小議人防衛星通信現狀與展望

屠鍇

（杭州市人防(民防)指揮信息保障中心，浙江杭州，310000）

1 人防衛星通信發展狀況

衛星通信在人防通信領域的使用已經有了十多年的歷史，從2006年開始起杭州市人防開始裝備使用衛星通信系統。目前，杭州市人防本級配備了1套衛星地面中心站，2套車衛星載站，1套自動便攜式衛星站；另外杭州市下轄的13個區縣（市）人防同時配備13套便攜式衛星站配合市級人防展開人防衛星通信。杭州市人防包括區縣使用的衛星天線、伺服系統均主要由國內廠家提供，其中市人防大型指揮車采用了自動尋星伺服系統，小型指揮車則采用了便攜式自動尋星天線衛星站。區縣人防指揮車采用便攜式手動尋星天線配合尋星儀。衛星調制解調設備能夠較快的與衛星握手成功，平均通電后握手成功時間小于3分鐘，連接十分快速高效。在使用4W和8W的功放頭時（BUC），最高分別可以實現2M、4M左右的帶寬通信，可以實現756KBPS—2M左右碼率的H.264標清視頻信號與省、市、區縣（市）多級人防指揮中心實現視頻會議互聯。

2 衛星通信應用中存在問題及未來展望

2.1 通信延時較長、無“動中通”通信能力

實際使用中，兩個人防衛星終端節點通信的平均延時在2400ms左右。這個延時可能相對較長。原因也十分清楚，杭州市人防所有衛星設備都采用的是TDMA時分多址聯接的方式進行通信制式。衛星通信結構上采用的是星型網絡拓撲機構，并且采用“雙跳”通信方式，也就是衛星用戶端VAST站與衛星所有的通信數據都必須先經過衛星服務運行商的中心站進行二次轉發。

星型結構應用較早，簡單且故障率低，但是因為采用了“雙跳”結構，所以通信的延時比“單跳”的網狀結構增大了近一倍。

在實際使用中，衛星設備必須是在停止狀態下才能完成衛星通信。不能在行進間進行實時的互聯。這是因為采用的是TDMA時分多址聯接的方式進行衛星通信制式，衛星天線位置一旦移動，會與衛星失去握手聯絡，即使重新對星成功，但可能需耗時1分鐘以上，同時畫面也會卡頓1分鐘以上，所以并沒有實用性。所以目前杭州人防的衛星通信設備只能較好的支持“靜中通”的工作方式。也就是只能在固定或者停止狀態下進行衛星通信應用。為了解決這一不足，補充增加使用“單跳”的衛星通信方式以及FDMA頻分復用衛星制式設備的使用將會使這一問題得到有效的解決。

2.2 雨衰

在杭州市人防參與的多次杭州市防汛應急演習中，其中重要環節利用便攜式衛星設備將區、縣（市）現場防汛視頻傳輸至杭州防汛指揮中心，在衛星通道連接正常之后，視頻傳輸正常穩定；但是如果其來的一陣暴雨可能就導致畫面異常中斷，性噪比降至5db以下,正常值為12-14db;導致衛星通信中斷無法繼續使用。所以我們不得不關注這個問題的存在。

這是因為當電波在傳輸過程中穿過降雨區域時，雨滴會對電波產生吸收和散射造成衰減。衰減的大小與雨滴半徑和波長的比值有關，由于C波段波長一般大于雨滴半徑而KU波段波長與雨滴大小相近，所以降雨對C波段影響比較小，而對KU波段就非常嚴重。為降低雨衰的影響，在進行衛星通信時盡可能選擇能使天線處于高仰角的衛星，這樣可以減少降雨時電波穿越的雨區距離。但在降雨量大的地區，如杭州等地，處于高仰角天線的主反射面會因暴雨而形成積水對電波造成很大的吸收損耗，會超出正常的控制范圍，解決的辦法唯有在天線主反射面底部鉆孔加快積水排放。

（1）形成原因：電波穿過降雨的區域時，雨不僅吸收電波能量，而且對電波產生散射。這種吸收和散射共同形成電波衰減，散射還能導致大范圍無線電干擾，并對電波存在去極化效應，我們稱這些衰減和干擾為雨衰。雨衰產生的衰減呈現非選擇性和緩慢的時變性，雨衰的大小與雨滴直徑和波長的比值有關，當電磁波的波長和雨滴直徑越接近時衰減越大，對于10GHz以上的電磁波，雨衰的影響非常明顯，且頻率越高雨衰的影響越大。

（2）應對方法：①增大便攜衛星天線BUC功放的發射功率，②采用高效糾錯編碼、站址分集技術外，還需要采取上行功率控制手段，以便自動補償或消除在衛星上行鏈路出現的雨、霧、云、雪等對上行信號的衰減作用，使轉發器在降雨情況下仍保持飽和或最大功率狀態。最常用的手段就是在衛星上行站加入 UPC（Up- link Power contro）。UPC 系統 （UplinkPower Control System） 是專為靜止衛星通信系統而設置的。能夠在衛星地面站的上行端提供自動的EIRP的調整，以補償在傳播過程中由于雨、雪等造成的衰落影響。

2.3 人防衛星通信的未來發展方向

對于人防衛星通信而言，在未來的發展方向應該是：（1）通信通道高帶寬化，通信帶寬達到8M傳輸能力，以確保實現高清衛星視頻會議的需要。（2）衛星通信制式的升級，逐步由TDMA時分復用制式設備轉變為FDMA+TDMA復用制式。以適應人防衛星動中通和靜中通兼顧的使用要求。（3）進一步發展小型化、智能化VSAT專用衛星通信網。這些也是未來幾年杭州市人防衛星通信的發展目標和方向，并且針對性的對現有的衛星系統進行升級更新。

未來衛星通信必然在的無線通信占據十分重要的位置，人防衛星通信也不例外。人防衛星通信必將成為應急應戰指揮通信的重要力量存在。將來也必將選擇性能更好，更加穩定、安全的衛星通信系統作為衛星通信的載體，使用更加快捷、可視化更佳的地面衛星站通信設備，促進衛星通信手段與其他人防通信手段連接更加緊密，并且能夠為實現人防的“一網四系統”的建設提供重要支撐力量。

參考文獻

[1]車晴.Ku波段衛星廣播中雨衰現象的研究[J].電波科學學報,1999,14(2):196-201.