基于卫星通信的应急通信程序

1应急通信概述

1.1应急通信的定义

应急通信是指在出现自然或人为的突发性紧急情况时，综合利用各种通信资源，保障救援、紧急救助和必要通信所需的通信手段和方法，实现通信的机制。应急通信并不是独立存在的一种全新的新技术，而是各种通信技术、通信手段在紧急情况下的综合运用，其核心就是紧急情况下的通信。应急通信不仅是单纯的技术问题，还涉及管理方面。应急通信由于其不确定性，对通信网络和设备提出了一些特殊要求，这些网络和设备从技术方面提供了通信技术手段的保障。但在管理方面，还需要建立完善的应急通信管理体系，针对不同场景建立快速响应机制，协调调度最合适的通信资源，提供最及时有效的通信保障。应急通信网（EmergencyCommunicationNetwork,ECN）是指为应对突发性大型自然灾害或公共事件而快速建立的临时性通信网络，为救灾组织及人员保证通信畅通，最大限度地降低灾难损失、维护社会安全和稳定。ECN主要用于遭受地震、台风等重大自然灾害以及发生突发事件或恐怖袭击事件中[2]。

1.2研究应急通信的目的及意义

中国是一个灾难多发、频发的国家，特别是自然灾害时有发生，给国民经济和人民生命财产造成了很大的损失。汶川地震、舟曲泥石流等，这些灾难，既考验了通信部门的应急响应能力，也考验了通信网络的应急通信保障能力。从这些经验教训中，我们逐步意识到只有在平时完善应急通信体系，达到应急通信保障的要求，才能在紧急关头发挥它的作用，减少人民生命和财产的损失。应急通信系统是为满足各类紧急情况下的通信需求而产生的，而自然灾害、卫生事件、尤其是社会事件等突发公共安全事件发生的地点和规模都无法提前预知和准备，各类紧急情况具有如下共同特点：需要应急通信的时间一般不确定，人们无法进行事先准备，如地震、海啸、火灾、台风、泥石流等突发事件；需要应急通信的地点不确定；进行应急通信时，需要什么类型的网络不确定[3]。

1.3应急通信的发展趋势及前景

近年来，恐怖袭击事件时有发生，给相关国家公共安全造成了严重威胁，然而应急通信涵盖的应用面相当广泛，除了公众安全、抢险救灾之外，还有战备通信等。在战争中，占领或摧毁敌方的通信设施是获取胜利的重要环节这一，这也就从根本上决定了我国的应急通信要使用自己的应急通信技术。尤其是无线电应急通信技术，是应急通信的主体和核心，积极吸取国外先进的技术为我所用，并根据我国应急通信的实际情况，发展我国的应急通信技术。

2卫星通信概述

2．1基本概念及原理

卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电信号，在两个或多个地球站之间进行的通信。地球站是指设在地球表面（包括地面、海洋和大气中）的无线电通信站[1]。卫星通信系统是由空间部分（通信卫星）和地面部分（通信地面站）两大部分构成的。通信卫星实际上就是一个悬挂在空中的通信中继站[2]。它居高临下，视野开阔，只要在它的覆盖照射区以内，不论距离远近都可以通信，通过它转发和反射电报、电视、广播和数据等无线信号。静止卫星与地球相对位置的示意图如图1-1所示。图1-1静止卫星配置的几何关系从卫星向地球引两条切线，切线夹角为17.34°，两切点间弧线距离为18101km，在这个卫星电波波束覆盖区内的地球站均可通过该卫星来实现通信。若以120°的等间隔在静止轨道上配置三颗卫星，则地球表面除了两极未被卫星波束覆盖外，其他区域均在覆盖范围内，而且其中部分区域为两个静止卫星波束的重叠地区，因此，借助于在重叠区内的地球的中继，可以实现在不同卫星覆盖区内地球站之间的通信[3]。由此可见，只要用三颗等间隔配置的静止卫星就可以实现全球通信，这一特点是任何其他通信方式不具备的。

2．2主要特点

卫星通信具有以下优点：通信距离远，且费用与通信距离无关；覆盖面积大，可进行多址通信；通信频带宽，传输容量大，适于多种业务传输；通信线路稳定可靠，通信质量高；通信电路灵活；机动性好；可以自发自收进行监测。同时也存在如下缺点：通信具有广播特性，较易被窃听；通信时延较长；通信链路易受外部条件影响；存在日凌中断和星蚀现象等[4]。

2.3应急卫星通信网

卫星通信是地球站之间通过通信卫星转发器所进行的微波通信。面对地震、台风等自然灾害，卫星通信发挥着无可替代的重要作用。其受自然条件的影响极小，卫星电话等通信手段可以作为抢险救灾临时通信的主要设备。在陆地等常规通信传输系统中断或其他通信线缆未铺设到之处，它能够帮助人们实现信息传递。我国幅员辽阔、经济相对落后，若与发达国家交战，恐怕难以掌握制电磁权与制空权。从这些实际情况出发，应急卫星通信网成为比较适合我国国情的应急通信系统。在汶川地区发生的特大地震，地面通信设施遭到严重破坏，成为信息孤岛，而卫星通信在这次的救灾工作中发挥了重大作用。灾区与外界的首次通信联络靠的是卫星电话，地面移动通信网的恢复靠的是卫星基站，现场采访、直播报道靠的是通信卫星和移动转播车，现场指挥靠的是卫星电话、应急通信车、背负式卫星通信小站，堰塞湖无人视频监测、灾区可视电话开通靠的是宽带卫星数据采集终端。[5]针对应急通信的需求，应急卫星通信网采用VSAT卫星通信、海事卫星等远程接入方式，结合集群通信、北斗卫星、视频会议等多种业务接入手段，提高应急通信能力。

2.4卫星通信技术在汶川地震中的应用

汶川地震严重破坏了地面公用电信网，造成大面积通信网络的全面中断，该区域内原有的有线、无线等各种通信联络方式都无效，灾区的指挥调度和救援工作受到很大影响，在这种情况下，卫星通信在汶川地震救援工作中，发挥了巨大的作用。各种卫星通信车辆、VAST终端站、卫星手机等源源不断地进入灾区，为前线救灾构建起了卫星通信网络，实现灾后通信“四个第一”：即利用卫星宽带系统送出重灾区映秀镇的第一段视频，利用海事卫星从震区打出第一个电话，利用卫星传输链路，开通震后的第一个移动基站，利用卫星应急通信指挥车和海事卫星电话，协助建立起第一个临时应急通信指挥系统。[6]在汶川地震中，海事卫星和北斗一号卫星通信系统得到了比较多的应用。国家抗震救灾总指挥部、各级政府和相关救援部门使用各类海事卫星近438台，同时，还有一些相关应急通信队伍手中也拥有大量海事卫星终端。据估计，大约有2000部海事卫星设备为汶川地震救灾现场提供服务。目前，海事卫星通信系统具有全球覆盖、全天候、可移动、全方位、带宽大等特点，主要业务种类有语音、数据、传真、视频传输等。地震发生后，中国交通通信中心与国际海事卫星组织紧急沟通，为中国震区争取到了两倍于之前的信道资源，保证了灾区海事卫星设备和通信能力[7]。除海事卫星和北斗一号卫星通信系统外，鑫诺、全球星、铱星、中星等卫星通信系统也在汶川地震中发挥了重要作用，可以毫不夸张地说，在汶川地震抢险救灾工作中发挥巨大作用是我国绝大多数可以调用的、集中在灾区的卫星通信设备。这次抗震救灾活动证明了，卫星通信具有地面网络所不具备的备份性、广泛覆盖性和灵活性，不依赖地面通信条件，不受距离和地形的限制，不需要布设通信基站，在地面通信网络遭受破坏时，或在没有光纤、没有无线通信条件下，卫星通信仍然可以进行语音、数据和视频等通信服务，甚至在不具有电力条件的地方，也可保障应急通信的畅通。

3结束语

汶川大地震提醒我们，应急通信有仅需要有序快速的通信指挥调度，更需要的是如何让受灾的人们在第一时迅速将受灾的信息准确传递出去。本文以汶川地震为例，主要研究卫星通信在应急通信中发挥的巨大作用，为以后更好的建立科学、完善的应急通信系统起到了重要作用，具有一定实际意义。