便攜式應(yīng)急通信終端設(shè)計

林友凱 陳錦明 何蔭虎

摘 ?要：該文首先基于對北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)短報文功能的介紹，進而針對短波通信以及移動網(wǎng)絡(luò)不暢等問題進行研究，此外還深入研究了在沒有網(wǎng)絡(luò)的條件下對現(xiàn)場狀態(tài)、人員位置等信息無法獲取的問題。該文提出了一種基于北斗短報文的便攜終端設(shè)計完美方案。這種方案專門應(yīng)用于沒有移動網(wǎng)絡(luò)條件下的應(yīng)急通信以及定位，因此該方案非常具有實踐意義和研究價值。

關(guān)鍵詞：北斗短報文 ?應(yīng)急通信 ?便攜終端

中圖分類號：TN929 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2019）06（a）-0027-02

我國資源豐富、地大物博，沙漠戈壁面積廣、山地丘陵比較多，所以這種地理條件導(dǎo)致短波通信或者移動信號不能夠很好地傳輸?，F(xiàn)實中，我們使用的傳統(tǒng)短波電臺或者移動通信等現(xiàn)代通信方式比較受地域的限制，如果將其應(yīng)用在廣袤的林地地區(qū)，或是那種地形地貌非常復(fù)雜、不平坦等環(huán)境下，很容易出現(xiàn)通信盲區(qū)。如果不幸發(fā)生了滑坡、地震、泥石流等重大地質(zhì)災(zāi)害，使得電網(wǎng)、基站等基礎(chǔ)設(shè)施被損害，那么就非常容易導(dǎo)致移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓，而且在這種情況下沒有辦法上報救災(zāi)指揮相關(guān)部門或者上級單位，他們也沒有辦法獲取現(xiàn)場信息。所以在進行野外作業(yè)的時候，一定要搭建穩(wěn)定性很強、可靠性很強的通信設(shè)施，只有這樣才可以保證及時有效地進行信息傳輸。而對于那些偏遠地區(qū)以及山區(qū)等無法實現(xiàn)實時通信的通信盲區(qū)，可以通過使用以我國北斗星網(wǎng)絡(luò)為依靠的便攜式通信網(wǎng)絡(luò)終端來實現(xiàn)信息通信。

1 ?簡述北斗功能

中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，屬于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗二號系統(tǒng)由中圓軌道衛(wèi)星、傾斜同步軌道衛(wèi)星，以及地球靜止軌道衛(wèi)星所組成，這個系統(tǒng)有亞太地區(qū)用戶的三大功能，即短信功能、導(dǎo)航功能以及定位功能。

我國的整個北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，實際上由3個層面所組成，即用戶層、地面層以及空間層。在3個層面中，其空間層主要由30顆非靜止軌道衛(wèi)星同5顆靜止衛(wèi)星所構(gòu)成，它能夠?qū)?dǎo)航信息進行持續(xù)的發(fā)射，把信號傳輸給各類接收機中的應(yīng)用系統(tǒng)，為各類用戶全天時、全天候地服務(wù)。地面層是由中心控制和標校等系統(tǒng)共同組成的。而各類用戶的數(shù)據(jù)終端則組成了廣大的用戶層。

北斗通信功能的實現(xiàn)是由廣大用戶的數(shù)據(jù)終端，然后借助于主控站（地面）來實現(xiàn)用戶的應(yīng)答，最后實現(xiàn)定位動作，從而實現(xiàn)通訊的。用戶端的信號一旦將請求發(fā)出，這一信號就會通過衛(wèi)星這一設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)給中心站（地面），信號被接收站接收之后，迅速進行準確有效的信號處理，處理好的信號再利用衛(wèi)星這一平臺把信號向接收端進行發(fā)送。而接收端會將所接收的信號再處理變成人們可以識別的報文信息。最終完成了接收端和用戶端的通信。

就目前而言，雙向短報文通信已經(jīng)在北斗衛(wèi)星上得到了實現(xiàn)，但由于字數(shù)限制，目前只可以接收120個漢字。

2 ?進行終端的總體設(shè)計

在信息傳輸中，移動便攜式衛(wèi)星的通信業(yè)務(wù)已經(jīng)在不斷地擴展，到當(dāng)前來說，已經(jīng)不再使用以往單一的視頻圖像進行傳輸，現(xiàn)在的業(yè)務(wù)已經(jīng)涵蓋數(shù)據(jù)的綜合業(yè)務(wù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)，包括傳真視頻、語言等綜合性的傳輸功能。而目前我國衛(wèi)星通信技術(shù)主要的發(fā)展方向是建立起操作更加方便快捷、行動可靠性更強的綜合性業(yè)務(wù)維修信息系統(tǒng)。便攜終端是一種高性能衛(wèi)星通信終端，包含了IP處理、視頻和音頻編解碼、L頻段等，對于IP的業(yè)務(wù)傳輸已經(jīng)完全提供了支持，在功能上已經(jīng)具備TCP加速和路由可選擇。而業(yè)務(wù)的傳輸內(nèi)容包括語音和高速數(shù)據(jù)、傳真、語音等，可以在短時間之內(nèi)建立通信鏈路，最終實現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸。

3 ?便攜式衛(wèi)星終端工作原理和組成

3.1 便攜式衛(wèi)星終端工作原理

在便攜式衛(wèi)星終端設(shè)備中，提供的接入有1路視頻和1路IP數(shù)據(jù)，以及2路電話，此外它的業(yè)務(wù)雖然很多，但是在利用語音網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)絡(luò)視頻的有效編碼在交換模塊聚集，接著每個業(yè)務(wù)的路由轉(zhuǎn)發(fā)、接入控制均經(jīng)過IP接入得以實現(xiàn)，緊接著在調(diào)制解調(diào)單元進行基帶處理、調(diào)制，最后成功地轉(zhuǎn)換成L頻段信號并發(fā)送到衛(wèi)星上的射頻單元BUC，經(jīng)過濾波、頻率轉(zhuǎn)換以及方法處理轉(zhuǎn)換成KU頻段的射頻信號，而KU頻段的射頻信號要順利發(fā)送到衛(wèi)星，還需通過天線才能夠得以實現(xiàn)。信號到達衛(wèi)星，衛(wèi)星對其進行轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)接受到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的信號后，再變成L頻段的信號。在變成L頻段的信號前，需要低噪聲放大器進行轉(zhuǎn)換，然后才能夠在調(diào)制調(diào)解單元進行調(diào)節(jié)處理，并將處理調(diào)節(jié)的數(shù)字信號進行傳輸，最后在業(yè)務(wù)模塊中轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)、語音和視頻諸業(yè)務(wù)信號被用戶所接受。

3.2 便攜終端的組成

整個便攜終端是由IP接入、調(diào)制解調(diào)單元、視頻編解碼和語音網(wǎng)關(guān)等多個單元共同組成的，共同集成的一些特殊功能，如話音、視頻圖像和IP應(yīng)用接口。其有著體積小、便攜性強、擴展性強、功能性強的顯著特點。

（1）調(diào)制解調(diào)單元。何為調(diào)制解調(diào)單元？簡單而言，調(diào)制解調(diào)單元由解調(diào)和調(diào)制所組成。在調(diào)制解調(diào)單元中，調(diào)制主要有基帶調(diào)制、L上變頻、成形濾波、編碼等。而解調(diào)包含為數(shù)字下變頻、匹配濾波器、低通濾波、A/D轉(zhuǎn)換。

（2）IP接入單元。IP接入單元是通過由交換模塊以及接入模塊等部分組成的核心單元，通過POWER PC處理模塊，還有就是LINUX操作系統(tǒng)，進行協(xié)議處理軟件的處理，與此同時同F(xiàn)PGA等外圍電路共同完成系統(tǒng)的各種功能。在交換模塊中，所用的交換芯片比較成熟，其作用在于理解語音網(wǎng)關(guān)、IP數(shù)據(jù)、視頻編解碼器、IP接入模塊。

（3）語音網(wǎng)關(guān)和視頻編解碼模塊。在當(dāng)前的集成市場上，語音網(wǎng)關(guān)模塊和視頻編解碼器模塊產(chǎn)品比較成熟，基本上屬于定制開發(fā)，其可以支持H.264和2路話音用戶接口。

4 ?關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新

4.1 數(shù)字化中頻技術(shù)

在進行設(shè)計過程中，積極采用一種數(shù)字化中頻技術(shù)，這樣減小了模擬中頻部分的設(shè)計難度以及規(guī)模，通過模塊設(shè)計，就可以有效維護各個部分的升級。首先設(shè)計前提就是保護技術(shù)指標，進而就可以大大降低設(shè)備體積以及功耗。

在對中頻進行調(diào)制的時候，采用該平臺，將基帶將中頻提高達到800MHz，然后在此基礎(chǔ)上，進一步提高390MHz。

4.2 QoS技術(shù)

QoS就是指對多種業(yè)務(wù)流的各個不同需求提供需要的服務(wù)質(zhì)量保證，例如寬帶、抖動等。在整個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中，有限的衛(wèi)星資源顯得更加寶貴，這讓網(wǎng)絡(luò)的帶寬瓶頸處在衛(wèi)星路處，而且這里也有可能出現(xiàn)擁塞的現(xiàn)象。由于IP的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)主要是針對無連接的網(wǎng)絡(luò)，因而IP分組進行業(yè)務(wù)輸送的原則是盡力而為，這就導(dǎo)致業(yè)務(wù)輸送具有很強的不確定性。

以我國目前的技術(shù)情況來看，地面網(wǎng)經(jīng)常使用的是區(qū)分服務(wù)的模型以及綜合服務(wù)的模型這兩種服務(wù)模型。但與之相比，有著良好的廣播能力的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)就有著較大的優(yōu)勢，而且其還是由大量的單工站組成，故而其拓撲結(jié)構(gòu)就會簡單化，使用區(qū)分服務(wù)模型就可以有效保證端到端的服務(wù)質(zhì)量。

5 ?結(jié)語

目前在多種應(yīng)急系統(tǒng)中，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用了衛(wèi)星通信系統(tǒng)。便攜終端存在著地面網(wǎng)的接入，具備接口通用和互聯(lián)方便這一特性，這一特點有助于系統(tǒng)的組網(wǎng)以及固定智慧中心互聯(lián)。當(dāng)然，這同信息接入IP化實際上是非常符合的。就當(dāng)前來說，人們對于信息化的需求越來越苛刻，并且規(guī)模在不斷加大，此類終端在未來的價值和前景將會非常大，可以將其在搶險救災(zāi)、遠程醫(yī)療、遠程監(jiān)測、戶外探險等多方面進行推廣和應(yīng)用。

參考文獻

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