衛(wèi)星移動(dòng)通信與無(wú)線自組網(wǎng)的應(yīng)用

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摘要:衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)能夠滿足現(xiàn)階段人們獲取社會(huì)信息、實(shí)時(shí)溝通的需求,無(wú)線自組網(wǎng)系統(tǒng)為衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展提供了很好的支撐條件,衛(wèi)星移動(dòng)通信與無(wú)線自組網(wǎng)的融合,能夠有效擴(kuò)大衛(wèi)星移動(dòng)通信的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。文章以無(wú)線自組網(wǎng)和衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)為研究對(duì)象,著重對(duì)無(wú)線自組網(wǎng)與衛(wèi)星移動(dòng)通信的融合應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞:無(wú)線自組網(wǎng);衛(wèi)星移動(dòng)通信;融合應(yīng)用

盡管通信系統(tǒng)在現(xiàn)階段社會(huì)生活的各個(gè)行業(yè)中有著較為廣泛的應(yīng)用,但仍然存在一些問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展是無(wú)線自組網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展的前提,將衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)與無(wú)線自組網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行有效融合,能夠充分借助網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù),實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整和升級(jí),提高移動(dòng)通信的信息傳輸質(zhì)量和效率[1]。

1衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)

衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)本質(zhì)是一種利用衛(wèi)星通信,為用戶提供系統(tǒng)范圍內(nèi)的漫游及移動(dòng)通信服務(wù)的多址傳輸,移動(dòng)用戶之間或移動(dòng)用戶與固定用戶之間,利用通信衛(wèi)星作為中繼站而進(jìn)行的通信。系統(tǒng)一般由通信衛(wèi)星、關(guān)口地球站、控制中心以及移動(dòng)終端組成。衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)依據(jù)其所用軌道不同,主要分為靜止軌道、中軌道、低軌道。衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)通過(guò)遠(yuǎn)距離的衛(wèi)星通信實(shí)現(xiàn)對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)所有地區(qū)的信號(hào)進(jìn)行連接和傳輸,并應(yīng)用TDMA和CDMA兩種多址連接技術(shù)保證偏遠(yuǎn)山區(qū)以及海洋等地也能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信。在實(shí)際應(yīng)用中,林區(qū)、都市密集區(qū)等很容易阻礙衛(wèi)星信號(hào)的發(fā)射和傳輸,這也是現(xiàn)階段我國(guó)難以完全發(fā)揮衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)作用的主要原因[2]。

2無(wú)線自組網(wǎng)系統(tǒng)

無(wú)線自組網(wǎng)系統(tǒng)以無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),是一種由多個(gè)可移動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成的臨時(shí)性多跳自治系統(tǒng)。傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是以路由器為預(yù)設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施,需要搭建移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)才能滿足網(wǎng)絡(luò)通信的需求,且路由器位置不能隨時(shí)移動(dòng)。無(wú)線自組網(wǎng)系統(tǒng)能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都看作一個(gè)路由器,在提高網(wǎng)絡(luò)通信效率的同時(shí),也能有效避免外界干擾因素的影響[3-4]。Adhoc和Mesh網(wǎng)絡(luò)是無(wú)線自組網(wǎng)以不同的技術(shù)原理應(yīng)用在不同場(chǎng)景中的兩種類型,根據(jù)無(wú)線自組網(wǎng)的數(shù)據(jù)帶寬應(yīng)用需求,可以將其劃分為窄帶和寬帶兩種自組網(wǎng)系統(tǒng)。(1)窄帶無(wú)線自組網(wǎng)數(shù)據(jù)帶寬大多在幾百M(fèi)bit/s范圍內(nèi)。(2)寬帶是我國(guó)現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用的無(wú)線自組網(wǎng)方式,其數(shù)據(jù)帶寬范圍為1Mbit/s到幾十Mbit/s。寬帶無(wú)線自組網(wǎng)系統(tǒng)以Mesh網(wǎng)絡(luò)為主要網(wǎng)絡(luò),可以劃分為COFDMIPMesh,WiFiMesh兩種系統(tǒng)。其中,COFDMIPMesh系統(tǒng)具有快速自組織、體積小等特點(diǎn),在戰(zhàn)術(shù)類無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)中有更加明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

3無(wú)線自組網(wǎng)與衛(wèi)星移動(dòng)通信的融合應(yīng)用

衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)難以對(duì)阻礙衛(wèi)星信號(hào)傳輸?shù)牡貐^(qū)提供通信服務(wù),在深入研究解決措施的過(guò)程中,人們發(fā)現(xiàn)無(wú)線自組網(wǎng)與衛(wèi)星移動(dòng)通信之間的共同點(diǎn),并將無(wú)線自組網(wǎng)與衛(wèi)星移動(dòng)通信嘗試融合,取得的一系列成果為兩種系統(tǒng)的融合應(yīng)用提供了一定的思路,并取得了一定的實(shí)踐成果,具體包括以下幾個(gè)方面。

3.1終端設(shè)備層面單通道雙模的應(yīng)用

無(wú)線自組網(wǎng)與衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)都是通過(guò)終端設(shè)備為用戶提供通信服務(wù)的,在無(wú)線自組網(wǎng)與衛(wèi)星移動(dòng)通信的融合過(guò)程中,必須考慮終端設(shè)備的使用情況。在兩種系統(tǒng)融合應(yīng)用之后,終端設(shè)備的作用主要通過(guò)雙通道雙待以及單通道雙模兩種類型來(lái)發(fā)揮,終端設(shè)備層融合應(yīng)用體系如圖1所示。實(shí)踐發(fā)現(xiàn),單通道雙模類型在數(shù)字化單兵以及無(wú)人化平臺(tái)的應(yīng)用中效果更加明顯。3.1.1數(shù)字化單兵無(wú)線通信發(fā)揮傳遞信息與命令的重要功能。信息化和數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展使得各行各業(yè)都在朝著信息化的方向發(fā)展,單兵在信息化場(chǎng)景下執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中,需要依靠數(shù)字化設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)攻擊、防護(hù)、觀察、通信等任務(wù)。COFDMIPMesh系統(tǒng)作為無(wú)線自組網(wǎng)系統(tǒng)中體積較小、便于攜帶的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)單兵在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中的通信需求。這種無(wú)線自組網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用的COFDM技術(shù)能夠保證攜帶該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的單兵在乘坐350km/h以上的車輛時(shí)也能實(shí)現(xiàn)雙向通信。將衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)與COFDMIPMesh系統(tǒng)融合,能通過(guò)衛(wèi)星信號(hào)的傳輸及時(shí)掌握單兵情況,為任務(wù)指揮以及不同單兵之間的協(xié)同通信提供更加便利的條件。圖2無(wú)人化平臺(tái)3.1.2無(wú)人化平臺(tái)無(wú)人化平臺(tái)以無(wú)人機(jī)、無(wú)人車等自動(dòng)操控平臺(tái)為主,主要以遠(yuǎn)程操控和自主智能實(shí)現(xiàn)平臺(tái)自控。無(wú)線自組網(wǎng)與傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)最大的區(qū)別就在于其能實(shí)現(xiàn)自控,遠(yuǎn)程操控的無(wú)人化平臺(tái)主要依據(jù)通信數(shù)據(jù)的傳輸功能。在應(yīng)用無(wú)線自組網(wǎng)系統(tǒng)之前,無(wú)人化平臺(tái)的遠(yuǎn)程操控存在一定的距離限制,且容易受到輸出功率的影響,因而對(duì)體積及功耗有著非常嚴(yán)格的要求;應(yīng)用無(wú)線自組網(wǎng)系統(tǒng)能通過(guò)COFDMIPMesh系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供的IP接口、串口、應(yīng)用數(shù)據(jù)等實(shí)現(xiàn)與3G,4G,5G等網(wǎng)絡(luò)的連接,形成不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕愋?并通過(guò)無(wú)人化平臺(tái)發(fā)射的信號(hào)滿足多個(gè)無(wú)人化平臺(tái)的操控需求。無(wú)人化平臺(tái)將衛(wèi)星通信系統(tǒng)與無(wú)線自組網(wǎng)融合,如圖2所示。借助衛(wèi)星移動(dòng)信號(hào)的傳輸,實(shí)現(xiàn)在各種環(huán)境和地形條件下的數(shù)據(jù)信息采集以及高效傳輸?shù)裙δ?搭載設(shè)備包括檢測(cè)設(shè)備、傾斜相機(jī)、高清相機(jī)等,不僅能加強(qiáng)對(duì)無(wú)人化平臺(tái)的指揮和控制,還能滿足地質(zhì)工程等特殊行業(yè)的勘探和偵查工作需求,其數(shù)據(jù)成果包含監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、傾斜模型、4D產(chǎn)品等,可以為相關(guān)工作提供更加科學(xué)、可靠的數(shù)據(jù)信息支撐,也為我國(guó)衛(wèi)星通信事業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)融合的相關(guān)思路。

3.2智慧應(yīng)用平臺(tái)

無(wú)線自組網(wǎng)系統(tǒng)與衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的融合,最主要的就是通過(guò)搭建移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)形成高效、高質(zhì)量的移動(dòng)通信系統(tǒng),基于其搭建的智慧應(yīng)用平臺(tái)能夠在海洋和林業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。3.2.1智慧海洋平臺(tái)無(wú)線自組網(wǎng)與衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的融合,可以促進(jìn)智慧海洋工程建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),主要采用對(duì)海洋具有動(dòng)態(tài)監(jiān)控功能的綜合服務(wù)平臺(tái)。其中,寬帶自組網(wǎng)系統(tǒng)中的WiFiMesh系統(tǒng)在海洋通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建上發(fā)揮重要作用,該系統(tǒng)可以將整個(gè)海洋范圍進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋,通過(guò)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)收集、探測(cè)海洋每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信息,再經(jīng)由衛(wèi)星信號(hào)輸送給用戶。這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中不僅能滿足多種海洋探測(cè)需求,還能通過(guò)高效的海洋數(shù)據(jù)信息傳輸功能促進(jìn)我國(guó)海上經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。3.2.2智慧林業(yè)平臺(tái)對(duì)于林業(yè)林區(qū)的業(yè)務(wù),森林管理和防火是兩項(xiàng)重點(diǎn)工作內(nèi)容。由于林區(qū)樹(shù)木會(huì)阻擋衛(wèi)星信號(hào)的傳輸,在應(yīng)用無(wú)線自組網(wǎng)系統(tǒng)之前,通常采用ATC以及衛(wèi)星/雙模終端實(shí)現(xiàn)林區(qū)管理。在林業(yè)林區(qū)設(shè)置多個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),能夠有效解決衛(wèi)星通信系統(tǒng)難以對(duì)林區(qū)進(jìn)行衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋的問(wèn)題。無(wú)線自組網(wǎng)與衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的融合,以實(shí)時(shí)多樣化林區(qū)監(jiān)測(cè)、林區(qū)巡邏監(jiān)控指揮以及防火應(yīng)急救援指揮功能的實(shí)現(xiàn)最明顯。在對(duì)林區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和巡邏的過(guò)程中,移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用不僅能有效保證林業(yè)林區(qū)管理工作的順利開(kāi)展,還能有效降低林區(qū)火災(zāi)等意外事故的發(fā)生率。智慧應(yīng)用平臺(tái)的應(yīng)用,不僅能夠充分發(fā)揮衛(wèi)星移動(dòng)通信與無(wú)線自組網(wǎng)的融合優(yōu)勢(shì),還能夠有效促進(jìn)我國(guó)基礎(chǔ)行業(yè)和領(lǐng)域的發(fā)展。現(xiàn)階段,智慧應(yīng)用平臺(tái)逐漸在我國(guó)的海洋和森林領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。將衛(wèi)星移動(dòng)與無(wú)線自組網(wǎng)進(jìn)行結(jié)合,有效彌補(bǔ)了現(xiàn)階段衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)用中存在的缺陷,是促進(jìn)我國(guó)衛(wèi)星事業(yè)以及移動(dòng)通信事業(yè)發(fā)展的重要途徑。在系統(tǒng)安全方面,智慧林業(yè)平臺(tái)采用安保技術(shù),基于國(guó)密安全芯片和國(guó)密加密算法的硬件認(rèn)證及數(shù)據(jù)加密,建立起“端+管”一體化安全體系。特別是針對(duì)數(shù)據(jù)安全保障,采用數(shù)據(jù)自毀措施,密碼輸入錯(cuò)誤超過(guò)指定次數(shù),移動(dòng)智能終端存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)自動(dòng)銷毀;同時(shí),利用唯一標(biāo)識(shí),實(shí)現(xiàn)移動(dòng)智能終端—數(shù)據(jù)—用戶三者之間的綁定。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述,無(wú)線自組網(wǎng)與衛(wèi)星移動(dòng)通信的融合具有多方優(yōu)勢(shì),不僅有效彌補(bǔ)了我國(guó)目前衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)用中存在的缺陷,還能為衛(wèi)星移動(dòng)通信技術(shù)的升級(jí)和改造提供一定的參考。在未來(lái)的衛(wèi)星移動(dòng)通信事業(yè)發(fā)展過(guò)程中,無(wú)線自組網(wǎng)與衛(wèi)星移動(dòng)通信的融合是主要的發(fā)展趨勢(shì)和方向,將會(huì)推動(dòng)我國(guó)各行各業(yè)的信息化發(fā)展。

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作者：王俊峰 吳翔洲 杜吉慶 單位：南京熊貓漢達(dá)科技有限公司