“神九”回家 寬帶護航

寬帶移動通信成功護航“神九”回家，充分體現了寬帶移動通信作為現代國防科技典型代表所具有的發展快、技術新、應用廣等特點。

2012年6月29日，神舟九號飛船在經過13天的太空之旅后順利返回地面，主著陸場寬帶移動通信系統圓滿完成神舟飛船返回艙著陸場搜救指揮通信保障任務。當神舟九號飛船飛出黑障區后，在主著陸場待命的指揮直升機和通信直升機群迅速飛向指定空域盤旋待命，機上的寬帶移動通信系統啟動，視頻采集、指揮調度指令、熱線電話和延伸電話同時開啟。隨后，直升機群發現目標，機上的攝像機立刻捕捉到了“神九”返回艙畫面，清晰、穩定的圖像通過寬帶移動通信系統傳到了北京飛控中心。返回艙順利落地后，指揮直升機飛向目標并在附近降落，攜帶超短波背負臺的搜救通信員迅速奔向返回艙，在空中盤旋的通信直升機群也牢牢鎖定了返回艙，把不同角度、多方位的航拍畫面和數據從內蒙古著陸現場實時傳到了北京飛控中心，第一時間提供豐富的飛船返回艙現場信息。此后，到達現場的中央電視臺的實時報道也通過寬帶移動通信系統傳到了北京，傳至千家萬戶。寬帶移動通信成功護航“神九”回家，充分體現了寬帶移動通信作為現代國防科技典型代表所具有的發展快、技術新、應用廣等特點。

移動通信技術發展快

移動通信可以說從無線電發明之日就相遇而生、相伴發展。1897年，馬可尼在陸地和一只拖船之間利用無線電進行了消息傳輸，成為了移動通信的開端。至今，移動通信已有100多年的歷史，技術演進日新月異，更新換代越來越快。

1978年，第一代模擬蜂窩網移動通信系統誕生，采用了模擬調制技術和FDMA接入方式，成功去掉了將電話連接到網絡的用戶線，用戶第一次能夠在移動的狀態下撥打電話。第一代移動通信系統的典型代表是美國的AMPS系統和后來的改進型系統TACS，以及NMT和NTT等。

第二代移動通信系統出現在20世紀80年代中期，實現了由模擬到數字通信的跨越，采用了數字調制技術以及TDMA或CDMA接入方式，為移動用戶提供了無縫的國際漫游。第二代數字蜂窩移動通信系統的典型代表是美國的DAMPS系統、IS-95和歐洲的GSM系統。

21世紀之初，第三代移動通信系統橫空出世，是第一個真正意義上的寬帶移動通信系統，提供高質量的寬帶綜合業務。第三代移動通信技術的標準化工作由3GPP和3GPP2標準化組織來推動和實施，主要體制有WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。

當前，第四代移動通信技術正異軍突起，是又一次移動通信技術演進，其發展目標已達成基本共識，將包含傳輸速率達到100Mbps的蜂窩移動通信系統和傳輸速率達到1Gbps的無線接入系統兩個組成部分。LTE技術在世界上首次投入公共應用，是人類有史以來發明的最復雜的技術系統。

新一代寬帶無線移動通信代表了國防科學技術的主要發展方向。2007年12月26日，國務院總理溫家寶主持國務院常務會議，審議并原則通過新一代寬帶無線移動通信網實施方案，將其確定為《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》中16個重大科技專項之一。百年的移動通信必將迎來又一個百年的跨越發展、巨大變化。

寬帶移動通信技術新

護航“神九”回家的主著陸場寬帶移動通信系統由上海交通大學、數字電視國家工程研究中心團隊于2011年研發成功。這套系統由通信直升機中心站設備、指揮直升機機載設備、光學點車載設備、搜救通信員便攜背負臺組成。通信直升機把航拍圖像和指揮調度指令、熱線電話、延伸電話以及搜救數據，通過機載超短波設備傳至光學點車載超短波設備，再將上述信息經衛星通信系統轉發至北京飛控中心，實現了前后方實時的視頻、語音、數據交換。系統結構復雜，通信鏈路較長，業務類型全面。

系統采用了多項最新移動通信技術，改進了網絡接入算法，使得系統的啟動時間大幅縮短，多組搜救分隊在幾秒內即能完成聯網，協同開展搜救任務。提出并實現了節點拓撲鏈路裕量聯合優化算法，搜救分隊的搜救半徑由原來的5公里擴大到30公里，大大提升了搜救范圍。全面優化了系統的抗干擾能力，保障系統在惡劣環境下的通信可靠性，確?！叭炭梢暬?。

繼“神六”、“神七”、“神八”之后，寬帶移動通信系統第4次成功應用于神舟飛船返回艙地空搜救行動。期間，系統不斷創新采用新型移動通信技術，融合新型通信組網技術，變革移動通信設備。這也昭示了移動通信領域技術進步日新月異、停滯就要落伍的特點和需求。尤其是在新型調制技術、智能天線技術和多層網絡結構等方面體現得淋漓盡致。

一是新型調制技術。調制技術是決定系統頻譜利用率的關鍵技術，一直是移動通信關注的研究熱點。近年來人們正在致力于研究一些更能適應復雜通信環境和多變業務需求的調制方式，多載波調制就是一個典型的例子。多載波調制的原理是把傳輸的數據流分解成若干個子數據流，每個子數據流具有容量小得多的碼元速率，然后用這些子數據流去并行調制若干個載波。

二是智能天線技術。智能天線是一種自適應陣列天線，通過調節各陣元信號的幅度和相位的加權因子，使天線的方向圖可以在任意方向上形成尖峰或者凹陷。智能天線的理想目標是能在發射機或接收機快速移動時，以一個或多個高增益窄波束分別對準并跟蹤干擾信號的方向，多用戶可以占用同一個信道工作而互不干擾，實現所謂的“空分多址”。智能天線類似于一個空間濾波器，其突出的優點是能夠減少或者濾除同道干擾和多址干擾，因而能顯著提高通信系統的通信容量。

三是多層網絡架構。在移動通信的發展初期，網絡結構的設計和規劃主要由“區域覆蓋”驅動，其基本出發點是保證在所需的地區內不出現通信死角。這種大型小區和小型小區相結合的網絡結構仍然是單層的、互不交疊的。多層的網絡架構允許網絡中設置不同的資源層，并根據業務性質進行分類，把同類性質的業務納入同一資源層之中，以提高網絡資源的利用率。多層網絡架構便于通信資源的合理分配和有效利用，滿足移動用戶對預定業務的需求。

寬帶移動通信系統應用廣

隨著信息時代的到來，軍事通信成為現代戰爭制勝的關鍵。未來信息化戰爭，是一體化聯合作戰樣式，其作戰指揮要依靠集預警探測、情報偵察、信息傳輸、指揮控制、電子對抗、綜合保障等系統于一體的指揮信息系統，而構建三軍一體、軍民一體、廣域一體的通信系統至關重要。戰爭形態的演變，使軍事寬帶移動通信從過去戰爭中“跑龍套”的“配角”，逐步進化成為現代戰爭中“演主打”的“主角”，從以往戰爭“后臺”默默無聞的“無名英雄”逐步發展成為現代戰爭“前臺”沖鋒陷陣的“信息斗士”。寬帶移動通信技術成功保障了從神舟六號到神舟九號的返回艙搜救指揮任務，并作為著陸場核心搜救通信手段將繼續服務于更多的后續任務。寬帶移動通信系統以其完整成熟的通信架構、穩定可靠的通信機制、靈活多樣化的業務模式，必將進一步實現向軍事通信現代化乃至我軍信息化的縱深拓展。

發達國家軍事通信在移動通信能力方面發展很快，美軍先后研制部署了GloMo（全球移動信息系統）、SUO SAS（小部隊作戰態勢感知系統）、WIN-T（指戰員信息網-戰術部分）、Mosaic（多功能、動中通、抗毀、自適應綜合通信）、JTRS（聯合戰術無線電系統）等新型寬帶移動通信系統裝備。法國的RITA2000高級通信系統是世界上第一個支持數字化戰場的戰術ATM多媒體交換通信系統，提供話音、數據、互聯網、可視電話、電視會議、傳真和電子郵件服務、本地網絡互聯服務，提供目前西方國家使用的各種軍用和商用網絡接口，并綜合有衛星通信的能力。英軍現役的戰術通信系統有PARTMIGAN（松雞）、MRS（多功能無線電系統）和MRS2000。

我軍軍事通信網按通信聯絡保障范圍的不同分為戰略通信網和戰術（戰役）通信網。戰略通信網主要為國家最高指揮當局、各軍兵種和戰區級指揮系統提供長途定點通信服務，以固定通信系統為主。戰術（戰役）通信網的主要任務是為戰役軍團、戰術兵團和部隊（分隊）指揮提供保障，主要由移動通信裝備組成，通信手段以移動（無線）通信為主，多種通信手段并用。例如，野戰綜合通信系統等戰術通信系統廣泛使用了寬帶移動通信技術，以短波、微波無線通信手段為主，結合使用了野戰被覆線、對稱（同軸）電纜、野戰光纜等多種有線通信手段，并逐步采用衛星通信系統手段。

在新興的軍事物聯網方面，圍繞戰場態勢感知、智能分析判斷和行動過程控制等要素，實現全方位、全時域、全頻譜的有效運行，從而破除“戰爭迷霧”，提高戰場對己方的透明度，實現人與信息化武器裝備、設備、設施最佳結合的重要支撐手段，全面提升基于信息系統的體系作戰能力。戰場物聯網信息節點的廣泛性和移動性，決定了各種無線通信技術將是物聯網的主要聯網技術。隨著第三代移動通信的不斷發展普及，現代移動通信系統的數據通信功能日益強大，已經開始應用的第四代移動通信系統支持的業務范圍更加廣泛。

隨著寬帶移動通信技術由信息匯聚向協同感知、由單一感知向全面動態自適應的演進，將迎來一個智慧戰場的時代。散布在戰場上的自動地面傳感器可與設在衛星、飛機、艦艇上的所有傳感器有機融合，通過情報、監視和偵察信息的分布式獲取，形成全方位、全頻譜、全時域的多維偵察監視預警體系，利用寬帶移動通信系統實時采集、分析和研究監測數據，真正實現感知戰場每個角落。

現實中，各國軍隊已經開始將寬帶移動通信技術應用到物聯網，偵察敵情、監控兵力、裝備和物資管理、判斷生物化學攻擊等。建立聯合戰場軍事裝備、武器平臺和軍用運載平臺感知控制網絡系統，動態地感知和實時統計分析軍事裝備、運載平臺等聚集位置、作業、損毀、維修和報廢全壽命周期狀態等；建立“從散兵坑到生產線”的保障需求、軍用物資籌劃與生產感知控制，以及“從生產線到散兵坑”的物流配送感知控制，以有效地實施作戰保障力量適時適地適量的綜合運用與智能感知動態管控；建立戰術偵察傳感信息網，通過向敵方重點目標地域布撒聲、光、電磁、震動、加速度等微型綜合傳感器，近距離偵察感知目標地區作戰地形、敵軍部署、裝備特性及部隊活動行蹤、動向等，可與衛星、飛機、艦艇上的各類傳感器有機融合，形成全方位、全頻譜、全時域的全維偵察監視預警體系，從而提供準確的目標定位與效果評估。寬帶移動通信系統與物聯網的結合應用受到了軍事強國的高度重視和廣泛關注。

（作者系解放軍總參某研究所高級工程師）