通信系統(tǒng)的裝備。經(jīng)驗(yàn)表明，在應(yīng)急時(shí)使用非自主可控的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，除了存在價(jià)格昂貴、資費(fèi)高、無(wú)法確保應(yīng)急工作效率等問(wèn)題外，在安全上也存在很大的隱患，在考慮未來(lái)建設(shè)發(fā)展工作時(shí)應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。

>> 衛(wèi)星通信地面站

三、應(yīng)急通信相關(guān)規(guī)劃中涉及衛(wèi)星應(yīng)用的有關(guān)內(nèi)容

在工業(yè)和信息化部出臺(tái)的國(guó)家應(yīng)急通信“十二五”發(fā)展規(guī)劃中[2]，明確提出構(gòu)建應(yīng)急通信保障能力體系的目標(biāo)，即建設(shè)由衛(wèi)星通信、區(qū)域空中通信、公眾通信和機(jī)動(dòng)通信裝備組成的天空地一體的應(yīng)急通信保障網(wǎng)絡(luò)體系。該體系的天基部分包括寬帶VSAT系統(tǒng)和在用的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，未來(lái)?xiàng)l件具備時(shí)將逐步納入北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)、自主衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)和自主的寬帶多媒體衛(wèi)星通信系統(tǒng)；空基部分是基于臨時(shí)升空裝載移動(dòng)通信系統(tǒng)的近地空中浮空平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)較大范圍的通信覆蓋，浮空平臺(tái)上的通信設(shè)備也將配置衛(wèi)星傳輸通道；地基部分包括地面通信系統(tǒng)及相關(guān)支撐系統(tǒng)，通信系統(tǒng)中機(jī)動(dòng)隊(duì)伍配備車載、便攜衛(wèi)星通信裝備，地面公網(wǎng)按需分布式建設(shè)具備高抗災(zāi)性能及衛(wèi)星傳輸通道的無(wú)線接入設(shè)施，支撐系統(tǒng)中的指揮體系也將強(qiáng)化衛(wèi)星手段的使用。隨著規(guī)劃的逐步實(shí)施，應(yīng)急通信體系中的衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)能力將得到顯著提升，除已建的公用應(yīng)急寬帶VSAT衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)將進(jìn)一步提升完善以外，也將從構(gòu)建完整應(yīng)急通信保障網(wǎng)絡(luò)體系的角度對(duì)自主衛(wèi)星通信系統(tǒng)的規(guī)劃、研發(fā)及建設(shè)運(yùn)營(yíng)予以積極推動(dòng)，我們也冀望相關(guān)裝備系統(tǒng)能夠盡早納入應(yīng)急通信保障能力體系之中。

我國(guó)近期還研究探討了進(jìn)一步推進(jìn)民用空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的有關(guān)戰(zhàn)略設(shè)想，我們從應(yīng)急通信衛(wèi)星應(yīng)用的角度，主要關(guān)心兩個(gè)方面內(nèi)容，一是隨著信息化應(yīng)用向?qū)拵Ф嗝襟w化加速推進(jìn)步伐，建設(shè)超大容量Ka頻段寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)已是一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題，國(guó)際上Ka頻段寬帶多媒體衛(wèi)星通信系統(tǒng)已進(jìn)入商用階段，在遠(yuǎn)程接入、區(qū)域性高清和3D電視直播方面達(dá)到了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，為此我國(guó)也應(yīng)盡快趕上并逐步建設(shè)Ka寬帶多媒體衛(wèi)星通信系統(tǒng)；另一方面，應(yīng)急保障前期小型化衛(wèi)星終端的使用需求迫切，在發(fā)展L頻段衛(wèi)星移動(dòng)通信受制于軌位及資源的情況下，積極推動(dòng)民用S頻段自主衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)建設(shè)，將有助于解決我國(guó)應(yīng)急通信保障工作中面臨的諸多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

鑒于近期應(yīng)急救災(zāi)通信保障工作中始終存在通信孤島問(wèn)題，為有效解決應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)第一時(shí)間對(duì)外傳報(bào)信息的難題，工業(yè)和信息化部正在加強(qiáng)相關(guān)研究，嘗試將以衛(wèi)星移動(dòng)電話為代表的小型通信終端，向?yàn)?zāi)害多發(fā)易發(fā)重點(diǎn)城市縣一級(jí)行政區(qū)做延伸配置，同時(shí)也呼吁相關(guān)省市的地方政府關(guān)注并推動(dòng)基層政府部門應(yīng)急通信手段的建設(shè)工作。

四、結(jié)束語(yǔ)

在對(duì)應(yīng)急通信工作中衛(wèi)星應(yīng)用的概況做了概略的介紹后，展望衛(wèi)星應(yīng)急通信未來(lái)的發(fā)展，我們認(rèn)為有以下一些方向值得進(jìn)一步研究：一是如何加強(qiáng)衛(wèi)星通信在應(yīng)急通信保障體系中的作用；二是如何在充分利用好國(guó)外衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的同時(shí)，積極促進(jìn)我國(guó)自主衛(wèi)星移動(dòng)、寬帶通信系統(tǒng)的建設(shè)工作；三是應(yīng)當(dāng)探索建立衛(wèi)星資源的國(guó)家應(yīng)急協(xié)調(diào)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急時(shí)國(guó)內(nèi)衛(wèi)星資源的統(tǒng)一調(diào)配；四是建議政府部門建設(shè)各級(jí)應(yīng)急管理體系時(shí)，將手持衛(wèi)星終端、小型便攜衛(wèi)星端站等設(shè)備作為必要的通信保障裝備予以配備。

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院新聞辦公室.中國(guó)的減災(zāi)行動(dòng)[EB/OL].(2009-05-11)[2013-09-04]http://www.gov.cn/zwgk/2009-05/11/ content_1310227.htm

[2]劉占霞，王謙.政策解讀：國(guó)家應(yīng)急通信“十二五”規(guī)劃.(2012-01-18)[2013-09-04] http://mobile.people.com.cn/GB/16905372. html