CN109257090A - 一种应用于环境应急的多路通讯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于环境应急的多路通讯方法，在环境保护部架设地面卫星站，采用大口径天线和VSAT及SCPC两种通信体制的双模卫星通信终端，以建立环境保护部与各省及各市的卫星终端站之间的卫星通道，实现环境保护部的应急中心与环境应急现场的网络交互，达到数据共享、语音通话或视频会商中的一种或多种；配置北斗卫星通信系统，实现对所述环境应急现场人员及装备的定位、导航、通信及授时功能；配置3G接入系统，用于日常网络通信，且与所述北斗卫星通信系统互为备份。

Description

一种应用于环境应急的多路通讯方法

技术领域

本发明涉及卫星通讯领域，具体是一种应用于环境应急的多路通讯方法。

背景技术

根据“十二五”环境保护规划的总体要求，目前，环境保护部应急中心在环境应急信息化建设方面具有了一定基础，配置了一些应急通信方面相关的装备，但在应对重特大突发环境事件时，在日常通信手段完全失效时，缺乏可靠通信模式、或者多种通信模式之间的支撑、互补、互备，缺乏从小带宽到大带宽通信要求的选择，缺乏在形成通信孤岛时的最终通信保障。因此，需要建设一个以卫星通信为核心的，多网络覆盖、多模式切换的立体环境应急通信网络，实现事件现场和环境保护部应急办的协同指挥，全面提高突发环境事件应急处置能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于环境应急的多路通讯方法，以解决背景技术中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案；本发明的一种应用于环境应急的多路通讯方法，包括：

在环境保护部架设地面卫星站，采用大口径天线和VSAT及SCPC两种通信体制的双模卫星通信终端，以建立环境保护部与各省及各市的卫星终端站之间的卫星通道，实现环境保护部的应急中心与环境应急现场的网络交互，达到数据共享、语音通话或视频会商中的一种或多种；

配置北斗卫星通信系统，实现对所述环境应急现场人员及装备的定位、导航、通信及授时功能；

配置3G接入系统，用于日常网络通信，且与所述北斗卫星通信系统互为备份。

优选的，所述北斗卫星通信系统包括卫星通信系统及北斗指挥系统，所述卫星通信系统配置VSAT与SCPC双模体制，其包括卫星天线、卫星功放、卫星调制解调以及监视卫星信道的频谱仪；所述北斗指挥系统配置北斗指挥机，用于对所述环境应急现场人员及装备的定位、通信及授时，并对对所述环境应急现场人员及装备发送信息。

优选的，通过在所述环境应急现场与所述环境保护部的应急中心之间构架虚拟专网VPN的方式，实现所述环境应急现场与所述环境保护部的应急中心之间的多媒体业务的通信。

优选的，所述3G接入系统配置一个公网3G接入点，用于远端移动3G通过VPN方式接入所述环境保护部的应急中心。

优选的，所述地面卫星站还包括VOIP语音电话、摄像机、视频会议终端、路由器及发电机中的一种或多种。

优选的，VSAT卫星通信的最大通信带宽为2Mbps，SCPC卫星通信的最大通信带宽为86Mbps。

优选的，所述环境保护部与各省及各市的卫星终端站之间还通过海事卫星链路及环保专网进行通信。

优选的，每个卫星通信系统均配备独立的管理系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：结合部内原有的的海事卫星系统、环保专网，即构成多通信网络融合的应急通信指挥系统，可用于日常、应急时的指挥调度管理，同时配置全自动智能便携式卫星通信系统、3G通信、视音频系统、动态组网单兵等系统，可提高环境应急现场人员对应急事件的处置速度和效率，将现场的视音频及数据传回至环境保护部。

附图说明

图1为本发明提供的多通信网络融合的应急通信指挥系统的结构示意图；

图2为本发明提供VSAT体制接入的结构示意图；

图3为本发明提供SCPC体制接入的结构示意图；

图4为本发明提供3G通信示接入的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方面进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图4所示，本发明的一种应用于环境应急的多路通讯方法，在环境保护部架设地面卫星站，采用大口径天线和VSAT及SCPC两种通信体制的双模卫星通信终端，以建立环境保护部与各省及各市的卫星终端站之间的卫星通道，实现环境保护部的应急中心与环境应急现场的网络交互，达到数据共享、语音通话或视频会商中的一种或多种；

配置北斗卫星通信系统，实现对所述环境应急现场人员及装备的定位、导航、通信及授时功能；

配置3G接入系统，用于日常网络通信，且与所述北斗卫星通信系统互为备份。

这样，结合海事卫星系统、环保专网，即构成多通信网络融合的应急通信指挥系统，可用于日常、应急时的指挥调度管理。同时配置全自动智能便携式卫星通信系统、3G通信、视音频系统、动态组网单兵等系统，可提高环境应急现场人员对应急事件的处置速度和效率，将现场的视音频及数据传回至环境保护部。

本方案通信硬件系统分为应急中心固定站和应急移动站两部分：

应急中心固定站建设包括：卫星通信系统、北斗指挥系统以及3G系统建设；应急移动便携卫星站建设包括：应急移动便携站建设。应急中心固定站包括：卫星通信系统：配置1套VSAT与SCPC双模体制卫星通信系统，包括卫星天线、卫星功放、卫星调制解调以及监视卫星信道的频谱仪等设备；北斗指挥系统：配置1台北斗指挥机，除了具有普通用户机的定位、通信、授时功能外，还能监收下属用户机的定位通信信息，并可以向其发送通播信；3G系统：对于公网3G通信技术的应用，中心站设备配置一个公网3G接入点，用于远端移动3G通过VPN方式接入应急中心。应急中心固定站是系统内各通信方式的汇聚和处理结点，并负责向上传送应急现场信息、向下转发更高级别的应急指挥调度信息。

应急移动便携卫星站包括：移动卫星便携站：除配备必须的卫星通信系统外，再加上3G无线终端、VOIP语音电话、摄像机、视频会议终端、路由器、发电机、卫星定位等设备组成。

本实施例中，所述北斗卫星通信系统包括卫星通信系统及北斗指挥系统，所述卫星通信系统配置VSAT与SCPC双模体制，其包括卫星天线、卫星功放、卫星调制解调以及监视卫星信道的频谱仪；所述北斗指挥系统配置北斗指挥机，用于对所述环境应急现场人员及装备的定位、通信及授时，并对对所述环境应急现场人员及装备发送信息。

所述北斗卫星通信系统配备北斗网络管理系统，用于北斗指挥型用户机设备的控制管理，主要应包括通信信息管理、定位管理、短报文通信、网络授时功能等。

卫星资源使用中央直接管理的国有大型企业中信集团旗下的亚洲卫星公司，亚洲4号卫星Ku频段，常备10MHz的卫星频段带宽供即开即用。双模卫星通信体制的卫星终端可结合VSAT、SCPC的优点，即满足即开即用的要求，又可满足大带宽接入需求，实现技术方案如下：

VSAT卫星通信最大通信能力达2Mbps，即开即用，通过VSAT卫星网可同时接入两路卫星终端，每路卫星终端占用1Mbps带宽。SCPC卫星通信最大通信能力可达86Mbps，结合常备卫星带宽条件，通过SCPC与VSAT两种体制卫星网的结合，可同时接入4路卫星终端的能力，每路占用1Mbps带宽。若想接入更多数量卫星终端，则可降低每路卫星终端带宽或者扩大卫星租用总带宽。

VSAT卫星通信配备VSAT网络管理系统，用于VSAT卫星终端控制管理，主要应包括通信信息管理、网络配置、路由管理、日志管理、终端控制、终端监控、频率管理、功率管理等。SCPC卫星通信配备SCPC网络管理系统，用于SCPC卫星终端控制管理，主要应包括通信信息管理、网络配置、路由管理、日志管理、终端控制、终端监控、频率管理、功率管理等。

本实施例中，通过在所述环境应急现场与所述环境保护部的应急中心之间构架虚拟专网VPN的方式，实现所述环境应急现场与所述环境保护部的应急中心之间的多媒体业务的通信。

本实施例中，所述3G接入系统配置一个公网3G接入点，用于远端移动3G通过VPN方式接入所述环境保护部的应急中心。3G移动通信网络，以其支持宽带多媒体应用、简便易用、通信费用低、覆盖面较广的显著优点而被社会所认同。在机动通信或应急通信时，可以此手段为补充手段，在3G网络可以通信时，就采用它进行机动通信。应急移动终端采用在3G网上与环境保护部应急中心构架虚拟专网VPN的方式，实现移动终端与指挥中心之间的多媒体业务的通信。3G路由器支持WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三种不同的网络。鉴于三种网络的技术性能，推荐使用联通网络接入的3G上网卡(用户可以选配其他网络的3G上网卡，直接插入3G路由器USB接口即可。

所述3G接入系统配备3G网络管理，用于3G网络通信管理，能够实现图形化的3G链路调配、控制、管理，实时监控3G网络所对应的VPN链路健康状况。

固定站建设包含室内单元和室外单元两部分，具备了VSAT卫星与SCPC卫星的双模体制接入，日常常备了10Mhz卫星频段带宽供即开即用，根据常备卫星带宽，最多可同时接入4路768kbps码流视音频，通过降低应用带宽或者卫星带宽扩容，可增加接入终端数量。室外单元采用直径为1.8米的双向天线，通过链路计算，固定站至少需配置16W的功放。天线采用1.8米玻璃钢材质天线，增益高，抗腐蚀。选用ANDREW公司TX-180天线，天线口径1.8米，玻璃钢天线面，其中天线的参数如下

本实施例中，所述地面卫星站还包括VOIP语音电话、摄像机、视频会议终端、路由器及发电机中的一种或多种。

本实施例中，VSAT卫星通信的最大通信带宽为2Mbps，SCPC卫星通信的最大通信带宽为86Mbps。

系统中，北斗指挥型用户机安装在应急中心，实现对所有北斗下属用户的位置监控、指挥通信(北斗短报文通播)；手持终端配合单兵外出执行任务使用，可以做到对人员位置主动上报、地图导航、短报文通信。系统充分发挥了我国北斗卫星导航系统不受极端气象、地质等灾害的影响，确保了在极端条件下通信的畅通、促进了指挥调度的及时性、合理化，保障了人员的生命安全。

应急移动便携卫星设备选择全自动智能便携式卫星通信系统，该系统分成为三个箱子，分别为天线箱、业务箱和附件箱。天线箱放置一套全自动卫星天线，包括所有的室外单元(功放、LNB、线缆等)；业务箱包括双模卫星通信、视频会议终端、路由器和VOIP等等；附件箱就是包括一些配件以及便携式发电机等等。全自动智能便携式卫星通信系统是一套完整的小型化卫星通信系统(以下简称系统)。全自动智能便携式卫星通信系统选择天线面为等效1米的全自动寻星天线，即考虑到携带和运输的便捷性，又可以满足在卫星信号覆盖较弱地区的正常使用，满足环保部全国应急保障要求，同时，该系统以卫星通信为核心，集成研发了可以实现环境应急现场的许多基本应急应用，包括视频会商、VOIP电话、数据传输、无线图传接入等。此系统主机为箱体结构。天线面采用格里高利双反射面，快装结构。馈源、副面、集中安装在馈源支撑架，免拆装。全自动±90度方位对星、10～90度俯仰对星无死角。寻星信号有信标、载波可选。系统通过内置的LAN或者WLAN与电脑端控制软件相连，通过电脑端软件实现各种操作；系统寻星结构支持全自动对星和手动对星，具有一键对星、回收功能。

北斗卫星系统在硬件上分为指挥机和用户机，指挥机通过串口与网控电脑相连，如果距离较远，需通过RS232转RS485与网控电脑相连。北斗卫星系统可以实现定位、短报文、授时，并能向下属用户机的定位通信信息，并可以向其发送通报信息。BDPhone-II-C北斗手机终端是北斗系统的终端设备之一，主要用于移动通讯、北斗导航定位、北斗信息收发，可以与指挥机对接，便于使用者携带和使用，同时可实现由指挥机的调度功能。具有防水、防尘、防跌落性能。友好的用户界面：简单、易操作；电源管理：确保产品更稳定、持久地工作。

所述应用于环境应急的多路通讯方法除了可以通过VSAT卫星系统、SCPC卫星系统、3G接入系统实现通讯以外，还通过海事卫星链路、环保专网等网络链路实现通讯，环保专网配备环保专网管理系统，用于环保专网的监控管理，能够实现图形化的环保专网链路调配、控制、管理，实时监控环专网所对应的VPN链路健康状况。海事卫星链路配备海事网络管理系统，用于海事卫星控制管理，主要应包括通信信息管理、网络管理、监控管理等。

终上，在环境保护部架设地面卫星站，采用大口径天线和VSAT/SCPC两种通信体制的双模卫星通信终端，建立环境保护部与各省、市卫星终端站之间的卫星通道，实现应急中心与环境应急现场的网络交互，达到数据共享、语音通话、视频会商等功能。配置北斗卫星通信系统，实现对环境应急现场人员及装备的定位、导航、通信、授时的基本功能。配置3G接入，用于日常网络通信，且与卫星互为备份。这样，结合部内原有的的海事卫星系统、环保专网，即构成多通信网络融合的应急通信指挥系统，可用于日常、应急时的指挥调度管理。同时配置全自动智能便携式卫星通信系统、3G通信、视音频系统、动态组网单兵等系统，可提高环境应急现场人员对应急事件的处置速度和效率，将现场的视音频及数据传回至环境保护部。

最后，根据整体方案考虑，仅需选择全国卫星信号较差的地区做链路计算，若结果可以，则其它地区也可实现正常通信。计算基本条件如下：

卫星资源：亚洲4号

VSAT通信：选择全国较差的黑龙江漠河和新疆若羌县做为链路计算依据,

SCPC通信：选择北京与南京作为链路计算依据，

北京：ERIP(dBW)：53，G/T(dB/K)：5.6，SFD(dBW/m)：-90.6

漠河：ERIP(dBW)：47，G/T(dB/K)：-0.9，SFD(dBW/m)：-84.1

若羌：ERIP(dBW)：46.6，G/T(dB/K)：-0.77，SFD(dBW/m)：-84.23

北斗指挥机的功能及特点：

□可实现100下属用户的指挥监控；

□实时接收BD-2 RDSS链路信号

信号监收功能，下属BD-2 RDSS用户机的I、Q支路定位、通信信息，BD-2 RDSS出站信号广播、授时信息；

□信号监测功能：包括实现空间各波束的信号强度监测指示等；

□对外接口：串口(RS232)；

□安全保护能力：具有过压、过流、欠压及电源反极保护；

□标绘能力，提供自动、手动标绘能力；

□应急通信，为作战部队提供基于北斗短报文的基本应急通信保障手段。

主要技术指标：

手持型用户机

BDPhone-II-C北斗手机终端是北斗系统的终端设备之一，主要用于移动通讯、北斗导航定位、北斗信息收发，可以与指挥机对接，便于使用者携带和使用，同时可实现由指挥机的调度功能。

具有防水、防尘、防跌落性能。

友好的用户界面：简单、易操作；

电源管理：确保产品更稳定、持久地工作。

主要技术指标如下：

动态组网单兵系统：

DV摄像机：

结论：

1、按照要求，配置固定站天线口径1.8米，功放16W,应急移动便携卫星天线采用1米,功放采用40W。从推算出的卫星通信链路质量结果，配置合适，满足全年可用度99.9％的通信要求。

2、一般情况下，功放都不会满负荷工作，以上链路计算结果中，所有功放都未满负荷。当雨量较大，对通信产生影响时，可以适当调高功放的发射电平，提高发射功率，从而提高链路余量，达到抗雨衰的作用。

3、一般不建议大幅度的调整功放电平或者长时间让功放处于满负荷工作状态。此时卫星转发器处于功载比不平衡状态，会极大的增加转发器租用成本。同时长时间满负荷工作会对功放性能造成影响。

4、如暴雨时功放满负荷工作，信道余量仍不能满足通信需求时，通过降低通信带宽的方式，从2M降到512kbps带宽通信，还可提高信道余量6dB左右。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应用于环境应急的多路通讯方法，其特征在于：包括：

在环境保护部架设地面卫星站，采用大口径天线和VSAT及SCPC两种通信体制的双模卫星通信终端，以建立环境保护部与各省及各市的卫星终端站之间的卫星通道，实现环境保护部的应急中心与环境应急现场的网络交互，达到数据共享、语音通话或视频会商中的一种或多种；

配置北斗卫星通信系统，实现对所述环境应急现场人员及装备的定位、导航、通信及授时功能；

配置3G接入系统，用于日常网络通信，且与所述北斗卫星通信系统互为备份。

2.根据权利要求1所述的一种应用于环境应急的多路通讯方法，其特征在于：所述北斗卫星通信系统包括卫星通信系统及北斗指挥系统，所述卫星通信系统配置VSAT与SCPC双模体制，其包括卫星天线、卫星功放、卫星调制解调以及监视卫星信道的频谱仪；所述北斗指挥系统配置北斗指挥机，用于对所述环境应急现场人员及装备的定位、通信及授时，并对对所述环境应急现场人员及装备发送信息。

3.根据权利要求2所述的一种应用于环境应急的多路通讯方法，其特征在于：通过在所述环境应急现场与所述环境保护部的应急中心之间构架虚拟专网VPN的方式，实现所述环境应急现场与所述环境保护部的应急中心之间的多媒体业务的通信。

4.根据权利要求3所述的一种应用于环境应急的多路通讯方法，其特征在于：所述3G接入系统配置一个公网3G接入点，用于远端移动3G通过VPN方式接入所述环境保护部的应急中心。

5.根据权利要求4所述的一种应用于环境应急的多路通讯方法，其特征在于：所述地面卫星站还包括VOIP语音电话、摄像机、视频会议终端、路由器及发电机中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的一种应用于环境应急的多路通讯方法，其特征在于：VSAT卫星通信的最大通信带宽为2Mbps，SCPC卫星通信的最大通信带宽为86Mbps。

7.根据权利要求6所述的一种应用于环境应急的多路通讯方法，其特征在于：所述环境保护部与各省及各市的卫星终端站之间还通过海事卫星链路及环保专网进行通信。

8.根据权利要求6所述的一种应用于环境应急的多路通讯方法，其特征在于：每个卫星通信系统均配备独立的管理系统。