葉瀟 崔力民 張振杰

【摘要】 衛(wèi)星通信在遇到突發(fā)事件時能夠保持通信聯(lián)絡暢通，對提升電力應急保障能力至關重要。本文介紹了衛(wèi)星通信的特點，闡述了衛(wèi)星應急通信的系統(tǒng)組網(wǎng)及應用，并結合新疆電力通信網(wǎng)實際情況對業(yè)務應用進行介紹，最后對應急衛(wèi)星通信的發(fā)展前景做出簡要說明。

【關鍵詞】 衛(wèi)星通信 應急保障 系統(tǒng)組網(wǎng) 業(yè)務應用

一、引言

電力是直接關系國計民生的重要基礎行業(yè)，電力通信網(wǎng)承載著電網(wǎng)調度自動化、市場化運營、信息化管理等多種重要業(yè)務，對電網(wǎng)發(fā)展有著重要作用。隨著地球環(huán)境變化和電網(wǎng)規(guī)模擴大，遇到突發(fā)情況如地震、冰凍、洪澇等重大自然災害時，電力設施、通信網(wǎng)絡往往遭受到嚴重破壞甚至毀壞，致使電力生產(chǎn)癱瘓。這時需要建立一種應急通信平臺，實時傳遞現(xiàn)場信息，為后方指揮調度提供安全、可靠、準確的通信保障，從而快速恢復電力生產(chǎn)業(yè)務，保證生活、生產(chǎn)上用電。

衛(wèi)星通信對外部環(huán)境依賴性小，具有覆蓋面積廣、通信距離遠、部署機動靈活、不易受地質災害影響等特點，特別適合于應急、救援通信，成為電力系統(tǒng)應急保障的首要選擇。

二、應急衛(wèi)星通信系統(tǒng)

衛(wèi)星通信是以人造地球衛(wèi)星為中繼站，使地球上各個通信站之間實現(xiàn)通信，可實現(xiàn)點對點、點對多點（星狀網(wǎng)）、多點對多點（網(wǎng)狀網(wǎng)）通信。

針對應急事件的突發(fā)性、影響程度不確定性等情況，衛(wèi)星通信由于自身特點，作為應急保障使用在消除通信孤島方面有著重要的作用。

（1）系統(tǒng)結構靈活，反應迅速。僅需通過衛(wèi)星建立鏈路，即可在覆蓋區(qū)實現(xiàn)任意兩點間通信，且滿足各種裝載平臺（船載、車載、單兵背負）的快速部署，自身保障能力強。

（2）獨立成網(wǎng)，穩(wěn)定可靠。衛(wèi)星通信傳輸環(huán)節(jié)少，能在各種惡劣環(huán)境下高效運行工作，獲得高質量的通信信號。

（3）支持多種業(yè)務傳輸，包括話音、數(shù)據(jù)、圖像等，滿足指揮調度、數(shù)據(jù)及視頻采集、信息發(fā)布等各環(huán)節(jié)的需求。

根據(jù)應急通信的特點，一套完備的衛(wèi)星應急通信系統(tǒng)應具有語音通信、數(shù)據(jù)通信、圖像通信、圖像采編及顯示、電視會議、網(wǎng)絡監(jiān)控與管理等功能，圖1為典型的衛(wèi)星應急通信系統(tǒng)示意圖。

在圖1中，系統(tǒng)由一個地面站（主站）、一輛靜中通、二輛動中通、兩套便攜站（包括單兵系統(tǒng)）、一輛指揮車組成。通過衛(wèi)星鏈路傳輸平臺，可快速實現(xiàn)現(xiàn)場災情的應急保障，系統(tǒng)主要實現(xiàn)功能如下：（1）應急通信指揮車是一個功能完備的移動指揮中心，能夠實現(xiàn)通信保障、指揮調度，圖像采集傳輸?shù)裙δ埽诰o急突發(fā)事件現(xiàn)場保障通信指揮任務。（2）小型應急通信車應用于突發(fā)事件的應急處理、重大活動的通信保障、施工現(xiàn)場的通信支持。（3）便攜站與單兵背負系統(tǒng)之間可實現(xiàn)單向視頻、雙向語音傳輸。單兵圖傳、數(shù)字集群等多種通信手段優(yōu)勢互補，使得以通信車為現(xiàn)場指揮中心的有效通信覆蓋面積大幅增加。（4）采用動中通衛(wèi)星通信天線，滿足車輛無論在行駛中還是到達應急現(xiàn)場的任何時刻都能保持與后方指揮中心的通信暢通。（5）采用基于衛(wèi)星通信的視頻會議系統(tǒng)，通信車隨時隨地都可以和前方、后方建立視頻會議，便于即時指揮。（6）基于北斗導航、定位、短報文功能的人員、車輛定位跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)，使指揮人員隨時掌握動態(tài)車輛位置和搶險人員分布情況。

目前普遍采用的VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)由主站、小站和衛(wèi)星組成，主站使用大型天線，常用的Ku波段天線直徑為1.2-8m，小站如便攜站天線直徑為0.3-2.4m。VSAT系統(tǒng)可以支持星狀、網(wǎng)狀等靈活組網(wǎng)，支持點對點或點對多點的通信功能，能夠實現(xiàn)語音、視頻、數(shù)據(jù)的雙向傳輸。

三、應急通信在新疆電力中的應用

3.1 新疆電力應急通信組網(wǎng)需求

隨著電網(wǎng)的發(fā)展，新疆電力通信網(wǎng)承載的業(yè)務逐年增多，目前已形成南、北疆分地域組網(wǎng)，衛(wèi)星通信作為電力通信網(wǎng)的一部分，在新疆特殊的環(huán)境下，應急組網(wǎng)有著特別的需求：

（1）應急反應速度快。新疆地域遼闊，疆內各變電站通信站多處于戈壁或是自然環(huán)惡劣的地理位置，且相距較遠，一旦發(fā)生嚴重的自然災害（比如暴風雪、狂風沙等），有線電力通信網(wǎng)絡中斷或通信設備損害，災區(qū)在一定程度上屬于孤城的狀態(tài)。所以建立快速的應急反應系統(tǒng)，在最短的時間對現(xiàn)場信息的實時采集、發(fā)送、反饋給指揮中心，將損失降到最低。（2）組網(wǎng)規(guī)模大，系統(tǒng)兼容性好。新疆地廣人稀，為滿足覆蓋公司本部、13個地州及全疆各縣級供電公司的應急需求，一次性建成應急網(wǎng)絡不僅成本高，而且對運維人員要求高，難以實現(xiàn)。所以采取分階段建設，優(yōu)先對城區(qū)、重點區(qū)域進行覆蓋，滿足應急需求；后期系統(tǒng)擴容需考慮設備的兼容性和系統(tǒng)的統(tǒng)一管理，保證在現(xiàn)有網(wǎng)絡基礎上易于升級改造，做到維護簡單，節(jié)約成本。（3）應急保障可靠性高。新疆地處高緯度，遠離海洋，氣溫變化大，特別是冬、夏的極端天氣不斷地考驗著新疆電力通信網(wǎng)的承載能力，對通信設備在惡劣天氣下的可靠工作要求高。

3.2 應急通信業(yè)務應用

目前，新疆電力應急通信已完成主站系統(tǒng)建設，并配置1輛靜中通通信車和2套便攜站，通過亞洲四號衛(wèi)星建立通道，鏈路租用帶寬為2Mb/s、上下行共享。實際業(yè)務應用如下：（1）電話業(yè)務。車載站與便攜站均配備有IAD設備，該設備提供了4個FXO接口以及4個FXS接口，可以通過交換機-FXO-FXS-電話機的方式進行用戶線路的延伸，將遠端應急現(xiàn)場的話機連接到公司總部行政交換機。在圖2中，將車載站上電話機連接到其IAD設備的FXS口，并將便攜站的IAD設備FXO用電纜連接本部大樓的行政交換機音頻配線架上，并對兩站的IAD設備做相應的配置，使相應的FXO、FXS之間一一對應（熱線模式），這樣相當與將遠端電話直接接入了公司的電話交換機，可以直撥系統(tǒng)內電話，其原理類似于通過PCM設備所做的調度電話遠程接入。（2）數(shù)據(jù)業(yè)務。將便攜站的交換機和路由器通過網(wǎng)線與大樓內的樓層交換機進行連接，當兩站之間建立起衛(wèi)星信道后，車載站的數(shù)據(jù)終端通過主站交換機和路由器等設備接入公司的信息內網(wǎng)。同時，管理人員需要對車載站的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡地址進行統(tǒng)一規(guī)劃，針對衛(wèi)星網(wǎng)絡與公司內網(wǎng)數(shù)據(jù)通信需要進行隔離，需在無線機房相應的路由器側增加保密設備即可接入公司內網(wǎng)。（3）電視會議業(yè)務。車載站、衛(wèi)星主站均需配置高清晰的H.323的視頻會議終端和攝像頭、MIC等設備，在IP網(wǎng)絡連接已經(jīng)建立的條件下，可以與其他H.323標準的MCU或視頻會議終端建立連接，舉行電視會議。在公司的應急指揮中心內配置相應的H.323 MCU和視頻會議終端設備，即可實現(xiàn)與應急現(xiàn)場的視頻會議通信。

3.3現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問題及解決方案

新疆電力應急通信系統(tǒng)租用2M衛(wèi)星鏈路，上、下行分配帶寬各為1M，車載站采用的視頻會議終端為Polytom 550，受于設備性能和帶寬限制，車載系統(tǒng)與主站之間只能傳輸1路圖像，遠不能滿足應急需求。鑒于后期擴容要求同時傳輸多路圖像，解決方案有三種：

（1）方案一：增加前端圖像合成設備

①方案優(yōu)點：能將多路圖像合成到一個畫面中，在指揮中心大屏上可以同時顯現(xiàn)。②方案缺點：圖像解調只能是多路圖像在一個畫面中，不能夠分離出單路圖像。

（2）方案二：增加視頻會議終端數(shù)量

①方案優(yōu)點：在保證衛(wèi)星上行帶寬夠用的情況下，增加視頻會議終端數(shù)量，可以獨立的將視頻畫面回傳至主站。②方案缺點：增加視頻會議終端需要增加相應配套的設備，如視頻切換矩陣等。

（3）方案三：替換現(xiàn)有視頻會議終端，改用多路視頻編解碼服務器，這樣主站也需要配套更換設備。

（4）方案比較：為了全方位、多方面了解現(xiàn)場災情，現(xiàn)場應急保障配置需要多個不同的信號源接入，方案三替換現(xiàn)有設備，后期接入與原系統(tǒng)設備不兼容，維護成本較高，不建議采用；方案一只需增加合成設備，對現(xiàn)有車載系統(tǒng)改造影響小，且投資成本低，能夠滿足基本需求，建議選擇；但在考慮到成本資金充裕、擴容升級簡單方便的情況下建議選擇方案二。

四、結束語

衛(wèi)星通信具有組網(wǎng)靈活快捷、無縫隙覆蓋能力強、對距離不敏感等特點，其在抵抗地震、洪水等自然災害方面比光纜、微波等具有更高的可靠性；未來隨著電力通信業(yè)務需求增大，基于衛(wèi)星通信寬帶化、與其他通信網(wǎng)絡（如信息內網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)）互聯(lián)互通，實現(xiàn)業(yè)務綜合化、接入手段多元化，建立多模式的通信保障指揮系統(tǒng)成為發(fā)展趨勢。

參 考 文 獻

[1]陳兆海.應急通信系統(tǒng)[M].電子工業(yè)出版社，2012.

[2]閔士權.關于構建國家應急衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的思路[J].航天器工程，2009.18（3）.

[3]付榮國，章熙海，肖飛，劉鵬飛.地震應急衛(wèi)星通信指揮車通信系統(tǒng)設計[J].通信技術，2014.47（2）.