空天地一体化技术在应急通信领域的应用——运营商快速恢复宏站的创新与实践

引言

随着我国移动通信用户的快速增长和通信需求的不断增加，移动通信基站的部署数量也在迅速增长。移动通信基站作为通信网络的重要组成部分，承担着提供通信服务和覆盖范围的关键任务。然而，随着基站数量的增加，一些问题也随之而来。

一方面，基站的快速增长给通信运营商带来了巨大的投资和维护压力。运营商需要为每个基站提供稳定的回传链路，以确保通信质量和服务可靠性。然而，针对偏远地区或灾害区域的基站，由于网络覆盖不完善或因灾情中断，导致基站无法正常通信，给运营商和用户造成了困扰。

另一方面，随着自然灾害的频发和危害的增加，基站退服的情况也越来越严重。地震、洪水、台风等自然灾害往往导致基站设备损毁、传输和电力中断。在灾害情况下，通信是救援和应急救灾的关键手段，基站退服将严重影响抢险、救援和重建工作的开展。

针对以上问题，高通量卫星为解决灾害情况下的传输中断提供了一种创新的解决方案。高通量卫星系统具备高速、大容量的通信能力，可实现广域覆盖并提供高质量的通信服务。

在本文中，我们将探讨利用中星26号高通量卫星为现网4/5G基站提供高质量回传链路的方案。通过分析需求和现有方案的优劣，结合中星26号高通量卫星的特点和能力，提出基于专线和互联网两种方式连接基站的方案，并提供优化方案和运营支撑平台，满足基站快速增长和灾害情况下的通信需求。

需求分析

宏基站是覆盖较大范围的移动通信基站，通常连接到核心网的光纤传输网络中。它们以边缘网关控制器（BGW）作为接入点，通过传输协议（如IP/MPLS）将数据传输到核心网。宏基站通过有线传输方式连接核心网，具有可靠性高、安全性强的优点，但在一些偏远地区或灾害情况下可能缺乏传输线路的覆盖。

皮基站是覆盖较小范围的移动通信基站，通常通过互联网连接到核心网。它们以核心网网关（GW）作为接入点，通过互联网协议将数据传输到核心网。皮基站通过互联网连接，具有部署灵活、成本较低的优点，但在传输延迟高、网络稳定性差的情况下，可能会影响通信质量和可靠性。

互联网连接基站具有成本低、部署灵活的优点。它可以利用现有的互联网接入设施，减少新建专线所需的投资和时间。然而，互联网的可靠性和安全性相对较低，网络拥塞或故障可能会导致通信故障或延迟。此外，在偏远地区或灾害情况下，互联网的覆盖可能存在问题，无法提供稳定的通信服务。

专线连接基站具有稳定性高、安全性强的优点。通过专用线路或虚拟专网，可以提供稳定、可靠的通信链路。专线连接通常由运营商或网络服务提供商提供，并且可根据需求进行扩展和管理。然而，专线连接需要较高的成本投入和时间，且在偏远地区部署和维护专线可能更加困难。

3、应急通信车和超级基站的需求和问题分析

灾害情况下，应急通信车和超级基站是提供临时通信支持的重要手段。应急通信车是可以快速部署的移动通信车辆，内部配备有基站设备和通信设备，可以提供临时的移动通信覆盖。超级基站是具备更大容量和更高性能的基站设备，能够在灾害情况下快速恢复通信服务。

需求确认和问题分析包括以下几个方面：灾害情况下，需要快速部署应急通信车或超级基站，以保障通信服务的恢复和持续性。应急通信车和超级基站需要满足高速、大容量的通信需求，并具备灵活的部署和管理能力。此外，需考虑供电问题，以保证设备的正常运行和通信服务的连续性。同时，需要解决在灾害区域中部署和维护通信设备的困难，以及应急通信车和超级基站的协调与调度问题。

综上所述，通过分析宏基站和皮基站的接入方式、互联网与专线的优缺点，以及对应急通信车和超级基站的需求和问题进行确认和分析，可以为高通量卫星提供现网4/5G基站的回传链路提供具体的需求和优化方案。

技术方案

本文提出了基于专线和互联网两种方式的连接基站方案，并通过优化方案解决互联网方式下的通信质量和安全性问题。同时，对基站频率冲突和跨省使用问题进行了讨论。

1.基于专线连接的方案

基于专线连接基站的方案，通过建立专用线路或虚拟专网，提供稳定、可靠的回传链路。这种方案可以借助运营商或网络服务提供商的专线服务来实现。优点包括稳定性高、安全性强，适用于对可靠性和延迟敏感的应用场景。但同时需要考虑成本和部署的复杂性。

图1专线方案组网图

基于专线连接的方案，特别适用于对可靠性和延迟敏感的应用场景。

1）优势

稳定性高：专线连接提供可靠的回传链路，减少了通信中断和数据丢失的风险，保证了基站的稳定运行。

安全性强：专线连接通常通过私有网络或虚拟专网实现，与公共互联网隔离，提供更高的安全性和数据保护。

适应可靠性要求高的应用：对于一些对通信可靠性和低延迟要求较高的应用场景，如金融交易、紧急指挥等，专线连接可以提供稳定、实时的数据传输。

2）需要考虑的因素

成本：建立和维护专线连接通常涉及一定的成本，包括线路租赁、设备和维护费用等。这些成本需要在方案选择和商业模型中进行权衡。

部署复杂性：与卫星通信相比，专线连接的部署可能更为复杂，需要考虑线缆铺设、设备配置和网络优化等因素。因此，需要良好的规划和管理，以确保顺利的部署和运行。

综上所述，基于专线连接的方案是一种可靠、稳定的回传链路选择，适用于对可靠性和延迟要求较高的应用场景。然而，需要权衡成本和复杂性，并根据具体需求进行方案选择。

2.基于互联网连接的方案

基于互联网连接基站的方案，通过利用现有的互联网接入设施，实现灵活、快速的部署。然而，互联网的可靠性和安全性可能存在问题，可能会导致通信故障或延迟。为解决这些问题，本文提出了两种优化方案：

1）基于SDWAN技术的优化方案

SDWAN（软定义广域网）技术可以通过智能路径选择、负载均衡和链路优化等功能，提供更稳定的通信链路。通过使用SDWAN控制器，对互联网连接的流量进行智能管理和优化，以提升通信质量和稳定性。

2）基于关口站的IPSEC优化方案

IPSEC（Internet Protocol Security）是一种用于保护互联网通信的安全协议。通过在关口站部署IPSEC功能，可以对互联网连接的数据进行加密和认证，提高通信的安全性。

图2 IPSEC方案组网图

3.基站频率冲突问题和跨省使用问题

基站频率冲突是指不同运营商之间或同一运营商不同基站之间的通信频率冲突问题。为避免频率冲突，需要进行频率规划和资源分配，并与相关部门进行协调。在跨省使用方面，需要解决不同地区之间的license权限、运营商合作和互联互通问题，确保基站能够在不同省份间无缝切换和运行。

综上所述，本文提出了基于专线和互联网两种方式的连接基站的方案，并针对互联网方式提供了基于SDWAN技术和基于关口站的IPSEC优化方案。同时，讨论了基站频率冲突问题和跨省使用问题的解决方法。这些方案和讨论将有助于提高现网4/5G基站的回传链路质量和可靠性，推动我国移动通信网络的发展。

二、通信速率

中星26号是目前国内接入容量最大的一颗通信卫星，于2023年2月23日发射成功，单星容量超过100Gbps，可支持百万终端通信。

中星26号高通量卫星作为一颗高容量、高速率的卫星，具备提供高质量通信服务的能力。但是，具体的通信速率会受到多种因素的影响，包括地理位置、天气条件、网络拥塞程度等。因此，在不同地区和情况下，中星26号高通量卫星的预期通信速率可能会有差异。

一般来说，中星26号高通量卫星可以提供高速的下行速率，实现大规模数据的传输。预期的通信速率可能在几百Mbps到几Gbps之间。而上行速率通常会比下行速率低，具体速率也会根据实际情况而有所变化。

需要注意的是，除了通信速率，延迟也是衡量卫星通信性能的重要指标。中星26号高通量卫星在通信中可能会存在一定的延迟，这是由于信号需要经过卫星的传输和处理过程。在一些对实时性要求较高的应用场景，特别是交互式应用（如在线游戏、语音通话等），延迟可能会对用户体验产生一定的影响。

总而言之，中星26号高通量卫星作为一颗高容量、高速率的卫星，预期能够提供高质量的通信服务。具体的通信速率会受到多种因素的影响，在不同地区和情况下会有差异。因此，在具体应用中，建议进一步了解具体通信速率及性能指标，以满足实际需求。根据相关资料和预期，中星26号高通量卫星可提供的预期通信速率如下（注意：以下数据仅供参考，具体速率可能受多种因素影响）：

下行通信速率：最大可达到每秒450Mbps的速率。

上行通信速率：最大可达到每秒200Mbps的速率。

这些速率将能够支持高质量的语音通话、视频流媒体、数据传输等应用场景，并满足用户对快速、可靠通信的需求。

应用案例

2023年8月，北京历史级“杜苏芮”特大暴雨抗洪抢险的通信保障中，北京联通联合中国卫通，在房山区最偏远的地区蒲洼乡成功开通L900基站。这是业内率先实现以超百G容量的高通量卫星-中星26号，在本次抢险救灾中完成应用，开通现网孤岛基站。开通1分钟后同时接入移动网络终端达80个，用户端上下行速率可达4M/20Mbps，大大改善了卫星链路开通基站的用户体验。

利用卫星链路开通移动网络基站，在以往也曾有过多次应用，但此次在房山地区的应用场景仍有多项突破和亮点：一是卫星基站带宽相比以往有较大突破，北京地区最大配置带宽可达200M，远超上一代高通量卫星，如中星16号、亚太6D等，实测用户接入能力相比以往场景提升5倍以上；二是首次实现了为运营商的现网宏站作为中继链路；三是附属设备均为国产，配置上相关参数需要摸索试错；四是开通地点房山区蒲洼乡属于受灾严重地区，光缆抢通仍需时日，应急抢险团队克服多重困难，抢通现网孤岛900M基站，实现大范围覆盖，有效解决受灾村民的通信难题。

图3蒲洼乡高通量卫星中继开通L900基站

本次实际应用充分发挥了中星26号高通量卫星与地面移动网络在抗洪抢险、重要通信保障中的作用，并展示了卫星链路开通移动网络基站的技术突破和应用实践，为类似场景的通信保障提供了有益经验和参考。

在随后的黑龙江五常抗洪通信保障中，高通量卫星便携站使用专线模式开通五常沙河子镇三人班村L900宏站，周边失联多日的村民和外界取得了联系。

表1三人班村卫星L900宏站8月11日业务统计数据

2023年8月11日0点至17点，共计产生流量33.19GB，话务量17.68爱尔兰，累计通话695次，接通率98.72%，掉话率0.73%，小区下用户平均下行速率12.95Mbps，上行速率1.1Mbps，满足用户基本上网需求；用户主要集中在距离基站1~3km左右范围。

结论

本文介绍了利用中星26号高通量卫星开通现网4/5G基站的方案和优势，并展望了未来的发展和应用前景。

通过将现网4/5G基站与中星26号高通量卫星结合，可以实现以下方面的优势：

高速通信：中星26号高通量卫星提供高速、高容量的通信能力，能够满足现网4/5G基站对大带宽和低延迟的需求。这使得基站可以承载更多的用户和数据流量，提供更快速、更稳定的通信服务。

广覆盖能力：中星26号高通量卫星覆盖范围广，可以提供广域的通信覆盖，弥补传统有线网络无法覆盖的地区。这对于偏远地区、乡村地区和灾难恢复等特殊场景的通信需求非常重要。

快速部署：利用中星26号高通量卫星进行通信，不依赖于传统的有线网络基础设施，避免了线路敷设和更多的物理设备安装，降低了基站建设和部署的时间和成本。

展望未来，利用中星26号高通量卫星开通现网4/5G基站将带来更多的创新和应用前景：

IoT连接：随着物联网的快速发展，对大规模的低功耗、低延迟的连接需求越来越大。中星26号高通量卫星提供了广覆盖、高速通信的优势，可以支持物联网设备的连接和数据传输，推动物联网技术的发展。

5G增强移动宽带：中星26号高通量卫星的高速通信能力和广覆盖能力，可以为5G移动宽带的发展提供支持。基站利用卫星链路传输5G信号，将加速5G网络在偏远地区和乡村地区的普及和应用。

灾难恢复与紧急通信：中星26号高通量卫星的快速部署和灵活性使其成为灾难恢复和紧急通信的重要工具。在自然灾害或紧急情况下，基站利用卫星链路可以快速搭建通信网络，保障紧急救援和通信需求。

总之，利用中星26号高通量卫星开通现网4/5G基站具有巨大的潜力和优势。这一方案将推动通信技术的发展，提供更广泛、更快速的通信服务，助力社会信息化进程。未来，随着卫星通信技术的不断创新和发展，相信将有更多的应用场景和机会出现，为人们的生活和工作带来更多的便利和可能性。

展望未来，随着卫星通信技术的不断创新和发展，我们有理由相信，在利用高通量卫星为基站提供回传链路的基础上，移动通信基站将能够提供更快速、更稳定的通信服务，并在物联网、5G增强移动宽带、灾难恢复等方面发挥更大的作用。