小议人防卫星通信现状与展望
发布时间：2019-01-04
摘要：本文总结了卫星通信系统原理特点优势、缺点以及人防卫星通信现状、技术应用方式和碰到技术瓶颈问题，探讨卫星通信在人防通信中未来使用发展的方向。
关键词：卫星通信;人防卫星通信;雨衰;高清卫星视频通信
1人防卫星通信发展状况
卫星通信在人防通信领域的使用已经有了十多年的历史，从2006年开始起杭州市人防开始装备使用卫星通信系统。目前，杭州市人防本级配备了1套卫星地面中心站，2套车卫星载站，1套自动便携式卫星站;另外杭州市下辖的13个区县(市)人防同时配备13套便携式卫星站配合市级人防展开人防卫星通信。杭州市人防包括区县使用的卫星天线、伺服系统均主要由国内厂家提供，其中市人防大型指挥车采用了自动寻星伺服系统，小型指挥车则采用了便携式自动寻星天线卫星站。区县人防指挥车采用便携式手动寻星天线配合寻星仪。卫星调制解调设备能够较快的与卫星握手成功，平均通电后握手成功时间小于3分钟，连接十分快速高效。在使用4W和8W的功放头时(BUC)，最高分别可以实现2M、4M左右的带宽通信，可以实现756KBPS—2M左右码率的H.264标清视频信号与省、市、区县(市)多级人防指挥中心实现视频会议互联。
推荐期刊：《通信电源技术》跟踪世界电源技术的发展，结合科研、生产实践，及时报导国内外通信电源技术最新应用成果。以向通信市场推广国内外有竞争力的通信电源产品和各类器件为目的，以给电源设计工程师和产品经理提供最佳帮助为主要使命。
2卫星通信应用中存在问题及未来展望
2.1通信延时较长、无“动中通”通信能力
实际使用中，两个人防卫星终端节点通信的平均延时在2400ms左右。这个延时可能相对较长。原因也十分清楚，杭州市人防所有卫星设备都采用的是TDMA时分多址联接的方式进行通信制式。卫星通信结构上采用的是星型网络拓扑机构，并且采用“双跳”通信方式，也就是卫星用户端VAST站与卫星所有的通信数据都必须先经过卫星服务运行商的中心站进行二次转发。
星型结构应用较早，简单且故障率低，但是因为采用了“双跳”结构，所以通信的延时比“单跳”的网状结构增大了近一倍。
在实际使用中，卫星设备必须是在停止状态下才能完成卫星通信。不能在行进间进行实时的互联。这是因为采用的是TDMA时分多址联接的方式进行卫星通信制式，卫星天线位置一旦移动，会与卫星失去握手联络，即使重新对星成功，但可能需耗时1分钟以上，同时画面也会卡顿1分钟以上，所以并没有实用性。所以目前杭州人防的卫星通信设备只能较好的支持“静中通”的工作方式。也就是只能在固定或者停止状态下进行卫星通信应用。为了解决这一不足，补充增加使用“单跳”的卫星通信方式以及FDMA频分复用卫星制式设备的使用将会使这一问题得到有效的解决。
2.2雨衰
在杭州市人防参与的多次杭州市防汛应急演习中，其中重要环节利用便携式卫星设备将区、县(市)现场防汛视频传输至杭州防汛指挥中心，在卫星通道连接正常之后，视频传输正常稳定;但是如果其来的一阵暴雨可能就导致画面异常中断，性噪比降至5db以下,正常值为12-14db;导致卫星通信中断无法继续使用。所以我们不得不关注这个问题的存在。
这是因为当电波在传输过程中穿过降雨区域时，雨滴会对电波产生吸收和散射造成衰减。衰减的大小与雨滴半径和波长的比值有关，由于C波段波长一般大于雨滴半径而KU波段波长与雨滴大小相近，所以降雨对C波段影响比较小，而对KU波段就非常严重。为降低雨衰的影响，在进行卫星通信时尽可能选择能使天线处于高仰角的卫星，这样可以减少降雨时电波穿越的雨区距离。但在降雨量大的地区，如杭州等地，处于高仰角天线的主反射面会因暴雨而形成积水对电波造成很大的吸收损耗，会超出正常的控制范围，解决的办法唯有在天线主反射面底部钻孔加快积水排放。
(1)形成原因：电波穿过降雨的区域时，雨不仅吸收电波能量，而且对电波产生散射。这种吸收和散射共同形成电波衰减，散射还能导致大范围无线电干扰，并对电波存在去极化效应，我们称这些衰减和干扰为雨衰。雨衰产生的衰减呈现非选择性和缓慢的时变性，雨衰的大小与雨滴直径和波长的比值有关，当电磁波的波长和雨滴直径越接近时衰减越大，对于10GHz以上的电磁波，雨衰的影响非常明显，且频率越高雨衰的影响越大。
(2)应对方法：①增大便携卫星天线BUC功放的发射功率，②采用高效纠错编码、站址分集技术外，还需要采取上行功率控制手段，以便自动补偿或消除在卫星上行链路出现的雨、雾、云、雪等对上行信号的衰减作用，使转发器在降雨情况下仍保持饱和或最大功率状态。最常用的手段就是在卫星上行站加入UPC(Up-linkPowercontro)。UPC系统(UplinkPowerControlSystem)是专为静止卫星通信系统而设置的。能够在卫星地面站的上行端提供自动的EIRP的调整，以补偿在传播过程中由于雨、雪等造成的衰落影响。
2.3人防卫星通信的未来发展方向
对于人防卫星通信而言，在未来的发展方向应该是：(1)通信通道高带宽化，通信带宽达到8M传输能力，以确保实现高清卫星视频会议的需要。(2)卫星通信制式的升级，逐步由TDMA时分复用制式设备转变为FDMA+TDMA复用制式。以适应人防卫星动中通和静中通兼顾的使用要求。(3)进一步发展小型化、智能化VSAT专用卫星通信网。这些也是未来几年杭州市人防卫星通信的发展目标和方向，并且针对性的对现有的卫星系统进行升级更新。
未来卫星通信必然在的无线通信占据十分重要的位置，人防卫星通信也不例外。人防卫星通信必将成为应急应战指挥通信的重要力量存在。将来也必将选择性能更好，更加稳定、安全的卫星通信系统作为卫星通信的载体，使用更加快捷、可视化更佳的地面卫星站通信设备，促进卫星通信手段与其他人防通信手段连接更加紧密，并且能够为实现人防的“一网四系统”的建设提供重要支撑力量。
参考文献
[1]车晴.Ku波段卫星广播中雨衰现象的研究[J].电波科学学报,1999,14(2):196-201.
