衛星寬帶在應急通信和災害備份中的應用

　　2008年春天發(fā)生的南方雪災和5.12汶川大地震，對我國應急通信和災害備份通信體系提出了嚴峻的考驗。在這兩場(chǎng)巨大的自然災害中，災區的通信網(wǎng)絡(luò )基本上伴隨著(zhù)基礎設施(如光纜、銅纜、無(wú)線(xiàn)基站、交換設備、機房)的損壞以及電力供應的中斷而癱瘓。不光如此，由于災害同時(shí)帶來(lái)的交通中斷，導致平時(shí)準備的應急通信預案也由于器材、車(chē)輛和人員無(wú)法進(jìn)入而難以實(shí)施。因此兩場(chǎng)災害的共同點(diǎn)就是，在災害剛剛發(fā)生，外界最需要了解災情，災區最希望向上級報告受災情況的關(guān)鍵時(shí)刻，通信無(wú)法發(fā)揮其應有的作用。之所以如此，一個(gè)重要的原因就是我國缺乏災害備份通信系統的規劃和建設。

　　1、關(guān)于應急通信與災害備份通信的異同

　　理論上，災害備份通信也應當從屬于廣義的應急通信，但在這里，為了強調災害備份系統的重要性，我們更愿意把兩者分開(kāi)來(lái)闡述。

　　本文對應急通信(狹義)的定義是指：在發(fā)生重大災害導致當地原有通信設施受損毀的情況下，通過(guò)某種臨時(shí)通信手段恢復當地的通信;或在特殊情況下,根據政府指令或需要在原本就沒(méi)有通信手段的地區提供臨時(shí)通信手段的行為。以下所提“應急通信”均是狹義的概念。

　　對于災害備份通信，主要是指在構建和設計通信系統時(shí)，在采用主流通信手段的同時(shí)，利用某種通信手段作為主流通信手段的備份和補充，當主流通信手段因某種災害而中斷時(shí)，能夠使用備份手段繼續保障最基本通信需求的行為。

　　應急通信和災害備份通信的共同點(diǎn)在于它們都是在主流通信手段因災害或其它原因阻斷的情況下為受災地區或單位提供臨時(shí)通信聯(lián)系的手段。不同點(diǎn)則在于應急通信往往是在原有通信手段中斷之后，再采用其它手段恢復通信包括恢復主流通信網(wǎng)絡(luò )。因此應急通信的性質(zhì)主要屬于亡羊補牢；而災害備份通信是在災害發(fā)生之前就為主流通信手段發(fā)生中斷的可能作好準備，以保障相關(guān)地區或單位的通信在受到災害影響時(shí)，能夠不受阻斷并保持最低限度的對外聯(lián)系。因此災害通信備份的性質(zhì)更多的屬于未雨綢繆。應急通信和災害備份通信之間的關(guān)系應當是相輔相成，都不可或缺。

　　2、關(guān)于自然災害造成通信網(wǎng)絡(luò )阻斷的主要原因分析

　　根據2008年春天發(fā)生的南方雪災和5.12汶川大地震的實(shí)際情況來(lái)看，自然災害導致通信中斷的原因主要以下4點(diǎn)。

　　(1)災害導致基礎設施(如光纜、銅纜、無(wú)線(xiàn)基站、交換設備、機房)的損壞,使災區的通信網(wǎng)絡(luò )特別是與外界的主要通信干線(xiàn)被切斷；

　　(2)災害導致供電中斷,導致通信設施癱瘓；

　　(3)災害導致交通同時(shí)中斷，使預先準備的應急通信設備和人員難以進(jìn)入現場(chǎng)；

　　(4)災害造成受災地區人們的恐慌，使得即使當地通信網(wǎng)絡(luò )沒(méi)有受到損壞，也會(huì )由于大量的、遠超過(guò)當地接入網(wǎng)絡(luò )設計負荷的呼叫和話(huà)務(wù)量而導致網(wǎng)絡(luò )癱瘓。使得最緊急的信息難以送出。

　　同時(shí)，根據兩次災害的實(shí)際情況來(lái)看，當災害剛剛發(fā)生時(shí)，以上4個(gè)事件雖然程度不同，但往往同時(shí)發(fā)生，不光使得災區原有的通信網(wǎng)絡(luò )癱瘓，同時(shí)使得采用應急通信手段緊急恢復災區通信也變得相當困難，其結果就是災區在相當長(cháng)的時(shí)間內無(wú)法恢復正常通信從而與外界隔絕。

　　3、關(guān)于應急通信和災害備份通信的手段分析

　　根據上面的分析，在進(jìn)行應急通信和災害備份通信的設計或制定相關(guān)預案時(shí)，都必須慎重考慮中繼、電力、交通以及超負荷業(yè)務(wù)量等4個(gè)因素的影響。

　　目前應急通信和災害備份通信可用的手段包括有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)兩大類(lèi)，其中，有線(xiàn)的方法主要通過(guò)迂回路由或鋪設臨時(shí)電路等方法提供，無(wú)線(xiàn)的方法又可以細分為分為數字集群、無(wú)線(xiàn)蜂窩、無(wú)線(xiàn)LAN、WiMAX、微波、以及衛星通信等，其中衛星通信的手段又可以細分成衛星移動(dòng)通信、IDR、VSAT以及 IPSTAR衛星寬帶等。同時(shí)根據運輸方法，衛星通信又可以分為手持、車(chē)載、便攜以及固定終端等幾類(lèi)。

　　以上幾種手段的比較。

　　(1)在長(cháng)途中繼方面，地面光纜和銅纜優(yōu)勢是容量大，性?xún)r(jià)比高，但易遭地震、水災等自然災害的破壞。因此在災害情況下，采用微波和衛星通信作為中繼電路備份是比較好的選擇；

　　(2)在電力方面，當災害導致大規模停電發(fā)生時(shí)，根據國內外的實(shí)際經(jīng)驗來(lái)看，除了精心設計的集群系統(如美國911事件中的NEXTEL)有可能采用備份方法為基站供電以外，其他無(wú)線(xiàn)系統由于規模導致的成本問(wèn)題，很難為所有的無(wú)線(xiàn)基站、微波中繼塔提供備份供電；而衛星通信由于自成體系，對電力的要求最低。只需要事先為相關(guān)衛星終端配備一臺小型便攜發(fā)電機或太陽(yáng)能電池，就可以在災難發(fā)生時(shí)為相關(guān)地區或單位提供基本的對外聯(lián)絡(luò )；

　　(3)在解決交通阻斷對通信的影響方面，一旦災害發(fā)生，無(wú)論多么輕便靈活的應急通信手段(包括衛星手機)也都需要在交通恢復后(包括采用非常規的運輸手段，如這次地震災害中動(dòng)用的直升機)才可以運進(jìn)災區，為了避免通信的恢復依賴(lài)交通恢復的尷尬局面，只有在災難發(fā)生前未雨綢繆，建立災害備份通信系統 ，才可以在災后確保通信不致中斷；
　　(4)關(guān)于災后恐慌引起的網(wǎng)絡(luò )阻塞對關(guān)鍵通信的影響，目前為止只有兩種辦法，一是建立政府部門(mén)或企業(yè)專(zhuān)門(mén)的應急指揮通信系統，不和民用網(wǎng)絡(luò )有任何關(guān)聯(lián)，目前多采用數字集群系統；另外就是建立政府或企業(yè)的衛星災害備份通信系統，這是因為當衛星通信作為接入網(wǎng)時(shí)，由于和當地的接入網(wǎng)(無(wú)論有線(xiàn)還是無(wú)線(xiàn))沒(méi)有任何關(guān)聯(lián)，電話(huà)或數據上星后直接到達設在異地或本地與長(cháng)話(huà)局相連的衛星通信關(guān)口站，因此可以避免災后恐慌引起的當地網(wǎng)絡(luò )阻塞。

　　綜上所述，衛星通信是應急通信和災害備份通信最適用的手段。在平時(shí)，單純拿衛星通信與地面電信業(yè)務(wù)相比，衛星通信無(wú)論是在容量還是性?xún)r(jià)比上都是處于劣勢，但當災害發(fā)生，光纜被地震、洪水毀壞，地面無(wú)線(xiàn)通信因基站損毀、停電或負荷過(guò)重而停止工作的時(shí)候，當受災地區急需報告災情、外部急需了解災區情況的時(shí)候，衛星應急通信系統，特別是經(jīng)過(guò)預先設計、事先配備的衛星災害備份通信系統將能夠確保關(guān)鍵信息的上情下達，從而拯救更多的生命和財產(chǎn)。

　　4、IPSTAR衛星寬帶通信系統在災備通信和應急通信中的應用

　　4.1、IPSTAR寬帶衛星通信系統組成

　　中國衛星通信集團公司引進(jìn)的IPSTAR系統是我國第一個(gè)投入實(shí)際運營(yíng)的寬帶衛星通信系統，IPSTAR衛星于2005年8月發(fā)射，隨后投入使用，使我國進(jìn)入寬帶衛星通信的新時(shí)代，可在中國大陸提供12Gbit/s的傳輸能力。該IPSTAR系統完全基于IP進(jìn)行設計，是一個(gè)全IP的衛星通信網(wǎng)絡(luò )。中國衛通運營(yíng)的IPSTAR系統由建設在北京、上海、廣州的3個(gè)IPSTAR關(guān)口站系統和遍布在全國各地的IPSTAR端站組成。

　　IPSTAR關(guān)口站系統是系統的核心交換節點(diǎn)，為IPSTAR端站提供互聯(lián)網(wǎng)接入、VoIP電話(huà)交換和各種內容提供服務(wù)。3個(gè)關(guān)口站之間建立光纜或其它通信介質(zhì)連接，進(jìn)行統一協(xié)調的運行管理，從而實(shí)現全國范圍的通信交換能力。

　　IPSTAR關(guān)口站與國內主要互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)連接，使得IPSTAR用戶(hù)繞開(kāi)了地面網(wǎng)絡(luò )的多重路由器連接，每個(gè)IPSTAR用戶(hù)與骨干網(wǎng)的距離大大縮短，可以充分保證互聯(lián)網(wǎng)數據傳輸的質(zhì)量。IPSTAR關(guān)口站配置了先進(jìn)的VoIP平臺，可為所有IPSTAR用戶(hù)提供基于SIP的IP語(yǔ)音服務(wù)，同時(shí)通過(guò)IPSTAR關(guān)口站與公共電話(huà)網(wǎng)絡(luò )的互聯(lián)互通接口，可實(shí)現與普通固定電話(huà)和移動(dòng)電話(huà)之間的相互通信。

　　4.2、IPSTAR寬帶衛星通信系統在災備通信和應急通信中的應用

　　在衛星通信手段中，每一種通信手段都有著(zhù)自己的特點(diǎn)，例如衛星移動(dòng)通信具有靈活，輕便，易攜帶的特點(diǎn)，適用于應急通信的場(chǎng)合，但只適合于個(gè)人通信。IDR通信容量大，適用于為無(wú)線(xiàn)蜂窩或地面接入網(wǎng)絡(luò )提供通信干線(xiàn)，但由于它的價(jià)格、體積、重量和耗電，缺乏靈活和機動(dòng)性，不易全面推廣。VSAT往往是以專(zhuān)網(wǎng)的形式出現，系統容量有限，除了用于公共電信服務(wù)的網(wǎng)絡(luò )，一般和主流電信網(wǎng)絡(luò )隔離，有些VSAT通信主站設在本省，受災時(shí)也容易受災害波及。而 IPSTAR衛星寬帶業(yè)務(wù)的特點(diǎn)是容量大，最多可以容納幾十萬(wàn)用戶(hù)，其設計本身就是提供公共電信服務(wù)，由于其基于IP的特性，一個(gè)終端在災區內可以同時(shí)提供話(huà)音、數據和視頻傳輸的綜合電信服務(wù)，同時(shí)重量和體積適宜于運輸和攜帶。

　　IPSTAR衛星寬帶業(yè)務(wù)的主要應用形式如下。

　　1、衛星寬帶電話(huà)

　　中國衛通通過(guò)整合相關(guān)通信資源，利用先進(jìn)的軟交換技術(shù)可提供基于IPSTAR寬帶衛星系統的寬帶電話(huà)。

　　IPSTAR衛星寬帶用于應急通信和災害備份通信時(shí)，有以下特點(diǎn)：

　　IPSTAR每終端既可以同時(shí)提供2-8路電話(huà),也可以作為中繼電路同時(shí)提供最高達64路的中繼線(xiàn)路.

　　IPSTAR作為主叫可以通過(guò)中國衛通的NGN網(wǎng)絡(luò )接入PSTN,PLMN等公眾通信網(wǎng)絡(luò ).

　　IPSTAR可以提供被叫號碼被PSTN和PLMN直接呼叫。

　　2、互聯(lián)網(wǎng)接入

　　IPSTAR寬帶衛星通信系統基于IP技術(shù)，使用一個(gè)衛星端站就可將多臺電腦連入互聯(lián)網(wǎng)，如下圖所示

　　3、視頻傳輸

　　IPSTAR寬帶衛星系統可提供高達2Mbps的上傳能力，通過(guò)配置攝像裝置和編解碼設備，可將受災地區的現場(chǎng)情況實(shí)施傳到指揮部，以進(jìn)行救災的組織。

　　(1)衛星單跳，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)回傳

　　(2)衛星單跳，通過(guò)地面專(zhuān)線(xiàn)

　　(3)衛星雙跳

　　4.數據傳輸

　　類(lèi)似于視頻傳輸，IPSTAR寬帶衛星通信系統還可以傳輸各種監控數據，如水文監測數據，地震監測數據等。同樣，傳輸方式也有衛星單跳傳輸和衛星雙跳傳輸兩種。

　　(1)衛星單跳，通過(guò)專(zhuān)線(xiàn)的數據傳輸

　　(2)衛星雙跳數據傳輸
　(一)IPSTAR寬帶衛星通信系統在地震救災中的應用事例

　　1.映秀鎮的通信統合應用

　　中國衛通通過(guò)便攜式IPSTAR 衛星寬帶終端在映秀鎮與某集團軍救災指揮部間建立了衛星寬帶應急通信系統，第一個(gè)將映秀鎮的救助畫(huà)面實(shí)時(shí)傳回到四川省抗震救災指揮中心，為救災指揮部及時(shí)準確地指揮災區救援、衛生防疫及災后重建工作提供了通信保障；同時(shí)也為在災區采訪(fǎng)的各新聞媒體提供了新聞、圖片的衛星上網(wǎng)回傳手段；為幾千名救災人員和受災群眾提供了免費衛星IP電話(huà)服務(wù)。

　　2.為媒體和電視臺等提供視頻回傳

　　在四川救災工作中，為央視網(wǎng)絡(luò )提供災區網(wǎng)絡(luò )直播；為上海東方衛視、成都電視臺等媒體提供視頻直播、視頻回傳和信息傳送通道。

　　中國衛通技術(shù)人員隨央視國際網(wǎng)絡(luò )和新聞頻道記者趕赴德陽(yáng)綿竹縣尊道小學(xué)和尊道沈陽(yáng)醫院，通過(guò)衛星雙向視頻語(yǔ)音系統，進(jìn)行“我在現場(chǎng)”網(wǎng)上直播。

　　3.唐家山堰塞湖視頻監測

　　在唐家山堰塞湖搶險過(guò)程中，為唐家山堰塞湖指揮部架設10個(gè)無(wú)人值守衛星寬帶水情監控點(diǎn)，將所有水域水文災情視頻圖像傳到綿陽(yáng)避險疏散指揮部和國務(wù)院，為搶險救災工作快速決策和指揮提供了科學(xué)準確的判斷依據。

　　通過(guò)寬帶衛星傳送的唐家山堰塞湖水情視頻監控情況

　　總之，在經(jīng)歷了年初的南方雪災和五月的四川汶川大地震后，痛定思痛，我國的應急通信系統特別是災害備份通信系統的建設應當或已經(jīng)引起了各級政府部門(mén)和相關(guān)單位的重視。鑒于經(jīng)受了四川抗震救災工作考驗的IPSTAR衛星寬帶系統的綜合優(yōu)勢，它必將在我國今后應急通信和災害備份通信系統的建設中發(fā)揮出它獨特的作用。