衛星通信在電力應急保障中的應用

葉瀟 崔力民 張振杰

【摘要】 衛星通信在遇到突發事件時能夠保持通信聯絡暢通，對提升電力應急保障能力至關重要。本文介紹了衛星通信的特點，闡述了衛星應急通信的系統組網及應用，并結合新疆電力通信網實際情況對業務應用進行介紹，最后對應急衛星通信的發展前景做出簡要說明。

【關鍵詞】 衛星通信 應急保障 系統組網 業務應用

一、引言

電力是直接關系國計民生的重要基礎行業，電力通信網承載著電網調度自動化、市場化運營、信息化管理等多種重要業務，對電網發展有著重要作用。隨著地球環境變化和電網規模擴大，遇到突發情況如地震、冰凍、洪澇等重大自然災害時，電力設施、通信網絡往往遭受到嚴重破壞甚至毀壞，致使電力生產癱瘓。這時需要建立一種應急通信平臺，實時傳遞現場信息，為后方指揮調度提供安全、可靠、準確的通信保障，從而快速恢復電力生產業務，保證生活、生產上用電。

衛星通信對外部環境依賴性小，具有覆蓋面積廣、通信距離遠、部署機動靈活、不易受地質災害影響等特點，特別適合于應急、救援通信，成為電力系統應急保障的首要選擇。

二、應急衛星通信系統

衛星通信是以人造地球衛星為中繼站，使地球上各個通信站之間實現通信，可實現點對點、點對多點（星狀網）、多點對多點（網狀網）通信。

針對應急事件的突發性、影響程度不確定性等情況，衛星通信由于自身特點，作為應急保障使用在消除通信孤島方面有著重要的作用。

（1）系統結構靈活，反應迅速。僅需通過衛星建立鏈路，即可在覆蓋區實現任意兩點間通信，且滿足各種裝載平臺（船載、車載、單兵背負）的快速部署，自身保障能力強。

（2）獨立成網，穩定可靠。衛星通信傳輸環節少，能在各種惡劣環境下高效運行工作，獲得高質量的通信信號。

（3）支持多種業務傳輸，包括話音、數據、圖像等，滿足指揮調度、數據及視頻采集、信息發布等各環節的需求。

根據應急通信的特點，一套完備的衛星應急通信系統應具有語音通信、數據通信、圖像通信、圖像采編及顯示、電視會議、網絡監控與管理等功能，圖1為典型的衛星應急通信系統示意圖。

在圖1中，系統由一個地面站（主站）、一輛靜中通、二輛動中通、兩套便攜站（包括單兵系統）、一輛指揮車組成。通過衛星鏈路傳輸平臺，可快速實現現場災情的應急保障，系統主要實現功能如下：（1）應急通信指揮車是一個功能完備的移動指揮中心，能夠實現通信保障、指揮調度，圖像采集傳輸等功能，在緊急突發事件現場保障通信指揮任務。（2）小型應急通信車應用于突發事件的應急處理、重大活動的通信保障、施工現場的通信支持。（3）便攜站與單兵背負系統之間可實現單向視頻、雙向語音傳輸。單兵圖傳、數字集群等多種通信手段優勢互補，使得以通信車為現場指揮中心的有效通信覆蓋面積大幅增加。（4）采用動中通衛星通信天線，滿足車輛無論在行駛中還是到達應急現場的任何時刻都能保持與后方指揮中心的通信暢通。（5）采用基于衛星通信的視頻會議系統，通信車隨時隨地都可以和前方、后方建立視頻會議，便于即時指揮。（6）基于北斗導航、定位、短報文功能的人員、車輛定位跟蹤監控系統，使指揮人員隨時掌握動態車輛位置和搶險人員分布情況。

目前普遍采用的VSAT衛星通信系統由主站、小站和衛星組成，主站使用大型天線，常用的Ku波段天線直徑為1.2-8m，小站如便攜站天線直徑為0.3-2.4m。VSAT系統可以支持星狀、網狀等靈活組網，支持點對點或點對多點的通信功能，能夠實現語音、視頻、數據的雙向傳輸。

三、應急通信在新疆電力中的應用

3.1 新疆電力應急通信組網需求

隨著電網的發展，新疆電力通信網承載的業務逐年增多，目前已形成南、北疆分地域組網，衛星通信作為電力通信網的一部分，在新疆特殊的環境下，應急組網有著特別的需求：

（1）應急反應速度快。新疆地域遼闊，疆內各變電站通信站多處于戈壁或是自然環惡劣的地理位置，且相距較遠，一旦發生嚴重的自然災害（比如暴風雪、狂風沙等），有線電力通信網絡中斷或通信設備損害，災區在一定程度上屬于孤城的狀態。所以建立快速的應急反應系統，在最短的時間對現場信息的實時采集、發送、反饋給指揮中心，將損失降到最低。（2）組網規模大，系統兼容性好。新疆地廣人稀，為滿足覆蓋公司本部、13個地州及全疆各縣級供電公司的應急需求，一次性建成應急網絡不僅成本高，而且對運維人員要求高，難以實現。所以采取分階段建設，優先對城區、重點區域進行覆蓋，滿足應急需求；后期系統擴容需考慮設備的兼容性和系統的統一管理，保證在現有網絡基礎上易于升級改造，做到維護簡單，節約成本。（3）應急保障可靠性高。新疆地處高緯度，遠離海洋，氣溫變化大，特別是冬、夏的極端天氣不斷地考驗著新疆電力通信網的承載能力，對通信設備在惡劣天氣下的可靠工作要求高。

3.2 應急通信業務應用

目前，新疆電力應急通信已完成主站系統建設，并配置1輛靜中通通信車和2套便攜站，通過亞洲四號衛星建立通道，鏈路租用帶寬為2Mb/s、上下行共享。實際業務應用如下：（1）電話業務。車載站與便攜站均配備有IAD設備，該設備提供了4個FXO接口以及4個FXS接口，可以通過交換機-FXO-FXS-電話機的方式進行用戶線路的延伸，將遠端應急現場的話機連接到公司總部行政交換機。在圖2中，將車載站上電話機連接到其IAD設備的FXS口，并將便攜站的IAD設備FXO用電纜連接本部大樓的行政交換機音頻配線架上，并對兩站的IAD設備做相應的配置，使相應的FXO、FXS之間一一對應（熱線模式），這樣相當與將遠端電話直接接入了公司的電話交換機，可以直撥系統內電話，其原理類似于通過PCM設備所做的調度電話遠程接入。（2）數據業務。將便攜站的交換機和路由器通過網線與大樓內的樓層交換機進行連接，當兩站之間建立起衛星信道后，車載站的數據終端通過主站交換機和路由器等設備接入公司的信息內網。同時，管理人員需要對車載站的數據網絡地址進行統一規劃，針對衛星網絡與公司內網數據通信需要進行隔離，需在無線機房相應的路由器側增加保密設備即可接入公司內網。（3）電視會議業務。車載站、衛星主站均需配置高清晰的H.323的視頻會議終端和攝像頭、MIC等設備，在IP網絡連接已經建立的條件下，可以與其他H.323標準的MCU或視頻會議終端建立連接，舉行電視會議。在公司的應急指揮中心內配置相應的H.323 MCU和視頻會議終端設備，即可實現與應急現場的視頻會議通信。

3.3現有系統存在的問題及解決方案

新疆電力應急通信系統租用2M衛星鏈路，上、下行分配帶寬各為1M，車載站采用的視頻會議終端為Polytom 550，受于設備性能和帶寬限制，車載系統與主站之間只能傳輸1路圖像，遠不能滿足應急需求。鑒于后期擴容要求同時傳輸多路圖像，解決方案有三種：

（1）方案一：增加前端圖像合成設備

①方案優點：能將多路圖像合成到一個畫面中，在指揮中心大屏上可以同時顯現。②方案缺點：圖像解調只能是多路圖像在一個畫面中，不能夠分離出單路圖像。

（2）方案二：增加視頻會議終端數量

①方案優點：在保證衛星上行帶寬夠用的情況下，增加視頻會議終端數量，可以獨立的將視頻畫面回傳至主站。②方案缺點：增加視頻會議終端需要增加相應配套的設備，如視頻切換矩陣等。

（3）方案三：替換現有視頻會議終端，改用多路視頻編解碼服務器，這樣主站也需要配套更換設備。

（4）方案比較：為了全方位、多方面了解現場災情，現場應急保障配置需要多個不同的信號源接入，方案三替換現有設備，后期接入與原系統設備不兼容，維護成本較高，不建議采用；方案一只需增加合成設備，對現有車載系統改造影響小，且投資成本低，能夠滿足基本需求，建議選擇；但在考慮到成本資金充裕、擴容升級簡單方便的情況下建議選擇方案二。

四、結束語

衛星通信具有組網靈活快捷、無縫隙覆蓋能力強、對距離不敏感等特點，其在抵抗地震、洪水等自然災害方面比光纜、微波等具有更高的可靠性；未來隨著電力通信業務需求增大，基于衛星通信寬帶化、與其他通信網絡（如信息內網、互聯網）互聯互通，實現業務綜合化、接入手段多元化，建立多模式的通信保障指揮系統成為發展趨勢。

參 考 文 獻

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