VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用

摘 要：VSAT是指直接設(shè)在使用地點(diǎn)并可直接聯(lián)接用戶設(shè)備的小型衛(wèi)星通信地球站，是應(yīng)急通信保障系統(tǒng)

中的佼佼者。文章介紹了VSAT系統(tǒng)的組成，VSAT網(wǎng)的分類，VSAT 通信的特點(diǎn)和系統(tǒng)參數(shù)，最后論

述了VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)在交通安全應(yīng)急通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：VSAT衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器 交通安全應(yīng)急通信系統(tǒng)

人們不會(huì)忘記2008年5月12日14時(shí)28分，我國四川省汶川縣發(fā)生里氏8級(jí)地震，根據(jù)國務(wù)院頒布的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，此次災(zāi)害造成了超過8萬名的同胞罹難，直接財(cái)產(chǎn)損失8000余億元。當(dāng)?shù)孛嫱ㄐ畔到y(tǒng)被破壞時(shí)，衛(wèi)星唯一的應(yīng)急通信手段，在抗震救災(zāi)的關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。汶川8級(jí)特大地震，使得地面通信設(shè)施遭受了嚴(yán)重破壞，一時(shí)陸地交通及通信指揮聯(lián)絡(luò)嚴(yán)重癱瘓，地震發(fā)生僅12分鐘，中國電信汶川縣分公司員工冒著生命危險(xiǎn)從一揀搖搖欲墜、隨時(shí)可能垮塌的6層辦公樓中搶出一部海事衛(wèi)星電話，向外界發(fā)出了汶川求援第一聲，為黨和政府快速組織救援提供了關(guān)鍵信息。 5月13日，震中映秀鎮(zhèn)對(duì)外音信全無，中國衛(wèi)通員工背負(fù)衛(wèi)星電話通過水路快艇和徒步爬行方式，經(jīng)7小時(shí)艱苦跋涉，于21時(shí)06分趕達(dá)映秀鎮(zhèn)，第一個(gè)將震后災(zāi)情用衛(wèi)星電話匯報(bào)給成都指揮中心。

近年來，應(yīng)急移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于“抗擊雪災(zāi)”、“抗震救災(zāi)”和“奧運(yùn)安保”等重大事件的公共安全通信保障工作，為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)情況，做出正確決策發(fā)揮了突出作用。衛(wèi)星通信在我國災(zāi)害應(yīng)急體系中占有重要地位，國務(wù)院公開發(fā)布實(shí)施了《國家突發(fā)公共事件總體應(yīng)急預(yù)案》，應(yīng)急衛(wèi)星通信系統(tǒng)的建設(shè)，是國家突發(fā)公共事件總體應(yīng)急預(yù)案的具體實(shí)施，建立統(tǒng)一指揮、功能齊全、先進(jìn)可靠、反應(yīng)靈敏、實(shí)用高效的國家公共安全應(yīng)急體系技術(shù)平臺(tái)。VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)就是應(yīng)急通信保障系統(tǒng)中的佼佼者。

VSAT概述

VSAT是指直接設(shè)在使用地點(diǎn)并可直接聯(lián)接用戶設(shè)備的小型衛(wèi)星通信地球站。衛(wèi)星通信自60年代開始商用以來，獲得了迅速的發(fā)展，現(xiàn)已成為不可缺少的現(xiàn)代通信手段之一。20世紀(jì)80年代最先在美國興起，發(fā)展速度很快，是30多年來衛(wèi)星通信技術(shù)的轉(zhuǎn)折性發(fā)展。VSAT系統(tǒng)由室外單元和室內(nèi)單元組成。室外單元即射頻設(shè)備，包括小口徑天線、上下變頻器和各種放大器；室內(nèi)單元即中頻及基帶設(shè)備，包括調(diào)制解調(diào)器、編譯碼器等，其具體組成因業(yè)務(wù)類型不同而略有不同。 VSAT網(wǎng)根據(jù)業(yè)務(wù)性質(zhì)可分為數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、語音通信網(wǎng)和電視衛(wèi)星通信網(wǎng)三大類。目前，國內(nèi)VSAT通信業(yè)務(wù)向社會(huì)開放經(jīng)營(yíng)； VSAT直譯為“甚小口徑終端”，指天線直徑小于2.4m，G/T值低于19.7DB/K，是由大量地面站構(gòu)成的衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)。由于VSAT系統(tǒng)可以直接安裝到客戶端，使用戶、家庭和個(gè)人可以直接利用衛(wèi)星通訊；同時(shí)，系統(tǒng)能提供高品質(zhì)的數(shù)據(jù)、語音、圖像，較能滿足現(xiàn)代通訊發(fā)展的需要，是傳統(tǒng)衛(wèi)星通訊方式的重大突破和發(fā)展。VSAT系統(tǒng)已成為現(xiàn)代衛(wèi)星通訊的一個(gè)重要分支，是21世紀(jì)初衛(wèi)星通訊三大重要發(fā)展方向(包括VSAT、行動(dòng)衛(wèi)星通訊、直播衛(wèi)星)之一。

VSAT系統(tǒng)的組成

VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)由空間和地面兩部分組成。空間VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的空間部分就是衛(wèi)星，一般使用地球靜止軌道通信衛(wèi)星，衛(wèi)星可以工作在不同的頻段，如C、ku和Ka頻段。星上轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)射功率應(yīng)盡量大，以使VSAT地面終端的天線尺寸盡量小。2.2、地面VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的地面部分由中樞站、遠(yuǎn)端站和網(wǎng)絡(luò)控制單元組成，其中中樞站的作用是匯集衛(wèi)星來的數(shù)據(jù)然后向各個(gè)遠(yuǎn)端站分發(fā)數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)端站是衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的主體，VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)就是由許多的遠(yuǎn)端站組成的，這些站越多每個(gè)站分?jǐn)偟馁M(fèi)用就越低。一般遠(yuǎn)端站直接安裝于用戶處，與用戶的終端設(shè)備連接。

分類

VSAT網(wǎng)根據(jù)業(yè)務(wù)性質(zhì)可分為三類：

以數(shù)據(jù)通信為主的網(wǎng)，這種網(wǎng)除數(shù)據(jù)通信外，還能提供傳真及少量的話音業(yè)務(wù)；

以話音通信為主的網(wǎng)，這種網(wǎng)主要是供公用網(wǎng)和專用網(wǎng)話音信號(hào)的傳輸和交換，同時(shí)也能提供交互型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；以電視接收為主的網(wǎng)，接收的圖像和伴音信號(hào)可作為有線電視的信號(hào)源通過電纜

VSAT 通信的特點(diǎn)

VSAT之所以獲得如此迅猛的發(fā)展，除了它具有一般衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)外，還有以下主要特點(diǎn)：

VSAT是真正的全球通信，覆蓋面廣、容量巨大、通信不受地理環(huán)境和氣候條件的限制；

地面站設(shè)備簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，造價(jià)低，安裝與操作簡(jiǎn)單。VSAT小站可直接安裝在用戶所在的樓頂、輪船或汽車上等，可直接與用戶終端接口；

組網(wǎng)靈活方便。由于網(wǎng)絡(luò)部件模塊化，便于調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，易于適應(yīng)用戶業(yè)務(wù)量的變化；

通信質(zhì)量好，可靠性高。鏈路環(huán)節(jié)少，故障率低，通信暢通率高，適于多種業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)率；

直接面向用戶，特別適用于用戶分散、稀路由和業(yè)務(wù)量小的專用通信網(wǎng)。

由于上述種種技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，因此VSAT是構(gòu)建交通應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的最佳方案。

系統(tǒng)參數(shù)

外向載頻：信息速率512KBPS，12FEC，BPSK調(diào)制方式，時(shí)分復(fù)用（TDM）。內(nèi)向載頻：信息速率128KBPS，12FEC，BPSK調(diào)制方式，頻分多址、時(shí)分多址混合方式（FDMA TDMA）。誤碼率：EB No＞6.5dB時(shí)，小于1×10－7。數(shù)據(jù)通信速率：異步：75-19.2kbps；同步：（采用接口規(guī)程）1.2-56kbps；同步：（位透明）1.2-65kbps；規(guī)程：SDLC、X.25，BITT（位透明方式）；電氣接口：主站：RS-232C、RS-449、V35（DTE、DCE均可）；小站：RS-232C（DCE）。電路連接模式：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)連接。語音通信：采用RELP（殘余激勵(lì)線性預(yù)測(cè)）編碼。接口：主站：用戶交換機(jī)（PABX）－四線E8M。小站：電話機(jī)DTME，工線環(huán)路信號(hào)，RJ11連接器用戶交換機(jī)（PABX）－四線E8M。傳真：帶內(nèi)模擬（G3），基帶（G3或G4）。

VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)在交通安全應(yīng)急通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

不僅僅發(fā)生在陸上城市人口密集區(qū)，同時(shí)也會(huì)在遠(yuǎn)洋、內(nèi)陸江河以及一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，發(fā)生塌方、洪水、地震或沉船等事故發(fā)。交通安全應(yīng)急通信系統(tǒng)的建設(shè)主要以VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)為主，在輔以其它通信方式(如水上VHF安全通信、Inmarsat A、B/M、C和F標(biāo)準(zhǔn)岸站和陸上搜救協(xié)調(diào)通信網(wǎng)等全球海上遇險(xiǎn)安全通信系統(tǒng)(GMDSS))。因各安全通信系統(tǒng)建立的側(cè)重不同，通過VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)的建立，將各個(gè)分散的安全通信系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合在一起，形成覆蓋面廣、互為補(bǔ)充、功能齊全、安全可靠的交通安全應(yīng)急通信系統(tǒng)。

1、交通安全應(yīng)急通信中VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)的組成

根據(jù)VSAT系統(tǒng)傳輸業(yè)務(wù)種類，VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有星形、網(wǎng)狀或者星形／網(wǎng)狀混合三種，網(wǎng)狀網(wǎng)不需要主站，各小站之間可以任意建立通信鏈路，并且是以信道為基礎(chǔ)、以話音通信為主的系統(tǒng)。但該網(wǎng)硬件設(shè)備和系統(tǒng)軟件技術(shù)復(fù)雜，系統(tǒng)成本較高。交通安全應(yīng)急通信是在原有通信系統(tǒng)遭破壞或發(fā)生緊急情況下，保證通信暢通，主要以移動(dòng)的車載站和船載站為主，小站硬件設(shè)備不可能過于復(fù)雜。因此，選擇點(diǎn)到多點(diǎn)雙向通信的星形網(wǎng)作為交通安全應(yīng)急通信系統(tǒng)中VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

（1）主站(中心站)

主站是VSAT網(wǎng)的核心，使用大型天線，Ku波段為3.5～8m，C波段為7～13m。由高功率放大器、低噪聲放大器、上/下變頻器、Modem以及數(shù)據(jù)接口設(shè)備等組成。通常與主計(jì)算機(jī)配置在一起。為了對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、管理與維護(hù)，在主站設(shè)有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與管理中心，對(duì)全網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控管理，如VSAT小站及主站本身的工作狀況、信道質(zhì)量、信道分配、統(tǒng)計(jì)、計(jì)費(fèi)等。因主站關(guān)系到整個(gè)VSAT網(wǎng)的運(yùn)行，通常配有備用設(shè)備。

（2）小站

小站由小口徑天線、室外單元和室內(nèi)單元組成。室內(nèi)和室外單元通過同軸電纜連接。VSAT小站選擇尺寸小的偏饋天線；室外單元包括GaAsFET固態(tài)功率放大器、低噪聲FET放大器、上/下變頻器及其檢測(cè)電路等，并組裝成一個(gè)部件設(shè)置在天線饋源附近；室內(nèi)單元包括Modem、Codec和數(shù)據(jù)接口等。室內(nèi)和室外單元通常采用固化部件，便于安裝與維護(hù)，可直接與數(shù)據(jù)終端連接。

（3）衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器

衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器亦稱空間段，交通安全應(yīng)急通信系統(tǒng)中VSAT的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器主要使用C波段和Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)器。

衛(wèi)星通信傳輸鏈路由發(fā)射地球站→衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器→接收地球站的傳輸鏈路組成。其中發(fā)射地球站→衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的線路稱為上行線路；衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器→接收地球站的線路成為下行線路。在VSAT網(wǎng)內(nèi)，有主站通過衛(wèi)星向遠(yuǎn)端小站發(fā)送數(shù)據(jù)成為外向傳輸；小站向主站發(fā)送數(shù)據(jù)稱為內(nèi)向傳輸。

2、交通安全應(yīng)急通信系統(tǒng)VSAT工作頻段選擇

VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)使用的頻段主要有C波段和Ku波段。根據(jù)交通安全應(yīng)急通信系統(tǒng)應(yīng)用的需要，VSAT衛(wèi)星通信工作頻段首選是通信質(zhì)量較好且天線尺寸小Ku波段。但考慮交通安全應(yīng)急通信是在各種極端和日常通信中斷時(shí)的應(yīng)用，而Ku波段在暴雨情況下，上行或下行鏈路瞬間雨衰量可超過20dB，C波段最大雨衰量一般不超過1dB。因此，交通安全應(yīng)急通信的工作頻段選擇C波段和Ku波段兩種通信方式，即在我國海上采用C波段，在內(nèi)陸采用Ku波段。

交通安全應(yīng)急通信系統(tǒng)是交通突發(fā)事件應(yīng)急體系建設(shè)的基礎(chǔ)保障，通過交通安全應(yīng)急通信系統(tǒng)的建設(shè)，可為交通部門負(fù)責(zé)的公路和水上交通安全、搶險(xiǎn)救災(zāi)、處置應(yīng)急事件等提供快捷有效的通信鏈路。VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)技術(shù)成熟、可靠性高、空間頻段資源豐富，系統(tǒng)和設(shè)備正在逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。這些因素為設(shè)計(jì)、建設(shè)交通應(yīng)急通信系統(tǒng)提供了技術(shù)、資源等方面的必要保障，VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)將在提高交通現(xiàn)場(chǎng)的信息獲取能力、處理突發(fā)事件的快速反應(yīng)能力、組織協(xié)調(diào)能力、決策指揮能力等實(shí)際工作上具有重要意義。

(作者單位：長(zhǎng)江海事局信息中心)