卫星通信因具有覆盖范围大，不受地理条件限制，易于部署和展开等特点，在世界各国的科能融合应急通信中都获得了广泛的应用，是地面通信网的有效补充和延伸。在发生严重的自然与社会灾害时，尤其是地面的有线与无线通信系统均被破坏，而不能提供正常的通信服务时，卫星通信成为了最有效的甚至是惟一的通信手段。例如2008年年初我国南方50年不遇的冰雪灾害，同年5月12日的四川特大地震，致使电网、地面通信网等受到严重破坏，而卫星无疑成为了最佳的通信手段，在抢险救灾过程中发挥了巨大作用。

 按业务类型划分，卫星可包括卫星固定业务、卫星移动业务、广播业务和导航定位业务。ITU的《无线电规则》中对这几种业务定义如下：

       (1)卫星固定业务(Fixed-SatelliteService,FSS)

       利用一个或多个卫星在处于给定位置的地球站之间的无线电通信业务。该给定位置可以是一个指定的固定地点或指定区域内的任何一个固定地点。在某些情况下，这种业务也可包括运用于卫星间业务的卫星至卫星的链路，也可包括其他空间无线电通信业务的馈线链路。

       (2)卫星移动业务(Mobile-SatelliteService,MSS)

       在移动地球站和一个或多个空间电台之间的一种无线电通信业务，或该业务所利用的各空间电台之间的无线电通信业务，或利用一个或多个空间电台在移动地球站之间的无线电通信业务。

       (3)卫星广播业务(Broadcasting-SatelliteService,BSS)

       利用空间电台发送或转发信号，以供公众直接接收(包括个体接收和集体接收)的无线电通信业务。

       (4)卫星无线电导航业务和卫星无线电定位业务

       卫星无线电导航业务是指用于无线电导航的卫星无线电测定业务。卫星无线电定位业务是指用于无线电定位的无线电测定业务。在此把卫星无线电导航业务和无线电定位业务合称为卫星导航定位业务。

       这些业务特点各不相同，在科能融合应急通信中的应用模式也所有差异，见下表。

表不同卫星通信业务类型在应急通信中的应用模式:

业务类型	空间段	地面用户	功 能	业务
卫星固定通 信业务	固定业务通 信卫星	固定站、车载 站、便携站	•应急指挥与调度：不同等级指挥中心之间指 挥、灾情等信息的互通、灾情现场会商等 •与其他公网的互联：电信、计算机和电视网 络的接入 •地面网络支援：替代受损地面网络，重构应 急通信网络	视频、图像、数据、 语音
卫星移动通 信业务	移动业务通 信卫星	固定站、车载 站、便携站、手 持机	•应急指挥与信息采集：现场救助命令下达、 灾情信息采集汇报等 •与其他公网的互联：电信、计算机和电视网 络的接入 •地面网络支援：替代受损地面网络，重构应 急通信网络	视频、图像、数据、 语音
卫星广播 业务	广播卫星	固定站、移动 接收站、手持机	•灾情信息发布：天气预报和预警信息的实时 发布等 •宣传节目播放：向群众实时播送救灾实况和 自救安抚节目等	视频、图像、数据、 语音
导航定位 业务	导航定位卫 星系统	固定站、车载 站、便携站、手 持机	•智能路径导航：实现救灾机、车的路径导航， 以便迅速到达救灾现场 •定点施救：在实际救灾过程中，利用卫星定 位技术，实现精准的信息点定位，有针对性地对 失踪人员实施有效的搜救	视频、图像、数据、 语音

1.1.卫星固定业务应急应用模式

       卫星固定业务可用于应急指挥中心和各级分中心的指挥命令下达和现场灾情上报，并可实现在地面公网受损瘫痪以后，快速代替地面网络从而恢复通信能力。

1.2.卫星移动业务应急应用模式

       卫星移动业务因其组网灵活、机动性强、受地形地物影响小等突出优点，在科能融合应急通信中广泛应用。卫星移动业务可用于各级应急指挥中心和灾害现场的指择和灾情的信息传递，并建立与地面网络互通。

1.3.卫星广播业务应急应用模式

       卫星广播业务是卫星科能融合应急通信中的辅助业务，可用于各级指挥中心向下级和灾区分发天气实况、预警信息等灾情信息，并向灾区广大群众发送自救、安抚等宣传节目。

1.4.星导航定位业务应急应用模式

       可利用卫星导航定位技术实现救灾机、车的路径导航，以便迅速到达救灾现场，并通过精准的信息点定位，有针对性地对失踪人员实施有效的搜救。

       它们的空间段、地面用户、功能和业务可用下表来表示。这4种业务各有优势又相互融合、互为补充，可在科能融合应急通信应用中发挥重要作用。

2.1系统简介

一般地，卫星融合应急通信系统由空间段、地面段和用户段3部分组成。空间段可以是静止轨道卫星和非静止轨道卫星；地面段一般包括卫星测控中心、网络控制中心及各类关口站等；用户段一般有固定站、移动站、便携站和手持机等。地面段可通过各类关口站与公网连接。卫星融合应急通信系统示意图如下图。

卫星科能融合应急通信系统示意图

空间段和地面段

空间段和地面段主要基于现有卫星通信网络。目前，我国科能融合应急通信中使用较多的卫星网络包括VSAT通信网、卫星移动通信系统、宽带卫星通信系统、导航定位卫星系统等。

VSAT通信网

传统VSAT网络技术成熟、可靠性高，设计灵活，可以获得很高的传输速率，是应急卫星通信中最主要的系统类型。世界许多国家的应急事件指挥和管理部门基本都建有专用的应急通信VSAT系统。

       我国于1997年建成VSAT应急卫星通信专网，覆盖全国30个省市。电信拆分后，VSAT全国卫星科能融合应急通信网由中国网通（（即联通（2009年1月6日在原中国网通和原中国联通的基础上合并，简称联通））和中国电信共同维护。该网由北京主用主控站（网络管理中心）、上海备用主控站、17个大区固定站以及200多个VSAT移动小站组成。大区固定站为全网络地入公网的关口，每个移动小站由传送两路语音、或一路传真或低传输速率传输数据的能力。整个网络依附公网但又自称体系，是一个以语音为主兼备数据业务的卫星通信网络。各主控站、固定站、移动站通过卫星进行语音互通，组成了科能融合应急通信网的骨架，为科能融合应急通信提供了可靠保障。2002年，中国电信南北分拆后，按照属地划分的原则，科能融合应急通信12个机动通信局也被分成南北两部分，7个机动局划到中国电信，5个机动通信局划到中国网通。该科能融合应急通信网使用的是中卫1号卫星，工作在Ka频段。目前，各激动通信局配备科能融合应急通信设备能力主要是卫星通信车，可传输1路SCPC或MCPC数字视频信号，同时接收1路数字视频信号；同时收发2路IBS/IDR数字载波；利用DCME设备系统可最多传输480路数字语音信号。

卫星移动通信系统

 按卫星轨道位置划分，卫星移动通信系统可分为静止轨道卫星移动通信系统和非静止轨道卫星移动通信系统。

       我国应急通信中常用的静止轨道卫星移动通信系统有Inmarsat海事卫星系统，非静止轨道卫星移动通信系统有铱系统、全球星系统。

       卫星移动通信系统在应急领域的主要功能是作为移动科能融合应急通信终端的接入手段。移动应急通信终端可以是各种车载通信系统，也可以是个人通信系统。这类系统具有很强的机动性，需要随时随地在各种条件下建立与应急指挥系统的通信连接。

宽带卫星通信系统

广义上讲，宽带卫星通信系统泛指承载新型宽带业务的各种高速卫星通信系统。Inmar-sat第4代卫星系统除了能够支持先前工作在第3代卫星上的全部数字业务外，同时针对陆地、海上、航空用户分别推出了BGAN（BroadbandGlobalAreaNetwork,全球宽带网）业务、FleetBroadband业务和SwiftBroadband业务，能够同时提供全球移动语音和高速数据服务。BGAN是第一个通过手持终端向全球提供话音和宽带数据的移动通信系统，可以为全球用户提供速率髙达492kbit/s的网络数据传输、移动视频、视频会议、传真、电子邮件、局域网接入等业务和多种附加功能。Inmarsat-4一般被认为是宽带卫星通信系统。

       IPSTAR系统是我国引进的第一个投入实际运营的宽带卫星通信系统。泰国IPSTAR卫星于2005年8月发射，定点于东经119.5度，是一颗大容量商用宽带通信卫星，通信总容量达45Gbps,可供中国地区使用的容量达12Gbit/soIPSTAR系统由建设在北京、上海、广州的3个关口站和遍布全国的端站组成，是一个全IP的卫星通信网络。

       IPSTAR卫星宽带业务的特点是容量大，最多可以容纳几十万用户，由于其基于IP的特征，一个终端可以同时提供语音、数据和视频传输的综合电信服务，同时重量和体积适宜于运输和携带。下图是IPSTAR科能融合应急通信示意图。前方灾难现场配置数套IPSTAR便携站、IP电话、PC、视频解码器等，后方指挥中心相应配置IPSTAR固定站，IP电话、PC机、视频解码器等，这样前方灾区现场和后方指挥中心之间就能够实时传输语音、数据和视频业务。

导航定位卫星系统

导航定位卫星系统可以发送实时的高精度定位信息，提供连续、可靠、准确、高效的定位服务，可以在减灾救灾工作中的应急救援指挥、灾害调査跟踪、救灾物资调度、灾区人员安全转移与搜索救援等方面发挥重要作用。目前，主要的导航定位卫星系统有GPS、GLO¬NASS.伽利略卫星导航系统，以及我国自主研发的北斗一代区域性卫星导航系统。

  用户段一般包括固定站、移动站、便携站和手持机等。

       固定站：一般设在应急指挥通信中心，实现与移动站和便携站之间的通信和信息交换。

       移动站：主要用于地面通信网无法覆盖区域的科能融合应急通信，包括“动中通”和“静中通”，其中“静中通”又可称为可搬移站。“动中通”是保证行进中与应急指挥通信中心的通信和信息交换，可以在运动中进行语音、数据和图像的指挥通信。“静中通”是现场架设后与应急指挥通信中心进行通信和信息交换。

       便携站：主要用于高山、峡谷等车载站无法到达的区域，系统集成度高，轻便灵活，可单人携带，具备用户的连接接口，可提供视频、数据、语音等信息通信。

       手持机：即卫星移动电话，能够提供语音、低速数据等功能。

       常用的卫星科能融合应急通信设备主要包括通信地球站、VSAT小站、卫星科能融合应急通信车、便携宽带终端、卫星移动电话等，这些设备有的是固定站，有的既能实现“动中通”，也能实现“静中通”，有的还具有便携设备，将对这些典型的卫星科能融合应急通信设备作一介绍。

3.1 通信地球站

通信地球站由天线馈线设备、发射设备、接收设备、信道终端设备等组成。

(1)天线馈线设备

       天线是一种定向辐射和接收电磁波的装置。它把发射机输出的信号辐射给卫星，同时把卫星发来的电磁波收集起来送到接收设备。收/发支路主要是靠馈源设备中的双工器来分离的。

根据地球站的功能，天线口径可大到32m,也可以小到Im或更小°大口径天线一般要有跟踪伺服系统，以确保天线始终对准卫星，小口径天线一般采用手动跟踪。

(2)发射设备

       发射设备是将信道终端设备输出的中频信号变换成射频信号，并把这一信号的功率放大到一定值。功率放大器可以单载波工作，也可以多载波工作，输出功率可以从数瓦到数千瓦。

       业务量大的大型地球站通常釆用速调管功率放大器，输出功率可达3000Wo中型地球站常采用行波管功率放大器，功率等级为100~400W。随着微波集成电路技术的发展，固态神化镣场效应晶体管放大器在小型地球站中被广泛采用，功率等级从0.25〜125W不等，如TES地球站属于小型地球站，采用了10W、20W两种固态功率放大器。

(3)接收设备

       接收设备的任务是把接收到的极其微弱的卫星转发信号首先进行低噪声放大，然后变频到中频信号，供信道终端设备进行解调及其他处理。

       早期的大型站常采用冷参量放大器作为低噪声放大器，噪声温度低到20K；中等规模的地球站常采用常温参量放大器作为低噪声放大器，噪声温度低到55K；小型的地球站多釆用神化镣场效应晶体管放大器，噪声温度从40-80K不等。

(4)信道终端设备

      对发送支路来讲，信道终端的基本任务是将用户设备(电话、计算机、传真机等)通过传输线接口输入的信号加以处理，使之变成适合卫星信道传输的信号形式，对接收支路来讲，则进行与发送支路相反的处理，将接收设备送来的信号恢复成用户信号。

       对用户信号的处理，包括模拟数字信号、信源编/解码、信道编/解码、中频信号的调制解调等。目前存在的各种卫星通信系统，它们的主要特点集中在信道终端设备所釆用的技术上。

3.2 VSAT小站

VSAT小站设备简单、体积小、重量轻、造价低，可车载或单人背负；组网灵活、方便，单个VSAT小站可方便地接入网络；支持多种通信方式，包括VSAT站与站之间的点对点通信、多个VSAT站之间的双工通信、主站对小站的广播通信；通信容量大，传输距离远，适用于多种业务和速率；通信质量高，路由少、链路环节少、误码率低；可配接各种终端设备，方便的与其他网络实现互联互通，是目前科能融合应急通信中使用广泛的通信设备。

        VSAT小站一般由小口径天线、室外单元和室内单元3部分组成。VSAT小站天线大多采用偏馈方式，其直径在C波段有1.2m、1.8m、2.4m,在Ku波段天线直径更小，有0.6m、0.75m、1.0m等。天线的大小除取决于波段外，还取决于传输速率、安装的地理位置和卫星转发器的EIRP值。室外单元往往悬挂在天线支架上，其电子单元都密封成一个集成的组件，外表面设置有散热片，以减少由功率放大器引起的发热。室内单元以组件和线路板的形式，安装在一个机柜内，机柜的背面由很多插座与外部联系，包括中频接口插座和数据、语音接口插座。

  VSAT小站一般包括动中通、静中通和便携站。

(1)动中通VSAT小站

       动中通系统的载体有：汽车、火车、飞机、直升机、无人机及轮船等。动中通VSAT通信系统核心问题之一是天线稳定平台或天线跟踪系统，由于它与静止卫星之间的通信距离很远，天线的波束很窄，为了保证载体在高速运动中天线波束始终准确对准卫星，必须要有高性能的伺服跟踪系统。“动中通”车一般能在20~100km/h的行驶速度下通过卫星双向传送信号，保障运动载体在移动过程中不间断进行通信。

(2)静中通VSAT小站

        静中通VSAT系统是在运载平台静止时工作的，它与便携站的区别之一在于它工作时不从运载平台上取下来，直接将天线展开，对准卫星后即可开展工作。现有静中通卫星通信系统大都具有“一键通”对星功能，即按一个键天线即可完成对准卫星和极化调整的功能。

(3)便携式VSAT小站

       便携式VSAT小站在国外称作Fly-Away型卫星通信站，这是因为它可以通过空运或者直升机装运迅速到达使用地而得名。这种卫星通信站对于许多科能融合应急通信系统特别是由于地震等自然灾害导致的科能融合应急通信需求有着非常重要的现实意义。我国幅员辽阔、地形复杂，有许多山区、边远农村地区交通十分不便，地震等灾害更导致已有公路交通中断，一般的动中通、静中通卫星通信系统无法进入到灾害现场时，小型的适合人背马驼的便携站正好能发挥作用。

便携式小站一般应具有以下特点：

       1) 较高的天线效率和性能。在同样EIRP要求下，便携式小站应尽量减小天线口径。

       2)较轻的系统重量和体积。系统设备一般不超过2~3个包装箱，每个箱子不超过25kgo

       3)架设开通方便，收藏包装容易。

       4)适应当地的自然、环境条件。系统应能在刮风下雨条件下正常工作。

       5)具备多种传输功能，可以和多种不同的用户终端设备相连。

       6)省电，并且可以适应不同的供电电源，包括汽车发电机、小型柴油发电机、蓄电池。通常的便携站都有内置锂电池，可供系统工作1~2h。

3.3卫星融合应急通信车

由于卫星融合应急通信车有很好的机动性，同时兼有卫星通信的一系列优点，因此被广泛应用于科能融合应急通信中，并且显示了巨大的功效。卫星科能融合应急通信车的种类很多，从使用波段划分有C波段卫星科能融合应急通信车、Ku波段卫星科能融合应急通信车、Ka波段卫星科能融合应急通信车；从工作状态划分，有“动中通”和“静中通”。

       卫星融合应急通信车是将卫星通信地球站设备以及各种信息采集处理设备，集成安装在车辆上，并具有独立的电源系统和一定的生活保障装置。它可单独或与其他车辆配合，完成各种应急条件下大容量的语音、数据、图像等多媒体综合业务的任务。

       卫星科能融合应急通信车一般由承载车辆、动中通卫星天线子系统、卫星通信子系统、专网通信调度子系统、无线图像采集传输子系统、视频会议子系统、IP电话子系统、计算机网络设备、音视频设备、中央控制子系统、供电、空调子系统、办公及生活设施等组成。按照不同需要，可以选用不同的车型、通信设备配置、天线口径、业务类型和无线接入方式。其中“动中通”卫星科能融合应急通信车的关键技术，还可应用于船舶、火车、飞机等其他运动载体的卫星通信系统。

       卫星融合应急通信车一般具有指挥调度、卫星通信、视频会议、电话传真、数据传输、图像采集、现场办公、广播功能、现场供电、综合保障等功能。

4.卫星移动电话

卫星移动电话体积小、功耗低、使用简便、整个通信网络基本不受地面环境条件的影响，方便携带或空投，可以在第一时间抵运灾害现场，在其他通信设施恢复之前是救援人员和民众与外界联系的惟一通道。因此，在各类突发事件中，最早使用的往往是各种型号的卫星移动电话。卫星移动电话的缺点在于话费比较昂贵，通信受气候、空间遮挡等因素影响较大。在我国使用较多的卫星移动电话有海事卫星电话、依星电话、全球星电话等。

       卫星移动电话一般为双模或多模手机，能漫游到其他公众移动网络，具有通话、短消息等多种功能。

5.便携宽带终端

随着宽带多媒体卫星的投入应用，一类比便携站更加轻巧易用的终端投入市场，为人们提供语音、宽带接入等通信，在此称为便携宽带终端。以Inmarsat-4海事卫星的BGAN终端设备为典型代表。

       重约1~2.5kg的BGAN终端设备可以为全球几乎任何陆地地点的用户提供速率高达492kbit/s的网络数据传输、移动视频、视频会议、传真、电子邮件、局域网接入等业务和多种附加功能。BGAN能够同时提供语音和宽带数据业务，即在高速数据传输的同时进行语音通信；数据通信时，数据分组经IP路由器在BGANIP网内以分组交换的方式传输；语音通信时，语音通过交换机以电路交换方式传输。

       BGAN在原有海事卫星便携、安全、可靠的基础上扩展了宽带数据网络通信能力，既支持电路交换也支持分组交换，提供的业务类型有：

       1）标准IP业务：用户可以发送电子邮件、传输文件和接入互联网，最大传输速率高达492kbit/so

       2）流媒体IP业务：能够提供流畅视频直播业务,传输速率最高达256kbit/8,提供保证流媒体级的服务质量，用户可以灵活地根据自己的应用和实际情况选择数据传输速率:32kbit/s,64kbit/s,128kbit/s,256kbit/so它还以64kbit/s的速率支持ISDNO

       3）语音业务：通过一个手持机或头戴设备，提供4kbit/s电路交换语音业务，另外， 

BGAN的语音服务也具有地面固定电话网和移动网标准的增强服务。如语音邮件、呼叫等待、呼叫禁止、呼叫保持、呼叫转移等。

       4）其他业务：包括文本信息，与地面移动网之间的短消息业务、漫游，使用3G和GPRS的SIM卡，预付费和计费等。

       因此，BGAN可以提供视频会议、数据图像传输、信息浏览、网络接入等应用，可用于科能融合应急通信中新闻媒体（实时采访报道）、机动通信等