應急通信工作中衛星應用的現狀與展望

· 文|工業和信息化部電信研究院規劃設計所 王謙

應急通信工作中衛星應用的現狀與展望

· 文|工業和信息化部電信研究院規劃設計所 王謙

衛星通信在應急通信技術手段中具有不可替代的作用。2013年9月4日召開的“2013中國衛星應用大會”對此議題進行了討論。本刊刊載大會交流論文《應急通信工作中衛星應用的現狀與展望》，供參考。

結合蘆山抗震救災通信保障概述了我國應急通信工作中的衛星應用現狀，從指揮系統、衛星專網、隊伍裝備、公網設施強化等方面總結了應急通信保障體系中衛星能力建設的情況，并就應急通信等有關規劃中涉及衛星手段應用的內容進行了分析說明，最后提出未來應急通信領域關于衛星應用的一些方向性思考。

應急通信 衛星應用 衛星寬帶網絡

一、我國應急通信保障工作中衛星應用概況

近時期全球災害頻發，進入了一個自然災害高發頻發的歷史階段。作為全球自然災害最為嚴重的國家之一，我國有著災害種類多、受災地域廣、發生頻率高和災害損失重等顯著特點[1]，各級政府都高度重視防災減災和應急救援工作，及時暢通的應急通信保障正是相關工作得以有序高效開展的前提，在通信全行業共同努力下，近年來我國應急通信保障工作取得了有目共睹的成績，并已初步建立起全國應急通信保障體系。

目前我國應急通信以公眾通信網為基礎，以應急通信網和機動通信系統為基本突擊力量，完成自然災害應對等特殊情況下的通信保障任務，是國家公共安全應急體系的重要組成部分，對于促進經濟社會發展和保障人民群眾生命財產安全意義重大。我國已在部、省通信主管部門和基礎電信運營企業設置了各級應急通信管理機構，建立了依托企業遍布全國的專兼職應急通信專業保障隊伍，建設了全國公用應急寬帶VSAT網絡等應急通信網絡，已配備有線無線、機動便攜相結合的系列應急通信裝備并隨著技術進步逐步予以提升完善。

在所有可用的應急通信技術手段中，衛星通信具有不受地面條件限制，覆蓋面廣、機動靈活、便于攜帶、開通安全方便等獨特的優勢，在包括汶川、玉樹、蘆山地震等近年的巨災救援工作中，發揮了難以替代的重要作用。巨災之后，重災區地面的通信系統及設施，不管是光纜、移動基站，還是通信局房，往往都難以存續，而在通信基礎設施嚴重受損之時，往往還面臨道路不通、供電中斷等不利條件，使得通信保障形勢更趨復雜。實踐表明，在災后初期的信息傳報階段，保持內外通信聯絡不中斷最多使用的通信手段就是小型手持衛星終端。隨著去往重災區道路及電力等條件的逐步恢復，進入搶通階段時可用的指揮、救援通信保障手段有很多，其中基于衛星的包括手持、便攜、車載、機載衛星通信設備，以及具備衛星傳輸通道的交換車、基站車，在公網基礎設施中還有部分具備高抗毀性能的基站等網元，也能通過啟用衛星傳輸通道部分緩解災區公眾通信的緊張狀況。當救援進入恢復階段時，地面光纜的敷設逐步到位，多數通信保障可以依靠地面設施進行，寶貴的衛星資源更多用于疏通解決地面傳輸敷設較困難的少數臨時安置點上的通信需求，主要是通過部署帶衛星傳輸設備的大中型衛星車、交換車、基站車的方式予以解決。應急工作基本結束進入災后重建階段時，衛星通信裝備將回歸日常的備用準備狀態。

以蘆山地震的應急通信保障工作情況為例，簡略說明衛星通信在應急通信工作中的應用情況。2013 年4 月20 日四川省雅安市蘆山縣發生了7.0 級強震，通信行業面臨了非常嚴峻的保障形勢。災情最重時，蘆山、天全、寶興三個重災縣，所有33個鄉鎮就有16個鄉鎮的通信全部中斷，特別是寶興縣城也出現了通信中斷，在三縣2786個基站中約20%因災中斷，327個通信局所中16%因災中斷，災區通信受損的嚴重程度于此可見一斑。在工業和信息化部的正確指揮協調下，通信行業艱苦奮戰，有效開展了通信保障和公網搶通工作，保障了抗震救災指揮通信暢通，快速恢復了災區通信。在此次通信保障的不同階段，分別使用了不同的衛星通信手段。在信息傳報階段，為迅速恢復通信中斷區域的內外聯絡，采用直升機空投方式，將兩部海事衛星電話送至寶興縣委縣政府，震發當晚19∶10，一度與外界中斷聯系的寶興縣即向救援指揮部打出了第一個匯報電話。應急保障突擊隊克服困難，攜帶衛星電話徒步深入重災區，在震后56小時解除了五龍鄉、隴東鎮、永富鄉、明禮鄉等最后4個通信孤島，取得了抗震救災通信保障第一階段的重大勝利。為保證通信保障應急指揮前后方的通信不中斷，工業和信息化部啟動了國家通信網應急通信指揮調度平臺體系，設立在前線的應急指揮車通過衛星通道實時地向部指揮中心傳送現場信息，接受部、省指揮中心的指令指導。在救援階段，工業和信息化部協調增調了40 部衛星電話服務于四川省政府和相關單位的抗震救援工作。值得一提的是，在雅安震區，中國移動建有7座超級基站，除寶興縣城的超級基站恰于震前一天出現衛星設備故障以外，其余6座超級基站都在地面光纜傳輸中斷時成功切換至衛星通道，在抗震救災中發揮了應有的重要作用。從這次抗震救災通信保障實踐中，大災之下地面光纜之脆弱更加突出表現出來。由于蘆山特殊的地理環境因素，出入寶興縣城只有環繞山坡兩側的兩條道路，客觀上造成了通信傳輸多路由建設受限，強震襲來時沿兩條路敷設的光纜都無法避免中斷的命運，使縣城成了通信孤島，因此在地震等摧毀性強的災害多發區域，衛星作為通信傳輸必不可少的備份手段，應當引起地方和運營企業的高度重視。

>> 災區開展通信保障工作

新疆火焰山

高分一號衛星火焰山區域16m多光譜影像。影像成像時間2013年10月3日，為高分一號衛星寬幅相機（WFV，幅寬800km）數據合成的真彩色圖像，反映了新疆吐魯番盆地北部的火焰山區域奇特的地質構造。火焰山位于凸出在由北向南傾斜的戈壁灘中，在地質上是新構造運動形成的世界著名褶皺山地，火焰山兩側大片的綠色農田主要依靠坎兒井灌溉。

中國資源衛星應用中心 供圖

二、應急通信保障體系中與衛星相關的能力建設情況

通信行業在歷次搶險救災通信保障工作中，之所以能夠取得一定的成績，是與平時充分有序的應急通信建設準備工作分不開的。在建設完善應急通信保障能力體系時，我們充分認識到建設衛星通信手段的必要性，從指揮系統、衛星專網、裝備配備、公網抗毀等多個方面不斷強化了衛星手段的建設和使用。

“十一五”期間，針對指揮手段相對落后的問題，工業和信息化部在2008年北京奧運會通信保障指揮中心的基礎上，建成了國家通信網應急指揮調度系統，實現了上聯國務院應急平臺，下掛31個省級通信管理局和各基礎電信運營企業的指揮平臺建設總體目標，可以實現指揮調度、會商、網絡監測、信息采集及統計分析等多項功能，服務于應急通信保障的可靠便捷指揮和日常管理工作。國家通信網應急指揮調度系統除建設了地面廣域專網以外，還建設了使用VSAT系統的衛星傳輸通道，確保應急時前后方指揮聯絡的安全可靠。

全國公用應急寬帶VSAT衛星通信網絡是國家應急通信“十一五”規劃重點工程之一，工程全部完工后每個省都將擁有地面固定站，全國還配置了過百個Ku頻段車載移動站和便攜站，這是一個可按需擴展、衛星可控、覆蓋全國的寬帶衛星通信專用系統，可滿足國家相關部門的應急管理需要，能將現場圖像、數據、語音等多媒體信息直接傳送至各級政府應急指揮管理中心。目前該網絡基本可以滿足國務院應急平臺體系及通信行業自身的寬帶衛星需求，并力所能及地滿足政府各部委在應急時的部分衛星寬帶需求。通過進一步完善網絡功能與規模，未來將逐步達到充分滿足國務院應急平臺寬帶衛星需求，并為全國各行業提供更多應急衛星信道的建設目標。

在應急時，通信保障隊伍須在第一時間趕赴保障現場，迅速形成一定的通信能力，服務于搶險救災指揮和通信搶通工作，為此需要在隊伍裝備配置時充分考慮到保障現場可能出現的各種復雜局面，特別是要具備獨立于地面通信基礎設施的廣域無線通信能力，為此我國應急通信一類保障隊伍均配備了車載、便攜、單兵等各類衛星通信裝備，比如裝載車載衛星站的大型應急指揮車、集群通信車，裝載衛星車載站或附帶外部衛星傳輸設備的各型移動通信車，便攜類裝備包括VSAT衛星小站、IDR衛星中繼站、便攜BGAN指揮系統等，單兵手持裝備有衛星移動電話、北斗定位終端等。各基礎電信運營企業也都根據自身條件，給其二類隊伍逐步充實配備了多種衛星通信手段。

由于我國未建設覆蓋全國的應急專用地面網絡，因此公眾通信網必然是應急通信保障依托的最大基礎，公網的承災抗毀能力也必然成為應急通信保障網絡能力體系的重要一環。自汶川特大地震以來，各基礎電信運營企業都高度重視自身網絡的容災抗毀建設工作。以中國移動為例，汶川特大地震后中國移動組織力量重點研究了地震、水災、臺風、冰雪等常見災害對通信設施可能造成的損毀和影響，有針對性地提高重點基站的通信設備、電源、傳輸、土建、安裝工藝等建設標準，迄今已在全國范圍建設了超過1500個抗災型超級基站，其中超過2/3是建有衛星通信系統的超級基站，當發生重大災害時，若遠端站所在地光傳輸中斷，超級基站可以通過無線設備自動倒換功能，自動觸發衛星帶寬申請，啟動衛星傳輸系統，從而有效提升了公眾移動通信網絡的抗毀能力。

目前我國尚未建設自主可控的衛星移動通信系統、高吞吐量衛星（HTS）寬帶通信系統，諸多業務需求依賴于國外衛星系統，應急通信保障隊伍配有手持海事衛星移動電話等裝備，其他單位也在應急時使用IPStar等衛星通信系統的裝備。經驗表明，在應急時使用非自主可控的衛星通信系統，除了存在價格昂貴、資費高、無法確保應急工作效率等問題外，在安全上也存在很大的隱患，在考慮未來建設發展工作時應當引起足夠的重視。

>> 衛星通信地面站

三、應急通信相關規劃中涉及衛星應用的有關內容

在工業和信息化部出臺的國家應急通信“十二五”發展規劃中[2]，明確提出構建應急通信保障能力體系的目標，即建設由衛星通信、區域空中通信、公眾通信和機動通信裝備組成的天空地一體的應急通信保障網絡體系。該體系的天基部分包括寬帶VSAT系統和在用的衛星移動通信系統，未來條件具備時將逐步納入北斗導航定位系統、自主衛星移動通信系統和自主的寬帶多媒體衛星通信系統；空基部分是基于臨時升空裝載移動通信系統的近地空中浮空平臺，實現應急現場較大范圍的通信覆蓋，浮空平臺上的通信設備也將配置衛星傳輸通道；地基部分包括地面通信系統及相關支撐系統，通信系統中機動隊伍配備車載、便攜衛星通信裝備，地面公網按需分布式建設具備高抗災性能及衛星傳輸通道的無線接入設施，支撐系統中的指揮體系也將強化衛星手段的使用。隨著規劃的逐步實施，應急通信體系中的衛星應急通信系統能力將得到顯著提升，除已建的公用應急寬帶VSAT衛星網絡將進一步提升完善以外，也將從構建完整應急通信保障網絡體系的角度對自主衛星通信系統的規劃、研發及建設運營予以積極推動，我們也冀望相關裝備系統能夠盡早納入應急通信保障能力體系之中。

我國近期還研究探討了進一步推進民用空間基礎設施建設的有關戰略設想，我們從應急通信衛星應用的角度，主要關心兩個方面內容，一是隨著信息化應用向寬帶多媒體化加速推進步伐，建設超大容量Ka頻段寬帶衛星通信系統已是一個很現實的問題，國際上Ka頻段寬帶多媒體衛星通信系統已進入商用階段，在遠程接入、區域性高清和3D電視直播方面達到了一定的產業規模，為此我國也應盡快趕上并逐步建設Ka寬帶多媒體衛星通信系統；另一方面，應急保障前期小型化衛星終端的使用需求迫切，在發展L頻段衛星移動通信受制于軌位及資源的情況下，積極推動民用S頻段自主衛星移動通信系統建設，將有助于解決我國應急通信保障工作中面臨的諸多現實問題。

鑒于近期應急救災通信保障工作中始終存在通信孤島問題，為有效解決應急現場第一時間對外傳報信息的難題，工業和信息化部正在加強相關研究，嘗試將以衛星移動電話為代表的小型通信終端，向災害多發易發重點城市縣一級行政區做延伸配置，同時也呼吁相關省市的地方政府關注并推動基層政府部門應急通信手段的建設工作。

四、結束語

在對應急通信工作中衛星應用的概況做了概略的介紹后，展望衛星應急通信未來的發展，我們認為有以下一些方向值得進一步研究：一是如何加強衛星通信在應急通信保障體系中的作用；二是如何在充分利用好國外衛星移動通信系統的同時，積極促進我國自主衛星移動、寬帶通信系統的建設工作；三是應當探索建立衛星資源的國家應急協調機制，實現應急時國內衛星資源的統一調配；四是建議政府部門建設各級應急管理體系時，將手持衛星終端、小型便攜衛星端站等設備作為必要的通信保障裝備予以配備。

[1]中華人民共和國國務院新聞辦公室.中國的減災行動[EB/OL].(2009-05-11)[2013-09-04]http://www.gov.cn/zwgk/2009-05/11/ content_1310227.htm

[2]劉占霞，王謙.政策解讀：國家應急通信“十二五”規劃.(2012-01-18)[2013-09-04] http://mobile.people.com.cn/GB/16905372. html