卫星应急通信系统解决方案

卫星应急通信系统解决方案中国通信广播卫星公司二零零五年三月2目录1.1用户需求概述.............................................................................31.2需求分析和设计原则.................................................................41.2.1通信体制选择....................................................................41.2.2设计思路和参考标准........................................................61.3项目系统设计.............................................................................81.3.1系统网络结构....................................................................81.3.2系统的设备组成................................................................91.3.3系统的业务功能..............................................................171.4业务流量规划与分析...............................................................191.5卫星资源..................................................................................201.6系统优势总结...........................................................................221.7公司介绍...................................................................................231.7.1、集团公司简介..............................................................231.7.2、中国通信广播卫星公司简介.......................................251.7.3、主要用户清单..............................................................291.8系统设备清单............................................................................3031.1用户需求概述用户需求概述如下：需要设立卫星通讯设备的地点包括指挥中心和应急指挥车，指挥中心需要固定的卫星接收地面设备，其功能包括：视频会议中心、监控中心、应用系统、数据库系统等。移动指挥车与指挥中心之间通过卫星传输数据信息。移动指挥车的功能相当于一个简易的指挥中心，车内是一个小型的局域网，设备包括：视频会议终端、监控点及监控中心、卫星通讯设备、卫星电话、数据库系统及应用系统。目前计划购置一辆指挥车，根据实际情况决定今后是否增加数量。移动指挥车与指挥中心之间所传输的内容为视频信息、数据信息等，预计需要2M带宽，需要满足视频会议、视频监控及应用系统数据信息传输的需要。视频会议功能需求：现场摄像机采集的实况音频/视频信息，这种信息通常以组播方式发往中心，而中心可在多路实时组播的频道间切换，并配置流媒体服务器或者录像机按规则对各现场实况进行数字化录音、录像并贮存历史信息。查询应用重在查询与搜索，按时间、地点等各种方式检索出所需的音频、视频乃至采集的特定数据信息。对于遇到紧急场合，如公共突发事件，救灾、防汛、战地等，可以利用视频会议系统及时了解现场情况，发布紧急情况和决策，远程指挥调度。视频监控系统功能需求：要能满足将灾害或事件现场的图像信息实时地传递到指挥中心，为指挥员及指挥机构科学决策、组织指挥应急救援行动提供准确依据的功能和作用。技术指标：Ø图像分辨率704x576（4CIF）；Ø单路图像25帧/秒（PAL制）；Ø每个浏览终端至少可以同时显示16路不同视频图像；Ø图像可缩放；Ø云台可遥控；4Ø对单路、多路图像清晰度、色调饱和度、对比度、分辨率等设置连续可调，每一路图像单独调整清晰度、灰度等级、色彩饱和度、分辨率等。Ø视频延时小于0.5S。指挥车内的数据库系统及应用系统需要与指挥中心之间进行数据传输。1.2需求分析和设计原则本工程共建立1个固定地球站，1个车载地球站。1.2.1通信体制选择我们建议固定地球站与车载地球站之间的卫星通信链路采用单路单载波SCPC/中等速率IDR标准方式，设计数据速率为2048Kbps的载波。卫星通信的多址方式有如下几种：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、空分多址（SDMA）、码分多址（CDMA），在实际的工程应用中常用的是频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA），尤其是在大容量的中继通信中更是采用这两种方式。FDMA的基本特征是，把卫星转发器的可用射频频带分割成若干互不重叠的部分，分配给各地球站所要发送的各载波使用。因此，FDMA方式中，各载波的射频频率不同。FDMA是一种发展多年的成熟技术，其主要优点有：l设备比较简单，操作和维护方便；l工作可靠性高；l适合于大容量的中继传输；l可选的调制方式较多：BPSK、QPSK、8PSK、16QAM等，便于采用高阶的调制技术来减少占用的卫星带宽。FDMA也有一些缺点，主要的是有互调噪声，但是这可以通过对功率的有效控制实现，而且现在的卫星功率较高，这个问题并不突出。TDMA的基本特征是把卫星转发器的工作时间分割成周期性的互不重叠的5时隙，分配给各站使用。在指定的带宽内只有一个载波。TDMA的优点是发射的载波少，互调问题少，上行功率无须严格控制，便于大小站兼容。但是TDMA的缺点则更为突出：全网需要精确同步，操作维护较复杂；调制方式和前向纠错方式不灵活，不便于采用高阶调制技术压缩卫星占用带宽；低业务量的用户也需要相同的EIRP，小站的成本会大幅度提高。IDR的主要技术指标信息速率64Kbps—44.637Mbps；扰码符合IESS—308/309/310规范；前向纠错QPSK---3/4卷积编码，维特比软判解码,可级联RS码；8PSK---2/3TCM可级联RS码；调制／解调QPSK/8PSK调制，相干解调；最少分配带宽0.7R---QPSK(R为传输速率)；0.467R---8PSK信号噪声带宽0.6R---QPSK0.333R---8PSKIDR/IBS体制的优势l采用QPSK/8PSK调制技术，频谱利用率高。l可选用3/4FEC+RS或8PSK/TCM（可级联RS码）使纠错增益增加。lIDR/IBS制式是国际通信卫星组织(INTELSAT)大力推广使用的一种优选体制，全球主要的卫星通信设备制造商均支持该体制，设备标准化程度高，兼容性好，费用少，选用设备时，用户有更多的选择。lIDR/IBS的测试和维护比FDM/FM和TDMA简单得多，IDR很少需要调整，面板上主要参数有显示，操作简便。lIDR/IBS制式被广泛应用的原因还在于它具有技术上先进、测试规范化、操作简便直观、容易掌握等优点。6所以，选择FDMA频分多址方式，在提高系统可靠性、操作简便性和减低系统建设和维护成本方面，比TDMA方式更具优越性；而且使用FDMA的IDR体制能够使得不同厂商的设备互相兼容，为用户提供更多的灵活性。因此，建议使用FDMA体制的多址方式来建设本卫星通信系统1.2.2设计思路和参考标准-设计过程中始终贯彻“实用、可靠、先进、经济”原则。-采用标准化设计，统一型号，统一接口，尽量减少设备品种。-优化网络结构，合理选择设备配置。-充分利用转发器的资源，使其频率资源及功率资源利用相当。-作为应急系统，应能快速展开、开通。-系统性能稳定、可靠。-具有最佳的系统费效比。-系统具有较强的与其它网互连互通能力。-满足国标及相关卫星公司要求。-外形美观。中国卫通将认真进行系统分析，链路计算和校准，提供设备和安装材料及备品备件，并提供工程服务、系统设计、项目管理、文件服务、工厂验收测试、现场验收测试、工厂培训和现场培训等一系列服务，将保证提供最现代的和完整的设计，完美的工程安装和验收。建议书将以可靠性、可操作性、可扩展性为设计原则，满足最终的系统要求。本系统使用如下适用的文件作为参考，用于此建议书的交钥匙系统设计、集成和安装。l国家电码，NFPA701M751lOSHA2206安全和健康标准（29CFR1910）lITU建议580-4，辐射规范l质量程序总的要求指标（ANSIZI-1971）7lEIASTDRS411lEIASTD-RS422lEIASTDRS232ClFCC标准和规则31CFR第二十五章l国际卫星组织IESS310l国际卫星组织IESS403l国际卫星组织IESS-207修订版2l国际卫星组织IESS-308/309相位噪声曲线lCCIR建议579-1-可用性题目lCCIR建议521-2-数字通路分析l国家电器安全代码，ANSIC2lANSI标准Z.1-1972lCE认证证明81.3项目系统设计本建议书所提供的设备及系统性能指标均满足ITU-T、ITU-R、INTELSAT、IESS及ETSI的相应建议和标准，均取得信息产业部及国家无委的入网证。以下将简要介绍系统设备构成、功能、空间资源与链路计算。1.3.1系统网络结构概述为便于理解，我们将整个系统分成两个相对独立的部分，分别是应急通信车和指挥固定站。应急通信车系统包括音视频分配矩阵、多画面显示系统、视频服务器（含硬盘录象机）、1.8米车载卫星天线及跟踪系统、固态功率放大器、上下变频器、低噪声放大器、卫星数据调制解调器、数据话音复用器等。摄像装置采集的现场视音频信号首先送入音视频分配矩阵和多画面显示系统进行显示，再由视频分配矩阵有选择的送至视频服务器。8路视频信号可以连续24小时被录制于视频服务器的海量硬盘中，同时通过视频服务器的应用软件合成为1路（CIF）或4路（4CIF）视频信号，根据用户的不同指令，通过复用器复用后发送至卫星信道。局域网数据通过复用器复用后发送至卫星信道。与复用器直接连接的两路模拟电话可以直接拨打指挥固定站以及市话和长途电话。指挥固定站系统包括4.5米Ku频段双向卫星天线、室外功放单元、卫星数据调制解调器、数据话音复用器、视频采集接收装置和视频会议服务器等。卫星天线将卫星功放送来的射频信号变成定向（对准地球同步卫星）辐射的电磁波；同时收集卫星发来的电磁波，送到接收设备。卫星功放的上行链路完成中频信号（70MHz）到射频信号的变频和放大。下行链路完成射频信号到中频信号（70MHz）的变频和放大。卫星调制解调器在发射端将用户数据源送达的信息加以处理，变成适合所采用的卫星通信体制所要求的信号形式，在接收端则进行与发射端相反的处理，使收到的信号恢复为本来的信息。数据话音复用器利用时分9复用技术将话音信息、局域网数据和音视频流复用为基于帧中继协议的传输流发送卫星数据调制解调器，同时解复用由卫星数据调制解调器传来的传输流。1.3.2系统的设备组成以下将对整个系统中应急通信车和指挥固定站两个相对独立部分的设备组成和各设备的基本功能进行描述。1.3.2.1应急通信车主要包括以下设备：视频分配器显示屏幕局域网话音数据复用器电话卫星调制解调器上变频器下变频器固态功放ＬＮＡV.35IFRF电话DATAXeZ128KTA