衛(wèi)星集群應(yīng)急通信系統(tǒng)

摘要：衛(wèi)星通信以其獨(dú)特的特點(diǎn)，在許多場合中具有重要的應(yīng)用價值。在指揮調(diào)度、應(yīng)急救災(zāi)等場合中一般使用地面集群通信，但是其信號覆蓋范圍有限，集群通信組網(wǎng)受頻率資源限制比較大。將具有覆蓋面積大、受地理?xiàng)l件限制小以及通信頻帶寬等特點(diǎn)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)與地面集群通信系統(tǒng)結(jié)合組網(wǎng)，形成天地一體化的通信網(wǎng)絡(luò)。
關(guān)鍵詞：應(yīng)急通信；衛(wèi)星通信；集群通信；網(wǎng)絡(luò)

0 引言
    在應(yīng)急場合由于公共網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可能受到極大的破壞而無法正常工作，通常使用地面集群通信系統(tǒng)作為專用的應(yīng)急指揮系統(tǒng)，這也是目前應(yīng)急通信領(lǐng)域中一個成熟的現(xiàn)實(shí)方案。但是，如果在應(yīng)急場合破壞范圍比較大，超出了地面集群通信系統(tǒng)的信號覆蓋范圍，這時候不管是從應(yīng)急救援角度還是從通信信號接收質(zhì)量角度，地面集群通信受到了限制。為此，可以考慮將覆蓋范圍大，能實(shí)現(xiàn)全方位通信的衛(wèi)星通信網(wǎng)與地面集群通信網(wǎng)結(jié)合組網(wǎng)，形成一個天地一體化的通信網(wǎng)絡(luò)，滿足特定需求。

1 衛(wèi)星通信簡述
    衛(wèi)星移動通信是以大氣作為傳輸介質(zhì)的，它與地面的任何通信方式都不同。特別是隨著移動通信的迅速發(fā)展，衛(wèi)星移動通信吸取了傳統(tǒng)衛(wèi)星通信和移動通信的長處，為個人通信的實(shí)現(xiàn)提供了重要的方式。一般衛(wèi)星通信系統(tǒng)由地球站、用戶以及衛(wèi)星組成通信網(wǎng)，如圖1所示。

    衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有很多特點(diǎn)，例如：
    (1)通信距離遠(yuǎn)，具有全球覆蓋能力，能滿足立體化的、全方位的多址通信需求，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的全球通信和個人通信。
    (2)系統(tǒng)容量大，可提供多種通信業(yè)務(wù)，從而使通信業(yè)務(wù)向多樣化和綜合化方向發(fā)展，滿足用戶多方面的需求。
    (3)在使用靜止軌道的同時也可以使用中、低軌道衛(wèi)星，使業(yè)務(wù)性能更優(yōu)良，但在星座設(shè)計(jì)和技術(shù)上更為復(fù)雜。
    (4)覆蓋面積大、受地理?xiàng)l件限制小、通信頻帶寬。
    (5)信號傳輸質(zhì)量高，通信線路穩(wěn)定可靠。
    衛(wèi)星通信在我國經(jīng)過40多年的發(fā)展，目前已經(jīng)具有相當(dāng)成熟的衛(wèi)星通信解決方案，它成為個人通信的一種重要手段。

2 地面集群通信系統(tǒng)簡述
    集群通信是一種具有交換和控制功能的專用移動通信系統(tǒng)，它的特點(diǎn)是共用頻率、共用設(shè)備、共享覆蓋區(qū)、共享通信業(yè)務(wù)，共同負(fù)擔(dān)費(fèi)用。集群系統(tǒng)的分類也是多樣的。按控制方式分有集中控制和分散控制集群，按話音處理方式分有模擬集群系統(tǒng)和數(shù)字集群系統(tǒng)等其他分類方法。
    數(shù)字集群具有頻譜利用率高，系統(tǒng)容量大、抗干擾能力強(qiáng)、話音質(zhì)量好、數(shù)字加密容易可靠、保密性好等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)決定了它是集群通信的發(fā)展方向。其采用先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)、數(shù)字信令方式、語音數(shù)字編碼技術(shù)、先進(jìn)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)、數(shù)字集群系統(tǒng)集多功能于一體，在技術(shù)上和系統(tǒng)容量上滿足大型共網(wǎng)的建設(shè)要求，能提供指揮調(diào)度、電話互聯(lián)、數(shù)據(jù)傳輸、短消息收發(fā)等多種業(yè)務(wù)。圖2所示為地面集群通信系統(tǒng)，系統(tǒng)中的用戶必須在集群通信系統(tǒng)的信號覆蓋范圍之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)調(diào)度室與用戶或者用戶與用戶之間的通信。

3 集群通信系統(tǒng)與衛(wèi)星通信系統(tǒng)互聯(lián)一體
    在眾多的地面通信網(wǎng)中，集群通信網(wǎng)是其中最典型也是最常用的一個專／公用通信系統(tǒng)之一。地面通信網(wǎng)和空中網(wǎng)優(yōu)勢瓦補(bǔ)可以組合形成一張?zhí)斓匾惑w化的通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)任何時間任何地點(diǎn)與任何人的個人通信。集群通信網(wǎng)和衛(wèi)星通信網(wǎng)組網(wǎng)從通信角度來看，是屬于選用傳輸網(wǎng)和集群體制，構(gòu)造安全保障性能更高的應(yīng)急通信體系。集群通信在應(yīng)急救災(zāi)中具有重要的應(yīng)用價值，將集群通信系統(tǒng)與衛(wèi)星通信系統(tǒng)互聯(lián)，形成具有廣泛應(yīng)用面的指揮救急通信系統(tǒng)。圖3所示為地面集群通信系統(tǒng)與衛(wèi)星通信系統(tǒng)互聯(lián)一體通信網(wǎng)，在該網(wǎng)絡(luò)中，衛(wèi)星充當(dāng)了傳輸鏈路的中間環(huán)節(jié)，調(diào)度室與用戶或者用戶與用戶之間的通信通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)來實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)將衛(wèi)星鏈路作為地面集群通信系統(tǒng)的傳輸鏈路，
擴(kuò)展了地面集群通信系統(tǒng)的信號覆蓋范圍，在應(yīng)急通信中具有特定的意義。

    衛(wèi)星通信網(wǎng)與地面集群通信網(wǎng)的接口通常放在衛(wèi)星地球站，站內(nèi)安裝彼此接口對接的裝置。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)與集群通信系統(tǒng)互聯(lián)中，由于他們共同使用支持No．7信令系統(tǒng)，給互聯(lián)帶來了很大的方便，通過No．7信令系統(tǒng)有關(guān)共路信號來完成交換連接和拆線任務(wù)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信網(wǎng)和集群通信網(wǎng)絡(luò)連接。通常該接口模塊具有電平轉(zhuǎn)換、同步、告警檢測和接入以及信道測試功能。
    地球站與地面通信網(wǎng)接口是數(shù)字信號，此時地面通信網(wǎng)系統(tǒng)與衛(wèi)星通信系統(tǒng)的時鐘不同步，通常采用跳幀法和碼速調(diào)整法等方法來克服這種時鐘頻差。跳幀法是指在地球站的發(fā)射端設(shè)有緩沖存儲器和控制器，首先由地面通信線路送來的數(shù)字信號逐一存放在發(fā)射端緩沖器中，在衛(wèi)星系統(tǒng)時鐘的控制下讀出，并送入衛(wèi)星系統(tǒng)。碼速調(diào)整法是指在信號中插入(或扣除)一定比例的不含信息的脈沖，調(diào)控脈沖比例來調(diào)節(jié)地面通信網(wǎng)系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)時鐘之間的頻差。

    要讓衛(wèi)星通信在集群網(wǎng)發(fā)揮作用，在信息傳輸網(wǎng)中就使用衛(wèi)星通信。衛(wèi)星通信的特點(diǎn)是組網(wǎng)靈活、覆蓋面大，建網(wǎng)時不影響地面建設(shè)、節(jié)約投資(相對于光纖)、容量大(相對于微波)。所以，組建共網(wǎng)時應(yīng)該選用衛(wèi)星通信構(gòu)成傳輸網(wǎng)，因?yàn)樾l(wèi)星不受氣候條件、地理環(huán)境和時間的限制。一般來說集群系統(tǒng)采用混合入網(wǎng)方式。集群系統(tǒng)接入衛(wèi)星通信系統(tǒng)如圖4所示，通過雙向中繼線與衛(wèi)星通信網(wǎng)接口，接入衛(wèi)星通信網(wǎng)端局的選組級，完成與衛(wèi)星通信網(wǎng)話音線路的連接。另外，集群系統(tǒng)通過No．7信令傳輸鏈路完成與衛(wèi)星通信網(wǎng)的信令聯(lián)絡(luò)，所有呼出／呼入的控制、接續(xù)等信息，都由No．7信令在衛(wèi)星通信和集群通信系統(tǒng)之間傳遞。集群通信系統(tǒng)控制器(TSC)將收到的No．7信令譯碼，通過控制交換矩陣和有／無線轉(zhuǎn)接器來完成有／無線之間的連接。另外TSC通過在控制信道上發(fā)布MPT1327信令來控制移動臺的操作，完成各種功能。

4 結(jié)語
    通信網(wǎng)絡(luò)在日常生活中扮演著越來越重要的角色，人們對通信網(wǎng)絡(luò)的功能要求也越來越高，本文利用衛(wèi)星通信覆蓋范圍大的特點(diǎn)，結(jié)合集群通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，將二者結(jié)合組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)大覆蓋范圍的應(yīng)急通信系統(tǒng)，在搶險救災(zāi)、指揮調(diào)度等場合有著特殊的應(yīng)用價值。