西北电网机动应急通信系统应用模式探讨

2010-05-10陈大庆

电网与清洁能源 2010年12期

关键词：车载无线卫星

王炫，陈大庆，刘扬

（西北电网有限公司，西安710048）

1 西北电网机动应急通信系统现状

根据国家电网公司的统一部署，西北电网有限公司实施了“西北电力机动应急通信系统建设”项目，目前已建成系统包括1辆应急通信车（简称车载站）和3个VSAT卫星便携站[1]。

车载站是在奔驰815D基础上改装而成。突发事件发生时，车载站可迅速开赴应急现场，建立卫星传输通道，实现业务的远程通信传输。通过车内配置的模拟集群、无线单兵、无线局域网等近程接入系统，提供通信车周边的语音、视频、数据等业务近程覆盖接入。

便携站的配置是车载站的简化版。突发事件发生时，便携站可利用公共交通系统（民航、铁路）实现快速部署。便携站比车载站更适合于远程快速布置，其卫星通信功能与车载站相似，但近程接入功能配置较弱。

机动应急通信系统主要应用为：为抢险救灾、重大政治活动保电、公司重大活动等场合提供应急通信保障，以便决策机构准确地做出决策，协调应对突发事件的行动，有效降低突发事件造成的损害。

2 卫星通信系统接入公司应急指挥中心的方案

便携站和车载站的VSAT卫星通信设备可以通过亚洲4号卫星链路提供远程的语音、数据和视频通信能力。西北电网有限公司在本部大楼内设置了应急指挥中心，为了便于公司领导和管理人员及时掌握应急现场和重大活动的动态，发布相关信息，对事件的处置提供指导，考虑采用多种方式实现卫星通信系统接入到应急指挥中心。

2.1 方式一：采用国网公司主站转接业务的方式

应急现场的业务直接通过国网中心站（北京）＋地面网络的方式，接入西北电网有限公司本部大楼的应急指挥中心。国家电网公司的中心站已建立了基础数据网络和软交换平台，可实现全国任意卫星覆盖范围内应急通信系统数据网的互连互通。在突发事件发生时，西北电网有限公司的车载站或便携站可迅速开赴应急现场，与北京的中心站之间建立卫星传输通道，实现业务的远程通信传输。应急现场的业务在北京落地后，通过地面网络（行政电话网络、综合数据网）接入到西北电网有限公司本部。

方案一利用了国网公司系统内现有的综合数据网络、电话交换网络。由于这些网络设施已经实现了互联，因此如果采用本方案，可以用最小代价实现应急通信系统接入西北电网应急指挥中心。但是这种方式也存在以下缺点。

1）需要国网中心站配合，中心站的相应设备必须开机并做好配置，应急情况下配合协调工作难度较大；2）中间的转接环节多，出现故障后不易排查；3）业务质量受到广域网带宽的限制，保障较困难。

2.2 方式二：通过便携站转接业务的方式

应急现场业务通过便携站接入西北电网有限公司本部大楼的应急指挥中心。在突发事件发生时，西北电网有限公司的车载站迅速开赴应急现场，而将便携站架设在公司本部。其中便携站的天线可架设在楼顶，以利于对卫星信号的接收，天线与便携站设备箱之间通过（最长50 m）中频电缆连接，设备箱可放置在楼内，以利于调试和操作。车载站通过卫星便携站建立通信链路，再通过电缆将便携站连接到大楼内的电话交换机和数据网络设备，见图1。

图1 应急指挥中心接入方式二

这种方式下，具体业务的实现过程如下。

1）电话业务。车载站与便携站均配备有IAD设备，该设备提供了8个FXO接口以及8个FXS接口，可以通过交换机-FXO-FXS-电话机的方式进行用户线路的延伸，将远端应急现场的话机连接到公司本部行政交换机。

2）数据业务。将便携站的交换机和路由器通过网线与大楼内的楼层交换机进行连接，当两站之间建立起卫星信道后，车载站的数据终端通过便携站交换机和路由器等设备接入公司的信息内网。由于应急通信系统的地址范围与公司内网不在同一网段，因此需要在相应的路由器上更改路由策略。

3）电视会议业务。由于车载站与便携站均配置了高清晰的H.323的视频会议终端和摄像头、MIC等设备，在IP网络连接已经建立的条件下，可以与其他H.323标准的MCU或视频会议终端建立连接，举行电视会议[2-3]。在西北电网有限公司的应急指挥中心内配置相应的H.323 MCU和视频会议终端设备，即可实现与应急现场的视频会议通信。其原理如图2所示。

本方案的优点是，完全使用自己的设备和网络，不需要国网中心站配合，协调容易；中间的转接环节较少，出现故障后易于排查。缺点在于：需要对公司本部网络进行一些改动（铺设电缆，并修改网络设备的配置参数）；在使用时需要同时启动车载站和便携站，需要更多的技术工作人员配合工作。

图2 方案二中业务接入示意

图3 应急现场业务近程接入车载站示意

3 应急现场的业务接入方案

3.1 方案一：应急现场业务通过卫星信道接入公司本部应急指挥中心通信

在某些情况下，车载站所工作的环境中无任何其他通信、网络设施可用，例如突发自然灾害、线路故障处理、新建工程的开工典礼等事件的现场。当突发事件发生时，车载站可迅速开赴应急现场，工作人员利用车内配置的模拟集群、无线单兵、无线局域网等近程接入系统，提供通信车周边的语音、视频、数据等业务近程覆盖接入，满足应急现场一定区域内工作人员相互之间的通信需求，见图3。如果突发事件的性质比较简单，则可让车载站独立运行，起到现场指挥中心的作用，而不必启动VSAT卫星通信系统。此时可支持的业务如下。

1）语音业务。模拟集群可以为现场提供语音业务的区域覆盖，以车体为中心，在几公里至十几公里范围内，为应急工作人员提供电话业务接入、互通，快速形成事发现场的调度电话指挥能力。

2）视频业务。通信车顶部配备有摄像机和云台设备，通过这些设备，可对车辆周围区域的情况进行拍摄，并将视频图像呈现在车内安装的大屏幕显示器，供指挥人员决策使用。

当通信车受道路等条件限制，无法靠近灾害第一现场时，可将车辆停在距离现场较远的位置。工作人员携带肩背式无线单兵设备前往第一现场，在2～3 km，通过无线单兵系统，将摄制的实时图像和声音传送到车内，供指挥人员决策使用。

3）数据业务。当通信车停在事发现场附近区域时，工作人员携带笔记本电脑，可以通过网线方式接入车载的网络交换机，或通过无线网卡+无线AP，在100 m范围内以无线方式接入网络。接入网络的设备组成局域网，相互之间可以交换数据文件。

当通信车受道路等条件限制，无法靠近灾害第一现场时，工作人员携带笔记本电脑和无线MESH设备前往现场，在10 km范围内，无遮挡条件下，通过无线MESH系统建立起点对点、点对多点的宽带以太网传输通道，接入车载网络。随后工作人员可以在远方与车载站附近的其他电脑进行通信，在特定软件的支持下实现文件传送、语音交流、图像传输、网络视频会议等功能。

4）通过车载北斗卫星定位系统进行定位或短信通信。

5）通过卫星电视终端收看卫星电视节目，随时掌握外部信息。

如果突发事件的性质比较复杂，应急现场需要与公司本部应急指挥中心取得联系，协调处理事务。此时工作人员需要利用VSAT卫星通信系统，通过亚洲4号卫星，建立起通信车与公司本部应急指挥中心之间的远程通信。具体实现方法可采用经国网公司主站转接业务的方式，或通过便携站转接业务的方式。

在通信车与公司本部建立起卫星信道后，车载站增加以下功能。

1）车载站携带的固定电话及集群系统手持台可通过IAD语音网关，经VSAT卫星链路连接到网公司的行政交换机。具有呼叫系统电话、市话及手机的能力。

2）现场工作人员的计算机及车载网络设备可接入到公司信息内网，将现场灾害数据直接上传到公司本部应急指挥中心。现场办公的邮件、OA、Web浏览等数据在通过防火墙的认证后，通过路由交换设备直接转发到内网相关各业务系统。

3）与公司本部应急指挥中心举行电视会议。在可容纳6人的通信车内，可以召开高清晰的电视会议。通过车载的各种系统实现公司本部和应急现场之间的音视频交流，以及远程指挥功能，如观看现场图像，电话指挥，发布信息等。

本方案的优点是应用简便，网络设备不需要临时更改配置；仅使用车载设备就可完成全部应急指挥通信功能；系统开通时间以及使用完毕后恢复现场的时间较短。缺点在于：由于通过卫星通信方式与公司本部联系，卫星信道使用费高昂。

3.2 方案二：车载站利用有线方式接入应急现场通信网络，并与公司本部应急指挥中心通信

当突发事件现场是在运行的电厂、变电站附近时（例如设备调试、重大保电活动等），车载站所处的工作环境中有固定的通信设备，并可连接公司本部综合数据网，则通信车可以利用地面网络接入公司本部应急指挥中心，支持前、后方协调处理事务，见图4。

同方案一，工作人员利用车载的模拟集群、无线单兵、无线局域网，无线MESH网等系统完成语音、数据、视频信息从现场到车辆之间的近程接入。

处理突发事件时，可临时在公司本部和事发现场的厂、站之间开通1条或多条2 M传输通道，在现场将车载站的交换机通过协议转换器与变电站内的传输配线架DDF相应相连；在公司本部，将便携站通过协议转换器连接至本部传输机房的DDF相应端口，通过已开通的传输通道实现便携站与车载站之间的远程通信。现场数据、图像、视频等数据在通过防火墙的认证后，经路由交换设备直接转发到内网相关各业务系统。系统所实现的功能与方案一类似。

本方案的优点是，由于远程传输信道使用现有SDH传输网基础设施，无需卫星通信方式与公司本部联系，因而可以避免高额的卫星带宽租用费。缺点在于：需要将车载的网络设备与应急现场的网络设备进行连接，受到线缆长度、接头匹配等条件的限制；业务质量受到综合数据网可用带宽影响；由于涉及的部门众多，协调较为困难，系统开通时间以及使用完毕后恢复现场的时间更长。

图4 应急现场业务接入方案二

图5 应急现场业务接入方案三

3.3 方案三：车载站利用无线Mesh设备接入应急现场通信网络，并与公司本部应急指挥中心通信

同方案二类似，车载站附近区域有固定传输设备、网络设备，但车辆停放位置距离固定设施的距离比较远，无法使用电缆直接相连。此时可以使用无线Mesh设备连接车载站和有线网络（10 km范围内），进而通过地面网络接入公司本部应急指挥中心，见图5。

现场工作人员将无线Mesh系统的CPE设备架设在站内合适的位置，并通过协议转换器与站内SDH设备相连。将通信车停放在与CPE视线无遮挡的位置，并打开无线Mesh系统的Gateway设备,实现车载网络与站内有线网络的互联。现场数据、图像、视频等业务经过无线Mesh系统传输、SDH传输设备、路由交换等设备转发后，接入公司本部信息内网各相关业务系统。所实现的功能与方案二类似。

与方案二相比，本方案的优点是：车载的网络设备与应急现场的网络设备进行连接，不受线缆长度、接头匹配等条件的限制，因而使用更方便。缺点是：无线Mesh系统被占用，不能用于数据业务的近程接入；在电磁环境恶劣时，应急通信车和变电站机房之间采用无线链路进行远距离通信时，受干扰的可能性增加。

4 系统实际运行情况

西北电网机动应急通信系统自2009年初建成、投运以来，已经参加了数十次的应急演练，以及750 kV兰平乾输变电工程系统调试、青海玉树抗震救灾等应急通信保障工作。提出来的几种组网和应用方案得到了检验，显示出良好的实用性、灵活性和可靠性。其中在2009年5月中旬为期2周的兰平乾工程调试中，西北机动应急通信系统发挥重要作用。在调试现场，工作人员利用机动应急通信车和卫星便携站的设备，通过卫星、无线单兵、集群、无线数据网、会议电视及VOIP等多种技术手段保障现场通信畅通，并通过电视会议系统将音、视频信号同步传送到公司本部及750 kV乾县变、平凉变、兰州东变分会场，取得了良好的转播效果。