李威東

摘要：為滿足重大災(zāi)害導致大部分網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況下，省級應(yīng)急廣播系統(tǒng)的應(yīng)急廣播消息發(fā)布及機動應(yīng)急指揮需要，可建立應(yīng)急機動播發(fā)平臺，通過4G/5G無線移動通信公網(wǎng)、VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)與省級應(yīng)急廣播管理平臺實現(xiàn)全天候視頻、音頻、數(shù)據(jù)、電話、圖片/文本信息互聯(lián)互通。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急廣播信息、VSAT衛(wèi)星通信、4G/5G網(wǎng)絡(luò)、IP協(xié)議

一、建設(shè)背景

近年來，國家出臺了應(yīng)急廣播體系的建設(shè)標準規(guī)范，各省也相應(yīng)建設(shè)了各自的應(yīng)急廣播系統(tǒng)，包含省、市、縣三級架構(gòu)的系統(tǒng)體系。根據(jù)省級應(yīng)急廣播的實際建設(shè)需求，并滿足應(yīng)急廣播信息（各類音視頻信息等）的實時傳輸，可建設(shè)省級應(yīng)急廣播VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)。本次建設(shè)的應(yīng)急機動播發(fā)平臺系統(tǒng)（VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)）由中心站VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)和車載VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成。車載VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)包含電子信息分系統(tǒng)和載車平臺分系統(tǒng)。

二、VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)方案

2.1網(wǎng)絡(luò)組成及業(yè)務(wù)內(nèi)容

本次的VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)（VSAT衛(wèi)星通信傳輸網(wǎng)）由1個中心站及3個車載站（應(yīng)急廣播車、應(yīng)急指揮車和應(yīng)急前導車）組成。本系統(tǒng)可支持傳輸視頻會議信號、VOIP語音信號、現(xiàn)場視音頻信號、應(yīng)急廣播消息及指揮調(diào)度指令。網(wǎng)絡(luò)拓撲圖詳見圖1。

考慮業(yè)務(wù)性質(zhì)和需求，本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計為星狀網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)的混合網(wǎng)絡(luò)，從而滿足應(yīng)急通信中的靈活、機動應(yīng)用，其網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)有：

a.應(yīng)急廣播消息信號：視頻節(jié)目、音頻節(jié)目、圖文信息、指揮調(diào)度控制指令、數(shù)據(jù)通信流;

b.全網(wǎng)通話;

c.現(xiàn)場視音頻的回傳。

結(jié)合現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展方向，建立VSAT衛(wèi)星通信傳輸網(wǎng)，成為一個基于衛(wèi)星通信信道、IP協(xié)議的綜合通信平臺，該系統(tǒng)具有傳輸圖像、話音、高速數(shù)據(jù)、視頻會議的專用衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，對組織各類任務(wù)、應(yīng)對突發(fā)事件中，統(tǒng)一安排調(diào)度、傳輸高質(zhì)量清晰圖像等能夠發(fā)揮極其重要的作用。

基于IP的VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)，可以支持基于TCP/IP的業(yè)務(wù)，如IP電話、IP數(shù)據(jù)傳輸、因特網(wǎng)訪問、視頻監(jiān)控、視頻會議以及現(xiàn)場視頻采集回傳等。系統(tǒng)所具有的IP QoS功能，可以為IP電話、視音頻采集/視頻會議等實時業(yè)務(wù)分配高優(yōu)先級，以保證其傳輸質(zhì)量。完全動態(tài)的帶寬按需分配功能，可以充分利用衛(wèi)星帶寬資源，所有業(yè)務(wù)可以完全共享所有的帶寬;當沒有視頻傳輸時，相應(yīng)的帶寬可以釋放出來，保證更高速的數(shù)據(jù)傳輸。

本次建設(shè)的VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，包含1個省級中心站和3個車載移動站（應(yīng)急廣播車、應(yīng)急指揮車和應(yīng)急前導車）。

2.2系統(tǒng)功能

在省級應(yīng)急廣播系統(tǒng)中建立的VSAT應(yīng)急衛(wèi)星通信傳輸網(wǎng)，包括省級管理平臺中心固定站和省級應(yīng)急機動通信車載移動站。其中：省級中心固定站通常布置在位于省廣電局;應(yīng)急機動通信車載移動站部署在應(yīng)急廣播車、應(yīng)急指揮車和應(yīng)急前導車上。系統(tǒng)需達到以下功能要求：

（1）整個網(wǎng)絡(luò)為星狀網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證應(yīng)急通信中的靈活、機動應(yīng)用。

（2）衛(wèi)星通信網(wǎng)能夠開展各種應(yīng)急通信業(yè)務(wù)，主要包括話音通信、數(shù)據(jù)通信、視頻會議和高質(zhì)量視頻實時傳輸?shù)取?yīng)用環(huán)境為全IP環(huán)境，即所有業(yè)務(wù)均基于IP協(xié)議，如VoIP、IP數(shù)據(jù)和IP視頻等。

（3）適應(yīng)全網(wǎng)進行廣播、組播、通信業(yè)務(wù)傳輸?shù)母鞣N需求。中心站支持多個下行、上行載波的擴容能力。

（4）系統(tǒng)采用LDPC、TPC信道編碼，以及QPSK、8PSK調(diào)制功能，并支持多等級FEC糾錯編碼。系統(tǒng)并內(nèi)置自動上行功率控制功能，可確保在惡劣天氣下的系統(tǒng)正常工作;達到高可靠性能。

（5）系統(tǒng)的各種功能均為內(nèi)置，如TCP/HTTP加速、IP壓縮、Qos功能、IP信道加密等;配置集中式、功能全面的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，達到用戶對網(wǎng)絡(luò)正常的管理、使用、和維護。

2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作方式

本系統(tǒng)VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的工作體制：出向為DVB-S2X，回傳為TDMA載波，由中心站和車載移動站構(gòu)成。其中中心站系統(tǒng)為核心，它執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)管理者和帶寬分配者的角色。整個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)形成一個透明的IP傳輸平臺，基于IP形式的業(yè)務(wù)流均可以通過該衛(wèi)星通信網(wǎng)進行傳輸。

本系統(tǒng)為多功能的寬帶網(wǎng)絡(luò)平臺，具有高速率、高帶寬、多頻段、多出向的應(yīng)用，具備服務(wù)質(zhì)量保障（Qos）功能及動中通應(yīng)用能力。當未來發(fā)展到更多的遠端站時，則可以增加處理服務(wù)器以及板卡的形式升級，滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。

此外，中心站射頻部分的高功放及上變頻均需做1+1備份方式。

2.4網(wǎng)絡(luò)管理功能

中心站網(wǎng)管中心通過網(wǎng)管系統(tǒng)實現(xiàn)對全網(wǎng)的監(jiān)控和管理。一個網(wǎng)管系統(tǒng)可具備監(jiān)控多個主站和多個遠端站的能力。利用圖形用戶界面（GUI），網(wǎng)絡(luò)運營商可做到：

? 管理所有配置和控制能力，包括遠端站點的軟件和硬件更新

? 訪問網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意界面和配置系統(tǒng)參數(shù)

? 主動和被動的勘查網(wǎng)絡(luò)運行狀況

? 監(jiān)控圖形工具查詢和顯示網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計數(shù)據(jù)

網(wǎng)管系統(tǒng)（NMS）可以隨時糾正網(wǎng)絡(luò)的異常運行，確保對所有站點帶寬的最佳分配，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)正常運行和效率提升。

2.5業(yè)務(wù)容量及鏈路估算

為確定所需的空間段資源（如衛(wèi)星租用帶寬）以及確切的地面站配置（如天線尺寸和ODU（室外單元）功率等），需進行詳細的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和鏈路估算。但這些估算與實際應(yīng)用密切相關(guān)，本文目前只給出初步的鏈路估算。

針對每種類型的地面站以及整個網(wǎng)絡(luò)提供詳細的業(yè)務(wù)分析和規(guī)劃估算，以確定每種地面站和全網(wǎng)所需的總?cè)萘?。假設(shè)所有業(yè)務(wù)均按優(yōu)先級共享帶寬，針對本項目所做出的初步的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃如下表所示：

鏈路估算受很多因素影響，如用戶的業(yè)務(wù)量和業(yè)務(wù)模式、載波參數(shù)、地面站位置、選用的地面站天線尺寸、衛(wèi)星覆蓋、雨區(qū)以及可用度要求等。這些因素的改變都會導致最后不同的鏈路估算結(jié)果。

本次假設(shè)采用中星10號衛(wèi)星Ku頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，而鏈路估算均以該衛(wèi)星的技術(shù)指標為依據(jù)進行。鏈路估算需根據(jù)衛(wèi)星運營公司所實際承諾的性能參數(shù)，由衛(wèi)星運營公司進行核準。下表所示為中星10號衛(wèi)星的總體參數(shù)：

在初步業(yè)務(wù)量6.0Mbps數(shù)據(jù)速率、QPSK調(diào)制方式、FEC為TPC、碼率0.75等條件下，鏈路估算可用度98%，估算結(jié)果如下：

本系統(tǒng)中心站：按照采用Φ6.2米天線，100瓦功放配置;

車載移動站（應(yīng)急廣播車）：按照Φ1.2米靜中通天線，40瓦功放配置;

車載移動站（應(yīng)急指揮車）：按照Φ0.9米動中通天線，40瓦功放配置。

車載移動站（應(yīng)急前導車）：按照Φ0.8米便攜式天線，20瓦功放配置。

2.6車載VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)

車載VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)包括電子信息分系統(tǒng)和載車平臺分系統(tǒng);省級應(yīng)急廣播車的電子信息分系統(tǒng)包括應(yīng)急傳輸通信子系統(tǒng)、視頻及會議子系統(tǒng)、制作播出子系統(tǒng)、調(diào)頻發(fā)射子系統(tǒng)、現(xiàn)場擴聲子系統(tǒng)、監(jiān)聽監(jiān)測子系統(tǒng)等;省級應(yīng)急指揮車的電子信息分系統(tǒng)包括應(yīng)急傳輸通信子系統(tǒng)、應(yīng)急指揮及大屏顯示子系統(tǒng)、監(jiān)聽監(jiān)測子系統(tǒng)等;省級應(yīng)急前導車的電子信息分系統(tǒng)包括應(yīng)急傳輸通信子系統(tǒng)、視頻及會議子系統(tǒng)等;所有車型的載車平臺分系統(tǒng)包括車輛改裝以及供配電、防雷接地等設(shè)施改造。本次建設(shè)的三輛應(yīng)急機動車還可以配備相應(yīng)的4G/5G路由器，作為應(yīng)急信息傳輸?shù)膫浞莘绞健?/p>

三、總結(jié)

為省級應(yīng)急廣播平臺建設(shè)的機動播發(fā)平臺大大提高了應(yīng)急廣播信息的傳輸效率，并適應(yīng)各種災(zāi)害發(fā)生后應(yīng)急信息的第一時間發(fā)布和接收。而除了VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，其余的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式例如短波通信也可以作為應(yīng)急信息傳輸渠道，但短波通信的帶寬小僅能傳輸語音及數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)。

隨著應(yīng)急廣播系統(tǒng)的相關(guān)條例和規(guī)范的發(fā)布，各省的應(yīng)急廣播體系日趨完善，各省的VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也提上日程，在可預(yù)見的未來，VSAT衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)可作為各省的應(yīng)急信息發(fā)布的重要渠道。