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本文針對交通應(yīng)急行業(yè)的特點論述了VSAT衛(wèi)星通信技術(shù)在交通應(yīng)急系統(tǒng)上應(yīng)用的必要性和未來發(fā)展前景，并制定最佳的實施方案，使之具有科技含量高、性能高、成本低的特點。 1 交通應(yīng)急通信的需求 我國幅員遼闊，地理條件復(fù)雜，人員流動性很大。這就對水陸交通的安全性提出了很大的要求。自然災(zāi)害的發(fā)生對交通安全性影響甚大，并且交通重大、特大事故和交通道路塌方等突發(fā)事件也時有發(fā)生。這些突發(fā)的災(zāi)難已經(jīng)嚴重威脅到人民群眾的生命財產(chǎn)安全和國家的經(jīng)濟建設(shè)。 重大交通事故也不僅僅發(fā)生在陸上城市人口密集區(qū)。在遠洋、內(nèi)陸江河以及一些偏遠地區(qū)，塌方、洪水、地震或沉船等事故發(fā)生頻率也不斷增加。在這些遠離人群的特殊地理環(huán)境下，地面線路(PSTN、GSM等)沒有辦法進行覆蓋或是在重大事故發(fā)生的同時已經(jīng)完全被破壞掉了?，F(xiàn)場到指揮中心的全部通信都要依賴于應(yīng)急通信。應(yīng)急響應(yīng)，速度是關(guān)鍵。在交通應(yīng)急中采用交通應(yīng)急通信車、安全搜救船和單兵的應(yīng)急通信設(shè)備，可以在最短的時間內(nèi)將應(yīng)急通信設(shè)備帶入突發(fā)事件的發(fā)生地點，從而將交通現(xiàn)場的災(zāi)難情況、人員傷亡情況以語音甚至動態(tài)圖像的方式匯報指揮中心，迅速確定災(zāi)難級別，有效的調(diào)動救援物資及醫(yī)療救援力量，在最短時間內(nèi)挽救傷者生命、挽回經(jīng)濟損失、恢復(fù)交通暢通。 2 VSAT概述 衛(wèi)星通信自60年代開始商用以來，獲得了迅速的發(fā)展，現(xiàn)已成為不可缺少的現(xiàn)代通信手段之一。80年代，隨著衛(wèi)星技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星通信領(lǐng)域出現(xiàn)了VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)。VSAT直譯為“甚小口徑終端”，指天線直徑小于2.4m，G/T值低于19.7DB/K，是由大量地面站構(gòu)成的衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)。由于VSAT系統(tǒng)可以直接安裝到客戶端，使用戶、家庭和個人可以直接利用衛(wèi)星通訊；同時，系統(tǒng)能提供高品質(zhì)的數(shù)據(jù)、語音、圖像，較能滿足現(xiàn)代通訊發(fā)展的需要，是傳統(tǒng)衛(wèi)星通訊方式的重大突破和發(fā)展。VSAT系統(tǒng)已成為現(xiàn)代衛(wèi)星通訊的一個重要分支，是21世紀初衛(wèi)星通訊三大重要發(fā)展方向(包括VSAT、行動衛(wèi)星通訊、直播衛(wèi)星)之一。 VSAT通信方式主要有點對點：指VSAT站與站(2個站)之間的點對點通信；多點到多點：指VSAT站(2個以上)之間的雙向交互式通信；廣播方式：指主站到遠端小站的衛(wèi)星廣播方式。VSAT通信方式的多樣性決定了利用VSAT組網(wǎng)的便利性。 VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)的主要優(yōu)點如下。 (1)VSAT是真正的全球通信，覆蓋面廣、容量巨大、通信不受地理環(huán)境和氣候條件的限制； (2)地面站設(shè)備簡單，體積小，重量輕，造價低，安裝與操作簡單。VSAT小站可直接安裝在用戶所在的樓頂、輪船或汽車上等，可直接與用戶終端接口； (3)組網(wǎng)靈活方便。由于網(wǎng)絡(luò)部件模塊化，便于調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，易于適應(yīng)用戶業(yè)務(wù)量的變化； (4)通信質(zhì)量好，可靠性高。鏈路環(huán)節(jié)少，故障率低，通信暢通率高，適于多種業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)率； (5)直接面向用戶，特別適用于用戶分散、稀路由和業(yè)務(wù)量小的專用通信網(wǎng)。 由于上述種種技術(shù)優(yōu)點，因此VSAT是構(gòu)建交通應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的最佳方案。 3VSAT構(gòu)建交通應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)方案 根據(jù)VSAT系統(tǒng)傳輸業(yè)務(wù)種類，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為星狀網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)和混合型網(wǎng)。網(wǎng)狀網(wǎng)不需要主站，各小站之間可以任意建立通信鏈路，但該網(wǎng)硬件設(shè)備和系統(tǒng)軟件技術(shù)復(fù)雜，系統(tǒng)成本較高。交通安全應(yīng)急通信是在原有通信系統(tǒng)遭破壞或發(fā)生緊急情況下，保證通信暢通，主要以移動的車載站和船載站為主，小站硬件設(shè)備不可能過于復(fù)雜。因此，選擇點到多點雙向通信的星形網(wǎng)作為交通安全應(yīng)急通信系統(tǒng)中VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 目前，VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)使用的頻段主要有C波段和Ku波段。根據(jù)交通安全應(yīng)急通信系統(tǒng)應(yīng)用的需要，VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)工作頻段的選擇應(yīng)主要從以下幾方面考慮：(1)與地面其它通信系統(tǒng)間的干擾；(2)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器資源和現(xiàn)有通信技術(shù)和設(shè)備；(3)通信業(yè)務(wù)需求；(4)天線接收系統(tǒng)噪聲；(5)電波傳輸損耗；(6)天線口徑和高功放的使用等。 C波段電波傳輸條件好，降雨影響小，路徑可靠性較高，但它與地面微波通信頻率相同，存在干擾，使其功率通量密度不能太小，造成天線尺寸較大。 Ku波段不存在微波干擾，天線尺寸小，數(shù)據(jù)傳輸速率高，但降雨對它傳播損耗影響大。 VSAT衛(wèi)星通信工作頻段首選是通信質(zhì)量較好且天線尺寸小的Ku波段。但考慮交通安全應(yīng)急通信是在各種極端天氣和日常通信中斷時的應(yīng)用，而Ku波段在暴雨情況下，上行或下行鏈路瞬間雨衰量可超過20dB，C波段最大雨衰量一般不超過1dB。因此，交通安全應(yīng)急通信的工作頻段應(yīng)選擇C波段和Ku波段兩種通信方式，即在我國海上采用C波段，在內(nèi)陸采用Ku波段。 VSAT星形通信網(wǎng)(C波段或Ku波段)由主站(亦稱中心站)、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器和許多遠端VSAT小站組成，可以提供的業(yè)務(wù)如下。 (1)實時的電視電話會議； (2)高清晰圖像傳輸； (3)文件傳輸； (4)Internet接入； (5)話音服務(wù)； (6)信息共享。 下面分別介紹各組成部分。 3.1 主站 主站是VSAT網(wǎng)的核心，使用大型天線，Ku波段為3.5～8m，C波段為7～13m。由高功率放大器、低噪聲放大器、上/下變頻器、Modem以及數(shù)據(jù)接口設(shè)備等組成。通常與主計算機配置在一起。為了對全網(wǎng)進行監(jiān)測、控制、管理與維護，在主站設(shè)有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與管理中心，對全網(wǎng)運行狀態(tài)進行監(jiān)控管理，如VSAT小站及主站本身的工作狀況、信道質(zhì)量、信道分配、統(tǒng)計、計費等。因主站關(guān)系到整個VSAT網(wǎng)的運行，通常配有備用設(shè)備。 此外，主站還提供整個VSAT交通應(yīng)急通信網(wǎng)接入外部通信網(wǎng)絡(luò)的接口。整個VSAT網(wǎng)絡(luò)可以看作是一個由衛(wèi)星建立連接的局域網(wǎng)，所有的語音、視頻、數(shù)據(jù)都是通過IP來傳輸。在主站，通過一個VoIP語音網(wǎng)關(guān)和一個PBX使得VSAT網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電話與PSTN連接起來，通過一個路由器使得VSAT網(wǎng)絡(luò)與Internet連接起來，這樣就滿足了專網(wǎng)對外網(wǎng)訪問的要求。 3.2 小站 小站由小口徑天線、室外單元和室內(nèi)單元組成。室內(nèi)和室外單元通過同軸電纜連接。VSAT小站選擇尺寸小的天線；室外單元包括固態(tài)功率放大器、低噪聲放大器、上/下變頻器及其檢測電路等，設(shè)置在天線饋源附近；室內(nèi)單元包括Modem、數(shù)據(jù)接口等。室內(nèi)和室外單元通常采用固化部件，便于安裝與維護，可直接與數(shù)據(jù)終端連接。 在圖1中，衛(wèi)星modem連接一個交換機，交換機上連接各種應(yīng)用設(shè)備，例如電話、計算機、視頻終端等。 3.3 轉(zhuǎn)發(fā)器 轉(zhuǎn)發(fā)器負責接收地面站點的信號并放大后轉(zhuǎn)發(fā)回地面，起到信號的轉(zhuǎn)向作用。 下面以一次電話(小站電話到PSTN)呼叫過程來說明VSAT網(wǎng)絡(luò)的工作過程。當小站電話摘機撥號時，小站的語音網(wǎng)關(guān)根據(jù)所撥的號碼翻譯成內(nèi)網(wǎng)TCP/IP命令，通過碟形天線與主站建立連接，呼叫到主站的語音網(wǎng)關(guān)，主站的語音網(wǎng)關(guān)再把TCP/IP命令翻譯成電話號碼，傳給PBX，PBX再連入PSTN找尋此號碼，找到此號碼后建立連接，完成一次呼叫過程。 對于視頻呼叫則過程更為簡單，因為現(xiàn)今的視頻終端基本都是支持IP的，只要把視頻終端設(shè)為專網(wǎng)的地址就可以。 Internet接入則是只要在路由器中做好映射，任一臺接入專網(wǎng)的計算機都可以通過此路由器進入Internet訪問。 4結(jié)束語 交通安全應(yīng)急通信系統(tǒng)是交通突發(fā)事件應(yīng)急體系建設(shè)的基礎(chǔ)保障，通過交通安全應(yīng)急通信系統(tǒng)的建設(shè)，可為交通部門負責的公路和水上交通安全、搶險救災(zāi)、處置應(yīng)急事件等提供快捷有效的通信鏈路。尤其在提高交通現(xiàn)場的信息獲取能力、處理突發(fā)事件的快速反應(yīng)能力、組織協(xié)調(diào)能力、決策指揮能力等實際工作上具有重要意義。 |
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