探讨卫星通信组网在人防中的应用

　　摘要：近年来，随着全国各地人防信息化建设的加快推进，卫星通信建设作为一种新兴的通信方式，能够满足各种突发事件现场应急指挥需要，越来越受到各级人防部门的重视。如何快捷地实现人防卫星组网，与本地或上级部门进行卫星视频会议，成为摆在人防技术人员面前的一项重要任务。本文将从一个基层人防技术员的角度，探讨卫星通信组网在人防中的应用，并针对人防卫星通信组网使用中常见的问题提出解决办法。

　　关键词：卫星通信； 人防； 组网； 视频会议； 卫星功放；

　　Abstract:In recent years,with the acceleration of civil air defense information construction throughout the country,the construction of satellite communication,as a new way of communication,can meet the emergency command needs of various emergencies,more and more attention by civil air defense departments at all levels.It is an important task for civil air defense technicians to realize the network of civil air defense satellites quickly and to conduct satellite video conference with local or superior departments.This paper will discuss the application of satellite communication network in civil air defense from the perspective of a basic civil air defense technician,and the common problems and solutions in the use of civil air defense satellite communication network.

　　Keyword:satellite communications; networking; civil air defence; Video conference; satellite Power amplifier;

　　1 人防卫星通信系统组成

　　1.1 卫星通信系统配置

　　大多地市级别人防卫星通信系统一般包括地下指挥所固定站、地面指挥所固定站、人防机动指挥所车载站和便携式卫星站，系统内支持数据、语音和图像等多种应用[1].本文以某地人防卫星通信系统配置为例，根据人防业务需求，结合亚洲9号卫星在当地范围内的RIRP、G/T值、雨衰、可用度等数据，经过卫星链路计算配置如下：地下指挥所固定站采用4.5 m口径天线，8 W卫星功放；地面指挥所固定站采用2.4 m口径天线，20 W卫星功放；人防机动指挥所车载站采用1.2 m口径天线，30 W卫星功放；便携式卫星站采用0.9 m口径天线，16 W卫星功放。地下指挥所和地面指挥所的卫星天线都是固定的，机动指挥所和便携式卫星站的天线则是根据使用时的摆放位置进行对星调整。如果用户在北半球，因为亚洲9号卫星轨道在赤道附近上空，需要将天线朝南展开，输入相应参数自动搜索对星，用时2~3分钟。一般选择人防地下指挥所站作为主控站，配备有视频会议MCU设备。该系统采用国家人防办认可的德国诺达卫星通信公司的Skywan?卫星通信系统，该系统在卫星访问体制上采用MF-TDMA（多载波跳频TDMA）技术，兼具时分多址（TDMA）和频分多址（FDMA）的优势，具有先进性。

　　1.2 卫星通信业务实现方式

　　人防卫星通信网一般采用Ku波段的通信频段，该频段上行频率在10 GHz左右，下行频率在12 GHz左右，Ku波段由于频率比C波段高，不易受微波辐射干扰，天线口径尺寸小，对于车载和便携站用户比较容易安装携带，但也存在降雨衰减较大的缺点。从2018年起为提高通信容量，国家人防网管中心要求入网用户采用双载波通信代替原有的单载波通信。双载波通信比单载波容量扩大1倍，降低了系统内的干扰因素，可以承载更多的站点。　　人防卫星通信组网的主要业务是进行实时视频传输和视频会议。系统采用的Skywan?支持网状网络拓扑下的IP组播功能，因此采用IP组播方式对实时视频图像进行传输。通过IP组播，只需一次即可将一个站点的视频同时传送到多个站点，而无须向不同的站点重复传送多次，从而使卫星带宽得到充分利用。本网采用中兴通信公司的视频会议系统（基于H.323协议的视频会议技术）进行业务实现。系统采用星状网络拓扑，需要在主会场设立MCU（多点控制单元）以实现多点会议功能，每个会场通过MCU与主会场建立一对对称双向连接，在VSAT卫星通信系统的支持下，随时召开视频会议。视频会议网络拓扑图如图1所示。

　　图1 视频会议网络拓扑图   

　　2 人防卫星通信组网的常见问题及解决办法

　　2.1 人防卫星组网中的信号压制问题

　　2016年，在某地组织的国际半程马拉松赛综合保障工作中，工作人员在半程的折返点架设了便携式卫星，在起点开设了人防机动指挥所车载站，两个站点相距10 km.当日天气状况良好，无降雨，无大面积厚云层，卫星接收电平值达到5.2左右（电平值一般在3~6,门限值在2.0），两个站点功放的收发信号指示灯也常绿显示。但两个站点的组网一直无法实现，视频会议无法联通。进入Telnet监控界面，在TDMA Power界面观察两个站点的功放发射值，发现车载站达到了148,而便携站仅有120,初步判断车载站的功放发射功率过高，干扰压制了便携站。由于便携站相对车载站的天线尺寸小、配备功放功率较小，更易受到压制干扰。打开系统软件SKYNMS的lineupmanager.exe程序，将车载站的功放衰减从20 db调为23 db,增加3 db值的衰减，功放发射值立刻降到128,两个站点的通信恢复正常，通过开设视频会议将折返点的图像传到机动指挥所上。

　　2.2 人防卫星组网跨省训练遇到的问题

　　2018年，某省组织了全省人防跨区域信息化保障训练，省人防办和下属8个地市人防办参加了训练。本次训练目的地选在了浙江省温州市，省人防机动指挥所车载站作为主控站，其余8个地市车载站作为从站，9个站点组成人防卫星通信网。根据主站下达的频点信息，某地人防机动指挥所车载站设置好参数后，发现IDU的接收指示灯常绿，而发射指示灯为橙色，偶尔变成红色，发射信号不稳定。经过分析后发现，温州与该机动指挥车所属地区直线距离约500 km,经纬度差别大，与原有的RTT值差别较大，影响了卫星通信效果，需要对RTT值进行修改。分别将当地纬度、经度、卫星经度（亚洲9号为122.1°）、字符速率（4 MHz数据为2857000）输入计算软件，即可算出当地的RTT值。修改完RTT值后，卫星信号收发正常，指示灯常绿。但在进行卫星视频会议时，偶尔会出现语音图像卡顿延迟现象。由于9个站点共用4M带宽，单一站点不宜采用过高的速率进行通信，而视频会议终端的默认设置速率为512 kbps,将其调整为256 kbps,音视频卡顿现象消失，通信效果良好。

　　2.3 卫星通信组网中的邻星干扰问题

　　2017年在进行卫星通信组网训练中，发现地面指挥所卫星站无法入网，功放接收指示灯常绿，发射指示灯呈红色闪烁，通过频谱仪检测功放工作状态，显示一切正常。由于该市在2017年9月遭受了百年一遇的"莫兰蒂"台风，最大风力达到14级，判断可能是卫星天线受台风影响发生偏移，产生邻星上行干扰，需要调整卫星天线朝向。卫星天线主要调整3个角度，分别是仰角、方位角和高频头极化角。

　　方位角计算公式为：

　　仰角计算公式为：

　　其中，X=卫星经度-接收地经度，Y=接收地纬度，本地极化角不变为9.根据计算出的天线俯仰角数值缓慢调整天线朝向，发射信号强度呈抛物线显示，找准最大值位置，固定好卫星天线，收发信号指示灯恢复正常。

　　3 结 语

　　人防卫星通信组网应用在人防指挥通信保障中发挥着越来越重要的作用，它可以在复杂条件下保障多个站点远程指挥通信，特别是遇到地震、台风、雪灾等极端情况下，仍然能够提供应急通信保障。因此，应该重视卫星通信技术在人防中的应用，不断提高技术人员的应用水平。

　　参考文献

　　[1] 刘功亮，李晖。卫星通信网络技术[M].北京：人民邮电出版社，2015.