引言

近年来地震频发,地震应急救援工作显得尤为重要,而地震现场应急通信是确保大震灾害后救援行动有效开展的前提。地震应急卫星通信网是中国地震局“十五”项目建设期间建立的一套专用地震应急卫星网络。该网络覆盖全国范围的地震行业应急通信网络,为地震灾害应急救援提供了强有力的通信网络支撑。

在应急卫星通信中,通信链路的好坏直接影响到应急工作的效果,而远端小站的稳定运行是确保通信链路畅通的重要因素之一。因此,远端卫星小站设备故障的快速诊断与处理十分重要。本文就远端小站故障诊断与处理方法及技术思路进行了探讨,以应对远端小站故障的快速处理,缩短故障中断时间,保障应急通信的畅通(任镇等,2004)。

1 系统介绍

应急卫星通信网由1个中心站、19个省级固定站、21个移动站(包括5个车载站、16个便携站)组成,网络结构为星状网和网状网相结合。日常情况下,只有19个固定站和中心站在网内运行。进入地震应急状态后,移动站赶赴地震现场并入网工作,可与中心站、相关省级固定站及移动站进行网状网通信。

在地震应急期间,应急卫星通信网为国家抗震救灾指挥部、省级抗震救灾指挥部、地震现场抗震救灾指挥部之间提供通信速率不低于2Mbps的卫星通道,保证国家抗震救灾指挥部、发生地震的省级抗震救灾指挥部、地震现场的抗震救灾指挥部之间的应急通信业务的畅通。应急卫星通信网各类站点卫星设备配置见表1。卫星设备图及设备连接图见图1和图2。

1.1 站点配置
表1 站点配置 Table 1 Configuration of communication station

Skywan IDU 5000

Skywan IDU 2500
图 1 卫星设备图 Fig. 1Satellite equipment
图 2 设备连接图 Fig. 2Interface chart of equipment
1.2 网络运行模式

地震应急卫星通信网络有两种工作模式:日常模式和应急模式。

在日常模式下,只有中心站和19个省级固定站在网内运行,所有移动站处于关机状态,使用较少的带宽便可维持全网的基本运行。移动站在该模式下也可以加入网络,但仅用于测试及低速率的业务传输。

在应急模式下,处于地震应急状态的固定站和移动站将使用较大的带宽,为各级地震应急指挥部提供实时音视频、会议电视、电话、数据等各种业务,其它未处于应急状态的站点在日常模式下工作。

2 远端小站故障分析和处理方法

在常规的地震应急演练和实际地震现场应急工作中,部分远端小站出现不能入网或入网后无法正常通信等现象,下面介绍一些常见的故障及故障处理方法。

2.1 设备状态

在小站无法正常入网的情况下,首先可通过检查小站设备的状态指示灯来排查故障。

在IDU前面板上有2个LED状态指示灯,分别是Operation(运行)灯和Diagnostics(诊断)灯。FPS(电源模块)上有2个状态指示灯,分别是FPS Status电源模块指示灯和RFT Status功放指示灯(常江,2009)。根据设备状态指示灯的显示,在系统运行过程中可能发生的故障快速诊断方法如下。

(1)故障一:IDU前面板诊断灯为绿色闪烁时,Telnet到IDU查看esToNoRef/db/10的数值,如该数值为“0”,则表明小站没有接收到主站的信号,可按以下步骤进行故障排除:

①检查FPS工作是否正常,如果FPS上的两个指示灯都是常绿状态,表明FPS工作正常;如果FPS两个指示灯不是常绿状态,表明FPS存在故障。

②检查设备接收线缆连接情况,查看IDU和ODU之间、ODU和LNB之间的连线是否松动,如果连线接头没有松动,可以将两根连线互换位置;如此时状态仍然没有改变,则需调整天线,检查天线对星情况。

在线缆连接和对星都正常的情况下,esToNoRef/db/10的数值应该大于92,此时表明站点接收主站信号正常。

(2)故障二:IDU前面板Diagnostics灯绿色常亮,Operation灯红灯闪烁时,Telnet到IDU查看esToNoOwn/db/10的值,如该值为“0”或小于92,则表明小站接收到主站的信号,但没有发射出信号或发射出的信号很小,信道误码率很高,可按照以下步骤进行故障排除:

①Telent到IDU查看RTT值是否正确(RTT值可通过将站点当地经纬度输入lineupmanager软件计算得出),如果是RTT值错误导致IDU没有发射信号,则需要修改RTT值。

②检查功放的状态信息,如无法读取到状态信息则表明功放故障。

③调整天线位置,检查天线对星情况,检查接收发射电缆接头是否有松动的情况,esToNoRef/db/10的数值应大于92。

④若进行了上述检查和调整过程后,esToNoOwn/db/10的数值仍然低于92,可尝试通过降低中频发射衰减,从而提高信号强度。

(3)故障三:IDU开机后前面板Diagnostics黄灯常亮,Operation灯不亮,此时需重启IDU,如诊断灯仍维持黄灯常亮超过2分钟,表明设备进入到诊断状态,设备的某些参数配置不合理,需要重新配置参数,并上传配置文件。

(4)故障四:IDU开机后前面板Diagnostics红灯常亮,Operation灯不亮,此时需重启IDU,如仍维持红灯常亮超过2分钟,表明设备损坏。

2.2 链路层故障
2.2.1 卫星链路原因

除了以上几种情况会造成小站IDU状态灯异常之外,卫星链路不通畅也会造成这种现象的发生(常江,2009)。在排除以上可能的故障原因后,如果设备状态灯仍为异常,则需要查看该小站(主要针对移动小站来说)所处位置卫星转发器的信号值(G/T和EIRP),并通过链路计算结果来比对现有设备是否满足当地通信条件。亚洲四号卫星Ku波段转发器EIRP覆盖图及G/T覆盖图详见图3和图4。

图 3 亚洲四号卫星Ku波段转发器EIRP覆盖图 Fig. 3Coverage of EIPR of Asiasat-4 Ku-band transponder
图 4 亚洲四号卫星Ku波段转发器G/T覆盖图 Fig. 4Coverage of G/T of Asiasat-4 Ku-band transponder

以青海便携卫星站为例。青海便携站到达玉树地震现场后,在确认便携站与青海应急卫星固定站的通信参数配置正确、设备无硬件故障的情况下,发现无法建立正常的卫星通信链路。此时根据亚洲卫星公司反馈的信号覆盖结果,查明移动站所在位置的卫星信号非常弱。在系统日常模式中采用的应急通信信道配置方案,不适合该地区进行卫星通信。为确保在该地区能正常进行应急卫星通信,需重新进行卫星链路设计。

根据卫星链路计算结果得知,卫星转发器性能是决定当地通信是否通畅的重要因素,当现有的卫星通信设备无法满足正常的卫星通信条件的情况下,应根据链路计算结果选择合适的设备以保证通信。

2.2.2 路由层原因

正常情况下,两个或多个小站入网后,可以通过卫星链路进行互联互通,且小站与小站之间都是通过动态路由的方式进行通信(牟春燕,2003;张宏科,2000)。但在系统运行过程中发现,部分小站入网后无法与其他小站正常通信,或是小站入网后等待很长时间才能建立通信链路,这类现象都是由于系统采用动态路由的通信方式所造成的。

举例来说,广东局移动站与广东局固定站进行通信,正常情况下应该通过广东局移动站,经过卫星链路,直接传输给广东局固定站,但由于动态路由等问题,导致路由变为从广东局移动站到江苏局固定站,再从江苏局固定站通过地面线路到达广东局固定站,如图5所示。

图 5 路由示意图 Fig. 5Sketch map of routing

根据以上分析,将所需通信的站点之间配置静态路由来解决此类问题。即将每个省的固定站和移动站以及中心站之间加静态路由即可。若地震现场的移动站需要跟其他省局固定站或移动站通信,可临时增加所需的静态路由,以满足业务需求。

3 结论

本文所讨论的远端小站故障快速诊断与处理思路,是在长期工作中总结出的经验方法,具有较高的故障诊断成功率,可以在一定程度上提高故障处理的工作实效,对远端小站技术人员的运行维护工作具有一定的参考价值。当然,具体的故障处理方法还需根据实际情况加以解决。

参考文献
[1]常江,2009.卫星通信网络设计与链路计算 亚洲卫星通信工程师资格认证培训教程.[本文引用:2次]
[2]牟春燕,2003.OSPF路由协议及其实现算法 杭州电子工业学院学报,23(1):80—84.[本文引用:1次]
[3]任镇,吴耘,2004.地震卫星通信网远端小站的故障诊断与处理 地震地磁观测与研究,25(2):33—38.[本文引用:1次]
[4]张宏科,2000.IP路由原理与技术 北京:清华大学出版社.[本文引用:1次]