新型卫星通信网建设:集装箱组合模式 低投入快速建站

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        编者按：卫星通信作为一种重要的通信方式，在数字技术的推动下，得到了迅速发展。从20世纪90年代中后期开始，由于卫星通信技术的发展，再加上卫星通信本身所具有的广播式传送及接入方式灵活等特点，使它在因特网、宽带多媒体通信和卫星电视广播等方面得到了迅速发展。随着用户数量的不断增加，卫星通信技术将在解决农村及边远地区通信和扩大因特网覆盖区等方面继续发挥作用，这同时也说明，卫星通信的发展仍极具潜力。

        根据掌握的卫星通信技术结合现实使用优势，张江林和林星山共同组建上海保灵卫星通信科技有限公司，借助所掌握的专业卫星通信知识，历经多年开发了一套更加实用有效的卫星通信系统。该系统由支撑装置、卫星通信地面站组成，既方便运输又可快速拆卸组装，适合地理状况恶劣或者后勤供给不便的山区快速建站，尤其是经济欠发达国家和地区使用。为了保证整个系统有序运行，张江林还设计了与之匹配的光伏离网发电系统，有效避免空调制冷导致逆变器产生的损耗，从而保证系统的稳定性。
        全新设计实现技术优势
        据张江林介绍，卫星通信的技术优势主要表现在以下几个方面：覆盖范围广，不受地理条件限制，信号能够传递到自然条件恶劣、地理环境复杂的边远山区和其他高原地区，基本不存在信号盲点；针对在边疆、海岛、无电区建站非常困难的情况，新的设计方法采用特种非标集装箱作为卫星通信地面站的主体结构，这种模式是用现代工业化大规模生产的方式，用高质量、规格统一的特种非标集装箱，解决困扰多年在偏僻地区建站的难题，使卫星通信地面站的建设实现了安全、快速、模块化；这种新的快速建站的方法建设费用低，随着卫星通信广播终端设备价格不断降低，建设成本大幅下降，相比其他通信手段在边远地区的建设成本更低；卫星通信广播中间环节少，网络结构简单，运行维修成本也大大低于其他通信手段；抗灾能力强，卫星通信在抗击自然灾害等突发事件中的通信保障更为可靠迅速；业务种类多，卫星固定通信(VSAT)系统终端综合接入能力比较强，既能通话又能提供数据、视频等基于互联网的信息服务，而且还能做中继传输。
        在张江林设计的卫星通信系统中，卫星通信地面站由卫星天线和设置在集装箱内的其余地面站设备组装而成，这也是整个系统有别于其他卫星通信设施的根本所在。常见的建站方式不适合地理条件复杂的地区，再加上支援其他国家建设中本身存在的问题，往往导致工期延长，影响投入使用。为解决这个问题，张江林和林星山考虑采用带隔温层的集装箱做卫星通信地面站，在国内将地面站内的所有设备安装调试好，运到现场后只需吊装、调试运行即可。
细节处理确保系统稳定运行
        卫星通信地面站由电源间、控制间、通信间、网络间、生活间组成。电源间采用高效能的锂电池作为储能系统，并通过开关元件和软件的自动控制，实现储能系统的智能管理；电源间配有温度传感器、烟雾传感器和气体消防系统，实现电源间的监控和保护；控制间配有控制台、照明分系统、空冷分系统；通信间单排7个通讯位，每个通讯位有一部可视电话；网络间用来实现站内局域网设置；生活间供工作人员日常生活起居使用。此外，整个系统采用云计算技术，卫星通信网的监控、管理和安全问题可以通过软件操作完成，大大提高了系统的可靠性和灵活性，同时降低建设和运行成本，更适合经济欠发达地区使用。
        为保证卫星通信系统正常运行，张江林选用1千瓦级风力发电机和太阳能光伏发电装置联合发电，实现资源互补保证持续供电。其中，光伏离网发电系统包括：光伏方阵和连接于光伏方阵的充放电控制器，充放电控制器则由两组蓄电池构成。蓄电池释放的直流电经过逆变器转化成额定电压的交流电供给计算机和电气设备使用。电力系统采取分类和分级的供电方式、分区域的温度控制方式，实现电池长久高效运行，并在风、光互补发电系统供电不足时，立即启动辅助的柴油机发电补充能量。
        除此之外，该通信系统借助云计算技术实现卫星通信网的高效运行。当某个地面站的流量剧增通信面临瘫痪时，网络的监控机制可自动分散流量至暂时空闲的地面站，待高峰过后再传输给原接受地面站。而这一过程中，由于地面站都安装了超高速存储器，因而也不会出现信息丢失的问题，从而实现传输的有效性。
        显示系统搭建时，积木式结构建设主站、中心站和小站三级卫星通信地面站和数据处理中心，通信能力和处理能力不再依赖单个卫星地面站，而是通过大量分布在全国各地的大型数据中心处理完成各项传输任务。构建卫星通信地面站的收发单元、网络和数据中心时可采用标准和廉价的硬件，大大降低建设和运行成本。
        建成的卫星通信系统具备数据双向传输功能，可用来进行各地银行业务结算、企业信息交流、商品调配、物流管理和网络服务；实现语音双向传输，拨打IP电话、点播歌曲等，当卫星通信网络处于广播状态时，可以即时向全国各地发布公告、命令、通知等信息；用于可视电话业务，商务谈判、工作汇报、教学答疑等；召开异地会议，达到身临其境的效果。
        发明人简介：
        张江林，1972年在中国人民解放军空军航空兵部队任机械师，从事高速喷气式战斗机的维护和航空涡轮喷气式发动机的外场参数调试。1978年在重庆市分析仪器研究所任电子技术助理工程师，主要完成SC-1000大型精密气相色谱仪TCD、ECD检测器的研制工作，对高阻小信号微电子线路有较深研究。1988年在上海第五钢铁厂设计院任电气自动化工程师，主要从事炼钢、轧钢高低压配电以及各种工业控制工厂设计，完成工程项目包括：申特型钢厂高低压变电所、五钢废钢厂变电所、五钢动力厂金结变电所建设项目；申特型钢厂430轧机系统、五钢动力厂20吨锅炉房扩建、五钢耐材厂250立方石灰窑建设项目；上海市宝山监狱、宝钢总厂宝江公安分局、宝钢总厂外码头边防站等安防监控系统。
        2002年，张江林任上海天德安全科技有限公司任项目经理，先后完成上海亚化科技工程（台资）和上海名辰模数科技工程（上市公司）的消防水喷淋、二氧化碳气体消防、蛋白质泡沫消防的施工和管理。2003年在上海浩德通讯科技有限公司任强弱电电气工程师，主要完成坐落于南京市的江苏省省电力大厦计算机及通讯自动化机房的设计、施工和管理。2004-2005年在上海工程建设咨询监理有限公司任弱电监理工程师，主要完成交通银行数据处理中心（上海）数据运行中心工程实施阶段全过程的监理工作。现任上海保灵卫星通信科技有限公司副总经理兼总工程师。
        林星山，1949年出生于辽宁省大连市，入伍后因自行设计反坦克火箭炮并用差分法计算了一条弹道，而被选送西安交通大学学习。1979年考入中国科学院力学攻读硕士研究生学位，1982年获硕士学位后被分配到兵器工业部研究所，1984年在北京航空学院攻读博士学位。1993年在北京任北京高新技术产业开发区内星星航天测控公司总经理兼总工程师，从事远程电力控制系统的开发及应用。他所研发的产品在成都电业局、邯郸电业局、蓟县电业局、郾城电业局的调度自动控制系统广泛应用。
        1996年，因出色完成9910工程的任务而受到国务院、中央军委、国防科工委和航天科工集团表彰，荣立二等功。2001年在中国保利通信公司任总工程师，完成了三频道扩频机载电台的样机研制。目前，任上海保灵卫星通信科技有限公司董事长。
    
        专家意见：
        2013年11月15日，中国产学研合作促进会技术转移专家委员会对上海保灵卫星通信科技有限公司的“卫星通信地面站”（专利申请号：201320046811.6）提出咨询评议意见如下：卫星通信地面站采用集装箱式组合，地面站设备预先安装调试，运输到位后快速组装迅速投入应用，可以简捷快速建立卫星通信地面站；因其建站快而便捷，又考虑到采用太阳能或风力发电供给电源，因此适合在边远地区和发展中国家等自然条件较差地区建设卫星地面站。建议项目方针对以下问题进行系统考虑：已安装好设备的大型集装箱需整体运输，而地面站适用于地理位置及其他条件较恶劣的地区，如何保证设备的安全运输，是首要解决的问题；运到目的地后搬运组装所需的大型装吊设备的正常操作如何解决；边远偏僻地区受人口及社会发展水平的限制，建站投入和效益的比例关系至关重要；建议关键技术的可行性及工程方案还需进一步论证，可针对发展中国家的实际情况，制订一对一方案，实现海外拓展。