通信技术论文卫星通信应用系统对水文工作的应用

　　这篇通信技术论文发表了卫星通信应用系统对水文工作的应用，水利卫星通信系统提升了黄河汛情信息的采集和传输，使得水文通信得到了长足的发展，论文首先介绍了水利卫生通信应用系统的概况，探讨了水利卫星在黄委应用情况。

　　摘要：2012年，水利卫星通信应用系统在黄委建设的50处卫星小站建成投运以来，在水情报汛和日常水文业务中发挥了备用信道作用，确保了黄河重要水情信息的传递，产生了很好的防洪减灾效益。介绍了水利卫星通信应用系统在黄河水文工作中的应用情况，就应用中发现的通话延迟、设备维修费用及与水利专网的互联互通问题提出了合理建议，以期为推广和应用新一代水利卫星通信平台，提高抗灾救灾能力提供帮助。

　　关键词：通信技术论文,卫星通信,水文,黄河

　　1概况

　　2000年以来，随着国家加大水利基础设施投入，黄河水文通信取得了长足发展，固话、手机和互联网在基层报汛站逐步得到了普及和发展。目前，黄委水文局已建成了与所辖上游水文水资源局、宁蒙水文水资源局等6个水文水资源局相连的广域网络，通过GSM短信、北斗卫星以及公用网络取代了以往短波电台和电话的报汛方式，构建了覆盖全流域的水情报汛通信体系[1]。黄委所属雨量站和水位站全部实现了自动报汛，报汛工作的准确性、时效性和自动化水平得到了很大提高，职工劳动强度大为降低。为进一步提高水利通信保障水平，2012年，水利部在水利卫星平台基础上，建成了水利卫星通信应用系统，在全国七大流域机构建设了180个卫星小站，从而形成了水利专网、地面公网和空中卫星的有效结合、互为补充的立体通信格局。其中，黄委共建设50个卫星小站，包括15个水情分中心站和35个报汛站。水利卫星信道不但可以进行常规的数据传输，还可以进行语音、图像等防汛综合信息的双向实时传输，进一步提升了黄河汛情信息采集和传输。

　　2水利卫星通信应用系统概况

　　2010年水利部建成并投入运行水利卫星通信平台,2012年，水利部在水利卫星通信平台基础上建设了水利卫星通信应用系统,解决流域的水文报汛、应急抢险机动通信、工程视频监视、互联网接入等综合业务需求。水利卫星通信平台使用了亚洲5号和亚太6号通信卫星，拥有27.2MHz卫星资源，采用两种波段组合传输方案(Ku+C)。Ku波段使用亚洲5号卫星，带宽22.2MHz;C波段使用亚太6号卫星，带宽5MHz。水利卫星通信应用系统主要由卫星转发器和卫星通信地球站组成，其中卫星通信地球站根据功能又分为卫星主站、卫星小站两类。水利卫星通信应用系统组成见图1。

　　2.1卫星主站

　　水利卫星通信主站设在水利部，采用主流的DVB-S2技术标准、TDM/TDMA体制和Ku+C波段组网，实现了卫星信号接收、发送和语音软交换、IP数据广播、互联网接入、视频服务等功能。

　　2.2卫星小站

　　一期水利卫星小站主要设在全国流域机构的水文、水库站点，均使用亚洲5号卫星Ku波段转发器资源。其从功能上主要分为语音数据小站、综合业务小站和应急通信小站3类小站。3类小站由于功能定位不同，所使用的组网方式、解决方案与设备配置也有所差别，其中，语音数据小站具有语音数据通信、高速数据通信和数据采集组网功能，标准配置一般包括卫星天线、室外单元(BUC)、低噪声放大器(LNB)、室内单元(IDU)、语音网关(IAD)、交换机、串口服务器以及电话机等。综合业务小站主要在语音数据小站的基础上增加了视频监控功能[2]，配置摄像机和硬盘录像机或带视频存储功能的视频服务器，将采集到的图像存储于本地供日常监控使用，也可将实时图像通过卫星信道传送至中心站。应急通信小站主要在综合业务小站基础上增加了自动对星模块和单兵系统，可以服务于巡测、抢险等外业或应急通信;目前，卫星小站中，黄委建设了47个语音数据站和3个综合水文站(吴堡、黑石关、花园口站)。在二期建设中，黄委还将建设75个卫星小站(含3个应急便携型卫星小站)。

　　3水利卫星在黄委应用情况

　　3.1卫星电话通信

　　卫星小站语音通信功能是利用主站配置的软交换(SoftSwitch)和相应的中继网关设备来实现。黄委卫星小站可以通过卫星链路经主站软交换直接与其他卫星小站用户互通，也可以通过卫星链路经主站软交换、VOIP网关、SDH专网与黄委各级专网用户互通。由于后一种通信链路实现了卫星电话接入黄委内线电话网，扩大了卫星电话通信对象，而且较前一种通信链路的卫星电话通话延时短，通话质量高，深受黄委卫星小站用户和内线电话用户欢迎，使用率较高。黄委水利卫星小站电话号码编码主要按照《全国水利通信网自动电话编号》标准(SL417-2007)编制。根据卫星小站位置和所属地区区号，黄委水利卫星小站共分配了12个局向号，分别为：93719、99319、99719、94729、93549、99349、99389、93989、93919、93799、95319、95469。

　　3.2高速数据通信

　　为充分利用水利卫星信道，黄委建立了与常规报汛信道并行，从报汛站到水情分中心再到黄委水情中心的水情传输卫星备用信道，采用“实时雨水情数据先到先入库，同一数据不覆盖”机制进行水情数据传输。为黄委10个水情分中心的卫星小站配置了应用终端和路由器，实现了卫星通信网络和所在办公局域网连通，使各卫星小站均能通过卫星信道访问水利专网，增强了报汛单位上下级间业务联系。按照《水利信息网命名及IP地址分配规定》的标准(SL307—2004)，黄委50个卫星小站水利内网IP分配在10.253.28.X和10.253.29.X地址段。黄委水利卫星系统网络结构见图2。

　　3.3效益

　　水利卫星通信应用系统的投入应用，为黄河水文增加了一条水情报汛备份传输通道，将水情分中心和报汛站与黄委内线互通，实现了报汛站与上级单位利用卫星系统的VOIP电话互通和网络互通，增强了各级黄河水文间业务联系，提高了黄河水文对黄河防汛安全、水库调度运用、水资源管理等治黄业务的技术支撑力度。在2013年和2014年汛期水文工作中，黄委利用公网信道和卫星小站同时报送雨水情信息，解决了常规信道故障情况下无法及时进行网络传输和语音通信而影响正常报汛的问题，并在应急处置方面发挥了卫星通信的突出优势。

　　4水利卫星应用系统应用评价

　　4.1主要优点

　　(1)卫星通信不受地形影响，不需建中继站，通信距离远、信道稳定[3]、不受水毁、地震等突发灾情影响，特别适合于点多，面广、地理位置偏僻、公网通信线路不发达地区，而通信时效性、保障性要求高的报汛测站。水利卫星应用系统为各级报汛单位增加了一条与传统公众通信系统并行的卫星备份传输通道，可有效增强防汛通信保障能力，一定程度解决雨水情测报、预警和重点河段的工程视频监控等通信需求。(2)通信功能全。水利卫星通信与北斗卫星通信相比，增加了语音通信，数据广播、高速网络应用等功能，非常适合基层防汛通信应用。(3)基层用户单位运行维护成本低。水利部在建设新一代水利卫星通信平台时，一次性购买了水利卫星信道15年使用权，对于各使用单位则采取免收卫星转发器资源频率占用费、入网费、通信费，极大程度降低了卫星通信小站的运行成本。

　　4.2存在的不足

　　(1)水利卫星电话间的通话存在明显延迟，部分卫星小站通信不稳定。由于地面站到卫星中转站的距离远，根据使用感受，延迟接近1S，和普通电话相比，交流不够流畅。另外，可能由于存在日凌中断、星蚀和雨衰现象等原因[4]，部分小站的语音通信不稳定，有少部分卫星小站电话存在时通时不通的情况，尤其在雷雨天气效果不佳。(2)基层单位普遍缺乏卫星系统备品备件和运行维护经费，设备维护困难。另外，卫星系设备技术复杂，需要经过专门培训的技术人员运行维护[5]。(3)由于一期项目缺乏配套的路由设备和应用终端，黄委还未能全面实现卫星网络和水利专网的互联互通，个别卫星小站还不能使用卫星信道的数据通信功能。

　　5工作建议

　　目前，水利通信的应用发展具有传输带宽越来越大、传输质量越来越高、技术手段更新越来越快的特点，在水利业务的应用上出现了精细化、动态管理的趋势[6]。2014年水利部已启动了流域偏远水文站信息传输卫星通信小站建设，项目将于2016年全面实施，项目实施后，黄委将形成拥有125个卫星小站的卫星报汛网，基本实现黄委所属干支流水文站的卫星通信全覆盖，将大大增强黄委水情报汛的保障能力。为进一步促进水利卫星通信系统推广应用，提出如下建议：(1)加强二期项目通信平台优化和完善，加强设备选型，提高系统稳定性;开展技术研究，提高水利卫星语音、数据及视频监控的传输质量。(2)为卫星小站配置一定数量的备品备件和专用维修工具，满足流域机构基础维修工作需要。(3)各级水利卫星应用部门应加强相关设备配套和运行维护工作，认真总结一期系统建设经验，确保系统正常运行。

　　6结语

　　新一代水利卫星应用系统从设施、设备软、硬件到技术特点上都非常适合防汛基层业务工作。投入运用以来，在2013和2014年黄河水情报汛工作中发挥了显著作用。随着水利信息化建设的不断深入，水利系统对信息传输的要求越来越高，卫星通信作为专网和公网的重要补充将继续发挥不可替代作用。在各级防汛部门推广和应用新一代水利卫星通信平台以进一步提高抗灾救灾能力，效益显著，很有意义。

　　作者：任伟 许卓首 虞航 杨会颖 单位：水利部黄河水利委员会防汛办公室 水利部黄河水利委员会水文局

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