消防救援衛(wèi)星通信“雙?！睉醚芯?/h1>
2021-04-12 11:25:22諶夏
消防界 2021年3期
摘要：衛(wèi)星通信是消防救援應急通信的重要手段之一，能夠實現(xiàn)救援現(xiàn)場與后方指揮中心的遠距離實時通信。針對消防救援衛(wèi)星通信的專網(wǎng)和公網(wǎng)兩種應用場景，分析了兩者之間在基本屬性和性能指標方面的區(qū)別，在此基礎上提出消防救援衛(wèi)星通信的“雙?！睉玫慕ㄗh，通過在救援現(xiàn)場遠端地球站部署專網(wǎng)調制解調器和公網(wǎng)調制解調器，為消防救援中的通信保障和應用需求提供合理的解決方案。
關鍵詞：消防救援;衛(wèi)星通信;雙模;調制解調器
短波通信、超短波通信、集群通信、公網(wǎng)無線通信是幾種傳統(tǒng)的消防通信手段[1]，但是它們?nèi)菀资艿江h(huán)境、信號、通信距離和災害等多方面因素影響。衛(wèi)星通信系統(tǒng)有著不受地域限制、覆蓋范圍廣、通信距離遠、通信機動靈活等特點[2]，能夠滿足語音、數(shù)據(jù)、圖像、視頻等綜合通信需求[3]，可以實現(xiàn)救援現(xiàn)場與后方指揮中心的遠距離、不間斷通信，已經(jīng)成為消防救援通信的一種重要手段。
現(xiàn)有的消防救援衛(wèi)星通信地球站大多數(shù)是“單?！钡?，即只能接入應急管理部消防救援局（下文簡稱部消防救援局）專網(wǎng)。而公網(wǎng)接入往往能夠為救援現(xiàn)場與自組網(wǎng)、無人機和其他綜合視頻平臺提供靈活對接，并且可以提供應用端的開放性。本文針對消防救援衛(wèi)星通信中的通信保障和應用需求，從基本屬性和性能指標兩方面分析專網(wǎng)應用和公網(wǎng)應用兩者的區(qū)別，并提出公網(wǎng)和專網(wǎng)“雙?！毙l(wèi)星通信站的應用建議，為消防救援中的各種專網(wǎng)應用和公網(wǎng)應用提供一種解決方案。
一、消防救援專網(wǎng)應用
通過在部消防救援局建立完整的衛(wèi)星通信系統(tǒng)主站，構建消防救援衛(wèi)星通信專網(wǎng)。為此，主站需要具備網(wǎng)管功能，可以對通信網(wǎng)內(nèi)所有遠端站進行統(tǒng)一管理。主站通過地面線路將衛(wèi)星通信專網(wǎng)與消防指揮調度內(nèi)網(wǎng)進行連接。各形態(tài)遠端站（如便攜站、車載站等）與部消防救援局中心站建立業(yè)務連接，實現(xiàn)應急現(xiàn)場與消防指揮調度內(nèi)網(wǎng)的互聯(lián)互通，各形態(tài)語音、視頻和數(shù)據(jù)終端（如視頻指揮箱）可通過衛(wèi)星鏈路接入相應的圖像綜合管理平臺、實戰(zhàn)指揮平臺和語音綜合管理平臺，并可通過圖像綜合管理平臺、實戰(zhàn)指揮平臺等系統(tǒng)實現(xiàn)應急現(xiàn)場與部消防救援局、總隊、支隊等各級指揮中心之間的視頻指揮。
在救援現(xiàn)場地球站配置專網(wǎng)調制解調器，各消防支隊可以通過衛(wèi)星鏈路接入指揮調度網(wǎng)，保障救援現(xiàn)場和指揮中心的實時不間斷通信，整體網(wǎng)絡結構如圖1所示。消防救援隊伍配備豐富的圖像采集設備，可以使得專網(wǎng)應用具有良好的兼容性，可與視頻指揮箱、布控球、單兵圖傳以及無人機等設備組合使用，將所采集的音視頻現(xiàn)場畫面回傳至指揮調度網(wǎng)以及圖像綜合管理平臺。
二、消防救援公網(wǎng)應用
在救援現(xiàn)場地球站配置公網(wǎng)調制解調器，所需傳輸?shù)囊粢曨l數(shù)據(jù)將通過天線經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)接入到消防指揮調度網(wǎng)，具體接入方式與4G移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡接入方式[4]類似。首先，地球站與關口站建立衛(wèi)星鏈路，通過該關口站接入互聯(lián)網(wǎng)，同時，地球站與數(shù)據(jù)傳輸設備相連，為該設備提供網(wǎng)絡接入服務。數(shù)據(jù)傳輸設備中的數(shù)據(jù)先接入到互聯(lián)網(wǎng)上的現(xiàn)場圖像傳輸平臺，然后通過安全隔離設備進入到消防指揮調度內(nèi)網(wǎng)，通過內(nèi)外的現(xiàn)場圖傳平臺中轉后接入消防各級圖像綜合管理平臺，具體接入方式如圖2所示。該應用方式同樣可以與視頻指揮箱、布控球、單兵圖傳以及無人機等設備組合使用，將所采集的音視頻現(xiàn)場畫面回傳至指揮調度網(wǎng)以及圖像綜合管理平臺。
三、兩種應用模式的對比
專網(wǎng)應用和公網(wǎng)應用兩種模式在組網(wǎng)模式、接入方式和支持應用等方面具有不同的技術特點。專網(wǎng)應用需要接入專用網(wǎng)絡，因此需要建設主站和專網(wǎng)網(wǎng)管，而公網(wǎng)應用則無此需求，但是為了接入Internet，需要通過互聯(lián)網(wǎng)接入關口站。關于兩種模式基本特點的比較如表1所示。
兩種應用模式在性能要求上也有很多的不同，主要體現(xiàn)在以下幾個方面，如表2所示。
（一）豐富性
專網(wǎng)是一個封閉式的網(wǎng)絡，其中的應用往往是簡單或由衛(wèi)星服務供應商定制的，當需要使用類似于視頻會議等稍微復雜一點的應用時，需要在部消防救援局端搭建視頻會議服務器，會增加部消防救援局搭建和維護這些應用的成本。封閉性使得專網(wǎng)接入往往在應用上捉襟見肘。
公網(wǎng)接入對比專網(wǎng)接入，最大特點在于應用的開放性，使得用戶可以自由地使用Internet上各種豐富的應用。此時部消防救援局不需要執(zhí)行搭建服務器等相關要求，減少了相應的成本。另外，遠端站用戶可以通過衛(wèi)星鏈路接入Internet，可以在無公網(wǎng)環(huán)境下繼續(xù)使用微信、釘釘?shù)瘸Ｓ棉k公和社交工具，使得應用上具備很大的靈活性。
（二）可用性
專網(wǎng)應用由于其系統(tǒng)容量、衛(wèi)星資源池有限等限制，用戶在使用前往往需要借助電話提前和部消防救援局網(wǎng)管中心預約資源，在有重大突發(fā)事件或集體訓練考核任務的情況下，甚至會出現(xiàn)無法接入主站，或者需要排隊使用的情況。無法從真正意義上實現(xiàn)無公網(wǎng)情況下的快速開通。
而公網(wǎng)應用由于運營商的系統(tǒng)規(guī)模較大，且衛(wèi)星資源池較廣，用戶在使用時無需提前預約資源，可以做到在設備完成架設及對星過程后的一鍵開通建鏈。其高可用度切實保障了該系統(tǒng)在真正遇到完全無公網(wǎng)的情況下，可無需與主站溝通，獨立快速建鏈。
（三）可控性
專網(wǎng)需要建立主站和網(wǎng)管，能夠通過主站網(wǎng)管和配備的值班員對整個網(wǎng)絡進行管控和監(jiān)視，因此它的可控性高。網(wǎng)絡中存在不同優(yōu)先級的業(yè)務應用，例如，如高實時性的指揮命令、高分辨率的視頻圖像、長數(shù)據(jù)包分組的數(shù)據(jù)信息等。通過網(wǎng)管的調度策略，專網(wǎng)可以允許高級別用戶優(yōu)先接入網(wǎng)絡，以此保障應急救援現(xiàn)場和指揮中心之間的指揮調度。
公網(wǎng)應用中的運營商主站同樣配備了先進的衛(wèi)星通信網(wǎng)管系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備動態(tài)資源分配機制，可以實時對各種應用的服務質量進行調整，評估整個網(wǎng)絡的資源使用情況，采取各種措施減少網(wǎng)絡擁塞，保證用戶通信的可靠性。
（四）選擇性
專網(wǎng)系統(tǒng)在使用過程中，只能按照部消防救援局分配的鏈路進行通信，用戶對于數(shù)據(jù)帶寬的大小、使用的時段和市場都不具備自由的選擇性。
而公網(wǎng)系統(tǒng)為用戶提供了不同帶寬大小和使用時長的套餐選擇，可以滿足用戶對于不同業(yè)務類型所導致的不同帶寬需求。并且，公網(wǎng)運營商主站提供7x24運維服務，確保了用戶在任意時刻都可以無障礙開通鏈路。
（五）安全性
專網(wǎng)建設好后，專門為不同層級的消防救援部門服務。當需要保障其中通信的安全性時，可以在網(wǎng)絡中自由地施加雙向認證、空口加密、端到端加密等多種安全策略。而且專網(wǎng)采用獨立的網(wǎng)絡設施，與外網(wǎng)是物理隔絕的，能夠提供極強的安全性保障。
公網(wǎng)接入的方式同樣可以進行不同方式的加密配置，包括基于衛(wèi)星信道的加密，以及采用VPN等方式對信息進行加密，都可以在保持公網(wǎng)開放性的基礎上，使得數(shù)據(jù)安全性得到保障。
四、雙模應用系統(tǒng)設計
通過上述對比可以看到，公網(wǎng)應用模式和專網(wǎng)應用模式具有各自的優(yōu)點和缺點，在消防管理局統(tǒng)一組織的活動和任務中，專網(wǎng)應用模式顯然更加適合;在各支隊日常訓練和地方性任務中，公網(wǎng)應用模式更加有效。因此，如果同一衛(wèi)星通信地球站能夠同時支持專網(wǎng)和公網(wǎng)兩種應用模式，將給消防救援工作帶來巨大的便利。
專網(wǎng)衛(wèi)星通信裝備和公網(wǎng)衛(wèi)星通信裝備的核心差異在于衛(wèi)星調制解調器，天線、功放、LNB等射頻部分并沒有差別。因此，在衛(wèi)星通信地球站中集成專網(wǎng)和公網(wǎng)調制解調器，通過分合路器共用射頻器件，能夠構建一個雙模系統(tǒng)，同時支持專網(wǎng)和公網(wǎng)應用模式，滿足消防救援工作多樣化的需求。下面以一輛應用于救援現(xiàn)場的衛(wèi)星通信車為例，對雙模應用系統(tǒng)的設計進行介紹，其他站型可以借鑒其中的思路。衛(wèi)星通信車的雙模應用架構如圖3所示。
在車頂安裝0.8米等效口徑的動中通衛(wèi)星天線，并配置40WKu波段功放及LNB，車外部分為共用部分。通信車內(nèi)部機架上安裝專網(wǎng)和公網(wǎng)兩臺衛(wèi)星調制解調器，兩臺設備的射頻出入口使用射頻線纜連接至有源合分路器，再與車頂安裝的功放及LNB連接，使兩臺衛(wèi)星調制解調器可以共用一套射頻系統(tǒng)。有源合分路器是本系統(tǒng)架構中的重要部件，也是實現(xiàn)雙模應用的關鍵所在，它主要由合路器和分路器兩部分組成。
其中合路器用于發(fā)射端，它包含兩個輸入端口和一個輸出端口，兩個輸入端口分別連接專網(wǎng)衛(wèi)星調制解調器和公網(wǎng)衛(wèi)星調制解調器，輸出端口則連接40WKu波段功放。合路器作用是將專網(wǎng)衛(wèi)星調制解調器和公網(wǎng)衛(wèi)星調制解調器發(fā)出的射頻信號合為一路信號，送到天線發(fā)射的射頻器件，并且對各個衛(wèi)星調制解調器進行有效的隔離，盡量減少信號之間的相互干擾。端口隔離度是合路器的一個比較重要的指標，用于描述兩路信號互不影響的能力。
分路器則用于接收端，它包含一個輸入端口和兩個輸出端口，兩個輸出端口分別連接專網(wǎng)衛(wèi)星調制解調器和公網(wǎng)衛(wèi)星調制解調器，輸入端口接收Ku波段LNB的信號。分路器的作用是將天線接收到的射頻信號中的專網(wǎng)信號和公網(wǎng)信號分離為兩路單一的信號，分別輸出到專網(wǎng)衛(wèi)星調制解調器和公網(wǎng)衛(wèi)星調制解調器。它里面由放大器和耦合器組成，具有一定的增益，可以補償信號在傳輸過程中的損害，以保證每個衛(wèi)星調制解調器端的信號強度滿足要求，因此它很好地解決了雙模應用系統(tǒng)產(chǎn)生的信號衰減等問題。
該雙模應用系統(tǒng)支持專網(wǎng)、公網(wǎng)單獨使用和同時使用，需要配備良好的控制軟件和設備。操作人員使用該系統(tǒng)時，可以通過控制設備的開關來切換系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并且在天線系統(tǒng)中預設了每個分系統(tǒng)所使用的衛(wèi)星信息參數(shù)，同樣可以做到天線姿態(tài)的一鍵切換。
兩套衛(wèi)星通信設備的業(yè)務接口在車內(nèi)接入了同一個交換系統(tǒng)，并與該車輛的車載業(yè)務系統(tǒng)對接，操作人員在進行衛(wèi)通系統(tǒng)切換的時候無需進行任何線纜插拔、接口變更等操作，兩條衛(wèi)星通路均可實現(xiàn)業(yè)務系統(tǒng)的建鏈功能。在該架構的支持下，車載業(yè)務系統(tǒng)具備良好的可擴展性，各種專網(wǎng)應用和公網(wǎng)應用可以靈活部署。
五、結語
消防救援現(xiàn)場通常使用衛(wèi)星通信便攜站、動中通車載站[5]等，可以實現(xiàn)救援現(xiàn)場與后方指揮中心的遠距離、不間斷和機動的通信。在遠端站使用公網(wǎng)接入的方式能夠提供各種靈活多變的應用，滿足消防救援的不同應用需求，提高救援工作的效率。公網(wǎng)應用憑借其優(yōu)異的豐富性、可用性和選擇性使其成為專網(wǎng)應用的完美補充。因此，在消防衛(wèi)星通信系統(tǒng)的建設中，可以集兩家之長，通過在救援現(xiàn)場的衛(wèi)星通信站配置專網(wǎng)和公網(wǎng)的調制解調器，形成“雙模”衛(wèi)星通信地球站，通過公網(wǎng)接入提供快速且豐富的應用，但需要高度管控統(tǒng)一調配的時候，又可以切換為專網(wǎng)接入，通過多種通信通道，能夠確保應急通信的靈活機動和穩(wěn)定可靠。因此，對于消防救援衛(wèi)星通信應該堅持專網(wǎng)建設，結合公網(wǎng)優(yōu)勢，讓兩者在通信保障上形成合力。
參考文獻：
[1]郝昱文，李曉雪，趙喆等.突發(fā)公共事件天地一體化應急通信技術綜述[J].信息技術，2016（4）：84-87.
[2]幸雪初.衛(wèi)星便攜站在消防救援應急通信保障中的共性問題研究[J].網(wǎng)絡安全技術與應用，2019，217（01）：91-92，96.
[3]姜鴻斌.基于衛(wèi)星通信和3G技術的消防通信指揮系統(tǒng)分析[J].無線互聯(lián)科技，2016（12）：13-13.
[4]郭晶宇.4G移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡接入技術研究[J].信息通信，2015（10）：235-235.
[5]雒永剛，劉志國，扎西等.基于寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的Ka頻段動中通應急通信車的應用與實踐[C].第十五屆衛(wèi)星通信學術年會論文集，2019.
作者簡介：
諶夏（1982.06.24—），男，碩士，武漢消防救援支隊信息通信處副處長，技術九級，研究方向為應急通信與信息化。
摘要：衛(wèi)星通信是消防救援應急通信的重要手段之一，能夠實現(xiàn)救援現(xiàn)場與后方指揮中心的遠距離實時通信。針對消防救援衛(wèi)星通信的專網(wǎng)和公網(wǎng)兩種應用場景，分析了兩者之間在基本屬性和性能指標方面的區(qū)別，在此基礎上提出消防救援衛(wèi)星通信的“雙?！睉玫慕ㄗh，通過在救援現(xiàn)場遠端地球站部署專網(wǎng)調制解調器和公網(wǎng)調制解調器，為消防救援中的通信保障和應用需求提供合理的解決方案。
關鍵詞：消防救援;衛(wèi)星通信;雙模;調制解調器
短波通信、超短波通信、集群通信、公網(wǎng)無線通信是幾種傳統(tǒng)的消防通信手段[1]，但是它們?nèi)菀资艿江h(huán)境、信號、通信距離和災害等多方面因素影響。衛(wèi)星通信系統(tǒng)有著不受地域限制、覆蓋范圍廣、通信距離遠、通信機動靈活等特點[2]，能夠滿足語音、數(shù)據(jù)、圖像、視頻等綜合通信需求[3]，可以實現(xiàn)救援現(xiàn)場與后方指揮中心的遠距離、不間斷通信，已經(jīng)成為消防救援通信的一種重要手段。
現(xiàn)有的消防救援衛(wèi)星通信地球站大多數(shù)是“單?！钡?，即只能接入應急管理部消防救援局（下文簡稱部消防救援局）專網(wǎng)。而公網(wǎng)接入往往能夠為救援現(xiàn)場與自組網(wǎng)、無人機和其他綜合視頻平臺提供靈活對接，并且可以提供應用端的開放性。本文針對消防救援衛(wèi)星通信中的通信保障和應用需求，從基本屬性和性能指標兩方面分析專網(wǎng)應用和公網(wǎng)應用兩者的區(qū)別，并提出公網(wǎng)和專網(wǎng)“雙?！毙l(wèi)星通信站的應用建議，為消防救援中的各種專網(wǎng)應用和公網(wǎng)應用提供一種解決方案。
一、消防救援專網(wǎng)應用
通過在部消防救援局建立完整的衛(wèi)星通信系統(tǒng)主站，構建消防救援衛(wèi)星通信專網(wǎng)。為此，主站需要具備網(wǎng)管功能，可以對通信網(wǎng)內(nèi)所有遠端站進行統(tǒng)一管理。主站通過地面線路將衛(wèi)星通信專網(wǎng)與消防指揮調度內(nèi)網(wǎng)進行連接。各形態(tài)遠端站（如便攜站、車載站等）與部消防救援局中心站建立業(yè)務連接，實現(xiàn)應急現(xiàn)場與消防指揮調度內(nèi)網(wǎng)的互聯(lián)互通，各形態(tài)語音、視頻和數(shù)據(jù)終端（如視頻指揮箱）可通過衛(wèi)星鏈路接入相應的圖像綜合管理平臺、實戰(zhàn)指揮平臺和語音綜合管理平臺，并可通過圖像綜合管理平臺、實戰(zhàn)指揮平臺等系統(tǒng)實現(xiàn)應急現(xiàn)場與部消防救援局、總隊、支隊等各級指揮中心之間的視頻指揮。
在救援現(xiàn)場地球站配置專網(wǎng)調制解調器，各消防支隊可以通過衛(wèi)星鏈路接入指揮調度網(wǎng)，保障救援現(xiàn)場和指揮中心的實時不間斷通信，整體網(wǎng)絡結構如圖1所示。消防救援隊伍配備豐富的圖像采集設備，可以使得專網(wǎng)應用具有良好的兼容性，可與視頻指揮箱、布控球、單兵圖傳以及無人機等設備組合使用，將所采集的音視頻現(xiàn)場畫面回傳至指揮調度網(wǎng)以及圖像綜合管理平臺。
二、消防救援公網(wǎng)應用
在救援現(xiàn)場地球站配置公網(wǎng)調制解調器，所需傳輸?shù)囊粢曨l數(shù)據(jù)將通過天線經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)接入到消防指揮調度網(wǎng)，具體接入方式與4G移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡接入方式[4]類似。首先，地球站與關口站建立衛(wèi)星鏈路，通過該關口站接入互聯(lián)網(wǎng)，同時，地球站與數(shù)據(jù)傳輸設備相連，為該設備提供網(wǎng)絡接入服務。數(shù)據(jù)傳輸設備中的數(shù)據(jù)先接入到互聯(lián)網(wǎng)上的現(xiàn)場圖像傳輸平臺，然后通過安全隔離設備進入到消防指揮調度內(nèi)網(wǎng)，通過內(nèi)外的現(xiàn)場圖傳平臺中轉后接入消防各級圖像綜合管理平臺，具體接入方式如圖2所示。該應用方式同樣可以與視頻指揮箱、布控球、單兵圖傳以及無人機等設備組合使用，將所采集的音視頻現(xiàn)場畫面回傳至指揮調度網(wǎng)以及圖像綜合管理平臺。
三、兩種應用模式的對比
專網(wǎng)應用和公網(wǎng)應用兩種模式在組網(wǎng)模式、接入方式和支持應用等方面具有不同的技術特點。專網(wǎng)應用需要接入專用網(wǎng)絡，因此需要建設主站和專網(wǎng)網(wǎng)管，而公網(wǎng)應用則無此需求，但是為了接入Internet，需要通過互聯(lián)網(wǎng)接入關口站。關于兩種模式基本特點的比較如表1所示。
兩種應用模式在性能要求上也有很多的不同，主要體現(xiàn)在以下幾個方面，如表2所示。
（一）豐富性
專網(wǎng)是一個封閉式的網(wǎng)絡，其中的應用往往是簡單或由衛(wèi)星服務供應商定制的，當需要使用類似于視頻會議等稍微復雜一點的應用時，需要在部消防救援局端搭建視頻會議服務器，會增加部消防救援局搭建和維護這些應用的成本。封閉性使得專網(wǎng)接入往往在應用上捉襟見肘。
公網(wǎng)接入對比專網(wǎng)接入，最大特點在于應用的開放性，使得用戶可以自由地使用Internet上各種豐富的應用。此時部消防救援局不需要執(zhí)行搭建服務器等相關要求，減少了相應的成本。另外，遠端站用戶可以通過衛(wèi)星鏈路接入Internet，可以在無公網(wǎng)環(huán)境下繼續(xù)使用微信、釘釘?shù)瘸Ｓ棉k公和社交工具，使得應用上具備很大的靈活性。
（二）可用性
專網(wǎng)應用由于其系統(tǒng)容量、衛(wèi)星資源池有限等限制，用戶在使用前往往需要借助電話提前和部消防救援局網(wǎng)管中心預約資源，在有重大突發(fā)事件或集體訓練考核任務的情況下，甚至會出現(xiàn)無法接入主站，或者需要排隊使用的情況。無法從真正意義上實現(xiàn)無公網(wǎng)情況下的快速開通。
而公網(wǎng)應用由于運營商的系統(tǒng)規(guī)模較大，且衛(wèi)星資源池較廣，用戶在使用時無需提前預約資源，可以做到在設備完成架設及對星過程后的一鍵開通建鏈。其高可用度切實保障了該系統(tǒng)在真正遇到完全無公網(wǎng)的情況下，可無需與主站溝通，獨立快速建鏈。
（三）可控性
專網(wǎng)需要建立主站和網(wǎng)管，能夠通過主站網(wǎng)管和配備的值班員對整個網(wǎng)絡進行管控和監(jiān)視，因此它的可控性高。網(wǎng)絡中存在不同優(yōu)先級的業(yè)務應用，例如，如高實時性的指揮命令、高分辨率的視頻圖像、長數(shù)據(jù)包分組的數(shù)據(jù)信息等。通過網(wǎng)管的調度策略，專網(wǎng)可以允許高級別用戶優(yōu)先接入網(wǎng)絡，以此保障應急救援現(xiàn)場和指揮中心之間的指揮調度。
公網(wǎng)應用中的運營商主站同樣配備了先進的衛(wèi)星通信網(wǎng)管系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備動態(tài)資源分配機制，可以實時對各種應用的服務質量進行調整，評估整個網(wǎng)絡的資源使用情況，采取各種措施減少網(wǎng)絡擁塞，保證用戶通信的可靠性。
（四）選擇性
專網(wǎng)系統(tǒng)在使用過程中，只能按照部消防救援局分配的鏈路進行通信，用戶對于數(shù)據(jù)帶寬的大小、使用的時段和市場都不具備自由的選擇性。
而公網(wǎng)系統(tǒng)為用戶提供了不同帶寬大小和使用時長的套餐選擇，可以滿足用戶對于不同業(yè)務類型所導致的不同帶寬需求。并且，公網(wǎng)運營商主站提供7x24運維服務，確保了用戶在任意時刻都可以無障礙開通鏈路。
（五）安全性
專網(wǎng)建設好后，專門為不同層級的消防救援部門服務。當需要保障其中通信的安全性時，可以在網(wǎng)絡中自由地施加雙向認證、空口加密、端到端加密等多種安全策略。而且專網(wǎng)采用獨立的網(wǎng)絡設施，與外網(wǎng)是物理隔絕的，能夠提供極強的安全性保障。
公網(wǎng)接入的方式同樣可以進行不同方式的加密配置，包括基于衛(wèi)星信道的加密，以及采用VPN等方式對信息進行加密，都可以在保持公網(wǎng)開放性的基礎上，使得數(shù)據(jù)安全性得到保障。
四、雙模應用系統(tǒng)設計
通過上述對比可以看到，公網(wǎng)應用模式和專網(wǎng)應用模式具有各自的優(yōu)點和缺點，在消防管理局統(tǒng)一組織的活動和任務中，專網(wǎng)應用模式顯然更加適合;在各支隊日常訓練和地方性任務中，公網(wǎng)應用模式更加有效。因此，如果同一衛(wèi)星通信地球站能夠同時支持專網(wǎng)和公網(wǎng)兩種應用模式，將給消防救援工作帶來巨大的便利。
專網(wǎng)衛(wèi)星通信裝備和公網(wǎng)衛(wèi)星通信裝備的核心差異在于衛(wèi)星調制解調器，天線、功放、LNB等射頻部分并沒有差別。因此，在衛(wèi)星通信地球站中集成專網(wǎng)和公網(wǎng)調制解調器，通過分合路器共用射頻器件，能夠構建一個雙模系統(tǒng)，同時支持專網(wǎng)和公網(wǎng)應用模式，滿足消防救援工作多樣化的需求。下面以一輛應用于救援現(xiàn)場的衛(wèi)星通信車為例，對雙模應用系統(tǒng)的設計進行介紹，其他站型可以借鑒其中的思路。衛(wèi)星通信車的雙模應用架構如圖3所示。
在車頂安裝0.8米等效口徑的動中通衛(wèi)星天線，并配置40WKu波段功放及LNB，車外部分為共用部分。通信車內(nèi)部機架上安裝專網(wǎng)和公網(wǎng)兩臺衛(wèi)星調制解調器，兩臺設備的射頻出入口使用射頻線纜連接至有源合分路器，再與車頂安裝的功放及LNB連接，使兩臺衛(wèi)星調制解調器可以共用一套射頻系統(tǒng)。有源合分路器是本系統(tǒng)架構中的重要部件，也是實現(xiàn)雙模應用的關鍵所在，它主要由合路器和分路器兩部分組成。
其中合路器用于發(fā)射端，它包含兩個輸入端口和一個輸出端口，兩個輸入端口分別連接專網(wǎng)衛(wèi)星調制解調器和公網(wǎng)衛(wèi)星調制解調器，輸出端口則連接40WKu波段功放。合路器作用是將專網(wǎng)衛(wèi)星調制解調器和公網(wǎng)衛(wèi)星調制解調器發(fā)出的射頻信號合為一路信號，送到天線發(fā)射的射頻器件，并且對各個衛(wèi)星調制解調器進行有效的隔離，盡量減少信號之間的相互干擾。端口隔離度是合路器的一個比較重要的指標，用于描述兩路信號互不影響的能力。
分路器則用于接收端，它包含一個輸入端口和兩個輸出端口，兩個輸出端口分別連接專網(wǎng)衛(wèi)星調制解調器和公網(wǎng)衛(wèi)星調制解調器，輸入端口接收Ku波段LNB的信號。分路器的作用是將天線接收到的射頻信號中的專網(wǎng)信號和公網(wǎng)信號分離為兩路單一的信號，分別輸出到專網(wǎng)衛(wèi)星調制解調器和公網(wǎng)衛(wèi)星調制解調器。它里面由放大器和耦合器組成，具有一定的增益，可以補償信號在傳輸過程中的損害，以保證每個衛(wèi)星調制解調器端的信號強度滿足要求，因此它很好地解決了雙模應用系統(tǒng)產(chǎn)生的信號衰減等問題。
該雙模應用系統(tǒng)支持專網(wǎng)、公網(wǎng)單獨使用和同時使用，需要配備良好的控制軟件和設備。操作人員使用該系統(tǒng)時，可以通過控制設備的開關來切換系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并且在天線系統(tǒng)中預設了每個分系統(tǒng)所使用的衛(wèi)星信息參數(shù)，同樣可以做到天線姿態(tài)的一鍵切換。
兩套衛(wèi)星通信設備的業(yè)務接口在車內(nèi)接入了同一個交換系統(tǒng)，并與該車輛的車載業(yè)務系統(tǒng)對接，操作人員在進行衛(wèi)通系統(tǒng)切換的時候無需進行任何線纜插拔、接口變更等操作，兩條衛(wèi)星通路均可實現(xiàn)業(yè)務系統(tǒng)的建鏈功能。在該架構的支持下，車載業(yè)務系統(tǒng)具備良好的可擴展性，各種專網(wǎng)應用和公網(wǎng)應用可以靈活部署。
五、結語
消防救援現(xiàn)場通常使用衛(wèi)星通信便攜站、動中通車載站[5]等，可以實現(xiàn)救援現(xiàn)場與后方指揮中心的遠距離、不間斷和機動的通信。在遠端站使用公網(wǎng)接入的方式能夠提供各種靈活多變的應用，滿足消防救援的不同應用需求，提高救援工作的效率。公網(wǎng)應用憑借其優(yōu)異的豐富性、可用性和選擇性使其成為專網(wǎng)應用的完美補充。因此，在消防衛(wèi)星通信系統(tǒng)的建設中，可以集兩家之長，通過在救援現(xiàn)場的衛(wèi)星通信站配置專網(wǎng)和公網(wǎng)的調制解調器，形成“雙模”衛(wèi)星通信地球站，通過公網(wǎng)接入提供快速且豐富的應用，但需要高度管控統(tǒng)一調配的時候，又可以切換為專網(wǎng)接入，通過多種通信通道，能夠確保應急通信的靈活機動和穩(wěn)定可靠。因此，對于消防救援衛(wèi)星通信應該堅持專網(wǎng)建設，結合公網(wǎng)優(yōu)勢，讓兩者在通信保障上形成合力。
參考文獻：
[1]郝昱文，李曉雪，趙喆等.突發(fā)公共事件天地一體化應急通信技術綜述[J].信息技術，2016（4）：84-87.
[2]幸雪初.衛(wèi)星便攜站在消防救援應急通信保障中的共性問題研究[J].網(wǎng)絡安全技術與應用，2019，217（01）：91-92，96.
[3]姜鴻斌.基于衛(wèi)星通信和3G技術的消防通信指揮系統(tǒng)分析[J].無線互聯(lián)科技，2016（12）：13-13.
[4]郭晶宇.4G移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡接入技術研究[J].信息通信，2015（10）：235-235.
[5]雒永剛，劉志國，扎西等.基于寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的Ka頻段動中通應急通信車的應用與實踐[C].第十五屆衛(wèi)星通信學術年會論文集，2019.
作者簡介：
諶夏（1982.06.24—），男，碩士，武漢消防救援支隊信息通信處副處長，技術九級，研究方向為應急通信與信息化。
