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空六合一体化技能在应急通讯范畴的运用与展望_通讯世界网
发布日期:2022-06-29 04:42:21 来源:m6米乐网页版

  近年来,除火山活动以外,地震、森林火灾以及因极点气候引发的暴雨、洪涝、泥石流、雨雪冰冻等各类自然灾祸屡次产生。严峻自然灾祸的产生,在危害公民群众生命和工业安全的一起,也会对受灾区域通讯设备构成严峻损坏,导致灾区大面积、长期通讯中止,给当地政府部分安排打开抢险救灾作业带来极大应战。

  当今社会,通讯关于人们的日子而言,好像水和空气相同重要。而面临自然灾祸,传统的地上应急通讯车和设备抢修难以满意受灾区域公民群众对通讯的需求。为协作灾后救援,快速康复灾区通讯,需求一种能够快速模范、长期坚持而且大面积掩盖的应急通讯方案,暂时代替地上通讯网络,保证灾后重要救援作业的通讯网络晓畅。

  2022年2月,国务院印发了《“十四五”国家应急体系规划》,共规划五大类17项重点工程。其间,在完善卫星应急通讯保证才能、促进“5G+应急通讯”广泛运用、推进斗极体系在应急范畴深层次运用等多方面均清晰提出了展开方针。

  本文首要介绍空六合一体化技能在应急通讯范畴的运用,以及未来多种灵敏的通讯运用装备方法,进步灾区中心区域快速康复通讯服务的才能,一起协作完成无线信号快速切换和掩盖,处理突发事件处置现场“通讯孤岛”问题,构建六合交融的应急通讯保证体系。

  地上蜂窝网络已成为公民群众日常日子刚需,但其掩盖规划依然有限,飞机/船只/偏僻山区等场景仍无法完成高速互联网接入;且蜂窝网络受地上环境影响较大,水灾、地震等突发灾祸构成通讯、路途中止后,难以依托传统地上应急通讯手法,单一的应急通讯方案也无法满意不同场景的保证需求。为应对自然灾祸构成的通讯中止,应在原有的地基蜂窝通讯网络根底上叠加天基、空基等才能,为地上通讯供给空中备份网络,构成分层的空六合一体化应急保证体系。

  天基应急通讯网络首要指高、中、低轨卫星通讯网络,运用天基模范的卫星资源完成不间断通讯服务。如图1所示,卫星通讯网络具有掩盖广、容灾性高级优势,现有相关理论标明,3颗同步轨迹卫星即可掩盖除南北南北极外的全球绝大部分区域,而中轨和低轨星座构建完成后,也具有全球掩盖才能。天基卫星经过与地上网络才能叠加,将完成网络才能升维,供给备份通讯链路,提高链路牢靠性、安全性。

  空基应急通讯首要指运用接近空间层的高空基站(HAPS/HIBS)和低空飞翔器(UAV)供给应急通讯。

  如图2所示,运用浮空飞艇或无人机搭载接近空间层高空基站,以供给通讯掩盖。可选用现有蜂窝通讯协议(如4G、5G),为掩盖区域供给话音和互联网接入服务。该方案与卫星方案荒废,可长期供给不间断的通讯服务,单个接近空间渠道(升空20000米)可支撑超越一万平方千米的大规划掩盖才能。

  低空飞翔器应急通讯现在首要运用无人机快速模范才能,经过搭载基站设备为通讯中止区域供给应急补盲,如自然灾祸导致区域通讯中止后,可运用无人机基站暂时保证网络通讯疏通。

  地基应急通讯是传统应急的首要手法,选用应急通讯车通讯保证方法和模范超级基站方法。应急通讯车内集成蜂窝通讯基站、卫星/微波/光纤回传设备、油机电源等自高自大,可供给长期的应急通讯保证才能,运用其高集成度与灵敏模范才能,可按需运用于大型活动场所热门容量弥补和通讯中止区域的应急保证。

  此外,模范超级基站也是防灾减灾的有用方法。与一般基站墨守成规,超级基站选用高抗震要求的土建、额定油机供电资源,以及自习惯卫星传输备份链路等,以提高蜂窝网络应对突发灾祸的才能。超级基站如图3所示。

  现阶段,需求模范灾前防备与灾后救援两方面办法,提高应急通讯保证才能,构建掩盖规划广、环境习惯强、应急通讯康复快速的应急通讯保证体系。在灾祸多发区域模范超级基站提高蜂窝网络抗灾才能,灾祸产生导致电力、通讯中止时,主动切换至运用备用发电机延伸供电以及卫星备份链路保持通讯。

  此外,洪水、地震等自然灾祸一般会构成路途中止,传统地上应急车难以快速抵达灾区中心区域,可运用空六合相结合的应急方案,如选用空无人机、蜂窝设备、卫星链路组成无人机应急通讯体系。现在,无人机应急通讯方案首要包含两种,即系留式低空无人机应急通讯方案和非系留高空无人机应急方案。

  系留式无人机应急高空基站首要包含带着蜂窝射频单元的多旋翼无人机、地上数据、卫星回传3部分,如图4所示。可经过空投或担负方法进入灾区,与卫星便携站协作运用,完成灾区交通中止状况下的快速模范。系留式无人机应急基站也能够与应急通讯车协作运用,充沛运用应急通讯车的供电及传输资源。该方案运用无人机升空和长期滞空才能,供给大规划应急掩盖,2020年在雄安外场实测掩盖半径可达6.5千米,远超一般应急通讯车掩盖才能。该方案具有资金投入少、安排模范快、现场操作易等特色,理论上具有长期滞空保持应急通讯才能,为灾后“黄金救援时段”供给安稳的通讯保证。

  非系留式无人机一般选用大型固定翼长续航无人机,在机内集成蜂窝通讯设备、卫星动中通天线等整套应急保证设备,如图5所示,经过长途遥控无人机飞抵受灾区域并在空中回旋扭转供给对地掩盖。

  据报道,2021年河南遭受水灾,通讯部分运用固定翼无人机为灾区50平方千米规划内供给了5小时的蜂窝信号掩盖,为灾区公民树立对外通讯的桥梁。大型固定翼无人机具有高集成度、反响方便、受地势影响小等特色,在地震、洪水、山体滑坡、泥石流等构成大面积路途损毁的场景下,具有显着的优势。

  跟着无人机应急通讯技能的展开,下一代无人机将集成边际云及自习惯链路回传才能,在无人机或地上车载渠道上模范边际服务器,供给应急播送、智能扶引功用,助力灾区救援指挥;依据环境特征和事务需求自习惯挑选最优回传方法,包含运用微波回传、Relay回传以及卫星回传等,提高应急网络功能和模范功率。

  卫星通讯技能依托掩盖区域宽广、不过度依托外部环境、可快速模范、操作性强等特色,在救灾过程中对救援指挥调度、应急通讯保证、信息报送、数据收集等起到重要效果,是当今应急通讯范畴中必不可少的中心技能。

  党的十九大做出建造网络强国、数字我国和才智社会的战略模范,2020年卫星互联网正式归入新式信息根底设施范畴,并成为其重要组成部分。国家在“十三五”期间全面布局空间民用根底设施的根底上,又在“十四五”局面阶段提出了加速布局卫星通讯,构建掩盖全球、六合一体的信息网络,为陆海空天各类用户供给全球信息网络服务的展开规划。国家战略的体系谋划为卫星互联网的建造展开指出了清晰方向。

  2020年1月,我国电信正式商用天通卫星通讯服务,为应急办理、海上作业、航空通讯等范畴的用户供给优质安全的通讯服务。当月,我国移动顺畅完成卫星通讯网第十二期工程投标,跟着工程的有序推进,偏僻区域4G基站接入、应急通讯车辆通讯保证等事务才能进一步增强。

  2020年4月,我国联通所属联通航美公司发布了四大卫星系列产品,为政府企业用户展现了“六合海一体化”的应急通讯服务才能。同年6月,我国联通在北京与华为签署了空六合一体化战略协作协议,两边将在低轨卫星与5G网络交融技能方面打开协作,一起构建根据空位联合的卫星车联组、物联网等运用的工业生态。

  2017年,我国首颗高通量卫星——中星16号成功发射,单星通讯总容量抵达20G,下载速率最高抵达150Mbit/s,回传速率最高抵达12Mbit/s,与地上关口站体系、卫星宽带通讯体系和事务运营支撑体系,构成了彻底自主可控的星地一体化卫星宽带网络运营渠道,标志着我国停止轨迹高通量卫星互联网进入实质性运用阶段。2020年,我国首颗选用Ku/Ka体系的高轨高通量卫星——亚太6D成功发射,该星能够为我国全境及亚太区域用户供给高质量的话音、数据通讯服务。

  2021年4月底,我国卫星网络集团有限公司正式挂牌树立,首要承当我国卫星互联网的统筹展开,以及低轨互联网星座的规划、建造、运营等使命,这是我国卫星互联网工业在被归入“新基建”范畴之后的严峻行动。

  此外,作为我国民营企业中第一个有实质性开展的卫星互联网方案,银河Galaxy卫星星座首颗卫星已于2020年1月16日发射入轨。该星座根据5G规范,由650颗低轨通讯卫星组成掩盖全球的六合交融5G卫星通讯网络,让用户能够高速灵敏地接入5G网络。

  别的,星网宇达、和德宇航、欧科微、国电高科等公司也发布了低轨卫星方案,其间国电高科已发射6颗卫星,欧科微也发射了1颗。

  2021年7月19日,河南省遭受极点强降雨,省内多个城市产生严峻内涝。其间,郑州市下辖巩义市米河镇因市电停电等原因构成通讯全阻。受路途中止影响,抵达米河镇的河南移动应急通讯局、河南联通机动通讯局两支国家应急通讯一类保证部队,以及河南电信应急抢修部队暂无法进入现场打开应急抢修作业,当地通讯短时难以康复。

  7月21日,面临米河镇“断路、断电、断网”的窘境,应急办理部提出相关作业要求,工业和信息化部统筹通讯业各方保证力气,敏捷调派在贵州省的“翼龙-2H”无人机从安顺机场动身,历经4.5个小时、近1200千米飞翔,跨过贵、渝、湘等多个省市,顺畅悬停在河南省米河镇上空,运用本身空中应急通讯渠道搭载的移动公网基站,为当地约50平方千米规划内2572名翼龙注册用户,供给了5个小时不间断的安稳牢靠手机通讯服务。

  7月22日13时36分,在工业和信息化部的统一指挥下,应前哨应急办理部分救援需求,刚刚回来贵州基地不久的“翼龙-2H”无人机再度从安顺机场动身,赶赴郑州市中牟县阜外华中心血管病医院,为现场防汛救灾作业供给了强有力的应急通讯保证。

  在河南郑州“7・20”特大暴雨灾祸应急通讯保证使命中,“翼龙-2H”应急救灾型无人机依托带着的移动通讯基站和安装的卫星通讯天线,经过卫星回传链路树立起与移动通讯主站之间的衔接,运用空中组网、高点中继等技能,发挥数字化、网络化、智能化优势,完成了数据、语音、图画的互联互通。一起,无人机还运用CCD航测相机、EO光电设备和SAR合成孔径雷达,图文监测严峻受灾区域状况,并实时回传,为指挥中心打开应急救援作业供给有用支撑。

  2017年8月8日21时19分46秒,四川省北部阿坝州九寨沟县产生7.0级地震,震源深度20千米。地震产生后,工业和信息化部当即与四川省通讯办理局和各根底电信企业集团公司、四川省公司、一线救援部队树立视频连线,安排当地通讯职业第一时间发动应急预案,打开应急通讯保证作业。

  应急通讯保证期间,我国移动出动了1套无人机高空基站,于8月11日10时20分在九寨沟景区荷叶寨紧迫升空,为方圆30多平方千米受灾区域继续供给移动通讯信号。据统计,在本次保证中无人机搭载的基站共接入4G用户超500人,VoLTE呼叫接通率达98.79%,CSFB呼叫接通率达95.08%,供给数据事务总流量15000Mb以上,有用弥补了惯例应急通讯保证信号掩盖效果,助力抢险救灾和大众通讯应急保证。

  卫星通讯具有掩盖规划广、受环境影响小、容灾才能强等特色,可作为地上网络弥补,增强地上通讯链路的牢靠性及安全性,为灾祸导致地上移动通讯体系中止的应急救灾场景供给通讯保证,使应急小区与长途指挥中心能够进行数据、语音和视频等通讯交互,为应急抢险作业供给高效牢靠的信息传输通道。

  运用卫星通讯完成应急救援,国内外已有运用,如世界海事卫星、国内的“天通一号”等,均支撑手机形状的卫星终端,可供给包含话音事务在内的窄带数据事务。这类终端便携性较强,在地上蜂窝通讯因产生自然灾祸构成中止时可用于应急通讯,但卫星通讯用户规划较小,流量本钱、终端本钱偏高,难以面向大众用户推行。

  2021年,3GPP R17打开蜂窝协议用于卫星通讯场景的规范化研讨,针对上行同步、时序联系、HARQ、波束办理等方面进行了协议优化,完成了卫星通明转发形式下的通讯协议规划,方案于2022年冻住并发布规范化协议。

  结合国内凹凸轨卫星的实践建造状况,未来5年卫星互联网依然以高轨卫星为主,跟着低轨星座的建造和后期展开,凹凸轨卫星互联网将与地上网充沛交融,构成六合一体化信息网络。

  跟着未来高中低轨卫星协同组网,空六合一体技能将进一步深度交融,地上蜂窝工业赋能卫星通讯,运用蜂窝通讯工业规划效应,大幅下降卫星通讯本钱;本钱可接受的卫星通讯设备与服务在大众用户中推行,供给不间断卫星通讯保证,彻底处理应急通讯康复速度慢、掩盖规划有限等问题。

  面临自然灾祸多发易发的现实状况,以及应急办理才能现代化新形势对应急通讯提出的新要求,应急通讯范畴的展开应满意突发事件通讯保证的客观需求,习惯应急办理展开需求,强化极点状况下通讯保证才能建造,推进极点条件下的应急通讯装备研制。各地方政府和企业应推进全地势车、两栖车、大型固定翼无人机等在应急通讯部队中的装备,加强天通、斗极等自主终端在底层的装备,尤其是加大灾祸频发区域的城镇卫星电话等设备的预置数量,以便构成多位一体、协同协作的新格局。

  空六合一体化技能具有明显的大规划通讯优势,可不受地上约束向空、天、地、海等多维空间扩展,已在近年的自然灾祸应急通讯保证中发挥了至关重要的效果。跟着未来空六合技能深度交融,进一步打破技能壁垒、完成工业融通,构建跨地域、跨空域、跨海域的空六合海一体化网络,构筑卫星、无人机、地上应急车、4G/5G超级基站全体应急通讯保证体系,将可全面满意应急通讯范畴展开需求,完成空六合资源优势互补,提高国家应急通讯保证才能。

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