"The Shenzhou 9" Come Back Home and Broadband Escort

　　宽带移动通信成功护航“神九”回家，充分体现了宽带移动通信作为现代国防科技典型代表所具有的发展快、技术新、应用广等特点。

　　Broadband Mobile Communication escort " Shenzhou 9" go home successfully, fully embodies the broadband mobile communications as a typical modern defense science and technology has Characteristics of developing quickly, technology new, application wide etc.

　　文 吴作顺（北京）

　　2012年6月29日，神舟九号飞船在经过13天的太空之旅后顺利返回地面，主着陆场宽带移动通信系统圆满完成神舟飞船返回舱着陆场搜救指挥通信保障任务。当神舟九号飞船飞出黑障区后，在主着陆场待命的指挥直升机和通信直升机群迅速飞向指定空域盘旋待命，机上的宽带移动通信系统启动，视频采集、指挥调度指令、热线电话和延伸电话同时开启。随后，直升机群发现目标，机上的摄像机立刻捕捉到了“神九”返回舱画面，清晰、稳定的图像通过宽带移动通信系统传到了北京飞控中心。返回舱顺利落地后，指挥直升机飞向目标并在附近降落，携带超短波背负台的搜救通信员迅速奔向返回舱，在空中盘旋的通信直升机群也牢牢锁定了返回舱，把不同角度、多方位的航拍画面和数据从内蒙古着陆现场实时传到了北京飞控中心，第一时间提供丰富的飞船返回舱现场信息。此后，到达现场的中央电视台的实时报道也通过宽带移动通信系统传到了北京，传至千家万户。宽带移动通信成功护航“神九”回家，充分体现了宽带移动通信作为现代国防科技典型代表所具有的发展快、技术新、应用广等特点。

　　移动通信技术发展快

　　移动通信可以说从无线电发明之日就相遇而生、相伴发展。1897年，马可尼在陆地和一只拖船之间利用无线电进行了消息传输，成为了移动通信的开端。至今，移动通信已有100多年的历史，技术演进日新月异，更新换代越来越快。

　　1978年，第一代模拟蜂窝网移动通信系统诞生，采用了模拟调制技术和FDMA接入方式，成功去掉了将电话连接到网络的用户线，用户第一次能够在移动的状态下拨打电话。第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统和后来的改进型系统TACS，以及NMT和NTT等。

　　第二代移动通信系统出现在20世纪80年代中期，实现了由模拟到数字通信的跨越，采用了数字调制技术以及TDMA或CDMA接入方式，为移动用户提供了无缝的国际漫游。第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系统、IS-95和欧洲的GSM系统。

　　21世纪之初，第三代移动通信系统横空出世，是第一个真正意义上的宽带移动通信系统，提供高质量的宽带综合业务。第三代移动通信技术的标准化工作由3GPP和3GPP2标准化组织来推动和实施，主要体制有WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。

　　当前，第四代移动通信技术正异军突起，是又一次移动通信技术演进，其发展目标已达成基本共识，将包含传输速率达到100Mbps的蜂窝移动通信系统和传输速率达到1Gbps的无线接入系统两个组成部分。LTE技术在世界上首次投入公共应用，是人类有史以来发明的最复杂的技术系统。

　　新一代宽带无线移动通信代表了国防科学技术的主要发展方向。2007年12月26日，国务院总理温家宝主持国务院常务会议，审议并原则通过新一代宽带无线移动通信网实施方案，将其确定为《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中16个重大科技专项之一。百年的移动通信必将迎来又一个百年的跨越发展、巨大变化。

　　宽带移动通信技术新

　　护航“神九”回家的主着陆场宽带移动通信系统由上海交通大学(微博)、数字电视国家工程研究中心团队于2011年研发成功。这套系统由通信直升机中心站设备、指挥直升机机载设备、光学点车载设备、搜救通信员便携背负台组成。通信直升机把航拍图像和指挥调度指令、热线电话、延伸电话以及搜救数据，通过机载超短波设备传至光学点车载超短波设备，再将上述信息经卫星通信系统转发至北京飞控中心，实现了前后方实时的视频、语音、数据交换。系统结构复杂，通信链路较长，业务类型全面。

　　系统采用了多项最新移动通信技术，改进了网络接入算法，使得系统的启动时间大幅缩短，多组搜救分队在几秒内即能完成联网，协同开展搜救任务。提出并实现了节点拓扑链路裕量联合优化算法，搜救分队的搜救半径由原来的5公里扩大到30公里，大大提升了搜救范围。全面优化了系统的抗干扰能力，保障系统在恶劣环境下的通信可靠性，确保“全程可视化”。

　　继“神六”、“神七”、“神八”之后，宽带移动通信系统第4次成功应用于神舟飞船返回舱地空搜救行动。期间，系统不断创新采用新型移动通信技术，融合新型通信组网技术，变革移动通信设备。这也昭示了移动通信领域技术进步日新月异、停滞就要落伍的特点和需求。尤其是在新型调制技术、智能天线技术和多层网络结构等方面体现得淋漓尽致。

　　一是新型调制技术。调制技术是决定系统频谱利用率的关键技术，一直是移动通信关注的研究热点。近年来人们正在致力于研究一些更能适应复杂通信环境和多变业务需求的调制方式，多载波调制就是一个典型的例子。多载波调制的原理是把传输的数据流分解成若干个子数据流，每个子数据流具有容量小得多的码元速率，然后用这些子数据流去并行调制若干个载波。

　　二是智能天线技术。智能天线是一种自适应阵列天线，通过调节各阵元信号的幅度和相位的加权因子，使天线的方向图可以在任意方向上形成尖峰或者凹陷。智能天线的理想目标是能在发射机或接收机快速移动时，以一个或多个高增益窄波束分别对准并跟踪干扰信号的方向，多用户可以占用同一个信道工作而互不干扰，实现所谓的“空分多址”。智能天线类似于一个空间滤波器，其突出的优点是能够减少或者滤除同道干扰和多址干扰，因而能显著提高通(微博)信系统的通信容量。

　　三是多层网络架构。在移动通信的发展初期，网络结构的设计和规划主要由“区域覆盖”驱动，其基本出发点是保证在所需的地区内不出现通信死角。这种大型小区和小型小区相结合的网络结构仍然是单层的、互不交叠的。多层的网络架构允许网络中设置不同的资源层，并根据业务性质进行分类，把同类性质的业务纳入同一资源层之中，以提高网络资源的利用率。多层网络架构便于通信资源的合理分配和有效利用，满足移动用户对预定业务的需求。

　　宽带移动通信系统应用广

　　随着信息时代的到来，军事通信成为现代战争制胜的关键。未来信息化战争，是一体化联合作战样式，其作战指挥要依靠集预警探测、情报侦察、信息传输、指挥控制、电子对抗、综合保障等系统于一体的指挥信息系统，而构建三军一体、军民一体、广域一体的通信系统至关重要。战争形态的演变，使军事宽带移动通信从过去战争中“跑龙套”的“配角”，逐步进化成为现代战争中“演主打”的“主角”，从以往战争“后台”默默无闻的“无名英雄”逐步发展成为现代战争“前台”冲锋陷阵的“信息斗士”。宽带移动通信技术成功保障了从神舟六号到神舟九号的返回舱搜救指挥任务，并作为着陆场核心搜救通信手段将继续服务于更多的后续任务。宽带移动通信系统以其完整成熟的通信架构、稳定可靠的通信机制、灵活多样化的业务模式，必将进一步实现向军事通信现代化乃至我军信息化的纵深拓展。

　　发达国家军事通信在移动通信能力方面发展很快，美军先后研制部署了GloMo（全球移动信息系统）、SUO SAS（小部队作战态势感知系统）、WIN-T（指战员信息网-战术部分）、Mosaic（多功能、动中通、抗毁、自适应综合通信）、JTRS（联合战术无线电系统）等新型宽带移动通信系统装备。法国的RITA2000高级通信系统是世界上第一个支持数字化战场的战术ATM多媒体交换通信系统，提供话音、数据、互联网、可视电话、电视会议、传真和电子邮件服务、本地网络互联服务，提供目前西方国家使用的各种军用和商用网络接口，并综合有卫星通信的能力。英军现役的战术通信系统有PARTMIGAN（松鸡）、MRS（多功能无线电系统）和MRS2000。

　　我军军事通信网按通信联络保障范围的不同分为战略通信网和战术（战役）通信网。战略通信网主要为国家最高指挥当局、各军兵种和战区级指挥系统提供长途定点通信服务，以固定通信系统为主。战术（战役）通信网的主要任务是为战役军团、战术兵团和部队（分队）指挥提供保障，主要由移动通信装备组成，通信手段以移动（无线）通信为主，多种通信手段并用。例如，野战综合通信系统等战术通信系统广泛使用了宽带移动通信技术，以短波、微波无线通信手段为主，结合使用了野战被覆线、对称（同轴）电缆、野战光缆等多种有线通信手段，并逐步采用卫星通信系统手段。

　　在新兴的军事物联网方面，围绕战场态势感知、智能分析判断和行动过程控制等要素，实现全方位、全时域、全频谱的有效运行，从而破除“战争迷雾”，提高战场对己方的透明度，实现人与信息化武器装备、设备、设施最佳结合的重要支撑手段，全面提升基于信息系统的体系作战能力。战场物联网信息节点的广泛性和移动性，决定了各种无线通信技术将是物联网的主要联网技术。随着第三代移动通信的不断发展普及，现代移动通信系统的数据通信功能日益强大，已经开始应用的第四代移动通信系统支持的业务范围更加广泛。

　　随着宽带移动通信技术由信息汇聚向协同感知、由单一感知向全面动态自适应的演进，将迎来一个智慧战场的时代。散布在战场上的自动地面传感器可与设在卫星、飞机、舰艇上的所有传感器有机融合，通过情报、监视和侦察信息的分布式获取，形成全方位、全频谱、全时域的多维侦察监视预警体系，利用宽带移动通信系统实时采集、分析和研究监测数据，真正实现感知战场每个角落。

　　现实中，各国军队已经开始将宽带移动通信技术应用到物联网，侦察敌情、监控兵力、装备和物资管理、判断生物化学攻击等。建立联合战场军事装备、武器平台和军用运载平台感知控制网络系统，动态地感知和实时统计分析军事装备、运载平台等聚集位置、作业、损毁、维修和报废全寿命周期状态等；建立“从散兵坑到生产线”的保障需求、军用物资筹划与生产感知控制，以及“从生产线到散兵坑”的物流配送感知控制，以有效地实施作战保障力量适时适地适量的综合运用与智能感知动态管控；建立战术侦察传感信息网，通过向敌方重点目标地域布撒声、光、电磁、震动、加速度等微型综合传感器，近距离侦察感知目标地区作战地形、敌军部署、装备特性及部队活动行踪、动向等，可与卫星、飞机、舰艇上的各类传感器有机融合，形成全方位、全频谱、全时域的全维侦察监视预警体系，从而提供准确的目标定位与效果评估。宽带移动通信系统与物联网的结合应用受到了军事强国的高度重视和广泛关注。

　　（作者系解放军总参某研究所高级工程师）