基于“天通一号”系统的警用卫星移动通信技术及设备在行业中的应用

孙慧洋1朱麟1骆盼2规3

1.第一研究所

2.中国电子科技集团公司第五+四研究所

3.杭州优能通信系统有限公司

摘要：简要分析全球卫星移动通信发展情况和国产“天通一号”系统的基本情况；介绍国产卫星移动通信系统“天通一号”

的基本情况及其特点；重点讲述了以“天通一号"系统及技术为平台，开展的警用技术研究和设备开发工作；分析了警用卫星移动通信技术和设备应用于工作的重要作用与优势，以及在使用中的问题解决；并探讨了其在应急、反恐、安保和涉外执法等工作中的应用。

关额：超^■警用IBM移麵P D T应急聊

引言

卫星移动通信是利用卫星作为移动通信信号传输设备，实现移动用户之间、移动用户与固定用户之间的相互通信，可为地面通信系统难以覆盖地区的用户提供大跨度、大范围、远距离漫游和机动灵活的移动语音、短报文和数据传输、涯上传业务。

卫星移动通信业务的显著特点是可提供不受地理环境、气候条件的通信服务。卫星移动通信服务适用于地面通信网络覆盖不完善、通信质量无法保证'甚至无法提供S艮务的海洋、山区、灾区、航空和偏远地区，是地面蜂窝系统和地面固定网覆盖的补充和延伸；卫星移动通信系统是国家的战略性通信资源，应成为国家社会经济发展中发挥不可替代作用的重要通信保障手段〇

一、国外卫星移动通信技术及设备发展情况

国夕卜卫星移动通信从上世纪七十年目前**上

分静止轨道和中徹两种发展思路。在静止轨道方面，全球

覆盖的有海事卫星（Inmarsat)系统；区域覆盖的有北美移

动卫星（MSAT)系统、瑟拉亚卫星（Tlnuraya)系统；国

内覆盖的有曰本卫星（N-STAR)系统和澳大利亚卫星(Optus)系统等。在中低轨方面，典型系统是铱星(Iridium)、全球星（GlobalSlar)等。国外的卫星移动终

端类型分为手持终端、便携终端和车载终端，可以提供语

音、短信、数据传输等业务。目前世界范围内可提供卫星移

动通信服务的系统参数详见表1。

当前，世界范围内大多数国家，包括中国在内，基本都

是用上述卫星系统提供的卫星通信服务，使用的卫星电话也

olice echnology 2019年第1期

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移动警务

基本由上述系统M 务商或极少数公司提供。常见的卫星终端 详见表2〇

表1国外卫星移动通信系统基本情况

表2部分常用国外卫星电话

二、我国“天通一号”卫星

移动通信系统的錄情况

为改变我国卫星移动通信应用长期受制于人的情况，加 快国内相关技术的发展，国家大力发展自主可控的卫星移动 通信技术及系统。经过多年技术攻关，我国第一r 自主卫星 移动通信系统“天通一号"首颗卫星在2016年发射成功， 并于2018年投入正式运营。该卫星位于地区同步轨道，采 用波束成形网络技术，波束覆盖我国领土、领海和周边地 区。卫星前向链路工作于S 频段，返向链路工作于C 频段。“天通一号”系统可以提供5000条基本信道，能够满足 100万用户使用要求。系统支持卫星电话、短信、传真和数 据等多种业錢型，可以与地面公共电话网、移动通信网、 互联网互连互通。

除卫星通信系统外，国内各企事业单位还大力开发国产 卫星终端，卫星终端的核心组件基带芯片实现了完全自故 识产权。在此基础上，国内多家单位分别研制了多种形态的 卫星终端及应用模块。

同时，为保障“一带一路”国家战略的推进，“天通一 号”系统已经计划发射后续卫星，将沿线国家纳入系统覆盖 范围，增加系统用户容量，优化服务。

托抑灞

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图1天通卫星终端及模块

基于"天通一号”系舰用的国产卫星终端等设备主要 面向公众用户使用。这些针对民用的设备在一些方面不能满 足行业的应用需求，如设备可靠性不满足下的 使用要求；没有安全加密措施，对于信息安全的保障能力不 满足工作要求；卫星通信的时延较大，可能对卫星终端

与专网终端间的通话产生影响。解决上述问题需要在民用设 备的基础上进行警用技术研究和警用设备研制，以便形成满

足工作需求的警用卫星移动通信技术和设备。

三、基于“天通一号”系统的

警用卫星移动通信技术

“天通一号”系统为全国各行业和个人提供卫星移动通 信服务，是一^公众运营通信系统。在此平台的基础上，公

安行业可以根据自身的需求开展相关警用技术的开发与设备 研制。

(-1窖用安全加密技糊窖用卫星终端

“天通_号”系统虽然是国产系统，但是对于行业 来说，仍然是一个开放式的公众通信网。行业用户利用 该系统开展各类工作，必须考虑到通信安全的问题。同时， 行业大规模使用的无线通信装备以PDT 技术为主，警用 卫星终端应具有与PDT 终端互通的能力。所以，聱用卫星终 端应具备警用专用加密功能，以及支持与PDT 终端的端到端 加密语音通信。

通过天通基带芯片加载NVOC 声码器匹配技术以及警用 安全加密技术，形成天通卫星终端基带双声码器配合警用安 全加密模块^用模式。当用户拨打普通电话时，使用卫星终

图2餐用卫星电话加密通话示意图

生产商A ce s TH U R AY A Inm arsat IV Iridium G lobalSTAR 产品名称

耶屋卩屋电话

輕

M 电话

海事卫星电话

铭星卫星电话

全球星卫星电话

型号

A c e s R 190X T -U T E Isalph on e 29575 E xtrem e G SP 1700

图片

%

1b

系统

A C eS Thuraya Inm arsat IV Irid u n G loblestar

覆盖范围东亚，东南亚 南亚

欧洲，非洲大 部中东，中 亚，南亚

魏钱南麟70。

1

3366+748+7延重置

4500kg

3200kg

3000kg

6kg

450kg

G EO

G EO G EO L £0： 780km L E O ： 1414Km

卫星功率

13kw

11k w

14k w

1400kw 1100k w

■珊速率

G S M 獻

：

9.6kb/s

卫星模式： 2.W s

卫星上行： 15kb/s 卫星下行： 60kb/s

IP 业务492Kb/s 语音：獅

IS D N ： kb /s 2.2-3.8ktVs

G S M 模式：9.6kbfe 卫星模式： 7.2kbfe

工倾段

U 用户链路） C (馈电链路）U 用户链路） C (馈电链路）U 用户链路）

C (馈电链路）u 用户链路） K a (馈电撕US (用户链路) C (馈电_通信

FDD /TD M A

FD D /TD M A F D M A

Pi /4-Q P S K

基于IP 和GPRS 16Q A M /

Q f W u r t o M F -T D M A

Q P S K m R

D S -C D M A Q PS K 卷积

星上信号处理

和路由交换， 网络控制管理

星上处理交 换，多波束天 线，数宇波束

多波束天线技

星上处理交换,关

未，星上麵

多多波束天线和交换，网络 控制和管理

星际链路i 组

网

透明转发

丨

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42 I 罾親涿3 2019年第1

期

警用卫星终端使用国产安全加密算法和NVOC专用声码器，在警用卫星终端间的通信过程中，实现语音全过程加密；在警用卫星终端与PDT终端间的通信过程中，减少了由于声码器時换带来的延迟和音质损失，实现了异网通信过程中的i f音密文传输，没有明文落地出现。通过上述技术，进一步推动卫星移动通信与无线专网的融合应用。

警用卫星终端与PDT终端通信可以通过两种方式：第一种，警用卫星终端通过接入公网的PDT系统PABX/P S™端口呼叫PDT终端，呼叫延时主要产生在卫星系统和公网侧，对于PDT用户来说，使用方式和通话体验与其呼叫公网用户类似。经测试，通话过程中会感觉到i f音延迟，但不影响通话。第二种，警用卫星终端通过PDT业务卫星接入设备建立与PDT终端的组呼或单呼，此种方式不通过公网路由，可以减少异网间通信产生的接入时延。但是，由于卫星系统内呼叫建立时延和语音通话时延大于PDT系统，需要PDT业务卫星接入设絲行规采用预置连接、传输舰储和话权分配等技术，减少延时以达到通话双方可接受的程度。

(二）符合指挥调度需求的警用卫星应用管理系统“天通一号，系统主要业务功能是i f音、短消息、位置定位。其中，位置定位*能是终端接收到的北斗定位信息通过卫星移动通信系统的短信业务发送给系统位置服务器，加以利用。警用卫星应用管理系统主要就是通过卫星短信业务，开发符合指挥调度需求的功能。

警用卫星应用管理系统基于北斗及天通系统，功能包括位置管理、短信服务、告警管理与警情推送，支持“部-省-市”三级部署。依托天通卫星移动通信系统位置跟踪体系架构、短消息服务体系架构，支持终端主动位置上报和位置雜功能，具M S存储和显示功能；支赌端主动短信上报和平台短儲发功能，具备短信存储功能；支持与其他系贼互瞥情織根据麵4S或雜端标只自动进行警情推送。

同时，瞥用卫星应用管理系统还可以与各级PDT系统对接，统一进扮道短信、警情観等管理。

(三）实现与PDT系统互联互通的警用卫星接入设备

鲜各类行动的警员大规攤己备使的通信终端为P C T手台。如果餐用卫星终端想要发挥重要作用，实现信息的麵专递，需要与pen■系统及终端对接。考藤r‘天通一^"系统的网络架构，快$实现卫星终端与PDT终端互通并可投入实战的

方法，即删PDT业务通接入设备。该设备采用多舰通

收发模块与PO T系统对接的技术方案，可同时支持多组警用卫

星终端与PDT集间的语音通话需求。

图3多通路PDT业务卫星接入设备示意图

该设备通过两个技术实现卫星系统与PDT系统业务互

通。第一t技术主要是卫星通信与PDT集群不同通信间

的号码寻址技术。卫星移动通信系统采用13位编号，

PDT数字集群系统采用8位编号方式，两种通信的编号

和拨号方式完全不同。在双方不改变原来的拨号习惯情况

下，需要定义两种不同号码的映射关系，在已连接的话路上

传输寻址的号码，由PDT业务卫星接入设备根据一定的算法

实现号码的转译和传输。

第二个技术是不同通信间呼叫接续匹配技术。由于

卫星的传输时延，导致卫星的呼叫建立时间需要；1渺钟，而

PDT数字集群系统的组呼叫建立时间小于500ms。因此，当

PDT数字集群组呼建立后已经开始通话，卫星终端还在建立

连接中，会造成语音丢失。提前将卫星链路预置连接，通过

半永久连接的预置通道传输双方的呼叫信息以及密钥信息，

减少卫星通道的接续时间，适配PDT的快速建立时间。

四、警用卫星移动通信的重要作用及优势

(—)瞀用卫星移动通信无线通信重要舰部分

基于“天通一号”系统发展而来的警用卫星移动通信技

术及设备有其自身的技术特点和使用方式，主要在应急抢

险、反恐处突、重大安保、射唞法等行动中使用。作为地

面通信网络的补充，警用卫星移动通信技术应用于地面通信

网络无覆盖区域、地形地貌复杂多变区域、无法快速形成地

面组网区域和地面碰織等极端情况。

虽然，警用卫星移动通信设备与PDT终端等大规模使用

的警用通信设备相比，设备配备数量相对较少，但在各类行

动中，却能够起到重要作用。特别是此类设备与PDT系统配

〇丨^6(：1111〇丨〇97 2019年第1期

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移动警务

合使用，可以组成基本覆盖全部国土面积的天地一体的 无线通信网，保障i f 音、短信、定位信息等关键业务安 全可靠的传输和应用。

(二）警用卫星移动通信设备在“第一响应时间”的应 用优势

针对行业的应急、反恐等任务需求，应用不同技术 研制的各雖急通信装备不断出现，如无人机'孤高空 系留平台、便携宽带设备、自组网装备等等。上述装备在实 战过程中，不同程度反映出各自的局限性：需要受过专业训 练的人员或团队操作，普通警员无法短期内熟练使用；对后 勤保障要求很高，需要供电、专业供给车辆跟随；大多数空 中使用设备受气象条件、地理条件影响很大，如在高海拔、 高风速条件下无法升空或起降；无法支持远距离'大范围使 用；设备使用成本高，无法在基层机关大规模配备，需 雖事步布署，形成战斗力较慢。

另外，各级机关使用的“动中通”、“静中通”等 卫星通信设备，属于卫星糖占系统。此类设备由于自身技 术，设备的倾獻、价臟高，

多以车载形式用

于麵指#,单兵、小分队无法使用，地形复杂区域条件下 使用受到。部分单位也使用了国外卫星电话，但是受制 于通信资费贵、通信錢无雜障等问题的影响，使用練 也不好。

自坩M 设备 X 人M 飞《•系留设备 £«»球站设备

图5各类应急通信设备

以警用卫星电话为代表的警用卫星移动通信设备，相比 于上述应急通信设备而言具有明显的比较优势和使用针对性。

首先，警用卫星电话相对于其他应急通信装备而言，便 于单兵或小分队使用，操作简单易学，与手机使用方式类 似；单兵可以携带，可长时间在野外环境下使用，后勤保障 要求低；设备使用成本和维护通话资费适中，基本 可以免维护使用；具有安全加密功能，可以与PDT 系统互

通。上述这些特点都反映了警用卫星电话适合为么〜安机关一 线和长期工作在偏远地区的警员广泛配备，也可在曰常工作 使用，是一种"平战结合”的通信装备。

其次，警用卫星电话等设备可以在应急抢险、反恐处突 等事件发生的"第一响应时间”投入使用，发挥重要作用。“第一响应时间”是处置各类突发事件的最佳时间，如果指 挥中心能够在事件发生的极短时间内，或者在行动初期进行 大范围布控、搜索、侦察阶段，掌握现场基本情况，与现场 处B A 员及时取得联系，就可以有针对性的做出離觸， 有效控制事件走向，安排警力。避免出现由于事件发生在复

杂恶劣的棘下，離员无法获T O ®情况，延误战机，致 使事件继续M t J t 重大损失和恶劣影响。IE ®基于瞀用卫 星电话的技术特点及使用方式，基层执勤警员、一线处置小 分队，可以在“第一响应时间”通过语音、短信、定位'图 片等方式将关键信息及时上报，起到其他通信设备无法替代 的关键作用。

纽默基齡安机疑访和调研，详细分析上述装备 的技术特点和使用方式，综合考虑各级机关的人员、装 备情况，在遇到各类突发事件时，机关可以根据事件走 向分别布署各类通信装备，以求发挥各类装备的优契形成合 力，切忌依靠单一先进装备解决所有通信问题或“一窝蜂” 式布嗵信装备。

五、警用卫星移动通信技术和设备的

具体应用

警用卫星移动通信设备在实际工作中主要用于应急处 突、

潍稳、重大雜和淋晰法等工作。

在应用于应急处突工作中时，如果事件导致大规模自然 灾害' 重大事故导致的地面基础碰織或发生在地面通信 不畅、无覆盖区域，各级指挥中心可以根据工作需求和装备 配置，选择不同的警用卫星移动通信设备，例如警用卫星多

通道指挥设备、车载/船载警用卫星终端、警用卫星电话 等。利用上述设备可以快速的建立“部-省-市-县-乡

图6警用卫星移动通信设备应急应用

44匿麗U 3 2019年第1

期

在应用于反恐维稳工作中时，警用卫星移动通信设备能够很好的解决分散在不同位置的一线处置特警分队间的通信指挥问题，以及一线处置分队与前线指挥中心、后方指挥中心间的通信指挥问题。特别是在复杂极端环境下开展大范围侦察、搜索、摸排阶段，警用卫星移动通信设备的广泛应用可以快速将各地点的情况反馈至前线指挥中心，便于后续其他通信设备的部署、人员调度、行动指挥等工作的开展。正确使用警用卫星移动通信设备可以避免因先期实地情况不明而采取盲目行动所带来的风险，提高了行动处置的时效性和准确性。

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图7警用卫星移动通信设备反恐维稳应用

在应用于重大安保工作中时，警用卫星移动通信设备可以作为地面通信设备的有益补充。特别是警用卫星电话的使用，使得单警在具备PDT专网通信能力、宽带网络通信能力之外，增加了卫星移动通信能力，成为自身具有“天地一体”通信能力的信息节点，提升了单警信息化水平和作战能力。

图8警用卫星移动通信设备重大安保应用

在应用于涉夕h tt法工作中时，警用卫星移动通信设备可以有效支撑通信、安全通信的需求，有力保障执行任务的瞥员与国内指挥中心间的通信。

通过对警用卫星移动通信技术及设备在不同工作中的灵活运用，以及与PDT系统、门各级指挥中心的互通和对接，可以加快卫星移动通信技术在行业的应用发展和“落地”，提升自身的行业®务价值，增加对用户

的吸引力。

■輸POT系氧

图9警用卫星移动通信设备的综合应用

六、结语

伴随着5G技术应用脚步的加快，通信行业对更新一代

通信技术的研究也逐步提上曰程，卫星移动通信技术被视

为后5G时代发展的重点。世界各国正逐步加大对卫星移动

通信技术研究的投入，我国也以“天通一号"系统为基

础，构建本国的卫星移动通信体系，大力推动卫星移动通

信技术在各行各业中的应用。卫星移动通信技术与行

业需求的有机结合，进一步推动了行业无线通信技术

的发展，警用卫星移动通信技术及设备必将拥有广阔的发

展空间和美好的未来。K

参考文献

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[]]•卫星应用》2016(01).

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与网络^2018(04).

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通信，2017(03).

[4] 王艳君，庄云胜.卫星移动通信终端的低功耗设计〇].无线电

工程，2013(叫

[5] 王晓鸣，张志丽，马欣，骆盼.天通一号卫星移动通信系统在数

据采集领域的应用探讨[q，第十三届卫星通信学术年会论文

更正声明：

本刊2018年第6期第57页《多模智能移动警务终端在公

安情勤指一体化中的应用》文中“专网切换到公网时延在

1520秒左右，公网切换到专网时延在57秒左右”时延描述有

误，现更正为

“15s〜20s”、“5s〜7s”，特此说明。

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