這篇通信技術論文發(fā)表了衛(wèi)星通信應用系統(tǒng)對水文工作的應用，水利衛(wèi)星通信系統(tǒng)提升了黃河汛情信息的采集和傳輸，使得水文通信得到了長足的發(fā)展，論文首先介紹了水利衛(wèi)生通信應用系統(tǒng)的概況，探討了水利衛(wèi)星在黃委應用情況。

　　摘要：2012年，水利衛(wèi)星通信應用系統(tǒng)在黃委建設的50處衛(wèi)星小站建成投運以來，在水情報汛和日常水文業(yè)務中發(fā)揮了備用信道作用，確保了黃河重要水情信息的傳遞，產(chǎn)生了很好的防洪減災效益。介紹了水利衛(wèi)星通信應用系統(tǒng)在黃河水文工作中的應用情況，就應用中發(fā)現(xiàn)的通話延遲、設備維修費用及與水利專網(wǎng)的互聯(lián)互通問題提出了合理建議，以期為推廣和應用新一代水利衛(wèi)星通信平臺，提高抗災救災能力提供幫助。

　　關鍵詞：通信技術論文,衛(wèi)星通信,水文,黃河

　　1概況

　　2000年以來，隨著國家加大水利基礎設施投入，黃河水文通信取得了長足發(fā)展，固話、手機和互聯(lián)網(wǎng)在基層報汛站逐步得到了普及和發(fā)展。目前，黃委水文局已建成了與所轄上游水文水資源局、寧蒙水文水資源局等6個水文水資源局相連的廣域網(wǎng)絡，通過GSM短信、北斗衛(wèi)星以及公用網(wǎng)絡取代了以往短波電臺和電話的報汛方式，構(gòu)建了覆蓋全流域的水情報汛通信體系[1]。黃委所屬雨量站和水位站全部實現(xiàn)了自動報汛，報汛工作的準確性、時效性和自動化水平得到了很大提高，職工勞動強度大為降低。為進一步提高水利通信保障水平，2012年，水利部在水利衛(wèi)星平臺基礎上，建成了水利衛(wèi)星通信應用系統(tǒng)，在全國七大流域機構(gòu)建設了180個衛(wèi)星小站，從而形成了水利專網(wǎng)、地面公網(wǎng)和空中衛(wèi)星的有效結(jié)合、互為補充的立體通信格局。其中，黃委共建設50個衛(wèi)星小站，包括15個水情分中心站和35個報汛站。水利衛(wèi)星信道不但可以進行常規(guī)的數(shù)據(jù)傳輸，還可以進行語音、圖像等防汛綜合信息的雙向?qū)崟r傳輸，進一步提升了黃河汛情信息采集和傳輸。

　　2水利衛(wèi)星通信應用系統(tǒng)概況

　　2010年水利部建成并投入運行水利衛(wèi)星通信平臺,2012年，水利部在水利衛(wèi)星通信平臺基礎上建設了水利衛(wèi)星通信應用系統(tǒng),解決流域的水文報汛、應急搶險機動通信、工程視頻監(jiān)視、互聯(lián)網(wǎng)接入等綜合業(yè)務需求。水利衛(wèi)星通信平臺使用了亞洲5號和亞太6號通信衛(wèi)星，擁有27.2MHz衛(wèi)星資源，采用兩種波段組合傳輸方案(Ku+C)。Ku波段使用亞洲5號衛(wèi)星，帶寬22.2MHz;C波段使用亞太6號衛(wèi)星，帶寬5MHz。水利衛(wèi)星通信應用系統(tǒng)主要由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器和衛(wèi)星通信地球站組成，其中衛(wèi)星通信地球站根據(jù)功能又分為衛(wèi)星主站、衛(wèi)星小站兩類。水利衛(wèi)星通信應用系統(tǒng)組成見圖1。

　　2.1衛(wèi)星主站

　　水利衛(wèi)星通信主站設在水利部，采用主流的DVB-S2技術標準、TDM/TDMA體制和Ku+C波段組網(wǎng)，實現(xiàn)了衛(wèi)星信號接收、發(fā)送和語音軟交換、IP數(shù)據(jù)廣播、互聯(lián)網(wǎng)接入、視頻服務等功能。

　　2.2衛(wèi)星小站

　　一期水利衛(wèi)星小站主要設在全國流域機構(gòu)的水文、水庫站點，均使用亞洲5號衛(wèi)星Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)器資源。其從功能上主要分為語音數(shù)據(jù)小站、綜合業(yè)務小站和應急通信小站3類小站。3類小站由于功能定位不同，所使用的組網(wǎng)方式、解決方案與設備配置也有所差別，其中，語音數(shù)據(jù)小站具有語音數(shù)據(jù)通信、高速數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)采集組網(wǎng)功能，標準配置一般包括衛(wèi)星天線、室外單元(BUC)、低噪聲放大器(LNB)、室內(nèi)單元(IDU)、語音網(wǎng)關(IAD)、交換機、串口服務器以及電話機等。綜合業(yè)務小站主要在語音數(shù)據(jù)小站的基礎上增加了視頻監(jiān)控功能[2]，配置攝像機和硬盤錄像機或帶視頻存儲功能的視頻服務器，將采集到的圖像存儲于本地供日常監(jiān)控使用，也可將實時圖像通過衛(wèi)星信道傳送至中心站。應急通信小站主要在綜合業(yè)務小站基礎上增加了自動對星模塊和單兵系統(tǒng)，可以服務于巡測、搶險等外業(yè)或應急通信;目前，衛(wèi)星小站中，黃委建設了47個語音數(shù)據(jù)站和3個綜合水文站(吳堡、黑石關、花園口站)。在二期建設中，黃委還將建設75個衛(wèi)星小站(含3個應急便攜型衛(wèi)星小站)。

　　3水利衛(wèi)星在黃委應用情況

　　3.1衛(wèi)星電話通信

　　衛(wèi)星小站語音通信功能是利用主站配置的軟交換(SoftSwitch)和相應的中繼網(wǎng)關設備來實現(xiàn)。黃委衛(wèi)星小站可以通過衛(wèi)星鏈路經(jīng)主站軟交換直接與其他衛(wèi)星小站用戶互通，也可以通過衛(wèi)星鏈路經(jīng)主站軟交換、VOIP網(wǎng)關、SDH專網(wǎng)與黃委各級專網(wǎng)用戶互通。由于后一種通信鏈路實現(xiàn)了衛(wèi)星電話接入黃委內(nèi)線電話網(wǎng)，擴大了衛(wèi)星電話通信對象，而且較前一種通信鏈路的衛(wèi)星電話通話延時短，通話質(zhì)量高，深受黃委衛(wèi)星小站用戶和內(nèi)線電話用戶歡迎，使用率較高。黃委水利衛(wèi)星小站電話號碼編碼主要按照《全國水利通信網(wǎng)自動電話編號》標準(SL417-2007)編制。根據(jù)衛(wèi)星小站位置和所屬地區(qū)區(qū)號，黃委水利衛(wèi)星小站共分配了12個局向號，分別為：93719、99319、99719、94729、93549、99349、99389、93989、93919、93799、95319、95469。

　　3.2高速數(shù)據(jù)通信

　　為充分利用水利衛(wèi)星信道，黃委建立了與常規(guī)報汛信道并行，從報汛站到水情分中心再到黃委水情中心的水情傳輸衛(wèi)星備用信道，采用“實時雨水情數(shù)據(jù)先到先入庫，同一數(shù)據(jù)不覆蓋”機制進行水情數(shù)據(jù)傳輸。為黃委10個水情分中心的衛(wèi)星小站配置了應用終端和路由器，實現(xiàn)了衛(wèi)星通信網(wǎng)絡和所在辦公局域網(wǎng)連通，使各衛(wèi)星小站均能通過衛(wèi)星信道訪問水利專網(wǎng)，增強了報汛單位上下級間業(yè)務聯(lián)系。按照《水利信息網(wǎng)命名及IP地址分配規(guī)定》的標準(SL307—2004)，黃委50個衛(wèi)星小站水利內(nèi)網(wǎng)IP分配在10.253.28.X和10.253.29.X地址段。黃委水利衛(wèi)星系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)見圖2。

　　3.3效益

　　水利衛(wèi)星通信應用系統(tǒng)的投入應用，為黃河水文增加了一條水情報汛備份傳輸通道，將水情分中心和報汛站與黃委內(nèi)線互通，實現(xiàn)了報汛站與上級單位利用衛(wèi)星系統(tǒng)的VOIP電話互通和網(wǎng)絡互通，增強了各級黃河水文間業(yè)務聯(lián)系，提高了黃河水文對黃河防汛安全、水庫調(diào)度運用、水資源管理等治黃業(yè)務的技術支撐力度。在2013年和2014年汛期水文工作中，黃委利用公網(wǎng)信道和衛(wèi)星小站同時報送雨水情信息，解決了常規(guī)信道故障情況下無法及時進行網(wǎng)絡傳輸和語音通信而影響正常報汛的問題，并在應急處置方面發(fā)揮了衛(wèi)星通信的突出優(yōu)勢。

　　4水利衛(wèi)星應用系統(tǒng)應用評價

　　4.1主要優(yōu)點

　　(1)衛(wèi)星通信不受地形影響，不需建中繼站，通信距離遠、信道穩(wěn)定[3]、不受水毀、地震等突發(fā)災情影響，特別適合于點多，面廣、地理位置偏僻、公網(wǎng)通信線路不發(fā)達地區(qū)，而通信時效性、保障性要求高的報汛測站。水利衛(wèi)星應用系統(tǒng)為各級報汛單位增加了一條與傳統(tǒng)公眾通信系統(tǒng)并行的衛(wèi)星備份傳輸通道，可有效增強防汛通信保障能力，一定程度解決雨水情測報、預警和重點河段的工程視頻監(jiān)控等通信需求。(2)通信功能全。水利衛(wèi)星通信與北斗衛(wèi)星通信相比，增加了語音通信，數(shù)據(jù)廣播、高速網(wǎng)絡應用等功能，非常適合基層防汛通信應用。(3)基層用戶單位運行維護成本低。水利部在建設新一代水利衛(wèi)星通信平臺時，一次性購買了水利衛(wèi)星信道15年使用權，對于各使用單位則采取免收衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器資源頻率占用費、入網(wǎng)費、通信費，極大程度降低了衛(wèi)星通信小站的運行成本。

　　4.2存在的不足

　　(1)水利衛(wèi)星電話間的通話存在明顯延遲，部分衛(wèi)星小站通信不穩(wěn)定。由于地面站到衛(wèi)星中轉(zhuǎn)站的距離遠，根據(jù)使用感受，延遲接近1S，和普通電話相比，交流不夠流暢。另外，可能由于存在日凌中斷、星蝕和雨衰現(xiàn)象等原因[4]，部分小站的語音通信不穩(wěn)定，有少部分衛(wèi)星小站電話存在時通時不通的情況，尤其在雷雨天氣效果不佳。(2)基層單位普遍缺乏衛(wèi)星系統(tǒng)備品備件和運行維護經(jīng)費，設備維護困難。另外，衛(wèi)星系設備技術復雜，需要經(jīng)過專門培訓的技術人員運行維護[5]。(3)由于一期項目缺乏配套的路由設備和應用終端，黃委還未能全面實現(xiàn)衛(wèi)星網(wǎng)絡和水利專網(wǎng)的互聯(lián)互通，個別衛(wèi)星小站還不能使用衛(wèi)星信道的數(shù)據(jù)通信功能。

　　5工作建議

　　目前，水利通信的應用發(fā)展具有傳輸帶寬越來越大、傳輸質(zhì)量越來越高、技術手段更新越來越快的特點，在水利業(yè)務的應用上出現(xiàn)了精細化、動態(tài)管理的趨勢[6]。2014年水利部已啟動了流域偏遠水文站信息傳輸衛(wèi)星通信小站建設，項目將于2016年全面實施，項目實施后，黃委將形成擁有125個衛(wèi)星小站的衛(wèi)星報汛網(wǎng)，基本實現(xiàn)黃委所屬干支流水文站的衛(wèi)星通信全覆蓋，將大大增強黃委水情報汛的保障能力。為進一步促進水利衛(wèi)星通信系統(tǒng)推廣應用，提出如下建議：(1)加強二期項目通信平臺優(yōu)化和完善，加強設備選型，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性;開展技術研究，提高水利衛(wèi)星語音、數(shù)據(jù)及視頻監(jiān)控的傳輸質(zhì)量。(2)為衛(wèi)星小站配置一定數(shù)量的備品備件和專用維修工具，滿足流域機構(gòu)基礎維修工作需要。(3)各級水利衛(wèi)星應用部門應加強相關設備配套和運行維護工作，認真總結(jié)一期系統(tǒng)建設經(jīng)驗，確保系統(tǒng)正常運行。

　　6結(jié)語

　　新一代水利衛(wèi)星應用系統(tǒng)從設施、設備軟、硬件到技術特點上都非常適合防汛基層業(yè)務工作。投入運用以來，在2013和2014年黃河水情報汛工作中發(fā)揮了顯著作用。隨著水利信息化建設的不斷深入，水利系統(tǒng)對信息傳輸?shù)囊�求越來越高，衛(wèi)星通信作為專網(wǎng)和公網(wǎng)的重要補充將繼續(xù)發(fā)揮不可替代作用。在各級防汛部門推廣和應用新一代水利衛(wèi)星通信平臺以進一步提高抗災救災能力，效益顯著，很有意義。

　　作者：任偉 許卓首 虞航 楊會穎 單位：水利部黃河水利委員會防汛辦公室 水利部黃河水利委員會水文局

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