運營商衛星應急通信系統運行與維護

摘要：衛星通信可以在光纖或者物理線路無法到達的特殊環境提供穩定的傳輸通道，在大型自然災害或者公共事故等場景中受到了廣泛應用。運營商承擔著國家應急通信保障的重要使命，因此在衛星應急通信系統與設備上投入了巨大的財力人力。文章通過介紹運營商的衛星應急通信系統與設備的相關建設、運行、維護、使用情況，總結相關應急通信設備的使用經驗，為運營商應急通信保障提供借鑒。

關鍵詞：衛星通信；應急通信裝備；維護運行

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.05.061

中圖分類號：TN 927" " " " " " " "文獻標示碼：A" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）05-0-03

Abstract： Satellite communication can provide stable transmission channels in special environments where optical fibers or physical lines cannot reach， and it is widely used in large-scale natural disasters or public accidents. Operators undertake the important mission of national emergency communication， so they have invested huge financial resources and manpower in the satellite emergency communication system and equipment. This paper introduces the relevant construction， operation， maintenance and use of operators' satellite emergency communication system and equipment， summarizes the experience of using relevant emergency communication equipment， and provides experience reference for operators' emergency communication guarantee.

Key words： satellite communication; emergency communication equipment; maintenance operation

0" 引言

在應急通信領域中，無線通信方式以跨地域但是無須物理布線的特點受到廣泛應用。在無線通信方式中，衛星應急通信又以覆蓋范圍廣、滿足惡劣條件下使用的特點受到各類應急通信保障部門的廣泛應用。衛星通信系統作為空間信息網絡的重大基礎設施，以其覆蓋范圍廣、通信質量好、運行維護費用低等特點在保障國計民生等領域發揮著不可替代的作用。

隨著衛星通信系統的快速發展，應急通信保障行業對由衛星通信系統所提供業務的多樣性及業務質量提出了更高的要求。基于此，衛星通信系統在網絡架構、關鍵技術等方面不斷演進，進而提升系統容量、降低內容獲取延遲、提供無縫一體化服務等性能，以滿足不斷增長的系統需求[1]。

衛星通信系統作為一種典型的資源受限系統，衛星通信系統可用的頻譜、功率、存儲等資源都極為稀缺與珍貴。在投入建設高性能終端、建立靈活高效的資源管理辦法等提升衛星通信系統能力方面對應用企業提出了較高的要求。

基于衛星通信的重大應用意義，運營商結合運營商自身的網絡運營優勢，加大衛星+運營商業務的研發與投入，取得了很好的應用效果。在衛星通信終端上，緊跟前沿衛星通信技術，運營商通過聯合芯片模塊廠商、天線廠商和終端產業鏈的合作伙伴，共同開發衛星通信終端，引入衛星電話、衛星便攜站等設備作為數據傳輸設備，結合運營商的2G、4G、5G設備，實現衛星+基站的業務保障能力[2]。

投入強大的衛星應急通信保障系統后，運營商同時加大保障人員的技術能力和應急通信保障制度的建設，達到了常規時候戰備提升、有任務時可以提供7×24小時通信保障的效果。

1" 運營商衛星應急通信的裝備與能力介紹

1.1 衛星電話

衛星電話指利用衛星通信方式實現移動通信的中繼通話器，其主要功能是填補常規通信終端無法覆蓋的區域。在發生大型緊急事故的情況下，衛星電話往往作為受災現場的首選通信手段，具有十分重要的應用意義，運營商在衛星電話的應用上持續加大投入，將衛星電話在省、市、縣、鎮四級部署，做到全面覆蓋，保障在受災地區能夠第一時間聯系外界，傳遞有用信息。

1.2 短波系統

短波系統不受網絡樞紐和有源中繼體制的制約，即使地面通信網絡遭到破壞，短波系統仍然能夠保持遠程通信的能力。短波系統通過地波、直射波、天波和散射四種方式進行傳播。由于傳遞介質的復雜性，在使用短波系統時，需要使接收點有足夠的場強，能夠將短波完全吸收，避免其介質減弱短波的能量[3]。電解層的濃度十分影響短波系統的工作頻率，所以在正確使用短波系統，應該對電解層的濃度進行了解和計算。短波系統可使用的頻段窄，通信容量較小，這限制了通信的容量和傳輸數據的速率，但是依舊不影響它作為一種緊急情況下使用的應急通信保障手段。

運營商投入建設覆蓋全省所有地市的短波通信系統，其中以省會為樞紐通信節點，其他地市均可以與省會實現短波通信，并且在每個地市均配備有兩套獨立的短波通信系統作為主備份系統使用，在實現無線應急通信保障目的的同時，保障了系統的冗余備份能力。

1.3 超級基站系統

超級基站系統是采用光纖加衛星的雙路傳輸通道，超級基站可以通過衛星接入中心站，再由中心站將數據優化和分配。通過Abis設備將接收信號轉化成E1信號，再通過長途電路接入各級地市所屬的管理網。即使在光纜中斷的情況下，仍可以完成衛星通信。超級基站的建筑標準和防護程度都能夠滿足抗震、抗風測試標準，可在惡劣的情況下保障通信，增強了通信網絡的應急能力。

超級基站是中國移動在吸取2008年汶川特大地震的通信保障經驗基礎之上，建立的高防護性、高通信能力的衛星應急通信基站系統。超級基站分多期建設，在全國分3批次建設了一套覆蓋所有區縣的衛星通信+2G業務的應急通信保障系統。在遭遇特大自然災害導致大范圍通信中斷的情況下，該系統可自動切換，實現衛星通信保障能力，供覆蓋范圍內的語音通信。

1.4 傳統便攜站系統

傳統便攜站系統的主要優勢是可以在任何地形上快速搭建起衛星通信通道，并建立衛星聯系。傳統便攜站系統的配置主要有兩部分：一部分為自動衛星控制系統，另一部分為天線，在出現緊急通信時，能夠迅速實現圖像與數據的雙向傳輸。

為了滿足衛星通信系統自主可控的要求，運營商建設了衛星通信主站、便攜式衛星通信地球站、衛星通信資源，并且將建設的系統應用于實際的通信保障。便攜式衛星通信地球站具有口徑小、便于攜帶、快速跟蹤等優勢，越來越多地在自然條件惡劣的場景中發揮應急通信作用；自建衛星通信主站可以實現衛星頻帶資源的自主管理，能夠極大提升衛星通信的資源利用效率。

1.5 高通量衛星便攜站系統

高通量衛星通信系統基于衛星互聯網的技術理念，為了實現天地一體化的偉大通信目標而誕生，其具有通信速率快、帶寬高等特點。高通量衛星通信系統由高通量衛星、應用系統與用戶端構成，其中，應用系統由信關站、數據交換節點、運營中心組成，用戶端包括各類固定站和移動用戶終端。用戶無需投入建設主站，僅需要投入終端與衛星資源即可享受高速的衛星互聯網。高通量衛星通信系統主要面向衛星互聯網、應急通信、移動通信等各類應用場景，兼顧衛星+4G、衛星+5G的融合應用需求，滿足不同配置的用戶終端使用、支持多種業務與QoS需求、同時可以與地面互聯網互相融合[4]。

中國移動大膽嘗試，率先在國內電信運營商中大規模投入高通量衛星通信設備，結合現階段使用最廣的4G業務，實現衛星+4G業務的實際應用。在2022年3月的東航墜機現場最先提供了應急通信保障，恢復了當地的中國移動通信信號覆蓋，傳遞了救援現場情況，得到了包括央視在內的主流媒體的重點關注。

2" 應急通信系統的運行維護

2.1 系統維護要求

系統維護一般可以分為軟件維護、安全維護和硬件維護。軟件維護需要技術人員對軟件編程和軟件應用方面有一定專業知識，能夠測試軟件安全，運行軟件。安全維護是保障衛星通信在運行期間不受到病毒的威脅。硬件維護需要維護員對相關硬件措施進行檢查，主要就是針對主機和外設的日常維護和管理，如機器部件的清洗、潤滑，相關故障的檢修，易損部件的更換等，都需要定期的檢查，以保證系統正常有效地工作。

2.2 必要性

衛星系統主要由三個部分組成，分別是空間段，地面段和終端。我國國內通信業務可以分為公眾通信和專業通信兩大板塊，傳統公眾通信業務板塊市場份額逐漸固定，而衛星通信的應用領域卻在不斷擴大。采用衛星+基站的融合通信網絡結構穩定，能夠在提升通信保密度的同時也提高安全性。做到空天地一體無縫隙覆蓋，使得運營商應急通信系統覆蓋面積更廣。衛星通信應用將為社會化一體結構、網絡常態化和服務民生方面做出更多的貢獻。

衛星通信設備故障分為軟件故障和硬件故障。軟件故障通常是由于設備的參數設置不當、電壓不穩定、接觸不良等引起的設備故障。發生軟件故障時通常不會造成太大的設備損失，但是硬件故障主要是由于設備直接損壞而產生的，如設備進水短路、硬性指標異常、設備接收頻率異常、重置參數無效、設備零件異常等。當硬件故障發生時需要及時進行維修，因為長時間的硬故障會直接導致機器設備的損耗，并且降低設備的使用年限，提高設備使用成本。

衛星通信設備需要長期的保障和維護，加強維護衛星通信保障設備能夠降低設備的損耗，提高數據傳輸的穩定性和準確性。

3" 經驗總結

3.1 故障排查

每一次設備故障的原因不會完全相同，這就要求應急通信保障人員對故障的現象能夠有及時的了解和細致的觀察，并與平時積累的經驗相對比，用最可能的方案進行優先檢查。衛星應急通信系統檢查的規則是從內到外、從易到難，為快速排除設備的故障達到常態化災備的目的，在排除設備過程中，要優先保障排除故障的速度。衛星通信系統的故障處理具有共性，以下思路供參考。

（1）觀察各部分連接情況，了解設備各個接頭的連接狀態。許多故障都與接頭連接有關。

（2）對比現有參數和實驗參數，確認是什么原因導致的工作參數發生改變。可以使用儀器儀表對設備電壓進行測量，以供電情況為判斷依據。

（3）通過替換法對局部正常設備進行替換。若替換后恢復正常，則可判斷為替換的設備或零件存在問題。

（4）通過對比以往的參數，確認具體的故障原因和故障數據。

3.2 注意事項

對衛星通信系統的維護使用，需要特別注意以下幾點，以此來減少人為因素導致的設備故障。

（1）在連接或拆卸高頻頭與衛星接收機間的射頻電纜時，必須在關機斷電的情況下進行，以免電流損傷高頻頭。

（2）接通電源后，不得隨意拆卸線纜或移動設備。

（3）遇到六級以上地震或十級以上大風等惡劣情況時，應檢查設備的安全固定裝置，保障設備在惡劣場景下的正常運行。

（4）每年需要定期對天線轉動部分進行防銹、防潮等涂漆處理，對損壞零件進行及時修補。

3.3 加強人員能力提升

為了保證通信設備和數據傳輸的安全性，可以在當地范圍內選拔通信或工程相關專業人員，并對他們進行重點專業技術培訓，提高人員的設備維修技能并加強管理。

4" 結束語

總之，衛星通信在應急通信保障中發揮著重要的不可替代的作用，需要引起各方的高度重視。伴隨越來越嚴格的應急通信保障要求，移動運營商需要加大在衛星應急通信保障通信的投入，不斷加強衛星通信技術的探索以及提高相關從業人員綜合素質，以提供更加可靠、安全、穩定的應急通信服務。■

參考文獻

[1] 劉巖，陳海峰，肖福明．寬帶衛星通信系統及其軍事領域應用[J]．信息化研究，2013，39（4）：1-6.

[2] 侯繼江．中國電信應急衛星通信能力及應用[J]．衛星應用，2021，（01）：58-61.

[3] 吉雯龍，于小紅．國外中繼衛星系統發展與應用分析[J]．四川兵工學報，2014（10）：118-120.

[4] 楊紅俊．國外數據中繼衛星系統最新發展及未來趨勢[J]．電訊技術，2016（1）：109-116.