国外海上应急通信发展现状

发达国家的应急通信手段发展较早，经过多年建设以及实践检验，目前已颇具规模。美国、日本及欧洲的一些国家和地区建立了较为完善的应急通信体系，在突发事件的应对中发挥了突出的作用。下面按海上卫星通信系统、岸潜等近海面应急通信手段、无人机等海上高空应急通信手段，对国外的海上应急通信发展现状作一总结。

国外海上卫星应急通信系统

受环境条件所限，卫星通信仍然是海上信息通信的主要手段，国外的海上通信主要为常态化部署的全球卫星通信系统，主要包括同步通信卫星系统和低轨通信卫星星座。其中，同步通信卫星系统方面以海事卫星应用为主；低轨通信卫星方面则呈现快速竞争发展的特点，全球覆盖、建设性价比较高等特点使其成为未来一段时间内卫星通信发展的主要方向。

1、国际海事卫星通信系统

国际海事卫星（Inmarsat）是全球静止地球轨道移动通信卫星系统，以海事应用为主要目标用户，能为用户提供话音及低速数据服务。最先进的Inmarsat-4系统（图1）由3颗地球同步轨道卫星构成，支持L频段海事移动通信，实现对全球中低纬度地区的完全覆盖，以及面向移动终端492kbit/s的峰值通信速率。

图1 Inmarsat-4系统

2、国外低轨卫星通信系统。国外低轨卫星通信系统以铱星（Iridium）及其二代系统、全球星系统为代表（图2），主要面向传统语音与低速数据业务。铱星二代系统建设时，以成为地面蜂窝通信系统的“补充”手段为目标。目前该系统已经具备海洋或偏远陆地地区的通信能力，可作为地面的互补系统，开展海上应急通信传输。

图2 铱星及其后续、全球星系统

3、国外低轨宽带互联网星座系统建设计划。2014年以后，美国OneWeb 和SpaceX 公司相继宣布，启动建设覆盖全球的低轨卫星系统（图3），打造覆盖全球的太空互联网。该系统主要针对消费者和小型商业客户，主要特点是简单、快速、低成本、高可靠。通过快速建成低成本小卫星星座，可实现满足特定需求的互联网通信，并作为全球地面互联网的备用系统，在海洋、航空、自然灾害和应急工作中发挥作用。

图3 美国OneWeb卫星星座（a）与SpaceX低轨卫星建设计划（b）

国外岸潜等近海面应急通信手段

岸潜等近海面应急通信手段具有灵活机动、可及时有效覆盖应急区域等特点，以下介绍几种国外的近海面通信手段。

1、挪威LTE离岸海洋油井通信服务。该项目由挪威通信服务商Tampnet和华为技术有限公司联合研发，是全球首个将长期演进（LTE）技术与离岸通信结合的网络应用，为客户提供上行1 Mbit/s，下行2 Mbit/s，能够覆盖海上平台周围37 km的海域（图4），解决了钻井平台、油轮与陆地间的语音通信和生产数据回传问题，同时后续可实现视频监控数据的回传以及无线集群业务，为Tampnet在海上能源领域的战略扩张提供了坚实基础，具有很好的示范效应。

图4 挪威LTE离岸海洋油井通信组网示意

2、日本水面灯塔远距离可见光通信。2008年10月，日本可见光通信联盟（VLCC）实现了海上灯塔可见光通信，将信息载于灯塔发出的光，通信距离达2 km，通信速率为1022 bit/s。2009年，日本Outstanding Technology 公司开发出一种可见光通信系统（图5），成功实现了13 km速率为5 kbit/s的模拟语音信号传输。可见光具有不易受干扰的通信特点，在无线电信号受到干扰、设备出现故障等恶劣环境下，可见光通信可为海上视距范围内突发情况提供最低限度的应急通信手段。

图5 远距离可见光通信系统

3、国外水下通信导航网络。国外的水声通信与定位技术起步早。水声通信网络方面，在国外已有近20年的发展历史，开展较早且具有代表性的是美国的Seaweb网络（图6），旨在验证浅海复杂信道下水声通信网络的性能，自1998年首次在马萨诸塞州的布泽德湾进行海洋试验以来，至今已开展了50多次海试。Seaweb在水下移动平台指令传输、水下定位导航、海洋观测网等应用中展示了很好的应用效果和技术先进性。

图6 水下无人潜艇（UUV）节点参与导航定位的Seaweb网络试验

欧洲也开展了试验研究，据2016年12月消息报报道，俄罗斯将在2018年完成水下格洛纳斯（GLONASS）定位系统的建设，该系统由配置卫星通信、超短波电台的声纳浮标及水下无人航行器组成，定位深度最深可达水下8 km，水下航行器收到信息后可进行精确定位。以该系统为基础，可以打造全球性的水下监控信息网络中心系统，为水下油气开采服务。

国外无人机等海上高空应急通信手段

无人机应急通信手段具有应急起飞，可快速抵达服务海区的特点，目前无人机和浮空器的通信系统建设研究是国外的最新研究热点。

1、Facebook临近空间长航时无人机通信系统。Facebook公司从2013年开始推行了Internet.org项目，旨在以激光通信实现无线网络传输，加强偏远地区的网络覆盖，实现全球2/3高速互联网接入的无线覆盖率（图7）。鉴于临近空间长航时无人机具有驻空时间超长的特点，该项目选择临近空间长航时无人机作为中继平台，并开展了宽带接入的研究工作。该项目可实现针对陆地或海洋中偏远地区的互联网接入及通信应用需求。

图7 Internet.org项目

2、Google气球升空基站应用。2013年6月，Google公布了基于气球升空基站的潜鸟项目（Project Loon）研究计划。该项目设计以气球构成通信网络，每个气球携带10 kg的通信设备和仪器、电池、太阳能板等，为所覆盖区域地面用户提供不间断上网服务（图8）。2017年5月，Loon气球为遭遇百年一遇洪水的秘鲁提供了灾后应急通信服务，10月，Loon气球为遭遇飓风灾害的波多黎各提供了灾后应急通信服务。

图8 Google气球通信组网

3、美国全球鹰通信系统。美国全球鹰无人机系统利用高空长航时大型全球鹰无人机，实现全球规模覆盖的情报、侦察与监视任务（图9）。全球鹰无人机可以同时使用超高频波段和X波段的视距链路、超高频波段和Ku波段的卫星通信链路等4种通信链路。为进行图像信息等大容量信息传输，可以使用X波段的视距链路（即通用数据链）与商业用Ku 波段卫星链路，其他链路主要用于无人机的控制。除此之外，无人机上还装有国际海事/移动卫星民航通信终端（L波段），作为无人机控制链路的备份。（本文内容转自《科技导报》2018 年第6期）

图9 “全球鹰”系统通信体系结构