应急通信工作中卫星应用的现状与展望

· 文|工业和信息化部电信研究院规划设计所 王谦

应急通信工作中卫星应用的现状与展望

· 文|工业和信息化部电信研究院规划设计所 王谦

卫星通信在应急通信技术手段中具有不可替代的作用。2013年9月4日召开的“2013中国卫星应用大会”对此议题进行了讨论。本刊刊载大会交流论文《应急通信工作中卫星应用的现状与展望》，供参考。

结合芦山抗震救灾通信保障概述了我国应急通信工作中的卫星应用现状，从指挥系统、卫星专网、队伍装备、公网设施强化等方面总结了应急通信保障体系中卫星能力建设的情况，并就应急通信等有关规划中涉及卫星手段应用的内容进行了分析说明，最后提出未来应急通信领域关于卫星应用的一些方向性思考。

应急通信 卫星应用 卫星宽带网络

一、我国应急通信保障工作中卫星应用概况

近时期全球灾害频发，进入了一个自然灾害高发频发的历史阶段。作为全球自然灾害最为严重的国家之一，我国有着灾害种类多、受灾地域广、发生频率高和灾害损失重等显著特点[1]，各级政府都高度重视防灾减灾和应急救援工作，及时畅通的应急通信保障正是相关工作得以有序高效开展的前提，在通信全行业共同努力下，近年来我国应急通信保障工作取得了有目共睹的成绩，并已初步建立起全国应急通信保障体系。

目前我国应急通信以公众通信网为基础，以应急通信网和机动通信系统为基本突击力量，完成自然灾害应对等特殊情况下的通信保障任务，是国家公共安全应急体系的重要组成部分，对于促进经济社会发展和保障人民群众生命财产安全意义重大。我国已在部、省通信主管部门和基础电信运营企业设置了各级应急通信管理机构，建立了依托企业遍布全国的专兼职应急通信专业保障队伍，建设了全国公用应急宽带VSAT网络等应急通信网络，已配备有线无线、机动便携相结合的系列应急通信装备并随着技术进步逐步予以提升完善。

在所有可用的应急通信技术手段中，卫星通信具有不受地面条件限制，覆盖面广、机动灵活、便于携带、开通安全方便等独特的优势，在包括汶川、玉树、芦山地震等近年的巨灾救援工作中，发挥了难以替代的重要作用。巨灾之后，重灾区地面的通信系统及设施，不管是光缆、移动基站，还是通信局房，往往都难以存续，而在通信基础设施严重受损之时，往往还面临道路不通、供电中断等不利条件，使得通信保障形势更趋复杂。实践表明，在灾后初期的信息传报阶段，保持内外通信联络不中断最多使用的通信手段就是小型手持卫星终端。随着去往重灾区道路及电力等条件的逐步恢复，进入抢通阶段时可用的指挥、救援通信保障手段有很多，其中基于卫星的包括手持、便携、车载、机载卫星通信设备，以及具备卫星传输通道的交换车、基站车，在公网基础设施中还有部分具备高抗毁性能的基站等网元，也能通过启用卫星传输通道部分缓解灾区公众通信的紧张状况。当救援进入恢复阶段时，地面光缆的敷设逐步到位，多数通信保障可以依靠地面设施进行，宝贵的卫星资源更多用于疏通解决地面传输敷设较困难的少数临时安置点上的通信需求，主要是通过部署带卫星传输设备的大中型卫星车、交换车、基站车的方式予以解决。应急工作基本结束进入灾后重建阶段时，卫星通信装备将回归日常的备用准备状态。

以芦山地震的应急通信保障工作情况为例，简略说明卫星通信在应急通信工作中的应用情况。2013 年4 月20 日四川省雅安市芦山县发生了7.0 级强震，通信行业面临了非常严峻的保障形势。灾情最重时，芦山、天全、宝兴三个重灾县，所有33个乡镇就有16个乡镇的通信全部中断，特别是宝兴县城也出现了通信中断，在三县2786个基站中约20%因灾中断，327个通信局所中16%因灾中断，灾区通信受损的严重程度于此可见一斑。在工业和信息化部的正确指挥协调下，通信行业艰苦奋战，有效开展了通信保障和公网抢通工作，保障了抗震救灾指挥通信畅通，快速恢复了灾区通信。在此次通信保障的不同阶段，分别使用了不同的卫星通信手段。在信息传报阶段，为迅速恢复通信中断区域的内外联络，采用直升机空投方式，将两部海事卫星电话送至宝兴县委县政府，震发当晚19∶10，一度与外界中断联系的宝兴县即向救援指挥部打出了第一个汇报电话。应急保障突击队克服困难，携带卫星电话徒步深入重灾区，在震后56小时解除了五龙乡、陇东镇、永富乡、明礼乡等最后4个通信孤岛，取得了抗震救灾通信保障第一阶段的重大胜利。为保证通信保障应急指挥前后方的通信不中断，工业和信息化部启动了国家通信网应急通信指挥调度平台体系，设立在前线的应急指挥车通过卫星通道实时地向部指挥中心传送现场信息，接受部、省指挥中心的指令指导。在救援阶段，工业和信息化部协调增调了40 部卫星电话服务于四川省政府和相关单位的抗震救援工作。值得一提的是，在雅安震区，中国移动建有7座超级基站，除宝兴县城的超级基站恰于震前一天出现卫星设备故障以外，其余6座超级基站都在地面光缆传输中断时成功切换至卫星通道，在抗震救灾中发挥了应有的重要作用。从这次抗震救灾通信保障实践中，大灾之下地面光缆之脆弱更加突出表现出来。由于芦山特殊的地理环境因素，出入宝兴县城只有环绕山坡两侧的两条道路，客观上造成了通信传输多路由建设受限，强震袭来时沿两条路敷设的光缆都无法避免中断的命运，使县城成了通信孤岛，因此在地震等摧毁性强的灾害多发区域，卫星作为通信传输必不可少的备份手段，应当引起地方和运营企业的高度重视。

>> 灾区开展通信保障工作

新疆火焰山

高分一号卫星火焰山区域16m多光谱影像。影像成像时间2013年10月3日，为高分一号卫星宽幅相机（WFV，幅宽800km）数据合成的真彩色图像，反映了新疆吐鲁番盆地北部的火焰山区域奇特的地质构造。火焰山位于凸出在由北向南倾斜的戈壁滩中，在地质上是新构造运动形成的世界著名褶皱山地，火焰山两侧大片的绿色农田主要依靠坎儿井灌溉。

中国资源卫星应用中心 供图

二、应急通信保障体系中与卫星相关的能力建设情况

通信行业在历次抢险救灾通信保障工作中，之所以能够取得一定的成绩，是与平时充分有序的应急通信建设准备工作分不开的。在建设完善应急通信保障能力体系时，我们充分认识到建设卫星通信手段的必要性，从指挥系统、卫星专网、装备配备、公网抗毁等多个方面不断强化了卫星手段的建设和使用。

“十一五”期间，针对指挥手段相对落后的问题，工业和信息化部在2008年北京奥运会通信保障指挥中心的基础上，建成了国家通信网应急指挥调度系统，实现了上联国务院应急平台，下挂31个省级通信管理局和各基础电信运营企业的指挥平台建设总体目标，可以实现指挥调度、会商、网络监测、信息采集及统计分析等多项功能，服务于应急通信保障的可靠便捷指挥和日常管理工作。国家通信网应急指挥调度系统除建设了地面广域专网以外，还建设了使用VSAT系统的卫星传输通道，确保应急时前后方指挥联络的安全可靠。

全国公用应急宽带VSAT卫星通信网络是国家应急通信“十一五”规划重点工程之一，工程全部完工后每个省都将拥有地面固定站，全国还配置了过百个Ku频段车载移动站和便携站，这是一个可按需扩展、卫星可控、覆盖全国的宽带卫星通信专用系统，可满足国家相关部门的应急管理需要，能将现场图像、数据、语音等多媒体信息直接传送至各级政府应急指挥管理中心。目前该网络基本可以满足国务院应急平台体系及通信行业自身的宽带卫星需求，并力所能及地满足政府各部委在应急时的部分卫星宽带需求。通过进一步完善网络功能与规模，未来将逐步达到充分满足国务院应急平台宽带卫星需求，并为全国各行业提供更多应急卫星信道的建设目标。

在应急时，通信保障队伍须在第一时间赶赴保障现场，迅速形成一定的通信能力，服务于抢险救灾指挥和通信抢通工作，为此需要在队伍装备配置时充分考虑到保障现场可能出现的各种复杂局面，特别是要具备独立于地面通信基础设施的广域无线通信能力，为此我国应急通信一类保障队伍均配备了车载、便携、单兵等各类卫星通信装备，比如装载车载卫星站的大型应急指挥车、集群通信车，装载卫星车载站或附带外部卫星传输设备的各型移动通信车，便携类装备包括VSAT卫星小站、IDR卫星中继站、便携BGAN指挥系统等，单兵手持装备有卫星移动电话、北斗定位终端等。各基础电信运营企业也都根据自身条件，给其二类队伍逐步充实配备了多种卫星通信手段。

由于我国未建设覆盖全国的应急专用地面网络，因此公众通信网必然是应急通信保障依托的最大基础，公网的承灾抗毁能力也必然成为应急通信保障网络能力体系的重要一环。自汶川特大地震以来，各基础电信运营企业都高度重视自身网络的容灾抗毁建设工作。以中国移动为例，汶川特大地震后中国移动组织力量重点研究了地震、水灾、台风、冰雪等常见灾害对通信设施可能造成的损毁和影响，有针对性地提高重点基站的通信设备、电源、传输、土建、安装工艺等建设标准，迄今已在全国范围建设了超过1500个抗灾型超级基站，其中超过2/3是建有卫星通信系统的超级基站，当发生重大灾害时，若远端站所在地光传输中断，超级基站可以通过无线设备自动倒换功能，自动触发卫星带宽申请，启动卫星传输系统，从而有效提升了公众移动通信网络的抗毁能力。

目前我国尚未建设自主可控的卫星移动通信系统、高吞吐量卫星（HTS）宽带通信系统，诸多业务需求依赖于国外卫星系统，应急通信保障队伍配有手持海事卫星移动电话等装备，其他单位也在应急时使用IPStar等卫星通信系统的装备。经验表明，在应急时使用非自主可控的卫星通信系统，除了存在价格昂贵、资费高、无法确保应急工作效率等问题外，在安全上也存在很大的隐患，在考虑未来建设发展工作时应当引起足够的重视。

>> 卫星通信地面站

三、应急通信相关规划中涉及卫星应用的有关内容

在工业和信息化部出台的国家应急通信“十二五”发展规划中[2]，明确提出构建应急通信保障能力体系的目标，即建设由卫星通信、区域空中通信、公众通信和机动通信装备组成的天空地一体的应急通信保障网络体系。该体系的天基部分包括宽带VSAT系统和在用的卫星移动通信系统，未来条件具备时将逐步纳入北斗导航定位系统、自主卫星移动通信系统和自主的宽带多媒体卫星通信系统；空基部分是基于临时升空装载移动通信系统的近地空中浮空平台，实现应急现场较大范围的通信覆盖，浮空平台上的通信设备也将配置卫星传输通道；地基部分包括地面通信系统及相关支撑系统，通信系统中机动队伍配备车载、便携卫星通信装备，地面公网按需分布式建设具备高抗灾性能及卫星传输通道的无线接入设施，支撑系统中的指挥体系也将强化卫星手段的使用。随着规划的逐步实施，应急通信体系中的卫星应急通信系统能力将得到显著提升，除已建的公用应急宽带VSAT卫星网络将进一步提升完善以外，也将从构建完整应急通信保障网络体系的角度对自主卫星通信系统的规划、研发及建设运营予以积极推动，我们也冀望相关装备系统能够尽早纳入应急通信保障能力体系之中。

我国近期还研究探讨了进一步推进民用空间基础设施建设的有关战略设想，我们从应急通信卫星应用的角度，主要关心两个方面内容，一是随着信息化应用向宽带多媒体化加速推进步伐，建设超大容量Ka频段宽带卫星通信系统已是一个很现实的问题，国际上Ka频段宽带多媒体卫星通信系统已进入商用阶段，在远程接入、区域性高清和3D电视直播方面达到了一定的产业规模，为此我国也应尽快赶上并逐步建设Ka宽带多媒体卫星通信系统；另一方面，应急保障前期小型化卫星终端的使用需求迫切，在发展L频段卫星移动通信受制于轨位及资源的情况下，积极推动民用S频段自主卫星移动通信系统建设，将有助于解决我国应急通信保障工作中面临的诸多现实问题。

鉴于近期应急救灾通信保障工作中始终存在通信孤岛问题，为有效解决应急现场第一时间对外传报信息的难题，工业和信息化部正在加强相关研究，尝试将以卫星移动电话为代表的小型通信终端，向灾害多发易发重点城市县一级行政区做延伸配置，同时也呼吁相关省市的地方政府关注并推动基层政府部门应急通信手段的建设工作。

四、结束语

在对应急通信工作中卫星应用的概况做了概略的介绍后，展望卫星应急通信未来的发展，我们认为有以下一些方向值得进一步研究：一是如何加强卫星通信在应急通信保障体系中的作用；二是如何在充分利用好国外卫星移动通信系统的同时，积极促进我国自主卫星移动、宽带通信系统的建设工作；三是应当探索建立卫星资源的国家应急协调机制，实现应急时国内卫星资源的统一调配；四是建议政府部门建设各级应急管理体系时，将手持卫星终端、小型便携卫星端站等设备作为必要的通信保障装备予以配备。

[1]中华人民共和国国务院新闻办公室.中国的减灾行动[EB/OL].(2009-05-11)[2013-09-04]http://www.gov.cn/zwgk/2009-05/11/ content_1310227.htm

[2]刘占霞，王谦.政策解读：国家应急通信“十二五”规划.(2012-01-18)[2013-09-04] http://mobile.people.com.cn/GB/16905372. html